(57)【要約】【解決手段】ペレット化熱可塑性路面標示材料のコーティングが提供され、熱可塑性ペレットの表面にはワックス、シリカ化合物、及び無機化合物の少なくとも１つが設けられる。ペレットは、バインダー混合物と充填混合物を混合し、混ぜながら均質な溶融混合物へと混合成分を加熱し、溶融混合物を押し出すことにより形成される。押し出された材料は冷却され、個々のペレットへと切断され、その後コーティングされる。コーティングは、ペレットの凝集を防止して、流動性の改善と低融点特性をもたらす。好ましいコーティングには、微粉化ポリエチレンワックス、ケイ酸塩、シラン、シリコーン、シリコネート、フルオロポリマー、炭酸カルシウム及びゼオライトが含まれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペレット化熱可塑性路面標示材料のコーティングであって、
ワックス、シリカ化合物、及び無機化合物の少なくとも１つを含んでいる、コーティング。
【請求項２】
微粉化ポリエチレンワックスである、請求項１に記載のコーティング。
【請求項３】
ケイ酸塩、官能化シラン、シリコーン、及びシリコネートのうちの１つである、請求項１に記載のコーティング。
【請求項４】
アミノシラン、アルキルシラン、アルキルシリコーン、及びメチルケイ酸ナトリウムからなる群のうちの１つである、請求項３に記載のコーティング。
【請求項５】
フルオロポリマーである、請求項１に記載のコーティング。
【請求項６】
フルオロポリマーがカチオン性フルオロポリマーである、請求項５に記載のコーティング。
【請求項７】
フルオロポリマーがアニオン性フルオロポリマーである、請求項５に記載のコーティング。
【請求項８】
炭酸カルシウム及びゼオライトの一方である、請求項１に記載のコーティング。
【請求項９】
シリカ化合物が、ナノシリカ溶液、シリカエマルジョン、及びケイ酸ナトリウムのうちの１つである、請求項１に記載のコーティング。
【請求項１０】
ロジン樹脂、ワックス、及び可塑剤からなる群から選択される１又は複数の構成材料と、反射要素を含む充填混合物とを含むバインダー混合物から形成されたペレット化路面標示組成物をコーティングするための組成物であって、
コーティングは、ワックス、シリカ化合物、及び無機化合物のうちの１つを含む、組成物。
【請求項１１】
コーティングが微粉化ポリエチレンワックスである、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１２】
コーティングが、ケイ酸塩、官能化シラン、シリコーン、及びシリコネートのうちの１つである、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１３】
コーティングが、アミノシラン、アルキルシラン、アルキルシリコーン、及びメチルケイ酸ナトリウムからなる群のうちの１つである、請求項１２に記載の組成物。
【請求項１４】
コーティングがフルオロポリマーである、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１５】
フルオロポリマーがカチオン性フルオロポリマーである、請求項１４に記載の組成物。
【請求項１６】
フルオロポリマーがアニオン性フルオロポリマーである、請求項１４に記載の組成物。
【請求項１７】
コーティングが炭酸カルシウム及びゼオライトの一方である、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１８】
シリカ化合物が、ナノシリカ溶液、シリカエマルジョン、及びケイ酸ナトリウムのうちの１つである、請求項１０に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連出願の相互参照＞
本願は、２０１４年７月２３日に出願された同時係属する米国出願第１４／３３９，０２３号「Thermoplastic Pavement Marking Composition And Method」の一部継続であり、当該米国出願は、２０１４年７月１１日に出願された米国出願第１４／３２９，４６２号「Pelletizing System For Thermoplastic Pavement Marking Material」の一部継続であり、当該米国出願は、２０１４年５月５日に出願された米国出願第１４／２７０，０６８号「Pelletizing System For Road Surface Marking Material」の一部継続であって、それら出願の完全な開示は、参照により本明細書の一部となり、それらの優先権が主張される。
【背景技術】
【０００２】
路面標示は、ドライバーと歩行者に案内と情報を提供するために舗装道路で用いられる。路面標示は、機械的又は非機械的な手段を用いて形成できる。機械的路面マーカーは、路面で盛り上がったり、窪んだりしてよく、反射性又は無反射性のどちらでもよい。機械的マーカーの例には、ボッツドッツとランブルストリップがある。非機械的マーカーは、塗料、熱可塑性樹脂、予め成形されたポリマーテープ、エポキシやその他の方法で形成されてよい。
【０００３】
熱可塑性マーカーは、コストと性能寿命の間でのバランスに基づいた最も一般的なタイプの路面標示である。熱可塑性バインダー系は通常、中心となる３つの化学：炭化水素、ロジンエステル、及びマレイン酸変性ロジンエステル（ＭＭＲＥ）の何れかに基づいている。熱可塑性コーティングは通常、バインダー樹脂、可塑剤、ガラスビーズ（又は他の光学部材）、顔料、及び充填剤の均質なドライミックスである。これらの種類のマーカーは、３乃至６年間続くような耐久性の向上と再帰反射性とを示す。
【０００４】
熱可塑性路面標示は、様々な種類の交通規制表示のホットメルト塗布プロセスで使用される。それらは普通、アルキド又は炭化水素を用いた樹脂系で構成されているが、材料のハイブリッドバージョンを調合することで、個々の各系の有利な特性を１つの混合系に与えることができる。通常、熱可塑性路面標示材料は、連続線又はスキップ／破線の何れかとして、端線や中心線である縦線において道路上で使用される。それらはまた、停止線、シェブロン、交通制御標示、自転車横断、歩行者横断、踏切、又は同様の標示のような横の標示にも使用できる。熱可塑性路面標示は、公道、私道、公有地、私有地、空港や駐車場で使用されている。
【０００５】
熱可塑性路面は、非反応性コーティング系であって、バインダー、顔料、ガラスビーズ、及び不活性充填剤からなる１００％固体材料である。各州と、幾つかの都市及び地域とは、標示のライフサイクルにわたる現場性能に関して化学的組成と最終的な膜特性とを指定することによって、熱可塑性施工の種類及び用途を規定している。大抵の行政機関には独自の独立した路面標示仕様があるが、通常、熱可塑性路面標示仕様は、使用される材料の最小の基本的要件を定める連邦仕様であるＡＡＳＨＴＯ  Ｍ２４９のバリエーションに基づいている。バインダーは、ロジン又は石油系樹脂、可塑化油、エラストマー、粘度調整剤、及び流れ調整剤の組合せから作られている。白色顔料材料は主に、Ｔｙｐｅ ＩＩルチル型二酸化チタンである。黄色顔料材料は、有機系黄色顔料であって、高温に耐え、優れた耐紫外線性及び耐候性をもたらすように設計された黄色顔料と赤又はオレンジ顔料の組合せであってよい。ガラスビーズが材料に含められることで、材料が紫外線、水や交通に曝されて劣化すると、ガラスビーズが露出し、車両のヘッドランプの照明下で夜間視認性のための反射要素として機能する。各成分の例示的組成範囲は、以下の通りである：バインダー  １８乃至２６％、白色顔料（ＴｉＯ２のみ）  １０乃至１２％、黄色顔料  Ｎ／Ａ、ビーズ  ３０乃至４０％。
【０００６】
従来の熱可塑性混合物は粉末形態で供給されており、これは、路面マーキングマシンへの混合物の装填を困難にする。技術者は、安全規則を厳守して、標示混合物を準備する場合に特別な機器を使用する必要がある。米国特許第５，９７２，４２１号は、ペレット化路面標示混合物の製造方法を開示しており、当該方法では、各ペレットは、所望の熱可塑性組成の均質な混合物である。より最近では、２０１４年７月１１日に出願された同時係属出願第１４／３２９，４８２号は、ペレット化熱可塑性路面標示材料を製造するシステムを開示しており、当該システムは、粉状混合物によって生じる粉塵に関連した危険性を排除するか、顕著に小さくする。この出願は、ペレット形態である熱可塑性路面標示材料を製造する装置及び方法に関している。
【０００７】
２０１４年７月２３日に出願された同時係属出願第１４／３３９，０２３号は、路面標示物質としての使用に適した組成物を開示している。この組成物は、バインダー混合物を充填混合物と混合し、混合した成分を混ぜながら、均質な溶融混合物へと加熱して、その後、溶融混合物を押し出すことにより形成される。押し出された材料は冷却され、個々のペレットに切断され、凝集防止コーティングで被覆されて、現場で路面標示物質の作製に使用するために包装される。バインダーは、アルキド系又は炭化水素系であってよい。バインダーとしては、ロジン樹脂、ワックスや可塑剤が挙げられる。炭化水素系バインダーには炭化水素樹脂が添加される。充填剤は、二酸化チタン、顔料（必要な場合）及び粉砕された炭酸カルシウムを含む。ペレットコーティング材料は、カオリン粘土、炭酸カルシウム、焼成粘土、微粉化ワックス、及び、他の凝集防止材料を含む群から選択されてよく、材料の組合せでもよい。
【発明の概要】
【０００８】
ペレット化熱可塑性路面標示材料のコーティングが提供され、当該コーティングでは、ワックス、シリカ化合物、及び無機化合物の少なくとも１つが、熱可塑性ペレットの表面に与えられる。ペレットは、バインダー混合物を充填混合物と混合して、混合された成分を混ぜながら均質な溶融混合物へと加熱し、溶融混合物を押し出すことにより形成される。押し出された材料は冷却され、個々のペレットに切断され、コーティングされる。このコーティングは、ペレットの凝集を防止して、流動性の改善と低融点特性とをもたらす。好ましいコーティングとしては、微粉化ポリエチレンワックス、ケイ酸塩、シラン、シリコーン、シリコネート、フルオロポリマー、炭酸カルシウム及びゼオライトが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、標準的な熱可塑性材料と、本発明に従って作られた熱可塑性材料とで行われた変形試験の結果を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
路面標示材料のペレットを作ることで、従来のドライブレンド混合物又は粉体混合物よりも大幅に粉塵が少ない均質で無塵の製品が製造される。ペレット化材料を用いて製造された路面標示組成物は、製造中に均質化されるので、組成的に同じである粒が製造される。同じ粒を得ることで、プロセスの制御とモニタリングの強化ができる。理論的には、最終製品の均質性のおかげで、１つの粒が、組成と物理的特性について試験されてよい。試験精度がより確かになると、サンプルをより小さくできる。
【００１１】
同時係属出願第１４／３３９，０２３号では、押し出して乾燥させたペレットに、ペレットコーティング用バレル又はベッセル内でコーティングが塗布される。当該バレル又はベッセルは、ペレットコーティング材料を収容するコーティング容器の下に装着される。ペレットコーティング容器へのペレットコーティング材料の供給を調整するために、減量式ロードセル（weight loss load cell）が、コーティング容器に動作可能に接続されてよい。
【００１２】
ペレットコーティングプロセスは、包装及び保管後もペレットが自由に流動するようにペレットの表面を改質する。材料の自由流動性は、塗布中の使いやすさのために必要とされる。ある実施形態では、ペレット化された材料は、ペレット供給源に向かって傾いた傾斜軸を有しており、壁が滑らかな回転バレルに堆積する。材料が回転バレルに落ちると、減量型セルの形態である制御ユニットによって制御された流量でコーティング剤が計量されて、コーティング容器からバレルに提供される。或いは、ペレットは、材料の冷却と輸送に用いられる水にペレットのコーティング剤を溶液として懸濁させることによってコーティングされてよい。
【００１３】
出願人は、コーティングされたペレットが、凝集防止挙動を超えて、取り扱い性能の向上を示すことを発見した。コーティングされたペレットは、粉末混合物よりも融点が低く、流動性の向上も示す。
【００１４】
出願人は、高温で凝集防止特性が改善される新しい一連のコーティングを発見した。
【００１５】
熱可塑性ペレットのコーティングは、ワックスや、シラン、シリコーン、シリコネート、フルオロポリマーのようなシリカ系化合物等の有機化合物から、又は、炭酸カルシウム、シリカ、ゼオライト等の無機化合物から調製されてよい。ワックスは、長いアルキル鎖を含んでおり、水に溶けない有機化合物のグループである。それらは、動物、植物、石油や人工資源に由来している。第１の好ましい実施形態では、ペレット用コーティングは、微粉化ポリエチレンワックス（Ｐｏｌｙｓｐｈｅｒｓｅ Ｗ２Ｓ）のような脂肪族炭化水素である。第２の好ましい実施形態では、ペレット用コーティングは、アミノシラン又はアルキルシランのような官能化シラン；アルキルシリコーンなどのシリコーン；又は、ナトリウムメチルシリコネートなどのシリコネートの群から選択されるシリカ化合物である。第３の好ましい実施形態では、ペレット用コーティングは、キャップストーン（Capstones）ブランド（デュポン）のようなフルオロポリマーであって、カチオン性又はアニオン性の何れかであってよい。第４の好ましい実施形態では、ペレット用コーティングは、シリカ、炭酸カルシウム、ケイ酸ナトリウム又はゼオライトのような無機化合物である。
好ましいシリカ化合物には、ナノシリカ溶液、シリカエマルジョン、及びケイ酸ナトリウムが挙げられる。粒のサイズが小さいゼオライト粉末が好ましい。使用可能である更なるコーティング化合物の例には、ポリエチレンワックス（Ｐｏｌｙｓｐｈｅｒｓｅ  Ｗ２Ｆ）、アミノシラン（ＤＣ  Ｚ−６０１１）、シリコーンエマルジョン、シリコネート（ナトリウムメチルシリコネートＤＣ−７７２）、ナノシリカ（Ｌｕｄｏｘ  ＡＳ−３０）、ケイ酸ナトリウム、及びゼオライト粉末（ＰＱ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ＣＢＶ７６０）がある。
【００１６】
現在における好ましいコーティングは、ペレットの凝集を防ぐことに加えて、路面標示の性能を改善することがわかった。ペレットの残りの部分と共に溶融させて道路に塗布すると、コーティングは、標示の能力を高めて、車両通行の圧力下での変形に耐える。これによって、路面標示が正確に保たれて、広がったり、汚くならない。好ましいポリエチレンワックスコーティングはまた、ペレットの溶融温度を下げ、ペレットを溶融させるために必要なエネルギーを低減し、標示塗布システムをより低い安全な温度で動作させることも可能とする。ポリエチレンワックスコーティングはまた、溶融したペレットの流動性を向上させて、それにより、路面標示をより速い速度で塗ることを可能にする。
【実施例】
【００１７】
＜実験１＞
［融点比較］表１に示された以下のデータは、本発明のペレット化熱可塑性路面標示材料が、従来の粉末熱可塑性材料と比較して低い溶融温度を有することを示している。金属缶内において、各熱可塑性製品１００グラムをホットプレート上で加熱し、製品が溶けて、へらで容易に攪拌された際に温度を測定した。
【表１】
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【００１８】
＜実験２＞
［溶融流れ特性］１００ｇの熱可塑性製品を金属缶に入れ、溶融して粘性流体になるまでホットプレートで加熱した。次に、缶を４５°の角度で置いて、中身を流し、下に置かれた別の容器に入れた。２番目の缶に流れ込んだ材料の重量を決定し、熱可塑性製品の流量を計算した。流量がより大きい熱可塑性製品は、熱可塑性タンクからより容易に流出できた。
【表２】
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【００１９】
＜実験３＞
［凝集防止特性］大抵の熱可塑性材料は、レーンストライピング（lane striping）の前の一定期間、閉じた金属タンクに保管される。周囲温度次第では、タンクの内部温度は、周囲温度よりも非常に高くなるであろう。そのような条件下では、熱可塑性材料は塊になりやすく、トラックにある容器に移すことが困難になる。温度の影響を決定するために、以下の実験を行った。ポリエチレンワックスを含むペレット化熱可塑性製品をヘキサン／トルエンで洗浄し、次にアセトンで洗浄して、全ての表面コーティングを除去した。炭酸カルシウムを含むペレット化熱可塑性材料を０．５Ｎ塩酸で洗浄し、次に水で洗浄して、その後、空気乾燥させた。各熱可塑性ペレットのサンプル（５０ｇ）をガラスビーカーに入れ、そして、１５０°Ｆ（６５．６°Ｃ）でオーブンに配置して、製品の凝集を観察した。１５０°Ｆで４５分間加熱した後、コーティング無しのサンプルは、大量に凝集して厚い塊を形成したが、コーティングがあるペレットは粘着しないでペレットのままであり、ビーカーから注ぎ出すことができた。１５０°Ｆで２時間加熱した後も同じ傾向が観察された。この実験の結果を以下の表３に示す。
【表３】
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【００２０】
＜実験４＞
［その他の凝集防止コーティング］１Ｌの金属容器を回転タンブラー内に配置して、コーティングされていない１００ｇの熱可塑性ペレットを加えた。以下の表４に示す一連のコーティング組成物を調製し（水中の活性化学物質の約３０％）、回転させながらこれらの溶液４ｇをペレットに加えて、更に５分間回転させた。ゼオライト粉末の場合、３ｇの水を最初にペレットに噴霧して、回転させながら２ｇの粉末をゆっくり加えた。コーティングされた熱可塑性ペレット（５０ｇ）を８０ｍＬガラスビーカーに入れて、オーブンで１４０°Ｆ（６０°Ｃ）、１６０°Ｆ（７１．１°Ｃ）、及び１８０°Ｆ（８２．２°Ｃ）で、所定の時間加熱した。そして、ガラスビーカーを取り出して、中身を注ぎ出して、凝集を観察した。以下の表４に結果を要約する。表４に記載されている全てのコーティング化学物質は、ＰＥワックスよりも優れた凝集防止効果を１６０°Ｆまで示している。
【表４】
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【００２１】
＜実験５＞
材料配合におけるＰＥワックスコーティング／ＰＥワックスはまた、熱可塑性ペレットに低温で変形に耐える能力を与える。この特性は、ペレット化熱可塑性樹脂にとって重要である。何故ならば、保管中に変形すると、ペレットは物理的な「ブリッジ」を形成し、ブリッジは、使用中にペレットが容易に流れないようにする。
【００２２】
アルミ缶又は同様の容器で、５００ｇの熱可塑性材料を、オーブンで４時間、４００°Ｆ（２０４．４°Ｃ）で溶融させた。溶融材料が入った缶をオーブンから取り出し、適当な長い刃状へらで中身を５秒間撹拌した。約５０乃至２００ｇの溶融材料をノンスティック（non-stick）面上に注ぎ、溶融材料の薄い円形ディスクを作った。ディスクの厚さは１／２インチ未満であり、直径は２乃至３インチである。ディスクを室温まで冷却した後、１１５°Ｆ（４６．１°Ｃ）のインキュベーターオーブン内で、２インチのクレバス上にディスクを架けた。４８時間後、サンプルの変形を監視した。
【００２３】
この実験の結果を図１に示す。一般的な熱可塑性ペレット（図１において９９０２で示されている）は、顕著な変形を示した。それとは対照的に、ワックスコーティング／熱可塑性ペレットを含むワックスは、変化を示さなかった。
【００２４】
実験５はポリエチレンワックスを使用して行われたが、表４に示す組成物の何れかを使用してコーティングを形成する場合でも、熱変形に対する同様な耐性が同じように生じるであろう。
【００２５】
更に、上記のコーティングは、互いに組み合わせることができ、組み合わされて使用できる。例えば、コーティングは、アミノシラン又はシリコーンエマルジョンと組み合わせたケイ酸ナトリウムを使用して形成できる。同様に、アミノシラン又はシリコーンエマルジョンとナノシリカを組み合わせてコーティングを形成できる。別のコーティングは、ナノシリカ又はケイ酸ナトリウムとメチルケイ酸ナトリウムを組み合わせることで形成できる。更に、コーティングは、アミノシラン又はケイ酸ナトリウム又はナノシリカと、平均サイズが５乃至７０ミクロンであるガラスダストとを組み合わせることで形成できる。
【００２６】
本発明に基づいて製造されたペレットは、優れた保管安定性を有する。ペレット又は粒は、屋外用の耐ＵＶ及び耐候性コーティングとして道路に配置される物理的形態と同じである。それ故に、ペレットは、市販されている現在の製品よりも長い時間、水分、熱、湿度に曝されても耐えることができる。従来の「ドライブレンド」製品は、水分を吸収する粉末形態で製造されて、長い保管期間を通じて固い圧縮ブロックになる。水分含有量は、水分を蒸発させるエネルギーを増加させ、エネルギー及び熱の増加はまた、色と物理的特性の劣化を引き起こす。材料が圧縮されると、溶融時間、消費エネルギー、及び労働必要量が大幅に増加する。「ブロック」材料は、水分に耐えることができるが、それが梱包されている箱は、濡れると、乗務員にとって厄介で有効な死因になり得る。一般的には、熱可塑性材料は、屋内で保管されて、水と直接接触しない場合、１年間の保管寿命があると考えられている。本発明に基づいて製造されたペレット材料は、少なくとも２倍の寿命を示すことができた。
【００２７】
本発明のペレットは、従来の溶融ベッセル及び塗布作業に加えて、「タンクレス（tankless）」塗布作業で使用できると考えられる。「タンクレス」プロセスでは、材料は、溶融ベッセル又はケトルで加熱されないであろう。ペレット又は粒は、「オンデマンド」で予熱せずに材料を加熱できるパイプ及び押出機からなるシステムに、手動で、空気圧で、或いはその他の自動又は半自動搬送によって追加されるであろう。
【００２８】
本開示の上記の教示を踏まえて、記載された例及び実施形態について多数の変更及び変形が可能であることは、当業者には明らかであろう。開示された例及び実施形態は、例示のみを目的として示されている。他の代替的な実施形態は、本明細書に開示された特徴の一部又は全てを含んでよい。故に、本発明の適法な範囲に含まれる可能性のある全てのそのような変更及び代替的実施形態に及んで、本発明の全範囲が与えられることが意図されている。また、値の範囲の開示は、エンドポイントを含むその範囲内の全ての数値の開示である。
【図１】
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【国際調査報告】
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2020508386.tif 000009
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