ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ ДОРОЖНАЯ РАЗМЕТКА
HORIZONTAL ROAD MARKING

Область техники
Изобретение относится к устройствам и средствам разметки поверхности дорог.
Уровень техники
Дорожной разметкой считаются линии, надписи и другие обозначения, применяемые самостоятельно на проезжей части дорог. Она устанавливает порядок движения и информирует об условиях движения. К горизонтальной разметке относится в первую очередь продольная линия разметки, наносимая на поверхность автомобильных дорог, магистралей и улиц населенных пунктов. В соответствии с требованием ГОСТ Р 51256-99 «Технические средства организации дорожного движения. Разметка дорожная. Типы и основные параметры. Общие технические требования» разметка, выполненная стойким лакокрасочным материалом, термопластиком, холодным пластиком или другими подобными долговечными пластичными материалами, должна обладать функциональной долговечностью не менее 1 года, а выполненная обычными менее стойкими лакокрасочными материалами не менее 6 месяцев. При этом разметка не должна выступать над проезжей частью более чем на 6 мм.
Разметка автомобильных дорог соответствующих категорий должна выполняться с применением световозвращающих материалов. Требования к коэффициенту яркости и коэффициенту световозвращения дорожной разметки должны сохраняться - для разметки из термопластика, холодного пластика и других долговечных материалов - в течение первых 6 мес эксплуатации. При дальнейшей эксплуатации дорожной разметки допускается снижение значений коэффициентов яркости и световозвращения не более чем на 25%. В соответствии с требованиями ГОСТ Р 50597-93 дорожная разметка в процессе эксплуатации должна быть хорошо различима в любое время суток. Видимость дорожной разметки в светлое время суток водителями транспортных средств определяется величиной коэффициента яркости при диффузном освещении, а видимость дорожной разметки водителями транспортных средств в темное время суток определяется величиной коэффициента световозвращения.
В традиционной технологии для придания горизонтальной дорожной разметке необходимых световозвращающих свойств используют стеклошарики. Стеклошарики представляют собой стеклянные частицы сферической формы, введенные в состав разметочного материала с поверхностной посыпкой. Стеклошарики для поверхностной посыпки наносят автоматизированно (одновременно с нанесением линий разметки или сразу после него). Вариант такой технологии и сама дорожная разметка из пластичных материалов со световозвращающими элементами наверху описаны, например, в патенте США №5,511,896 (опубл. 30.04.1996 г.). При таком способе нанесения разметки стеклошарики распределяются хаотично как на поверхности разметочного слоя, так и частично внутри него. При этом степень заглубления шариков в разметочный слой не поддается единому усреднению. Верхняя поверхность получившейся разметки является достаточно шероховатой из-за выступающих на поверхность стеклошариков. С течением времени пустоты между стеклошариками на поверхности шероховатой разметки забиваются грязью, тем самым препятствуя нормальному проникновению света вглубь стеклошариков и его возвращению. Из-за скопления грязи в пустотах также искажается и изначальный цвет разметки (белый или желтый). Помимо этого, дорожная разметка в процессе эксплуатации постоянно подвергается износу (уменьшение толщины слоя разметки), из-за воздействия на нее колес проезжающего автотранспорта. При этом в первую очередь выкрашиваются и вминаются с поверхности разметки стеклошарики, приводя к снижению площади световозвращающей поверхности. Далее происходит разрушение основного слоя дорожной разметки за счет ее истирания.
-1
-2
В патенте РФ №2276702 (опубл. 20.05.2006, бюл. №14) описана многослойная структура дорожной разметки, создаваемой из фотолюминесцентного материала с оригинальной рецептурой. Принцип работы данного материала основывается не на световозвращении, а на поглощении и запасании световой энергии солнечного или электрического света, а затем (в темное время суток) испускании этой энергию в виде люминесцентного свечения. Свечение начинается только после пропадания света от внешнего источника и продолжается достаточно продолжительное время. При этом воздействие света от внешнего источника на разметку также должно быть достаточно продолжительным - от 10 минут до часа. Однако свет от фар проезжающего автотранспорта освещает и воздействует на разметку недостаточно продолжительное время, и поэтому возникновение интенсивного свечения разметки маловероятно. Слабое фотолюминесцентное свечение не позволит добиться необходимых величин коэффициента яркости и коэффициента световозвращения, установленных требованиями ГОСТ Р 51256-99. В соответствии с требованиями данного ГОСТ в зависимости от категории автодороги, типа покрытия (основные типы покрытия основания дороги - это асфальтобетон или цементобетон) и цвета разметки коэффициент яркости дорожной разметки должен находиться в пределах от 15 до 60%, а коэффициент световозвращения - от 10 до 300 мклк·м.
Раскрытие изобретения
В предлагаемом изобретении используется не эффект фотолюминесцентного свечения, а другое физическое явление - световозвращение. Эффект световозвращения состоит в том, что луч от внутренней вогнутой поверхности сферического прозрачного объекта отражается параллельно лучу источника, в результате чего и возникает эффект свечения данного сферического объекта. Действие данного явления возникает и прекращается сразу же, как только возникает или пропадает луч света от внешнего источника (фар автомобиля, или фонарей, или солнца). При этом яркость свечения в предлагаемом изобретении значительно сильнее.
В патенте №2276702 предлагается решение по смешиванию в единую массу (пасту) нескольких компонентов, а именно: прозрачный полимер, фотолюминесцентный пигмент,  цветовой пигмент (белый, желтый и др.), а также прозрачный заполнитель и другие компоненты, улучшающие общие свойства пасты. В предлагаемом же изобретении рассматривается конструкция устройства разметки с четким разделением по двум слоям, каждый из которых выполняет отведенную ему функцию: защитно-световозвращающую и цветовую. Отказ от смешения всех компонентов в единую массу позволит повысить интенсивность световозвращения, защиту от истирания и цветовую насыщенность разметки - белизну, желтизну и т.п.
В патенте №2276702 предлагается решение по использованию полимерного компонента в роли заполнителя, позволяющего более равномерно распределять как само фотолюминесцентное вещество, так и световой поток и люминесцентное свечение. В предлагаемом же изобретении верхний слой из полностью прозрачного полимера является слоем, в котором распределены малые сферические прозрачные световозвращающие элементы (микростеклошарики), и одновременно этот слой защищает нижний окрашенный слой разметки.
В патенте №2276702 предлагается использовать в составе пасты прозрачные заполнители по форме естественных камней с достаточно большим разбросом линейных размеров, при этом их сечение намного превосходит соответствующие сечения частиц фотолюминесцентного пигмента, добавленного к полимерной пасте. Кроме того, прозрачный заполнитель является кварцевой породой или плавленым кварцем, стеклом и т.п., каждый из этих материалов обладает так называемой способностью к агрегации (объединению в одно целое). При использовании таких объектов в качестве прозрачного заполнителя свет от внешнего источника или солнечные лучи будут рассеиваться внутри таких объектов и эффекта световозвращения по-видимому получить не удастся. В предлагаемом же изобретении для создания световозвращающего эффекта используют малые стеклянные сферы (микростеклошарики) правильной геометрической формы и определенного фракционного состава. Распределение этих шариков в толщине верхнего слоя носит достаточно упорядоченный характер (микростеклошарики располагаются приблизительно на одной высоте от лицевой поверхности разметки и с примерно одинаковой плотностью по всей длине разметки на единицу площади). Причем данное распределение за счет использования защитного слоя сохраняется весь срок службы разметки.
В патенте №2276702 поверхность разметки делают обязательно шероховатой, а в предлагаемом изобретении делают поверхность разметки абсолютно гладкой и ровной. Грязь на такой поверхности не сможет скапливаться и легко удаляется, что также способствует проявлению свойства световозвращения разметки.
Таким образом, техническая задача предлагаемого изобретения - существенное улучшение функциональных свойств устройства световозвращающей горизонтальной дорожной разметки, в первую очередь свойств износостойкости, долговечности и световозвращения.
Для решения этой задачи предлагается изменить конструктив и функции слоев дорожной разметки. Предлагается горизонтальная дорожная разметка, содержащая нижний окрашенный слой из традиционно используемых пластичных материалов и верхний светопрозрачный слой из полимерного материала. При этом верхний слой является защитно-световозвращающим, заполненным световозвращающими микростеклошариками, и эти микростеклошарики расположены целиком внутри этого слоя таким образом, что верхняя поверхность этого слоя остается гладкой, без выступающих элементов, в первую очередь самих микростеклошариков.
Прозрачный полимерный материал верхнего слоя предлагается выбирать из группы стойких к истиранию и долговечных полимеров типа полипропилена, и/или поликарбоната, и/или акрила и акрилатов.
2
При этом общая толщина разметки - не более 4,0 мм (использование в предлагаемой разметке верхнего защитно-световозвращающего слоя позволяет уменьшить общую толщину разметки с требуемого по ГОСТ Р 51256-99 предела 6 мм до размеров 3…4 мм, что позволит существенно экономить разметочный материал) и может варьироваться в процессе нанесения разметки за счет настроек разметочной машины, толщина самого верхнего слоя - от 0,25 до 2,0 мм, расход микростеклошариков при нанесении верхнего слоя - не менее 200 г/м, диаметр микростеклошариков - от 40 мкм до 250 мкм.
Принципиально предлагается распределять микростеклошарики только внутри верхнего прозрачного слоя, отказавшись от использования стеклошариков в нижнем слое и на поверхности разметки, что обеспечит поверхность разметки гладкой, без выступающих стеклошариков и без соответствующих поверхностных пустот. Такое распределение стеклошариков существенно повысит световозвращение (так как свет будет проникать ко всем шарикам, расположенным в верхнем прозрачном слое) и экономию расхода стеклошариков. При использовании защитного слоя можно уменьшить толщину основного нижнего окрашенного (цветного) слоя, экономя и цветной разметочный материал.
Перечень чертежей
На фиг.1 представлена схема конструкции распределения слоев материалов в устройстве усовершенствованной горизонтальной дорожной разметки.
Осуществление изобретения
Позициями на фигуре отмечены: 1 - асфальтобетонное или цементобетонное покрытие - основание дороги; 2 - основной нижний окрашенный слой разметки; 3 - дополнительный верхний износостойкий защитно-световозвращающий прозрачный слой; 4 - микростеклошарики.
3
Микростеклошарики - стеклянные шарики микроразмера (диаметр может варьироваться в пределах от 40 мкм до 250 мкм), предназначенные для обеспечения видимости разметки ночью. Микростеклошарики должны обладать технико-эксплуатационными требованиями, выполнение которых обеспечивает высокие световозвращающие свойства в процессе срока службы. Химический состав стекла для изготовления микростеклошариков должен быть таким, чтобы обеспечивать после изготовления микростеклошариков индекс преломления 1.5…1.53 и удельный вес стекла 2.4…2.6 г/см. Микростеклошарики должны быть бесцветными, не иметь газовых и инородных включений. В составе микростеклошариков может быть не более 20% шариков несферической формы.
В качестве прозрачного полимерного компонента возможно использование прозрачных полимеров типа полипропилена, поликарбоната или акрила и акрилатов, которые могут образовать прозрачную массу, способную отвердевать после нанесения на поверхность дороги. Они должны быть долговечны в качестве разметки полос дороги, то есть должны обладать достаточной прочностью и стойкостью, например, стойкостью по отношению к атмосферным воздействиям, воздействию колес автомобилей, светостойкостью и водостойкостью. Можно упомянуть прозрачные полимерные компоненты различных типов, например: метакриловый компонент, акриловый компонент, компонент из ненасыщенных сложных полиэфиров, эпоксидный компонент, силиконовый компонент и другие подходящие полимерные компоненты. Можно добавить и другие компоненты, например катализатор отверждения, дополнительное отверждающее средство, средство для управления вязкостью, средство для предупреждения деградации от ультрафиолетового излучения, антигрибковое средство и т.п., при условии, что они не повредят достижению поставленной цели и эффективности предлагаемого изобретения.
Основной нижний окрашенный (цветной) слой разметки можно наносить любым из четырех известных традиционных способов механизированного нанесения: бескомпрессорный, гравитационный, пневматический, кинетический. Дополнительный верхний слой возможно наносить как после, так и до высыхания первого нижнего слоя с использованием оборудования, работающего по методу экструдирования пластика. Машины экструдирования пластика обеспечивают высокое постоянство толщины наносимого верхнего слоя при скорости разметки до 6 км/ч.
Как и при традиционном способе нанесения разметки, первый (нижний) окрашенный слой может быть нанесен из традиционных материалов (лакокрасочного материала, термопластика, «холодных» пластиков и т.п.) При этом используются традиционные разметочные машины, подающие из специальных котлов (емкостей) нагретый (для пластиков) разметочный материал к распределительным устройствам (форсункам, протяжной колодке и т.п.). В предлагаемом изобретении норму расхода разметочного материала для нижнего слоя разметки можно сократить приблизительно наполовину, так как этот слой выполняет только роль цветового оформления, и он будет покрыт сверху вторым слоем прозрачного защитно-световозвращающего материала с микростеклошариками.
Защитно-световозвращающий слой подают из специальных котлов (могут использоваться такие же котлы, как и при традиционной технологии), установленных дополнительно на разметочную машину. Данные котлы могут быть снабжены перемешивающим устройством, позволяющим добиться равномерного распределения микростеклошариков в нагретой массе полимера, из которого и будет формироваться верхний защитно-световозвращающий слой. Далее разогретая масса полимера с добавлениями микростеклошариков подается к распределительным устройствам и наносится на нанесенный ранее основной нижний слой разметки.
Разметка может наноситься как одним проходом разметочной машины, так и с поэтапным нанесением двух слоев и с двумя проходами разметочной машины. Могут использоваться и две традиционные разметочные машины, движущиеся одна за другой и наносящие последовательно сначала первый цветной слой, а потом второй защитно-световозвращающий.
От раскатывания колесами автотранспорта еще невысохшую линию разметки защищают, как обычно, установкой конусов ограждения или увеличением количества машин прикрытия.