[发明专利]含有透明的非玻化陶瓷微球体的路标涂层组合物

说明书

本发明涉及用于反射标记的含有透明微球体的路标领域。

路标工业长期以来一直期望在路标中用作更亮和更耐久的反光透镜体的透明固体微球体或微珠。现在最广泛用于路标的透明微球体都是由某些玻璃制成的，这些玻璃都是无定形玻璃态材料。这些玻璃一般都是折射率只有1.5左右的钠-钙-硅酸盐型的，该折射率值限制了它们的反光亮度。玻璃微球体会被高速公路上的砂粒和污物颗粒擦伤或碎裂。

通过本发明，发现了在路标中可以包含某些陶瓷微球体，以获得惊人地长的反光寿命。这种路标包括用粘结剂固定的陶瓷微球体。这种微球体为包括至少一个晶相的固体、透明非玻化陶瓷微球体。其中的结晶相除二氧化钛外至少包括一种金属氧化物，尽管二氧化钛可能以小量存在.这种微球体可以制成各种尺寸。在许多应用上，尺寸小于125微米的是最好的且可提供某些优点。本发明的路标包括具有平均粒度高达125微米的微球体，但是这种路标也可以包括混在上述陶瓷微球体中的其他微球体，所述其它微球体，除它们具有大于125微米的平均粒度外与陶瓷微球体试样相同。

本发明的路标中所用的陶瓷微球体可以用溶胶一凝胶法生产。一般来说，溶胶-凝胶法是这样一种方法，它可以使金属氧化物(或它的母体)的胶体分散物、溶胶、水溶胶(aquasol)或水溶液(hydrosol)转变为凝胶。凝胶是这样一种物质形态，其中一种或多种组分发生了化学或物理交联达到了引起形成三维网络的程度。这种网络的形成导致混合物粘度增加和网络中液相的机械固定。凝胶步骤后通常进行干燥，然后进行烧成以获得陶瓷材料。

在3,709,706号美国专利中叙述了用二氧化硅和锆的化合物通过溶胶-凝胶法生产的透明陶瓷微球体，在4,166,147号美国专利中叙述了包括二氧化钛的透明陶瓷微球体。但是，这些专利或任何其它先有技术都没有提出或建议这种微球体能在路标中提供惊人长的反光寿命。

实心这一词的意思是一种非空心物体，即，不存在例如关于金属氧化物陶瓷微囊的4,349,456号美国专利中叙述的微球体中的任何实质空洞。

为在此描述起见，非玻化一词的意思是这种陶瓷不是从熔融态或在高温下从产生的液态原料混合物获得的。用这一词的目的在于使本发明的陶瓷微球体区别于用熔融法生产的玻璃微珠。

为在此讨论起见，透明的一词意思是这种陶瓷微球体在光学显微镜(例如在100倍下)下观察时，具有通过可见光的性能，结果当将微球体和一种性质相同的物体两者都浸于折射率与微球体近似相等的油中时，通过这种微球体可以清楚地看到它下面的物体。虽然这种油应该具有与微球体近似相等的折射率，但是，也不能太接近以致这种微球体似乎不见了(当它们的折射率完全相等时)。这种微球体下面的物体的外形、周边或边缘是清晰可辨别的。

这种透明陶瓷微球体可被制成完全致密的。完全致密一词的意思指通过标准分析法，如B.E.T.氮气法(基于从与样品接触的气体中吸收N₂分子)可检出它接近理论密度，并且基本不存在开口孔隙。可以将这样测量得出的单位重量样品的表面积数据(如平方米/克)与大量的粒度大小相等的理想微球体的单位重量的表面积相比较来测定开口孔隙率。表面系数(平方米/克)越高意味着表面不规则程度和/或孔隙率越高。这种测量可以在定量吸附(Quantasorb)设备(made byQuantachrome Corporation of Syosset，NewYork)上进行。密度测量可以用空气或水比量计进行。

在此所述的微球体可以是真正的球形，但也可能是扁球状或长球状的。

优选陶瓷微球体一般还具有如下特征：平均硬度大于砂子，这种砂子是在路面上经常发现的一种磨料；具有等于或大于具有相同粒度的、折射率约为1.5的常规玻璃微珠的韧度、抗压碎性、球形度和反光率；折射率约在1.4～2.6之间。优选微球体还具有比相同粒度的常规玻璃微珠更少的内部缺陷和杂质。

本发明的路标包括用于路表面的板材也用于飞机跑道标志，在此线上，把微球体分布在作为粘附剂的湿油漆或热塑料(见美国专利3,849,351号)上。在此所述的透明陶瓷微球体和粘附剂材料(如油漆)混合的涂敷组合物也包括在本发明的范围内。

附图为一个包括具有透明陶瓷微球体表面层的模制聚合物板的本发明路标实施方案的横断面图。

透明陶瓷微球体：