喷涂型热熔道路标线涂料
日期：2022-01-19
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230 核心提示：1 前言喷涂型热熔道路标线涂料是在原有热熔道路标线涂料的基础上, 通过对涂料配方和施工工艺进行适当的改进而发展起来的一种路
1 前言
喷涂型热熔道路标线涂料是在原有热熔道路标线涂料的基础上, 通过对涂料配方和施工工艺进行适当的改进而发展起来的一种路面标线涂料。施工时将涂料在热熔釜中加热熔融至(190～200) ℃,在熔融状态下采用专用喷涂机械喷涂于路面, 形成厚度适中、结合牢固的路面标线。喷涂型热熔道路标线涂料在施工中可以形成较薄的标线涂膜, 国外大多应用在要求反光、耐磨,同时标线的磨损与逆反射系数的下降具有相对同步的场所。如高速公路实线, 由于高速公路实线对耐磨性要求相对不是很高, 而对标线反光性要求相对较高, 喷涂型热熔道路标线涂料正好满足这个特点。在我国有的地方, 高速公路实线常采用常温溶剂型道路标线涂料, 但其较薄的涂层以及对玻璃珠的粘结力差等特性是满足不了标线在应用中持续反光要求的; 原有旧标线的二次涂敷, 由于耐久性标线材料的使用寿命较长, 可长达(4～6) 年, 但是这些反光标线材料在投入使用后其亮度、逆反射系数等随标线的磨损而下降很快, 而标线本身的磨损较慢, 二者不同步。利用喷涂型热熔道路标线涂料可以形成较薄的标线涂膜, 对这类标线进行二次涂敷, 使之长久保持持续反光。这在经济上和使用性能上都是合理的。这种以耐久性标线材料为基材,以喷涂型热熔道路标线涂料进行二次涂敷技术在国外已得到较广泛的应用; 旧路面的标线施工, 由于旧路面的状况不甚理想, 要么面临翻新, 要么面临重修, 采用热熔刮涂或粘贴标线带极易出现标线的使用寿命大于路面的使用寿命等问题, 在经济上是不合理的。在这种路面上, 施工标线涂料同时要求标线反光, 采用喷涂型热熔道路标线涂料应当是较好的选择; 水泥路面的标线施工: 不论何种标线材料在水泥路面上使用寿命均是有限的, 大约2 年。从合理经济上分析, 采用喷涂型热熔较采用热熔刮涂更易节省人力、财力, 而采用热熔刮涂, 则是对材料的浪费; 另外在颗粒较大的沥青路面、压实度较差的城市道路标线, 采用热熔刮涂施工极易出现流边的现象, 热熔喷涂施工正好可以解决这个问题。
基于上述的特点和用途上的分析, 也正是喷涂型热熔道路标线涂料在国外得到广泛应用的原因。喷涂型热熔道路标线或刮涂型热熔道路标线具体采用哪一种施工方式, 是要从经济上、寿命上、交通流量、路面状况等因素上进行论证的, 尽力做到标线的寿命与持续反光同步, 在经济上才是合理的。
2 实验部分
211 实验配方
喷涂型热熔涂料配方见表1 所示。
212 性能测试结果
喷涂型热熔涂料性能测试结果见表2。
213 喷涂型热熔与刮涂型热熔在性能等方面比较
热熔刮涂和热熔喷涂性能比较见表3 所示。
从表3 可以看到, 与传统的刮涂相比, 喷涂型热熔道路标线涂料有较多的优点。有资料表明, 国外喷涂型热熔道路标线同刮涂型道路标线一样在标线施工中占有等同的地位, 他们更注重从标线使用功能和经济效果评价两个角度来决定选取哪一种产品。
3 结果与讨论
由于道路标线涂料的成型终是形成均一宽窄的带状涂层, 这与别的任何涂料的施工是完全不相同的。标线的宽幅、反光亮度等在标线的效果评价中起到决定作用。
311 影响涂膜喷幅因素
31111 涂料熔融粘度和施工气压对喷幅的影响
喷涂型热熔道路标线涂料在施工中主要采用低压有气喷涂。通常影响标线喷幅的因素主要来自涂料施工时的融熔粘度(用η表示, 由涂料的本身特性决定) ; 施工设备泵压力(用P 表示) ; 喷嘴到路面的距离(用h 表示) ; 路面的平整度(路面突出或凹陷而与水平面形成的角度, 用θ表示) 如图1所示。
在施工中, 较为理想的喷涂示意图可由图2 表示。
在上述示意图中, α主要由气泵压力P 和涂料熔融粘度η决定, 可以表示为: z = tg、α=f (p , η) (喷角为2α) , 在施工中α改变即会影响喷幅, 由于α仅受两个变量p 和η的影响, 故α的改变量可以用下式表示:
对上式的理解, 可以指导我们通过实验得到一系列的实验数据, 并通过对数据的分析、拟合, 得出α的数学模型。
α= k·Pγ·ηβ
式中γ> 0 , β< 0 , k 和γ、β为参数, 是可以通过实验数据的数值分析来确定的。
显然当:
η恒定, P 增大时, α增大则喷幅L 增大;
η恒定, P 减少时, α减少则喷幅L 减少;
P 恒定, η增大时, α减少则喷幅L 减少;
P 恒定, η减少时, α增大则喷幅L 增大。
对于一台确定的热喷涂施工设备, 可以通过调节P 和η来得到合适的喷角α, 然后选定喷嘴高度来达到合理的喷幅。但是, 实际中, 由于α的数学表达式不知, 也就是参数k、γ、β的值并不知道,α随P 和η改变的表达式未确定, 而导致在实际操作中很难控制α角。另一方面在施工中, 由于η=Θ(T) = A Tτ + B (τ< 1) 随温度改变而改变, 在施工中难免出现熔料温度发生波动的情况, 这时η也开始波动, 而导致喷幅出现波动, 致使标线宽窄不一。如果α与p 、η; η与T 间的数学模型能建立,则低压有气喷涂依据上述数学模型对设备进行控制便能获得整齐均匀的喷幅。那么当建立上述二个数学模型后则可以编写应用控制程序, 来协调α随P、η (或T) 的变化。通过微电脑来调节即增补因受温度波动而导致η波动量。例如: 当温度T 改变时, 熔融粘度必定改变,通过电脑中应用程序调节P , 而维持α值不变, 即保持施工过程中喷角的恒定。这是目前我国低压有气喷涂设备必须解决的课题。
31112 路面平整度对喷幅的影响
虽然通过上述的数学模型在低压有气喷涂中可以克服喷角波动的问题, 能在实际施工中得到较均一喷幅, 实际施工中常遇到路面不平整的情况, 这时喷幅还会受到影响。由图1、图2 可以看出, 理论上的喷幅为L ,而实际中喷幅为L′, 有:
31113 喷嘴与路面的高度h 对喷幅的影响
当α和θ不变时, 且α≠0 时, h 增大, 此时L′增大;
当α和θ不变时, 且α= 0 时, h 变化, 此时L′不变。
刮涂型热熔施工时的α= 0 , 这也是热熔刮涂在施工中很少受到路面不平整度影响的原因, 即便路面有起伏(即h 有变化) , 也能获得较均一的宽幅。针对低压有气喷涂中喷角受气泵压力p 和熔料粘度η影响, 近年来发展了一种新兴离心辊式喷涂设备。这种“喷涂”设备借用了刮涂施工没有喷角, 同时设备的刀口离路面近而不受路面不平整度影响的特点, 在施工中几乎能得到均一稳定的喷幅, 同时标线边缘整齐如刀截一般, 不会出现低压有气喷涂毛边现象, 与热溶刮涂效果差不多。这类设备的缺点主要表现在施工时收刀不齐, 故多用于标线实线施工。
312 面撒玻璃微珠
31211 玻璃微珠的粒径
在刮涂型热熔标线的施工中, 玻璃微珠通常是选择直径在(0.4～0.8) mm 的玻璃微珠(或者更小) 作为面撒玻璃珠。而在喷涂型热熔路面标线施工中, 面撒玻璃珠通常可以选用较大直径玻璃微珠, 其直径在(1.2～1.8) mm。理论上只有当玻璃微珠有1/ 2～2/ 3 的体积嵌入到路面标线中, 玻璃微珠才能较好的被锚定在标线面上, 玻璃微珠露出于标线面的部分大于1/ 2 时玻璃珠易于从标线面上脱落。由于喷涂型热熔路面标线施工厚度在(0.8～1.2) mm 之间, 选用这种大颗粒的玻璃微珠不仅可以防止玻璃微珠在施工中出现下沉的现象,同时还可以提高标线的初始逆反射系数值; 另一方面, 较大直径玻璃微珠在使用中不易从标线面上脱落, 也就是说, 在这种情况下可以减缓标线在使用中逆反射系数的下降速率。我们对刮涂型热熔和喷涂型热熔路面标线涂料, 在施工中的初始逆反射系数和标线在投入使用后3 年逆反射系数变化进行跟踪发现: 喷涂型热熔路面标线不较高的初始逆反射系数值, 而且其逆反射系数值在使用中的下降速率较刮涂型热熔慢, 见图3 热熔刮涂、喷涂逆反射值随时间变化情况。
31212 镀膜玻璃珠与普通玻璃珠的混用
所谓镀膜玻璃珠是指采用偶联剂(如硅烷偶联剂等) 对玻璃珠进行表面处理后而得。偶联剂具有亲水和亲油端, 亲水端指向玻璃珠, 而亲油端向外, 正是由于亲油端向外(即指向涂料) , 这样当在油基涂料如热熔油漆中使用面撒镀膜玻璃珠, 可以加速玻璃珠在涂膜中下沉, 同时可改善涂料同玻璃珠间的结合力。所以面撒玻璃珠应尽量采用镀膜与普通玻璃珠按一定比例混合后使用, 才能获得良好的反光效果。施工时面撒玻璃珠通常有如下四中情况: ①不撒布玻璃珠。涂料内混玻璃珠在标线失去流动性之前有一个下沉的过程, 当标线干结而失去流动性后, 玻璃珠被锚定在标线内, 标线上部分玻璃珠分布少, 标线面无玻璃珠, 因而标线不反光; ②标线面撒镀膜玻璃珠。由于镀膜玻璃珠在标线失去流动性前加速向标线内部下沉, 如果处理不当很易造成标线反光不佳; ③标线面撒普通玻璃珠。普通玻璃珠在标线表面不易下沉, 大多在标线失去流动性之前还停留在标线表面, 起初标线反光性较佳, 但一经车轮碾压, 表面虚珠极易脱落, 同时标线逆反射系数在使用中下降极为快速; ④标线面撒混合玻璃珠。混合玻璃珠作面撒的情况是一种较为理想状态, 镀膜玻璃珠向标线内部下沉, 普通玻璃珠嵌在标线表面, 从而使玻璃珠在标线垂直方向具有相对连续性。当表面玻璃珠磨损后, 标线内部镀膜珠已浮出, 从而能保证标线持续反光。
4 结语
根据2003 年修订的GB/ T16311《道路交通标线质量要求和检测方法》的要求, 标线的重涂条件(使用寿命) 是: “反光标线的逆反射系数小于100mcd.lx- 11m- 2和标线涂层脱落面积大于35 %”。一般采用刮涂施工的热熔标线未等完全磨损, 其逆反射系数低于规定的100mcd.lx- 11m- 2 , 必须重涂;而喷涂型热熔标线磨损和逆反射系数的下降是同步的, 但涂料的用量却只有刮涂的一半, 施工速度快、反光性能较好、易于重涂、防滑性能又好, 这种既经济又实用的喷涂型热熔道路标线涂料, 应该在交通涂料行业中大力推广。随着我国交通涂料行业原有标准的修订, 喷涂型热熔道路标线及标线涂料在我国标线施工中将做到有法可依, 并得到迅猛发展。
