Стеклянные шарики для двухкомпонентных систем дорожной разметки

Введение

Безопасность дорожного движения является первостепенной задачей для градостроителей, дорожных служб и застройщиков инфраструктуры во всем мире. Краеугольным камнем безопасности вождения в ночное время и в неблагоприятных погодных условиях является видимость дорожной разметки. По мере развития инфраструктурных технологий традиционные краски на основе растворителей и стандартные термопласты все чаще заменяются более совершенными материалами. Среди них двухкомпонентные (часто называемые холодными пластиками или многокомпонентными) материалы стали превосходным решением благодаря своей исключительной прочности и долговечности. Однако сам сырьевой материал — это лишь половина уравнения безопасности. Для достижения критически важной видимости в ночное время, необходимой для безопасности водителя, необходимо интегрировать специальные светоотражающие материалы. Применение высококачественных стеклянных сфер имеет важное значение для создания светоотражающих свойств. В этом всеобъемлющем руководстве рассматриваются технические тонкости, методы нанесения и технические характеристики материалов, необходимых при использовании этих светоотражающих сфер в сочетании с усовершенствованным метилметакрилатом (ММА) и другими многокомпонентными связующими.

Понимание технологии двухкомпонентной дорожной разметки

Прежде чем углубляться в изучение отражающих материалов, важно понять саму систему связующих веществ. Многокомпонентные системы в основном используют метилметакрилат (ММА) или эпоксидная основа. В отличие от традиционных красок на водной основе, которые высыхают за счет испарения, или термопластов, которые отверждаются путем охлаждения, эти современные решения отверждаются за счет быстрой экзотермической химической реакции. Она начинается, когда базовая смола смешивается с жидким или порошковым катализатором (обычно пероксидом бензоила) непосредственно перед нанесением или во время него.

Полученная матрица невероятно прочна. Она образует прочную механическую и химическую связь как с асфальтовыми, так и с бетонными основаниями. Материал обладает высокой устойчивостью к повреждениям от снегоуборочной техники, интенсивному износу от движения транспорта и резким перепадам температур. Поскольку процесс отверждения представляет собой химическую реакцию сшивания, жидкое связующее вещество проходит через определенную кривую вязкости по мере затвердевания. Этот уникальный профиль отверждения точно определяет, как и когда следует наносить светоотражающий материал для обеспечения оптимального внедрения и удержания.

Наука о ретроотражательной способности

Светоотражательная способность — это явление, при котором лучи света от фар автомобиля попадают в прозрачную сферу, преломляются (изгибаются) при прохождении через среду, попадают на пигментированное связующее вещество на задней стороне сферы и отражаются непосредственно обратно к источнику света — и, следовательно, к глазам водителя.

Для оптимального функционирования этого физического процесса в условиях автомагистрали необходимо совпадение трех факторов:

1. Показатель преломления (ПП): Оптическая плотность сферы определяет, насколько резко преломляется свет. В стандартных дорожных приложениях обычно используется показатель преломления 1,5, в то время как в высокоэффективных приложениях может потребоваться показатель преломления 1,9 для улучшения видимости в дождливую ночь.
2. Чёткость и округлость: Сферы должны быть идеально круглыми и не содержать непрозрачных включений или пузырьков воздуха. Сферы неправильной формы будут рассеивать свет случайным образом, а не направлять его обратно к источнику излучения.
3. Глубина встраивания: Оптимальная глубина заделки отражающей сферы составляет ровно от 501 до 601 Т3 Т ее диаметра. При слишком глубокой заделке свет не сможет проникнуть внутрь; при слишком мелкой заделке сфера легко может быть смещена в результате трения от дорожного движения.

Проблема совместимости: почему необходимы специальные светоотражающие материалы.

Многокомпонентные связующие вещества представляют собой уникальную проблему при нанесении на светоотражающие материалы. Поскольку процесс химического отверждения происходит очень быстро (часто без образования катышков в течение 10–30 минут, в зависимости от температуры окружающей среды и дозировки катализатора), поверхностное натяжение и вязкость смолы динамически изменяются.

Стандартные непокрытые шарики, которые могут прекрасно работать в медленно сохнущих красках на водной основе, часто оказываются неэффективными при нанесении на холодный пластик. Они могут полностью опуститься на дно смоляной пленки до того, как она свяжется, или могут не прикрепиться химически к матрице синтетической смолы, что приводит к преждевременной потере светоотражающих свойств.

Для решения этой проблемы сферы, предназначенные для использования с этими передовыми связующими веществами, проходят строгую обработку поверхности. Как правило, в процессе производства на поверхность стекла наносится высокоспециализированный силановый связующий агент. Это микроскопическое химическое покрытие действует как мостик, образуя ковалентную связь между кремнеземной структурой сферы и акриловой или эпоксидной структурой связующего вещества. Кроме того, для предотвращения слипания в резервуарах для дозирования под давлением могут быть нанесены влагостойкие покрытия, обеспечивающие равномерный поток при высокоскоростном нанесении.

Сравнение технических характеристик

Ниже приведена сравнительная таблица, в которой показано, как многокомпонентные системы соотносятся с традиционными типами маркировки, подчеркивая важную роль интеграции светоотражающих материалов.

Градиентность размеров и оптимизация производительности

Диаметр светоотражающих сфер играет огромную роль в их характеристиках, особенно в условиях влажной погоды. Стандартные дорожные покрытия (например, AASHTO M247 Type 1) состоят из относительно небольших сфер, обычно размером от 150 до 850 микрон. Хотя они обеспечивают отличную видимость в сухую ночь, слой дождевой воды может покрыть эти маленькие сферы, нивелируя их преломляющие свойства и вызывая рассеивание света от водителя.

Для современных инфраструктурных проектов, использующих толстослойные многокомпонентные связующие (наносимые слоем толщиной от 40 до 120 мил), настоятельно рекомендуется использовать более крупные сферы (типа 3 или типа 4, диаметром от 1 до 2 мм). Эти более крупные “мегасферы” выступают над водяной пленкой во время сильного дождя, обеспечивая необходимую видимость линий.

На практике для высокоэффективной разметки используются запатентованные смеси или система двойного нанесения. Сначала распылитель наносит крупные шарики для обеспечения видимости в сырую погоду, а затем сразу же наносит вторичные капли меньших шариков для заполнения межслоевых пространств и обеспечения максимальной светоотражающей способности в сухую погоду. Густая структура связующих веществ на основе ММА и эпоксидной смолы делает их идеально подходящими для надежной фиксации этих более крупных и тяжелых шариков.

Методика нанесения: техника капельного нанесения.

Для нанесения этих материалов требуются сложные машины для нанесения разметки, оснащенные специализированными системами подачи нескольких компонентов. Смола и катализатор хранятся в отдельных резервуарах из нержавеющей стали и соединяются только в смесительном пистолете, расположенном всего в нескольких сантиметрах над дорожным покрытием.

Непосредственно за распылительной форсункой связующего вещества находится дозатор гранул под давлением. Время, давление и угол подачи этого дозатора имеют решающее значение.

• Давление дозирования: Сферы необходимо вводить в жидкое связующее вещество с достаточной кинетической энергией, чтобы разорвать поверхностное натяжение, но не с такой силой, чтобы они прижимались к основанию дорожного покрытия.
• Сроки: Поскольку химическое сшивание начинается немедленно, светоотражающие материалы необходимо наносить в течение долей секунды после того, как связующее вещество попадет на дорогу.
• Объем: Стандартные нормы расхода обычно составляют от 6 до 12 фунтов шариков на галлон связующего вещества, хотя для структурированной или профилированной разметки может потребоваться больший объем для обеспечения полного покрытия поверхности при вертикальных акустических профилях.

Стандарты контроля качества и испытаний

Для обеспечения соответствия окончательной разметки автомагистрали федеральным и международным стандартам безопасности проводятся тщательные испытания как в лаборатории, так и на дорогах. Производители должны соблюдать строгие стандарты, такие как EN 1423 (европейский стандарт для наносимых материалов) или AASHTO M247 (североамериканский стандарт). Эти правила определяют точный процент идеально сферических частиц (обычно требуется >80% истинных сфер), допустимые максимальные значения содержания воздуха и химическую стабильность силановых покрытий.

После нанесения покрытия инженеры-дорожники используют портативные или динамические светоотражатели, устанавливаемые на транспортные средства, для измерения удельной яркости (измеряемой в милликанделах на квадратный метр на люкс, или мкд/м²/лк). Высококачественная холодная пластиковая линия, должным образом пропитанная соответствующим светоотражающим материалом, будет регулярно превышать начальные показания в 600 мкд/м²/лк и поддерживать показания выше 250 мкд/м²/лк в течение нескольких лет при интенсивном движении транспорта.

Устранение распространенных проблем с приложениями

Даже при использовании высококачественных материалов, переменные, связанные с применением, могут влиять на конечные результаты. В таблице ниже описаны распространенные проблемы и их технические решения.

Экономические и экологические преимущества

Хотя первоначальные затраты на материалы и оборудование для систем на основе холодного пластика с большим количеством специальных светоотражающих материалов выше, чем для традиционных красок, анализ соотношения затрат и выгод на протяжении всего жизненного цикла явно свидетельствует в пользу усовершенствованной системы.

Долговечность этих сшитых полимеров означает, что дороги требуют повторной разметки каждые 5-8 лет, а не ежегодно. Это значительно снижает трудозатраты, перебои в движении транспорта и опасность для дорожных рабочих, связанные с частым техническим обслуживанием. Кроме того, современные многокомпонентные связующие обычно имеют твердость 100%, что означает, что они не содержат летучих органических соединений (ЛОС). В сочетании с кремнеземными сферами — натуральным, нетоксичным и часто перерабатываемым материалом — получается высокоэкологичное и устойчивое решение для инфраструктуры.

Заключение

Интеграция высокоточных светоотражающих материалов в химически отверждаемые дорожные вяжущие представляет собой вершину современных технологий обеспечения безопасности дорожного движения. Тщательно контролируя показатель преломления, размер частиц и химический состав поверхности сфер, а также точно управляя физическими процессами нанесения, инженеры могут создавать разметку, которая безопасно направляет водителей в самых опасных условиях ночного времени и погоды. По мере роста потребностей в инфраструктуре и все большей зависимости технологий автономного вождения от четкой разметки полос движения, наука об оптимизированной светоотражающей способности будет оставаться важнейшим направлением глобальной безопасности транспорта.

Об авторе

С момента своего основания в 2013 году компания TORY занимается разработкой и производством стеклянных бусин и в настоящее время занимает одну из важнейших позиций в мировой индустрии стеклянных бусин, особенно в производстве высококачественных оптических светоотражающих стеклянных бусин для дорожной разметки. TORY обладает мощным научно-исследовательским потенциалом, что позволяет нам внедрять инновации в нашу продукцию и идти в ногу с изменениями рынка. 

Стандартные светоотражающие стеклянные бусины с показателем преломления 1,5.

Светоотражающие стеклянные бусины с показателем преломления 1,7

Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о деталях нанесения дорожной разметки с помощью стеклянных бусин.

ПОЗВОНИТЕ НАМ: Тел: +86 552 716 5551 Ватсап: +86 173 5528 7086

НАПИШИТЕ НАМ ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТОЙ: echo@cntory.com

АДРЕС: № 609, улица Тяньхэ, Бэнбу, провинция Аньхой, Китай.

Часто задаваемые вопросы