用于瀝青表面的可噴涂涂料組合物及方法
【專利摘要】一種用于涂敷瀝青鋪筑表面的可噴涂涂料組合物以及涂敷方法。在涂料組合物中，可噴涂顆粒尺寸的低體積密度集料材料以足夠量懸浮于可噴涂瀝青乳液來提高固化涂層的微紋理表面粗糙度。
【專利說明】用于瀝青表面的可噴涂涂料組合物及方法發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本申請(qǐng)涉及用于涂敷道路、停車場和其他駕駛路面的可噴涂浙青和集料組合物以及方法。
發(fā)明背景
[0002]眾所周知，對(duì)于浙青停車場，通常在每2-5年左右將預(yù)防性維護(hù)處理(通常是稱為“密封劑”的浙青涂料組合物)應(yīng)用于鋪筑路面。涂層材料通常包括液體浙青或陰離子浙青乳液，以及采用棒型噴霧器或噴涂機(jī)涂敷。涂層期望地起以下作用:(a)密封表面防止入水，(b)改善路面的外觀，(c)保護(hù)底層浙青路面以防氧化和紫外線傷害，(d)保護(hù)路面以防油和汽油溢流，以及(e)提供更易于打掃、清理、鏟除和維持的表面。所有這些益處都提高了路面的服務(wù)壽命。
[0003]不幸的是，本領(lǐng)域迄今已知的浙青噴涂涂層的微紋理在固化后已經(jīng)比底層路面表面的微紋理光滑得多，使得浙青噴涂涂層提供的摩擦阻力明顯低于地層路面的摩擦阻力。這種摩擦阻力的減少在低速環(huán)境不被關(guān)注。然而，因?yàn)檫@種表面摩擦阻力的顯著減少，這種類型的浙青噴涂維護(hù)涂料不曾被用于車輛在其上高速行駛的浙青道路路面或其他浙青鋪筑表面之上。
[0004]而且，迄今為止也沒有提供改進(jìn)和顯著提高固化噴涂涂料的微紋理粗糙度和表面摩擦阻力的成功手段。典型的密封劑不配制為具有一定粘度以使選為提高其他典型鋪筑應(yīng)用中的摩擦力的典型集料懸浮。用于其他應(yīng)用的摩擦集料從以下兩者得到其摩擦特性:不能噴涂的較大顆粒，以及選為具有硬度和密度最大值的材料性質(zhì)。
[0005]因此，需要一種改善的可噴涂浙青和集料涂料組合物，其(a)提供固化時(shí)顯著提高的表面微紋理粗糙度，(b)優(yōu)選地，表面微紋理粗糙度不低于其涂敷到的底層路面，(c)可以用常規(guī)設(shè)備噴涂，(d)高度耐用，(e)在噴涂涂層壽命期間提供改善的微紋理，(f)提供優(yōu)越的停車場密封涂層的所有其他優(yōu)勢，以及(g)可以預(yù)混合、儲(chǔ)存并運(yùn)輸供隨后使用。
[0006]浙青表面的微紋理粗糙度可以測量，例如使用如ASTM E1911所說明的動(dòng)態(tài)摩擦測試(Dynamic Frict1n Test, DFT)。這種測試提供表面摩擦力測量作為滑動(dòng)速度函數(shù)。DFT設(shè)備由配有彈簧負(fù)載的橡膠滑塊的水平旋轉(zhuǎn)圓盤組成，橡膠滑塊與鋪筑表面接觸，旋轉(zhuǎn)速度由于滑塊和鋪筑表面之間產(chǎn)生的摩擦力而減小。將測得的滑動(dòng)力產(chǎn)生的扭矩用于計(jì)算表面摩擦值作為速度的函數(shù)。
發(fā)明概述
[0007]本發(fā)明提供一種可噴涂浙青和集料涂料組合物，以及涂敷方法，其滿足上述需求和緩解了上述問題。本發(fā)明可噴涂涂料組合物是一種易于儲(chǔ)存、運(yùn)輸和涂敷的流體浙青和集料組合物，所述組合物包含微細(xì)的低體積密度集料材料，其意外和出乎意料地有效提高涂層的表面微紋理粗糙度，同時(shí)還提供高耐久性。而且，本發(fā)明可噴涂涂層提供的表面微紋理的顯著改善使得本發(fā)明組合物不僅提供作為用于浙青停車場的噴涂密封劑的優(yōu)異性能，也可以用作浙青道路以及用于高速車輛交通的其他浙青道路表面上的維護(hù)涂層。
[0008]用于浙青鋪筑表面的本發(fā)明可噴涂涂料組合物優(yōu)選包含:(a)可噴涂浙青乳液，和(b)AASHTO T-19松散體積單位重量不高于115磅每立方英尺的集料材料或者ASTM C-29松散體積單位重量不高于115磅每立方英尺的集料材料。應(yīng)理解，可以將國際標(biāo)準(zhǔn)ASTMC-29用于測量每立方英尺的磅重量或可以將AASHTO T-19標(biāo)準(zhǔn)用于測量每立方英尺的磅重量。該集料材料優(yōu)選懸浮于可噴涂浙青乳液中，其量以可噴涂涂料組合物最終總重量計(jì)為約9% -27%。另外，還優(yōu)選可噴涂浙青乳液包含陽離子浙青乳液，且集料材料尺寸足夠小，使得集料材料的100%可通過16號(hào)US篩。
[0009]通過查看附圖和閱讀以下優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見。
附圖簡要說明
[0010]圖1圖示通過如以下實(shí)施例1描述而制備和測試的涂料組合物得到的動(dòng)態(tài)摩擦測試(DFT)結(jié)果。
[0011]圖2圖示通過如以下實(shí)施例2描述而制備和測試的涂料組合物得到的動(dòng)態(tài)摩擦測試(DFT)結(jié)果。
[0012]圖3圖示通過如以下實(shí)施例3描述而制備和測試的涂料組合物得到的動(dòng)態(tài)摩擦測試(DFT)結(jié)果。
[0013]圖4圖示通過如以下實(shí)施例4描述而制備和測試的涂料組合物得到的動(dòng)態(tài)摩擦測試(DFT)結(jié)果。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述
[0014]本發(fā)明提供了一種可噴涂涂料組合物以及涂敷方法，用于噴涂密封或噴涂涂敷所有形式的浙青停車表面、行駛表面或行走表面。
[0015]用于浙青鋪筑表面的本發(fā)明可噴涂涂料組合物優(yōu)選包含:(a)可噴涂浙青乳液，和(b) AASHTO T-19松散體積單位重量少于90磅每立方英尺的集料材料。應(yīng)理解，在整個(gè)本申請(qǐng)中，可以將國際標(biāo)準(zhǔn)ASTM C-29用于測量每立方英尺的磅重量或可以將AASHTO T-19標(biāo)準(zhǔn)用于測量每立方英尺的磅重量。優(yōu)選地，集料材料的100%可以通過16號(hào)US篩。而且集料材料優(yōu)選以約9重量％ -27重量％的量懸浮于可噴涂浙青乳液中，以可噴涂涂料組合物的最終總重量計(jì)。
[0016]另外，可噴涂浙青乳液優(yōu)選具有觸變性質(zhì)，有效使得集料材料在摩擦密封劑組合物的制備、運(yùn)輸和噴涂到路面表面的時(shí)間內(nèi)保持懸浮在可噴涂浙青乳液中，直至摩擦密封劑組合物硬化。
[0017]用于本發(fā)明涂料組合物的經(jīng)選定尺寸和分級(jí)集料材料提供完成的路面膜中的微紋理，以提高涂層的測量動(dòng)態(tài)摩擦力。我們發(fā)現(xiàn)的正確的比重、體積重量(bulk gravity)、尺寸、分級(jí)和幾何形狀在提供可按實(shí)用式應(yīng)用并產(chǎn)生期望的表面微紋理性能的可噴涂涂料組合物方面發(fā)揮了顯著的作用。
[0018]出乎意料地，我們發(fā)現(xiàn)有效提高本發(fā)明噴涂涂層的表面微紋理的集料材料是上面描述的具有較低AASHTO T-19松散體積密度的集料材料，而非具有高體積單位密度的非常硬的材料。這種集料材料可以在本發(fā)明噴涂涂料組合物的制備、運(yùn)輸和應(yīng)用期間維持懸浮直至使其硬化和固化。作為結(jié)果，顯著比例的懸浮集料材料變得結(jié)合在涂層表面。
[0019]另外，因?yàn)榭梢约尤氲娇蓢娡空闱嘟M合物的集料材料的量通常由重量限制，所以用于本發(fā)明組合物的集料材料的較低松散體積密度允許較大體積量的集料物包含于組合物中，這樣進(jìn)一步提高了可懸浮在本發(fā)明涂料組合物中的集料材料的量和最終變得結(jié)合在涂層表面的顆粒的數(shù)量。
[0020]用于本發(fā)明涂料組合物的集料材料的AASHTO T_19松散體積重量優(yōu)選為45_90磅每立方英尺。該材料的松散體積重量更優(yōu)選為約55磅每立方英尺-約85磅每立方英尺，以及最優(yōu)選為約55磅-約84磅每立方英尺。另外，該集料材料還優(yōu)選具有AASHTO Τ-19搗實(shí)(即，壓實(shí))體積單位重量，其不高于98磅每立方英尺并且更優(yōu)選為約66磅每立方英尺-約94磅每立方英尺。
[0021]該集料材料還優(yōu)選具有細(xì)小粒徑分布，其中材料的100%重量可以通過16號(hào)US篩，而僅少于20%重量可以通過200號(hào)US篩。更優(yōu)選地，該集料材料是具有以下粒徑分布的分級(jí)材料，其中:(a)分級(jí)集料材料的100%重量可通過16號(hào)US篩和(b)分級(jí)集料材料的最高5%重量可通過200號(hào)US篩。
[0022]用于本發(fā)明可噴涂涂料組合物的優(yōu)選集料材料的實(shí)例包括但不限于:膨脹煅燒板巖、煅燒頁巖、碎爐渣、碎暗色巖、或它們的組合。集料材料最優(yōu)選為破碎的膨脹煅燒板巖。
[0023]如上所述，集料材料優(yōu)選以約9重量％ -約27重量％的量存在于本發(fā)明可噴涂涂料組合物中，以組合物最終總重量計(jì)。所用集料材料的量更優(yōu)選為約11% -約25%重量以及最優(yōu)選約18%重量，以噴涂涂料組合物最終總重計(jì)。
[0024]本發(fā)明涂料中，集料材料懸浮于其中的可噴涂浙青乳液組合物包含浙青乳液。該浙青乳液優(yōu)選為陽離子浙青乳液。另外，可噴涂浙青乳液組合物還優(yōu)選包含一種或多種或所有以下成分:
1)粘土，
2)礦物填料，
3)聚合物乳膠，
4)流變?cè)鰪?qiáng)劑和穩(wěn)定劑，
5)生物殺滅劑或防腐劑，和/或
6)水
[0025]本發(fā)明可噴涂涂料組合物被配制成允許使用路面密封劑行業(yè)的常規(guī)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)輸、貯存和應(yīng)用。如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，浙青乳液提供了主要載體作為粘合劑，使得涂料組合物可以附著于路面，保護(hù)表面免受環(huán)境劣化，以及固定摩擦集料到路面表面。
[0026]粘土組分可以為非膨脹粘土或膨脹粘土。所述粘土提供了一種方式，使得浙青乳液和集料混合物以及其他組分在防止快速分離的觸變(剪切變薄)流體中懸浮，同時(shí)還使得材料可以不過度費(fèi)力地泵送、噴涂以及涂敷。粘土還在干涂料膜中發(fā)揮作用，提高剛性和降低交通情況下留下印跡和變形的傾向。
[0027]礦物填料可以用于提供干燥密封膜的額外強(qiáng)度。
[0028]聚合物乳膠可以用于顯著提高完成的浙青涂料膜的剛性和韌性以及減少涂層在高路面溫度下變軟的趨勢。
[0029]流變?cè)鰪?qiáng)劑和穩(wěn)定劑可以用于提供和/或維持在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和應(yīng)用中密封劑的觸變性質(zhì)并且因此防止組分分離。
[0030]生物殺滅劑或防腐劑組分防止或減少涂層中可能發(fā)生的生物學(xué)生長，這樣就減少產(chǎn)品劣化和氣味產(chǎn)生的可能性。
[0031]本發(fā)明的涂敷方法中，本發(fā)明涂料組合物可以使用常規(guī)的棒型噴霧器、常規(guī)密封噴涂機(jī)或其他常規(guī)設(shè)備涂敷。
[0032]以下實(shí)施例旨在用來說明而絕非限制要求保護(hù)的發(fā)明。
實(shí)施例1
[0033]制備包含11%重量、18%重量和25%重量的Black Magnum30 (BM30)集料材料的三種本發(fā)明陽離子浙青噴涂涂料組合物用于測試。BM30是由碳酸鹽氧化硅形成的細(xì)碎爐渣材料。BM30具有79磅每立方英尺的AASHTO T-19松散體積單位重量，90磅每立方英尺的AASHTO T-19搗實(shí)體積單位重量，以及其中100%的材料通過16號(hào)US篩且少于1%的材料通過200號(hào)US篩的分級(jí)粒徑分布。
[0034]11重量％組合物以外的其他組分的組成(identities)和相對(duì)量為:34.9重量％水、29重量％ CSS-1HH、18重量％ Dunn B球形粘土、2.0重量％碳、5.0重量％ Tegra GT和
0.06重量％ PCMX殺菌劑。與用于11%集料組合物相同的非集料組分和相同的非集料組分相對(duì)重量比例份數(shù)也用于18%和25%的集料材料。
[0035]三種涂料組合物分別涂敷于浙青路面表面，其在涂敷前具有0.50i20Km/h的ASTME1911動(dòng)態(tài)摩擦測試(DFT)值。如前面所解釋，該測試用于評(píng)價(jià)表面的微紋理粗糙度，提供對(duì)表面摩擦力的測量作為滑動(dòng)速度的函數(shù)。
[0036]涂敷和干燥后，三種BM30測試組合物的各自的表面微紋理也使用ASTM E1911DFT程序評(píng)價(jià)。這些測試的結(jié)果說明于圖1中。涂敷后的測量DFT值對(duì)于11重量％ BM30涂層為0.37@20Km/h，對(duì)于18重量％ BM30涂層為0.42@20Km/h，和對(duì)于25重量％ BM30涂層為
0.50i20Km/ho因此，浙青乳液的非集料組分引起的損失微紋理的顯著回復(fù)通過加入18重量％的BM30集料而實(shí)現(xiàn)，并且原始微紋理表面摩擦值的完全回復(fù)在25重量％的BM30濃度下實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施例2
[0037]在與實(shí)施例1所述相同的方式下，制備、涂敷和測試包含5重量％、8重量％、11重量％、18重量％和25重量％的集料材料的五種本發(fā)明涂料組合物，除了在這些涂料組合物中使用的集料材料為Buildexl/16(BX)。BX(Buildex 1/16)集料材料的測試結(jié)果在圖2中說明。
[0038]BX集料材料具有58磅每立方英尺的AASHTO T-19松散體積單位重量和64磅每立方英尺的AASHTO T-19搗實(shí)體積單位重量。該BX集料材料也具有其中100%的材料通過1/16" US篩的分級(jí)粒徑分布。
[0039]用于測試的路面表面具有0.50i20Km/h的未涂敷DFT值。涂敷和干燥后，測量的涂層DFT值對(duì)于5重量％ BX涂層為0.37i20Km/h,對(duì)于8重量％ BX涂層為0.44i20Km/h,對(duì)于11重量％ BX涂層為0.42@20Km/h，對(duì)于18重量％ BX涂層為0.51@20Km/h，和對(duì)于25重量％BX涂層為0.56@2Km/h。因此，浙青乳液的非集料組分引起的損失微紋理的顯著回復(fù)通過加入僅8-11重量％的BX集料而實(shí)現(xiàn)，并且原始微紋理表面摩擦值的完全回復(fù)在18重量％BX濃度下實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施例3
[0040]在與實(shí)施例1所述相同的方式下，制備、涂敷和測試包含11重量％、18重量％和25重量％的集料材料的三種本發(fā)明涂料組合物，除了在這些涂料組合物中使用的集料材料為TXI。TXI材料的測試結(jié)果在圖3中說明。
[0041]TXI集料材料由破碎的膨脹煅燒板巖形成和具有57磅每立方英尺的AASHTO Τ_19松散體積單位重量和66磅每立方英尺的經(jīng)搗實(shí)的松散重量。TXI集料材料也具有通過16號(hào)US篩且19.6%的材料通過200號(hào)US篩的分級(jí)粒徑分布。
[0042]用于測試的路面表面具有0.50i20Km/h的未涂敷DFT值。涂敷和干燥后，測量的涂層DFT值對(duì)于11重量％ TXI涂層為0.42@20Km/h，對(duì)于18重量％ TXI涂層為0.53i20Km/h，和對(duì)于25重量％ TXI涂層為0.55i20Km/ho因此，浙青乳液的非集料組分引起的損失微紋理的顯著回復(fù)通過加入僅11重量％的TXI集料而實(shí)現(xiàn)。而且在18重量％的TXI濃度下的微紋理表面摩擦值超過原始未涂敷浙青路面的DFT值。
實(shí)施例4
[0043]在與實(shí)施例1所述相同的方式下，制備、涂敷和測試包含11重量％和18重量％的集料材料的兩種本發(fā)明涂料組合物，除了在這些涂料組合物中使用的集料材料為另一批的TXI材料，其稱為TXR。TXR材料的測試結(jié)果在圖4中說明。
[0044]TXR集料材料也由破碎的膨脹煅燒板巖形成。TXR材料具有57磅每立方英尺的AASHTO T-19松散體積單位重量和66磅每立方英尺的AASHTO T-19搗實(shí)體積單位重量。另夕卜，TXR集料材料具有通過16號(hào)US篩且19.6%的材料通過200號(hào)US篩的分級(jí)粒徑分布。
[0045]用于測試的路面表面具有0.69-0.70i20Km/h的未涂敷DFT值。涂敷和干燥后，測量的涂層DFT值對(duì)于11重量％ TXR涂層為0.56@20Km/h，和對(duì)于18重量％ TXR涂層為
0.73@20Km/h。因此，同樣地，非集料浙青乳液組分引起的損失微紋理的顯著回復(fù)通過加入僅11重量％的TXR集料而實(shí)現(xiàn)，并且完全回復(fù)在18重量％ TXR濃度下實(shí)現(xiàn)。
[0046]因此，本發(fā)明很好地適用于實(shí)施上述目的并獲得上述以及固有的目標(biāo)和優(yōu)勢。雖然已經(jīng)就本發(fā)明的目的描述了當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施方案，但多種變化和修改對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見的。這些變化和修改包括在由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于浙青鋪筑表面的可噴涂涂料組合物，其包括: 可噴涂浙青乳液和 AASHTO T-19松散體積單位重量不高于115磅每立方英尺的集料材料， 其中所述集料材料以約9重量％ -約27重量％的量懸浮于所述可噴涂浙青乳液中，以所述可噴涂涂料組合物最終總重計(jì)。
2.權(quán)利要求1的可噴涂涂料組合物，其中所述可噴涂浙青乳液包括陽離子浙青乳液。
3.權(quán)利要求1的可噴涂涂料組合物，其中所述集料材料的100%可以通過16號(hào)US篩。
4.權(quán)利要求1的可噴涂涂料組合物，其進(jìn)一步包含粘土。
5.權(quán)利要求1的可噴涂涂料組合物，其中所述集料材料選自膨脹煅燒板巖、煅燒頁巖、碎爐渣、碎暗色巖、或它們的組合。
6.權(quán)利要求1的可噴涂涂料組合物，其中所述集料材料為破碎的膨脹煅燒板巖。
7.權(quán)利要求1的可噴涂涂料組合物，其中所述集料材料的100%可以通過16號(hào)US篩且所述集料材料的不高于20%重量可以通過200號(hào)US篩。
8.權(quán)利要求1的可噴涂涂料組合物，其中所述集料材料以約11重量％-約25重量％的量懸浮于所述可噴涂浙青乳液中，以所述可噴涂涂料組合物的所述最終總重計(jì)。
9.權(quán)利要求1的可噴涂涂料組合物，其中所述集料材料以約18重量％的量懸浮于所述可噴涂浙青乳液中，以所述可噴涂涂料組合物的所述最終總重計(jì)。
10.一種涂敷浙青表面的方法，其包括噴涂涂料組合物在所述浙青表面上的步驟，所述涂料組合物包含: 可噴涂浙青乳液和 AASHTO T-19松散體積單位重量少于90磅每立方英尺的集料材料， 其中所述集料材料以約9重量％ -約27重量％的量懸浮于所述可噴涂浙青乳液中，以所述涂料組合物最終總重計(jì)。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述可噴涂浙青乳液包括陽離子浙青乳液。
12.權(quán)利要求10的方法，其中所述集料材料的100%可以通過16號(hào)US篩。
13.權(quán)利要求10的方法，所述涂料組合物進(jìn)一步包含粘土。
14.權(quán)利要求10的方法，其中所述集料材料選自膨脹煅燒板巖、煅燒頁巖、碎爐渣、碎暗色巖、或它們的組合。
15.權(quán)利要求10的方法，其中所述集料材料為破碎的膨脹煅燒板巖。
16.權(quán)利要求10的方法，其中: 所述分級(jí)集料材料的100%可以通過16號(hào)US篩，且 所述分級(jí)集料材料的0% -10%重量可以通過200號(hào)US篩。
17.權(quán)利要求10的方法，其中所述集料材料以約11重量％-約25重量％的量懸浮于所述可噴涂浙青乳液中，以所述涂料組合物的所述最終總重計(jì)。
18.權(quán)利要求10的方法，其中所述集料材料以約18重量％的量懸浮于所述可噴涂浙青乳液中，以所述涂料組合物的所述最終總重計(jì)。
【文檔編號(hào)】C04B26/26GK104326699SQ201410336420
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月24日
【發(fā)明者】T·M·奧康奈爾, R·J·普賴斯, A·C·?？怂? R·K·斯特格 申請(qǐng)人:因維亞鋪筑技術(shù)有限責(zé)任公司