DE2117765A1

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Publication number: DE2117765A1
Application number: DE19712117765
Authority: DE
Priority date: 1970-04-07
Filing date: 1971-04-07
Publication date: 1971-10-21
Also published as: FR2085900A1; US3746425A; FR2085900B1; GB1343192A

Description

Angelder: Ludwig Eigenmann

Vacallo, Kanton Tessin, Schweiz

■Ruckstrahlendes Agglomeratmaterial, insbesondere für waagerechte Strassensignale und dazugehöriges Herstellungsverfahren"

.Die Erfindung betrifft ein. aus Agglomerat bestehendes Material, das durch eine Mehrzahl von Glaskügelchen oder -perlchen gebildet ist, die in einer Matrize so eingesetzt sind, dass sie eine kohärente, verschleiss- und wetterfeste Masse bilden, aus der zum Beispiel durch Pressen, Walzen oder andere Verfahren Sinsatzstücke oder Elemente erhalten v/erden, die geeignet sind, um auf Strassenoberflaclien oder auf Streichen von zur waagerechten Strassensignalisierung dienendem Material oder dort unmittelbar angebracht zu werden, wo es erforderlich ist, eine intensive Reflexion des auf die aus der Oberfläche dieser Einsatzstücke, Eleuente oder anderer Mittel herauskommenden oder darüber vorstehenden Perlchen einfallenden Lichtes zu gewinnen. Diese Agglomeratmaterialien sind schon bekannt geworden und finden bei der Technik der Branche laufend Verwendung. Besonders uiit Rücksicht auf deren Zusammensetzung und Verbindung mit zur Strassensignalisierung dienenden Streichen wird auf die

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von demselben Anmelder eingereichte* und "bekanntgemachte Patentanmeldung Nr. 1 784 676' verwiesen. In diesen Patentschriften sind Uoa. Beispiele der Zusammensetzungen der die Glasperlchen enthaltenden Matrize angeführt worden, die auch für die Verwirklichung der vorliegenden Erfindung massgebend und benutzbar sind.

In diese Agglorneratmaterialien neigt man dazu, die grösstiaögliche Anzahl von Glasperlchen einzusetzen, da die Intensität und der Glanz des reflektierten Lichtes bei den übrigen gleichbleibenden Bedingungen dem Verhältnis zwischen der ausgesetzten Gesamt-,oberfläche des Einsatzstückes oder Signalelementes und der Summe der ausgesetzten Oberflächen der aus solcher Oberfläche herauskommenden Perlchen proportional ist. Aus gewissen im folgenden betrachteten geometrischen Gründen ist es nicht uöglich, nach der laufenden Technik zu erhalten, dass das von den Perlchen in der Agglomeratmasse eingenommene Volumen einen gegebenen Prozentsatz des Gesamtvolumens der Masse selbst überschreitet und dass die Summe der Flächen der aus der Oberfläche des Einsatzstückes oder Elementes herauskommenden Kalotten ihrerseits einen gegebenen Prozentsatz der Streckung solcher Oberfläche überschreitet.

Nach dieser Voraussetzung bezweckt es diese Erfindung, ein Agglomeratmaterial für die obengenannten oder äquivalente Verwendungszwecke zu schaffen, das bei demselben Gesamtvolumen

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und bei den übrigen gleichbleibenden Bedingungen (mit Ausnahme von den im folgenden angegebenen) eine viel grössere Anzahl von Kügelchen oder Perlchen darin eingesetzt enthält als die durch die bekannte Technik erreichbare Anzahl, wodurch gestattet wird, die Bildung von Einsatzstücken, Elementen oder anderen rückstrahlenden Mitteln zu erhalten, an deren Oberfläche eine grössere Anzahl von Perlchen vorhanden und daraus herauskommend sind als die bisher erreichbare Anzahl und die Summe deren ausgesetzter Oberflächen ihrerseits grosser ist als die bisher erreichbare.

Im wesentlichen besteht die Erfindung darin, mindestens zwei Gruppen oder eine Mehrzahl von rückstrahlenden Perlchen oder KÜgelchen, bestehend insbesondere aus Glas, in ein zur Bildung der Matrize geeignetes Material einzusetzen, wobei die Perlchen der ersten Gruppe einen vorbestimmten und gleichmässigen Durchmesser aufweisen während die Perlchen oder mindestens die grösseren Perlchen der zweiten Gruppe oder der Mehrzahl derselben einen nicht grösseren Durchmesser als 1/5 des Durchmessers der Perlchen der ersten Gruppe haben und deren Iienge so volumenmässig bestimmt ist, dass diese Perlchen der zweiten Gruppe sich in die Räume zwischen der Perlchen der ersten Gruppe verlegen, wobei das zur Bildung der ^..atriae bestimmte Material sich seinerseits so verlegt, dass es sämtliche zwischen der Perlchen sowohl der ersten wie auch der zweiten Gruppe vorhandenen Räume vollkommen ausfüllt.

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Diese und nocli weitere spezifische Merkmale der Erfindung lassen sich, aus der folgenden detaillierten Beschreibung an Hand der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich hervorgehen. Es zeigen:

- Fig. 1 teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt die günstigste Raumverteilung, die von den einen zweekniässig verschiedenen Durchmesser aufweisenden Perlchen angenommen werden kann;

- Pig. 2 einen fragmentarischen Schnitt in weit vergrösserter Skala eines erfindungsgeiaässen Agglomerate, wobei der genannte

: Schnitt zum Beispiel längs der in Fig. 4 mit II-II bezeichneten Ebene erhalten ist;

- Fig. 3 stellt das Agglomerat in flacher Ansicht in der in Fig. 4 mit III bezeichneten Richtung dar;

- Figo 4 zeigt in weiter vergrösserten Skala ein Fragment des an dessen Oberfläche aliegenden Agglomerats zum Beispiel im Schnitt in der in Fig. 2 mit IV-IV bezeichneten Ebene, wobei die Perlchen in den oben genannten Figuren 2, 3 und 4 in Seitensicht dargestellt sind;

- Fig„ 5 und Fig. 6 sind Graphiken, die einige wichtige die Erfindung interessierende geometrische Verhältnisse veran-. schaulichen.

Um zu erhalten, dass die grösste Anzahl von Kügelchen oder-Perichen oder kugelformxgenKorpern in einem dreidimensionalen Raum, enthalten sind, braucht man, dass diese iCügelchen oder

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Perlclien einen gleichen Durchmesser aufweisen, bestehend z.3. aus den Perlchen 10 gegebenen Durchmessers D wie in den Figuren 1, 2 und 4 dargestellt. Diesfalls können sich die Kügelchen in jede Schicht so ordentlich wie in den Figuren 2 und 4 dargestellt einsetzen, dass deren Mittelpunkte die Scheitel von sovielen gleichseitigen Dreiecken bestimmen, die die gesamte • Oberfläche der Schicht zusammen abdecken. In der Mitte einer jeden aus drei anliegenden Perlchen 10 bestehenden Gruppe bildet sich eine Aushöhlung, worin sich ein Perlchen der höherliegenden Schicht einsetzt und so weiter für das ganze Volumen des genannten dreidimensionalen Raumes. In der Annahme, dass dieser Raum viel grosser ist als das Volumen der einzelnen Perlchen, ist die Summe der Volunen der letzteren, auch für den Fall, dass diese ordentliche und günstigste Bedingung besteht, niemals za. 74^ des Raumvolumens überschreiten, wie es durch den folgenden Ausdruck definiert wird:

worin V die Summe der Volumen der Perlchen und V, das Gesaut-

s t

volumen des Raumes angibt, worin diese Perlchen ordentlich angeordnet sind.

Die iJirmahuie von 74/" seitens der Perlchen eines ge^eDenen drei dimensionalen Raumes ist nur theoretisch erreichbar, weil

sie eine einwandfreie Gleichmässigkeit und eine genaue

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geometrische Verteilung dieser Perlehen voraussetzt, wobei eine jede aus irgendwelchen vier anliegenden Perlchen bestehende Gruppe mit den Mittelpunkten dieser Perlchen ein regelmässiges Tetraeder wie in Figo 1 dargestellt definiert. In der Praxis und under Berücksichtigung, dass es möglich ist, über wesentlich gleichdimensionierte, leicht auswählbare Perlenen zu verfugen, von denen z.B* δΟ^ό oder vorzugsweise 9O5& einen Durchmesser aufweisen,.der nicht grosser oder nicht weniger veränderbar ist als deren durchschnittlicher Durchmesser D, besteht die Möglichkeit, dass diese Perlchen durch eine geeignete Mischung saa. 60<fa des Gesamtvolumens des Raumes einehmen. Darüber hinaus,, da'um die erforderliche Kohärenz des Agglonierats zu erhalten, die Matrize den gesamten von den Perlchen nicht besetzten Raum einnehmen soll, wird solche Matriz za. AOf> des Gesamtraum.es besetzen.

Ausserdem ist es bei der Bildung, Verwendung und im Laufe der progressiven Abnutzung der Signalmaterialien nicht möglich, dass die Perlchen zur Hälfte von der Matrize aus überstehen. Diesfalls und auch unter den günstigsten geometrischen Bedingungen würde die in flacher Projektion ausgesetzte Gesamtoberfläche durch die Perlchen um höchstens 91$ besetzt gemäss dem Ausdruck

worin A die Summe der durch die Perlchen materialisierten e

Oberflächen und A,, die ausgesetzte Gesamtoberfläciie des

AgglomeratmateriaJ^ö aEjdje|1g3$ g /13 3 8

r/
I

In, der Praxis Überstehen diese Perlchen durchschnittlich in einem zwischen i/6 und 1/2 deren Radius r_ (Pig. 4) eingeschlossenen AU3inass. Durchschnittlich entspricht der Vorprung S₁ einem Viertel r, d.h. die Perlchen 10 werden bis zum mit L-L in Pig. 4 angedeuten Niveau entdeckt. In diesem Pail erscheint " die Oberfläche des Agglomerats wie in Pig. 3 dargestellt, aus der ersichtlich ist, dass die Oberflächen der ausgesetzten Kalotten 1Oe der genannten Perlchen eine sehr geringe Flache zusammen bilden, die generell kleiner ist als 40^0 der Gesamtoberflache A₄,.

.. Erfindungsgemäss wird zur Bildung des Agglomerats die grösstmögliche Anzahl von Perlchen 10 verwendet, die im wesentlichen einen gegebenen glexchmässigen Durchmesser D haben (zwischen 6 und 0,08 mm und vorzugsweise zwischen 1,2 und 0,2 mm eingeschlossen), wie es durch deren ordentliche Raumverteilung zugelassen ist, und werden noch weitere Perlchen kleineren Durchmessers d hinzugefügt und derart, zu gestatten, dass sich die letzteren Perlchen in die zwischen den grösseren Perlchen vorhandenen Räume und in einer derartigen (geometrisch betrachteten) Menge einsetzen, dass sie in einer grösstcögiichen Anzahl darin Platz finden können, ohne jedoch eine wesentliche Entfernung von den grösseren Perlchen zu verursachen. Theoretisch entspricht das maximale Verhältnis d/D zwischen

' den Durchmessern der kleineren bzw. grösseren Perlchen za..

1/4,45, aber diesfalls kann zwischen, den Perlchen einer jeden

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aus vier anliegenden Perlchen bestehenden Gruppe nur ein kleineres Perlchen 12 wie in Pig. 1 dargestellt Platz finden. Die Anzahl der kleineren Perlchen 12, die sich in die zwischen den grösseren Perlchen 10 vorhandenen Räume einsetzen können, nimmt zu als dieses Verhältnis abnimmt. In der Graphik in Figo 5 stellt die (annähernd v/wagerechte) Kurve V_n die Einnahme des Gesamtraumes V dar, dessen Gesamtvolumen V, (100$ dieses Raumes) auf der Obenseite der Graphik angegeben ist. Die Kurve V, gibt das durch die kleineren Perlchen besetzbare Volumen als Punktion des Verhältnisses d/D zwischen den Durchmessern der kleineren und grösseren Perlehen an. Diese Kurve neigt diesfalls zu ungefähr 24$ bei zu. O neigendem d/D (was offenbar ist, weil 24$ den 60$ des verbleibenden Raumes V darstellt, d.h₀ des durch die grösseren Perlchen nicht besetzten Volumens). Es ist hierzu bemerkt, dass bei d/D höher als 0,15 eine wesentliche Einnahme des genannten Saumes durch die kleineren Perlchen erreicht wird, welche Einnahme wohl höher ist als 20$ bei d/D in der Grössenordnung von 0,1. Die Kurve V_n - stellt die Summe der Kurven V_n und V, dar, d.h, sie entspricht dem durch die grösseren und kleineren Perlchen besetzten Gesamtvolumen, das weitgehend 8$ V bei d/D in der Grössenordnung von 0,1 überschreitet.

In .der Praxis, während es wichtig ist, dass die Durchmesser D der'grösseren Perlchen 10 wesentlich gleich sind, können die

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D ure lime s s er der kleineren Perlchen auch viel verschieden sein, so'fern sie den vorgewählten d_ nie überschreiten. In der Tat ist das. Vorhandensein von noch kleineren Perlchen insofern vorteilhaft, als die letzteren sich in die engsten Zonen der zwischen den grösseren Perlchen 10 eingeschlossenen Säumen einsetzen lassen.

Ausser der allergrössten Erhöhung der Perlchenzahl ist eine überraschende Vergrösserung der Oberfläche A¹ erreicht, die aus der Summe sämtlicher Flächen der ausgesetzten Teile der kleineren und grösseren Perlchen als Funktion deren Vorsprung von der Matrize aus besteht, der durch das auf der Abszisse der Graphik in Pig_o 6 angebrachte Verhältnis S/r angegeben ist. Diese Vergrösserung ergibt sich aus dem Vergleich der

Kurve A¹ mit der Kurve A , die sich auf die einzigen grössee e

ren Perlchen 10 und jedenfalls auf die Bildungsart des Agglomerats mit Perlchen wesentlich gleichen Durchmessers bezieht. Dieses besonders wichtige Ergebnis, wenn die Perlenen um za. 1/4 oder auch weniger von deren Durchmesser überstehen, ist darauf zurückzuführen, dass eine grösseren Anzahl von kleineren Perlchen an der Oberfläche oberhalb der durch die grösseren Perlchen versteckten und mit gestrichelten IZreisen angedeuteten Portion der grösseren Perlchen vorhanden sind. Darüber hinaus ist in der Praxis der Glanz von so nergeatellten rückstralilenden Materialien noch besser, weil die kleineren

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Perlchen durchschnittlich in einem proportional grösseren Auslass überstehen als die grösseren Perlchen.

Gemäss den vorher beispielsweise angeführten Abmessungen können die mit den grösseren Perlchen zu mischenden kleineren Perlchen einen zwischen 0,8 und 0,01 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,03 mm eingeschlossenen Durchmesser haben, wobei man jedoch immer die Bedingung einzuhalten hat, dass das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der grösseren Perlchen zwischen den ' kleineren Perlchen und das der grösseren Perlchen zwischen 0,2 und 0,05 mm, vorzugsweise zwischen 0,17 und 0,08 mm eingeschlossen ist.

Natürlich ist es möglich, eine noch bessere Besetzung des verfügbaren Raum durch die grösseren und kleineren Perlchen zu erhalten, indem man eine zweite Reihe von kleineren einen wesentlich gleichmässigen Durchmesser aufweisenden Perlchen und eine dritte Reihe von noch kleineren Perlchen verwendet, deren grösster Durchmesser in den angegebenen Verhältnissen mit demjenigen der Perlchen der zweiten Reihe liegt, deren Zwischenräume ihrerseits dann zum Teil durch die Perlchen der dritten Reihe besetzt sind.

Zum Beispiel unter Verwendung von laufend verfügbaren'Materialien ist es möglich, Agglomerate zu bilden, die za. 60^ volumenmässig von Perlchen mit Durchmesser in der Grössenordnun^ von 3 mm, von 20 bis zu 24$ noch volumenmässig von Perlenen i-ät

. Durchmesser üi der Grossenordnung von 0,3 mm und 1O?o ■'. ..·.-: 109 843/1335.

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voner einem Gemisch von Perlchen mit zwischen 0,04 und 0,01 mm eingeschlossenen Durchmesser enthalten. In diesem Fall würde die Matrize von 10 bis Sf₀ des Gesamtvolumens des Materials besetzen, und dadurch ist ein sehr starres und kräftiges, wetter- und äussere wirkungsfestes Material erhalten, das eine ungewöhliche Rückstrahlungsfähigkeit aufweist, da es fastl vollkommen aus inorganischen Komponenten besteht. Sei der Vorbereitung dieser Agglomerate braucht man natürlich das Volumen zu berücksichtigen, das durch die Matrize nach deren Konsolidierung eingenommen sein wird, und den so ; gewKlten und volumenmässig bemessenen Kügelchenmischungen sind dann die zur Bildung dieser Matrize dienenden Ingredienzen in den erforderlichen Mengen hinzuzufügen, um zu erhalten, dass sie das gewünschte Volumen besetzt. Vorsichtig werden diese Ingredienzen mit einem leichten Volumenüberschuss hinzugefügt, z.B. in der Grössenordnung von 2 oder 3f<> auf der Gesamtmenge, um zu vermeiden, dass sich Blasen oder Aushöhlungen an der Masse des Agglomerate und der Einsatzstücke oder rückstrahlenden Elemente bilden, die von demselben erzeugt werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE .

1·} Agglomeratniaterial zur Bildung von rückstrahlenden Einsatzstücken, Elementen und Schichten und Agglpmeratelementeia, insbesondere für Strassensignalisierung, überliauptsäehlich für waagerechte Strassensignalisierung, das im wesentlichen aus einer Mehrzahl von photoreflektierenden Kügelchen oder Perlchen, "beispielsweise Glasperlchen besteht, die in einer Matrize eingesetzt sind und mit derselben eine verschiedenartige, jedoch kohärente Masse bilden, dadurch gekennzeichnet, dass in der genannten Matrize eine erste Reihe von einen vorbestimmten und wesentlich gleichmässigen Durchmesser '(D) aufweisenden Kügelchen oder Perlchen (10) so eingesetzt sind, dass sie im Volumen des Agglomerats in der grössmöglichen Anzahl angeordnet sind, und mindestens eine zweite Reihe von Kügelchen oder Perlchen (12), deren Durchmesser der grösseren Kügelchen oder Perlchen nicht grosser ist als ein Fünftel, vorzugweise ein Achtel des durchschnittlichen Durchmesser (D) der Perlchen oder Kügelchen der ersten Reihe, wobei die Liatrize im wesentlichen sämtliche zwischen den Perlchen oder Kügelchen sowohl der ersten als auch der zweiten Reihe vorhandenen Zwischenräume besetzt und ein Teil der genannten Perlchen sowohl der ersten wie auch der zweiten Reihe aus der Oberfläche des durch das genannten Agglomeratmaterxal erzeugten

• rückstrahlenden Einsatzstückes oder Eleuentes oder Schicht 109843/1£35

herauskommt.

2. ilgglomeratmaterial gemäss Anspruch.-1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (d/D) zwischen dem Durchmesser (d) der grosser en-· Perlchen (12) der zweiten Reihe und dein durchschnittlichen Durchmesser der Perlchen (10) der ersten Reihe in der- Grössenordnung von 0,1 ist»

3. Agglomeratmaterial gemäss Anspruch 1 oder gemäss Ansprüchen

1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 80$, vorzugsweise 90$ der Perlchen mindestens der ersten Reihe nicht grossere oder kleinere Durchmesser aufweisen als 10$ von deren vorgewähltem durchschnittlichem Durchmesser (D).

4. Agglomeratmaterial gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, dass die Perlchen der ersten Reihe einen zwischen 3 und 0,08 mm, vorzugsweise zwischen 1,2 und 0,2 mm eingeschlossenen Durchmesser haben und die Perlchen der zweiten Reihe einen zwischen 0,8 und 0,01 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,03 mm eingeschlossenen Durchmesser aufweisen, sofern die Perlchen der ersten Reihe wesentlich gleiche Durchmesser, vorzugsweise nicht verschieden aufweisen als 10$ zuviel oder zuweniger von

co deren durchschnittlichem Durchmesser um mindestens 80$, co

^ vorzugsweise um mindestens 90$ von diesen Perlchen und -* die grösseren der Perlchen der zweiten Reihe einen nicht cn grösseren Durchmesser haben als ein Fünftel, vorzugsweise als ein Achtel von dem aenonnn+en (-durchschnittlichen

Durchmesser der Perlchen der ersten Reihe.

Agglomeratmaterial gemäss einem oder mehreren den vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Perlchen der zweiten Reihe wesentlich gleiche Durchmesser, haben und dass in dem genannten Agglomerat eine dritte Reihe von Perlchen vorhanden ist, deren Durchmesser der grosseren nicht grosser ist als ein Fünftel, vorzugsweise ein Achtel des Durchmessers der Perlchen der zweiten Reihe, wobei die Perlchen der dritten Reihe in einer volumenmässig bestimmten Menge vorhanden sind, um deren ■ Einsetzung in die zwischen den anliegenden Perlchen der ersten und der zweiten Reihe zur Verfugung stehenden Räume vornehmen zu können.

6. Herstellungsverfahren von einem Agglomeratmaterial gemäss einem oder mehreren und irgendwelchen der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anordnung in einer volumenmässig bestimmten Menge einer ersten Reihe von einen wesentlich gleichmässigen Durchmesser aufweisenden Perlchen, mindestens einer zweiten Reihe von Perlchen,

^ deren Durchmesser der grösseren nicht grosser ist als

**> ein Fünftel, vorzugsweise ein Achtel des Durchmessers der

ω Perlchen der ersten Reihe, und von zur Bildung einer to Matrize bestimmten Ingredienzen, die geeignet ist, uu ^m im wesentlichen sämtliche zwischen den Perlchen der cruteu un&'.der zweiten Reihe vorhandenen Räume zu besetzen, die

in der wesentlich relativen günstigsten Stellung angeordnet sind, um die Verteilung von der grb'sstmöglichen Anzahl von Perlchen in einem Raum gegebenen Volumens zu gestatten»

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