DE102017006843A1

DE102017006843A1 - Multifunktionale Straßenfahrbahnmarkierung mit großer Performanz und Verfahren zur Anwendung

Info

Publication number: DE102017006843A1
Application number: DE102017006843.7A
Authority: DE
Inventors: Janet Arras; Rainer Reimert; Stefan Bräse
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mittel und dessen spezifische Zusammensetzung sowie ein Verfahren zur multifunktionalen Markierung von Flächen des Straßenverkehrs z.B. eines Streifens einer Fahrbahn mit einem Kunststoff mit großer Performanz und erhöhter optischer Sichtbarkeit und Nachtsichtbarkeit.

Description

Hiermit werden ein Mittel und dessen spezifische Zusammensetzung sowie ein Verfahren zur multifunktionalen Markierung von festgelegten Flächen des Straßenverkehrs mit einem Kunststoff als Erfindung gemeldet, welche im Speziellen eine Komposition gemäß der Ansprüche 1-15 und ein Verfahren gemäß der Ansprüche 16-18 betrifft. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
Wichtige Eigenschaften eines Anstrichmittels sind die Viskosität, das Trocknungsverhalten und die Eigenschaften des applizierten Mittels, der Beschichtung, wie Glanz, Widerstand gegen Verkratzen, Härte, Adhäsion auf der gewünschten Oberfläche und Oberflächenstruktur. Durch eine spezifische Zusammensetzung des Anstrichmittels können seine makroskopischen Eigenschaften beeinflusst werden. So ist z.B. der gewählte Binder von ausschlaggebender Wichtigkeit. Zudem können Pigmente und Füller, Weichmacher (Plastifiziermittel), Lösemittel und weitere Additive wichtige Einflussfaktoren auf die gewünschten Eigenschaften eines Anstrichmittels darstellen (vgl. Stoye, D., Marwald, B., Plehn, W.: Paints and Coatings, 1. Introduction, Ullmann's Encyclopedia of Industial Chemistry, 8th edition, Weinheim: Wiley-VCH, 2015).
Verbesserte bzw. weitere (zu schon in Vorgängerpatentanmeldungen beschriebene) Möglichkeiten des besseren Dispergierens eines Pigments hat die Firma Kronos aufgezeigt: Schlecht dispergierbare Pigmente aus 100% TiO₂ können einer Oberflächenbehandung mit farblosen Oxiden von Si, Al oder Zr unterzogen werden, wodurch sich die Dispergierbarkeit deutlich steigern soll. Eine bessere Benetzbarkeit der Pigmentoberfläche durch das umgebende Medium kann schließlich durch eine anschließende und abschließende Behandlung mit einem Polyol gewährleistet werden (vgl. WO 2012/130408 A1 , DE 10 2004 037 272 A1 , DE 10 2011 113 896 A1 ).
Hybridpolymere erfreuen sich aufgrund überzeugender Eigenschaften zunehmender Beliebtheit. So zeigt z.B. die chemische Anbindung von Silikaten an Acrylatpolymere statt der physikalischen Einbindung (gewöhnliche Mischung) eine größere thermische Stabilität und einen höheren Flammschutz (vgl. Vahabi, H., Ferry, L., Longuet, C., Otazaghine, B., Negrell-Guirao, C., David, G., Lopez-Cuesta, J.-M. Mater. Chem. Phys. 2012, 135, 762-770).
Generell bestehen zwei Wege der Realisierung einer chemischen Anbindung von Silikaten an Polymere, wobei ein gemeinsamer Schritt nämlich die Silanolgruppen-Funktionalisierung notwendig ist: Zum einen können Si-OH-Gruppen von Silikaten durch Reaktion mit funktionalisierten Chlorsilanen oder funktionalisierten Alkoxysilanen funktionalisiert und durch anschließende Folgereaktionen der funktionellen Gruppen mit Monomeren oder Präpolmeren in das kohlenstoffhaltige Polymernetzwerk eingebunden werden. Werden hingegen mit Monomeren oder Präpolymeren funktionalisierte Alkoxysilane eingesetzt, so können diese selbst polymerisieren, wodurch also z.B. für Alkyoxysilan-Acrylmonomere zur Polymerisation des kohlenstoffhaltigen Monomers eine zweite Polymerisationsreaktion stattfindet, wobei die Reaktionsgeschwindigkeit dabei stark vom eingesetzten Monomer abhängt (vgl. Klapdohr, S., Moszner, N., Kickelbick, G., Krüger, R.-P. Monatsh. Chem. 2006, 137, 667-679; Altmann, S., Pfeiffer, J. Monatsh. Chem. 2003, 134, 1081-1092).
Mit der hierin beschriebenen Erfindung werden die technischen Grundlagen eines Mittels zur Markierung einer Straßenfahrbahn mit großer Performanz sowie die zur Applikation erfindungsgemäßen Verfahren vorgestellt. Im Besonderen soll die Sicherheit im Straßenverkehr durch ein langnachleuchtendes Material verbessert werden. Der optische Effekt des Luminophors soll dabei zur besseren Erkennung einer Fahrbahn des Straßenverkehrs dienen und somit die übliche Warnwirkung einer bekannten Straßenfahrbahnmarkierung übertreffen.
Diese Aufgaben werden gemäß der Erfindung durch ein Mittel und eine Methode mit den Merkmalen der abhängigen Ansprüche gelöst.
Die erfindungsgemäße Straßenmarkierung zeichnet sich dadurch aus, dass sie Bindemittel aufweist, welche aus Monomeren bestehen, die verschiedene Arten von Polymeren bilden können, wobei die Monomere durch die Formeln in Tabelle 1 (Formeln I-VI) und Tabelle 2 (Formeln VII-X) charakterisiert werden und Folgendes gilt:
und
mit Variablen, die bevorzugt wie folgt definiert sind:

• die Reste R¹-R¹⁷ sind unabhängig voneinander,
• der Rest R¹ ist Wasserstoff, ein Alkyl-, Cycloalky-, Alkylcycloalkyl-, Heteroalkyl-, Heterocycloalkyl-, Heteroalkylcycloalkyl-, Aryl-, Heteroaryl-, Aralkyl- oder Heteroaralkyl-Rest, ein Si(R)_x(OR)_3-x -Rest mit R = ein Alkyl-, Cycloalky-, Alkenyl-, Cycloalkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkinyl-, Alkylcycloalkyl-, Heteroalkyl-, Heterocycloalkyl-, Heteroalkylcycloalkyl-, Aryl-, Heteroaryl-, Aralkyl-, Heteroaralkyl-Rest und x = 0, 1, 2 oder 3, und
• der Rest R² ist Wasserstoff oder ein Alkyl- oder Heteroalkyl-Rest, und
• die Reste R³-R¹³ sind Wasserstoffe oder Alkyl-, Cycloalky-, Alkylcycloalkyl-, Heteroalkyl-, Heterocycloalkyl-, Heteroalkylcycloalkyl-, Aryl-, Heteroaryl-, Aralkyl-, Heteroaralkyl-Reste, und
• die Reste R¹⁴-R¹⁷ sind Wasserstoffe oder Alkyl-Reste, und
• Y ist ein Alkyl- oder Heteroalkyl-Rest, und
• X ist ein Alkyl-, Cycloalky-, Alkylcycloalkyl-, Heteroalkyl-, Heterocycloalkyl-, Heteroalkylcycloalkyl-, Aryl-, Heteroaryl-, Aralkyl- oder Heteroaralkyl-Rest, ein Si(R)_x(OR)_3-x -Rest mit R = ein Alkyl-, Cycloalky-, Alkenyl-, Cycloalkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkinyl-, Alkylcycloalkyl-, Heteroalkyl-, Heterocycloalkyl-, Heteroalkylcycloalkyl-, Aryl-, Heteroaryl-, Aralkyl-, Heteroaralkyl-Rest und x = 0, 1, 2 oder 3, und
• n ist 1, 2 oder 3, und
• p ist 1, 2 oder 3, und
• 1 ist das unten beschriebene Luminophor.

Der Ausdruck Alkyl-Rest bezieht sich insbesondere auf eine gesättigte, geradkettige oder verzweigte Kohlenwasserstoffgruppe, die 1 bis 20 C-Atome, vorzugsweise 1 bis 12 C-Atome, besonders bevorzugt 1 bis 6 C-Atome, aufweist. Beispiele hierfür sind die Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Isobutyl-, t-Butyl-, n-Hexyl-, 2,2-Dimethylbutyl- oder n-Octyl-Gruppe.
Die Ausdrücke Alkenyl- und Alkinyl-Rest beziehen sich insbesondere auf zumindest teilweise ungesättigte, geradkettige oder verzweigte Kohlenwasserstoffgruppen, die 2 bis 20 C-Atome, vorzugsweise 2 bis 12 C-Atome, besonders bevorzugt 2 bis 5 C-Atome, aufweisen. Beispiele hierfür sind die Ethenyl-, Allyl-, Acetylenyl-, Propargyl-, Isoprenyl- oder Hex-2-enyl-Gruppe.
Die Ausdrücke Cycloalkyl-, Cycloalkenyl- und Cycloalkinyl-Rest beziehen sich insbesondere auf gesättigte oder teilweise ungesättigte cyclische Gruppen, die einen oder mehrere Ringe aufweisen, die insbesondere 3 bis 14 Ring-C-Atome, besonders bevorzugt 3 bis 10 Ring-C-Atome, aufweisen. Beispiele hierfür sind die Cyclopropyl-, Cyclohexyl-, Tetralin- oder Cyclohex-2-enyl-Gruppe.
Der Ausdruck Heteroalkyl-Rest bezieht sich insbesondere auf eine Alkyl-Gruppe, in der ein oder mehrere (bevorzugt 1, 2 oder 3) C-Atome bzw. CH- oder CH₂-Gruppen durch O, N, P und/oder S ersetzt sind. Beispiele hierfür sind Alkyloxy-Guppen wie Methoxy- oder Ethoxy- oder tertiäre Aminstrukturen sowie Carbamat-Gruppen.
Der Ausdruck Heterocycloalkyl-Rest bezieht sich insbesondere auf eine CycloalkylGruppe, in der ein oder mehrere (bevorzugt 1, 2 oder 3) Ring-C-Atome bzw. Ring-CH- oder CH₂-Grupen durch O, N, P und/oder S ersetzt sind, und kann beispielsweise für die Piperidin- oder N-Phenylpiperazin-Gruppe stehen.
Der Ausdruck Aryl-Rest bezieht sich insbesondere auf eine aromatische Gruppe, die einen oder mehrere Ringe hat, die insbesondere 5 oder 6 bis 14 Ring-C-Atome, besonders bevorzugt 5 oder 6 bis 10 Ring-C-Atome, enthalten. Ein Beispiel hierfür ist eine Phenyl-Gruppe.
Der Ausdruck Heteroaryl-Rest bezieht sich insbesondere auf eine Aryl-Gruppe, in der ein oder mehrere (bevorzugt 1, 2 oder 3) Ring-C-Atome bzw. Ring-CH- oder CH₂-Gruppen durch O, N, P und/oder S ersetzt sind. Ein Beispiel hierfür ist die PyridylGruppe.
Die Ausdrücke Aralkyl- bzw. Heteroaralkyl-Rest beziehen sich insbesondere auf Gruppen, die entsprechend den obigen Definitionen sowohl Aryl- und/oder Heteroaryl-Gruppen als auch Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl- oder Heteroalkyl-Gruppen aufweisen. Beispiele hierfür Arylalkyl-, Arylalkenyl-, Arylalkinyl-, Arylheteroalkyl-, Arylheteroalkenyl-, Arylheteroalkinyl-, Heteroärylheteroalkyl-, Heteroarylheteroalkenyl-, Heteroarylheteroalkinyl-, Arylcycloalkyl-, Heteroarylcycloalkyl-, Arylheterocycloalkyl, Heteroarylheterocycloalkyl-, Heteroarylcycloalkenyl-, Arylcycloalkenyl-, Arylcycloalkinyl-, Heteroarylheterocycloalkyl-, Heteroarylheterocycloalkenyl-, Arylcycloalkyl-, Heteroarylcycloalkyl-, Arylheterocycloalkyl-, Heteroarylheterocycloalkyl-, Heteroarylcycloalkenyl-, Arylcycloalkenyl-, Arylcycloalkinyl-, Heteroarylcycloalkinyl-, Arylheteroalkenyl-, Heteroarylheteroalkenyl-, Arylheteroalkinyl-, Heteroarylheteroalkinyl-, Heteroarylalkyl-, Heteroalkenyl- und Heteroarylalkinyl-Gruppen.
Die Ausdrücke Alkylcycloalkyl- bzw. Heteroalkylcycloalkyl-Rest beziehen sich auf Gruppen, die entsprechend den obigen Definitionen sowohl Cycloalkyl- bzw. Heterocycloalkyl- als auch Alkyl- und/oder Heteroalkylgruppen enthalten.
Bevorzugt sind R², R³ und R⁴ Wasserstoffatome oder Alkyl-Reste, besonders bevorzugt ist mindestens ein Rest aus R², R³ und R⁴ ein Wasserstoffatom und die anderen sind Alkyl-Reste.
Die erfindungsgemäße Straßenmarkierung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie in jedem Fall aus Monomeren bestehen muss, die mit einer Formel aus Tabelle 4 (Formel VII-X) beschrieben werden können. Die weitere Mischung der Monomere ist nicht vorgeschrieben, d.h. zu den Monomeren aus Tabelle 4, können dem Straßenmarkierungsmittel Monomere zugesetzt werden, die mit Formeln beschrieben werden, wie sie in Tabelle 3 (Formeln I-VI) aufgeführt sind. Zudem kann die Markierungsmischung verschiedene/mehrere Monomere enthalten, die in Tabelle 4 beschrieben sind.
Die erfindungsgemäße Straßenmarkierung zeichnet sich zudem dadurch aus, dass sie anorganische Pigmente und Füller, wie z.B. ZnO, BaSO₄, MgO, FeO(OH), Fe₂O₃, Fe₃O₄ und TiO₂ enthalten kann. Füller werden dabei aus Gründen der Kostenreduktion und aus Viskositätsgründen in besonderen Ausführungsformen eingesetzt.
Zudem kann die erfindungsgemäße Straßenmarkierung Härter (z.B. Dibenzoylperoxid), Beschleuniger, Stabilisatoren und Inhibitoren, Plastifiziermittel, Lösemittel, Wachse, Wachs-Wasser-Emulsionen und Paraffine aufweisen.
In einer besonderen Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Straßenmarkierung zudem Co-Initiatoren wie UV-Absorber und Radikalfänger und/oder Photoinitiatoren wie z.B. Hydroxyalkylketone, Benzophenone und Acylphosphanoxide enthalten.
Die erfindungsgemäße Straßenmarkierung zeichnet sich außerdem dadurch aus, dass sie Additive wie Verlaufmittel, Fließmittel, Filmbildungsbeschleuniger, Dispergiermittel, Benetzungshilfsmittel, Antischaummittel, Katalysatoren, Trockenmittel, Antischwebmittel, Antihautmittel, Mattierungsmittel, Neutralisationsmittel, Verdickungsmittel und Konservierungsmittel enthalten kann.
In einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Straßenmarkierung sollen möglichst wenige Additive und möglichst kein Lösemittel, stattdessen aber Reaktivverflüssiger verwendet werden.
Desweiteren kann die erfindungsgemäße Straßenmarkierung Partikel aller Größenordnungen abrasiv wirksamer Materialien mit einer großen Härte aufweisen wie SiO₂, Al₂[(F,OH)₂SiO₄], Al₂SiO₄(F,OH)₂,Al₂Be₃(Si₆O₁₈), weitere Silikate, Al₂O₃ und SiC.
Außerdem kann die erfindungsgemäße Straßenmarkierung in besonderen Ausführungen zusätzlich Polymerfasern aller Größenordnungen aus homogenen und/oder inhomogenen Duroplasten oder Mischungen von Duroplasten wie Epoxidharze und hoch vernetzte Polyacrylate zur Steigerung der Festigkeit enthalten, wodurch die Langlebigkeit der Markierung gesteigert werden soll.
Die erfindungsgemäße Straßenmarkierung zeichnet sich auch dadurch aus, dass das Mittel aus Mischungen von erfindungsgemäßen Zusätzen und vorgefertigten (d.h. auch kommerziell erwerbbaren) Farben, Highsolid-Dispersionen, Thermoplastiken bzw. reaktiven Systemen zur Straßenmarkierung mit Struktur oder ohne Struktur zusammengesetzt sein kann.
Die erfindungsgemäße Straßenmarkierung zeichnet sich im Besonderen dadurch aus, dass sie langnachleuchtende Luminophore (1) aus Seltenerdmetall und/oder aus Elementen der Haupt-, und/oder Nebengruppen gedopten, gemischten und reinen Metall- und/der Elementoxiden, -silikaten, -aluminaten, -gallaten, -phosphaten, -germanaten, -stannaten, -nitriden, -sulfiden, -fluoriden, -chloriden, -Niobdaten, - Titanaten, -Zirkonaten, -Wolframaten, -Boraten als Mehl, Pulver oder (Nano-)Partikel enthalten kann, die UV-, VIS und/oder NIR-Licht emittieren.
Die erfindungsgemäße Straßenmarkierung zeichnet sich auch dadurch aus, dass sie Mischungen lang nachleuchtender Luminophore (1) aus Seltenerdmetall und/oder aus Elementen der Haupt-, und/oder Nebengruppen gedopten, gemischten und reinen Metall- und/der Elementoxiden, -silikaten, -aluminaten, -gallaten, -phosphaten, -germanaten, -stannaten, -nitriden, -sulfiden, -fluoriden, -chloriden, -Niobdaten, - Titanaten, -Zirkonaten, -Wolframaten, -Boraten vielfältiger Zusammensetzung als Mehl, Pulver oder (Nano-)Partikel besitzen kann, welche entsprechend der Zusammensetzung der Mischung in der Summe weißes Licht emittieren können.
Die erfindungsgemäßen Luminophore (1) zeichnen sich zudem dadurch aus, dass sie an der Oberfläche ihrer Körner durch die Formeln VII-X funktionalisiert sind, wodurch sie selbst ein Bestandteil des Bindemittels werden und dadurch u.a. eine hervorragende Verteilung der lumineszierenden Pigmente in der Farbe und/oder dem Lack während des Härtens möglich wird.
Zur Verdeutlichung der Erfindung wird eine Ausführungsform (n = 1, s. Formel VII-X; p = 3, s. Formel III-V) erfindungsgemäßer funktionalisierter Luminophore (1) in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:

1a)-d) eine schematische Darstellung eines Kornes des funktionalisierten Luminophors (1),
2 eine schematische Darstellung mehrerer chemisch verknüpfter (Z) und chemisch in das umgebende Harz eingebundener (R') Körner des funktionalisierten Luminophors (1),
3 a)-d) eine chemische Darstellung (Strukturformel) der Art und Weise der Verknüpfung (Z) zweier Körner des funktionalisierten Luminophors (1).

In den Zeichnungen sind nur die für das unmittelbare Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt.

1 a)-d) zeigen schematische Darstellungen eines Kornes des mit Monomeren der Formeln VII-X funktionalisierten (R) Luminophors (1). In diesem Ausführungsbeispiel ist das Korn des Luminophors (1) dabei zuerst mit einer Schicht SiO₂ beschichtet und mittels chemischer Anbindung an zumindest teilweise auf der Oberfläche der SiO₂-Schicht vorhandenen Si-OH-Gruppen durch das Monomer funktionalisiert worden.
2 zeigt eine schematische Darstellung mehrerer chemisch verknüpfter und chemisch in das umgebende Harz eingebundener Körner des funktionalisierten Luminophors (1), die jeweils vor der Verknüpfung wie in 1 schematisch dargestellt aufgebaut sind. Die chemische Verknüpfung der Körner (Z) wird dabei in
3 besonders verdeutlicht. Schematisch wird die chemische Einbindung der einzelnen Körner in das Harz allgemein durch den Rest R' dargestellt.

In 3 a)-d) werden Strukturformeln der chemischen Verknüpfung (Z) zweier Körner des funktionalisierten Luminophors (1), die jeweils vor der Verknüpfung wie in 1 schematisch dargestellt aufgebaut sind, und die Anbindung in das Harz gezeigt.
Die erfindungsgemäße Straßenmarkierung zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine Mischung aus mindestens 0-95 Gew.-% oligomeren Bindemittelharzen (Präpolymere), 20-60 Gew.-% Monomeren (der Formel I-VI), 5-100 Gew.-% funktionalisierten Luminophoren (der Formeln VII-X), 0-10 Gew.-% Photoinitiatoren und 0-50 Gew.-% weiteren Additiven und Pigmenten/Füllern ist.
Je nach Breitengrad oder Klimazone des Ortes der Anwendung des Mittels kann die Zusammensetzung der Mischung der erfindungsgemäßen Straßenmarkierung variieren, so dass in besonderen Ausführungsformen je nach der relativen Sättigungsanregung die Markierung mehr oder weniger Zusatz des nachleuchtenden Pigmentes besitzen kann.
Die erfindungsgemäße Straßenmarkierung kann in einer besonderen Ausführungsform durch UV-Licht gehärtet werden, wobei sie dann Photoinitiatoren beinhalten muss.
Durch das hierin vorgestellte Mittel zur Straßenmarkierung soll die Führung der Verkehrsteilnehmer bei Tag und bei Nacht, und bei schlechter Beleuchtung, gewährleistet und deutlich verbessert werden. Die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Straßenmarkierung gewährleistet dabei eine Applikation bei geringen Temperaturen, schnelles Trocknen, wenige Formationsbrüche und Ablösungen, eine gute Farbbeständigkeit, eine große Widerstandskraft gegenüber Belastungen wie Aufprallkräften, hohe Kratz- und Abrasionsfestigkeit und somit eine lange Lebensdauer. Durch das langnachleuchtende Pigment soll die Nachtsichtbarkeit gesteigert werden. Durch langnachleuchtende Pigmente, die besondere Wellenlängen (UV, VIS, IR) emittieren, soll zudem die Detektierbarkeit (bei Tag, bei Nacht und bei schlechten Bedingungen wie Regen und potentiell Nebel und Schnee) für Sensoren spezieller Fahrerassistenzsysteme gesteigert werden. Die spezielle Funktionalisierung des Luminophors soll dabei eine ausgezeichnete Verteilung des Pigments in der Farbe und/oder dem Lack gewährleisten.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform. Es sei an dieser Stelle explizit betont, dass sämtliche in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen fakultativen Aspekte des erfindungsgemäßen Mittels oder der erfindungsgemäßen Verfahren jeweils für sich allein oder in Kombination mit einem oder mehreren der weiteren beschriebenen fakultativen Aspekte bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein können. Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform dient lediglich zur Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung und ist in keiner Weise einschränkend zu verstehen. Sowohl das hierin beschriebene Mittel und die Verfahren als auch das Ausführungsbeispiel können in verschiedener Hinsicht geändert und weiteren Anforderungen angepasst werden.
Ausführungsbeispiel
Y₃Al₂Ga₃O₁₂:Nd³⁺,Ce³⁺,Cr³⁺ wurde nach Literaturvorschriften (vgl. J. Xu, S. Tanabe, A. D. Sontakke, J. Ueda, Appl. Phys. Lett. 2015, 107, 081903-1-081903-4) hergestellt. 2-Ethylhexylacrylat, Phenyl-bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphanoxid und 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat wurde von Sigma-Aldrich Chemie GmbH bezogen.
Zur UV-Härtung wurde eine UV-Lampe mit der Bezeichnung UVKL 4 U von Aug. Hedinger GmbH & Co. KG verwendet.
Bei Y₃Al₂Ga₃O₁₂:Nd³⁺,Ce³⁺,Cr³⁺ handelt es sich um eine türkis und um eine NIR-Licht emittierende langnachleuchtende Verbindung.
Y₃Al₂Ga₃O₁₂:Nd³⁺, Ce³⁺,Cr³⁺ wurde wie folgt funktionalisiert:

Y₃Al₂Ga₃O₁₂:Nd³⁺,Ce³⁺,Cr³⁺ wurde mit Na-Wasserglas behandelt und dadurch die Körner des Pigments von einer Silikat-Schicht umzogen bzw. mit SiO₂ oberflächenbehandelt (abgewandelte Oberflächenbehandlung nach US 3,591,398 ). Anschließend wurde das oberflächenbehandelte Pigment durch Reaktion mit 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat in Toluol funktionalisiert (vgl. Van Der Voort, P., Vansant, E. F. J. Liq. Chromatogr. Related Technol. 1996, 19(17&18), 2723-2752).

Es wurde eine Komposition wie folgt dargestellt:
Eine homogene Mischung folgender Zusammensetzung wurde erzeugt:

• 50 g (≙ 0.27 mol ≙ 56.50 mL) 2-Ethylhexylacrylat (M = 184.28 g/mol; □ = 0.885 g/mL (25 °C); T_Siede (bp) = 215-219 °C)
• 49 g funktionalisiertes Y₃Al₂Ga₃O₁₂:Nd³⁺, Ce³⁺, Cr³⁺
• 1 g (≙ 2.39 mmol) Phenyl-bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphanoxid (M = 418.46 g/mol)

Die Komposition wurde mithilfe eines handgeführten Lack-Rollers auf Asphalt appliziert.
Anschließend wurde die Mischung durch UV-Licht gehärtet.
Bezugszeichenliste

1:: Lang nachleuchtendes Luminophor
R:: An das Luminophor (1) chemisch gebundene Monomer der Formeln VII-X
R':: Polymerisierte Monomere der Fomeln I-X (Harz)
R¹:: Variable des Monomers der Formel I
R²-R⁴:: Variablen des Monomers der Formeln I und VII
R⁵:: Variable des Monomers der Formel II
R⁶-R⁸:: Variablen des Monomers der Formeln II und VIII
R⁹:: Variable des Monomers der Formel III
R¹⁰-R¹³:: Variablen des Monomers der Formeln V und X
R¹⁴-R¹⁷:: Variablen des Monomers der Formeln VI
Y:: Variable des Monomers der Formeln IV und VII-X
X:: Variable des Monomers der Formel IV
x:: Variable
m:: Variable von 3; m = 0, 1, 2, ...
Z:: Chemische Beschreibung der Verbindung zwischen 2 Körnern des Luminophors (1)

Zitierte Nichtpatentliteratur

1. Stoye, D., Marwald, B., Plehn, W.: Paints and Coatings, 1. Introduction, Ullmann's Encyclopedia of Industial Chemistry, 8th edition, Weinheim: Wiley-VCH, 2015.
2. Vahabi, H., Ferry, L., Longuet, C., Otazaghine, B., Negrell-Guirao, C., David, G., Lopez-Cuesta, J.-M. Mater. Chem. Phys. 2012, 135, 762-770.
3. Klapdohr, S., Moszner, N., Kickelbick, G., Krüger, R.-P. Monatsh. Chem. 2006, 137, 667-679; Altmann, S., Pfeiffer, J. Monatsh. Chem. 2003, 134, 1081-1092:
4. J. Xu, S. Tanabe, A. D. Sontakke, J. Ueda, Appl. Phys. Lett. 2015, 107, 081903-1-081903-4.
5. Van Der Voort, P., Vansant, E. F. J. Liq. Chromatogr. Related Technol. 1996, 19(17&18), 2723-2752.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2012/130408 A1 [0003]
DE 102004037272 A1 [0003]
DE 102011113896 A1 [0003]
US 3591398 [0043]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Stoye, D., Marwald, B., Plehn, W.: Paints and Coatings, 1. Introduction, Ullmann's Encyclopedia of Industial Chemistry, 8th edition, Weinheim: Wiley-VCH, 2015 [0002, 0047]
Vahabi, H., Ferry, L., Longuet, C., Otazaghine, B., Negrell-Guirao, C., David, G., Lopez-Cuesta, J.-M. Mater. Chem. Phys. 2012, 135, 762-770 [0004, 0047]
Klapdohr, S., Moszner, N., Kickelbick, G., Krüger, R.-P. Monatsh. Chem. 2006, 137, 667-679; Altmann, S., Pfeiffer, J. Monatsh. Chem. 2003, 134, 1081-1092 [0005, 0047]
J. Xu, S. Tanabe, A. D. Sontakke, J. Ueda, Appl. Phys. Lett. 2015, 107, 081903-1-081903-4 [0040, 0047]
Van Der Voort, P., Vansant, E. F. J. Liq. Chromatogr. Related Technol. 1996, 19(17&18), 2723-2752 [0043, 0047]

Claims

Mittel zur Straßenfahrbahnmarkierung, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel aus unten beschriebenen Luminophoren besteht und somit einen Beitrag zur gesteigerten Umfeldwahrnehmung von Fahrzeugen durch eine bessere optische Sichtbarkeit und optische Nachtsichtbarkeit leistet.
Mittel zur Straßenfahrbahnmarkierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel aus Monomeren besteht, die durch die Formeln in Tabelle 3 (Formeln I-VI) und Tabelle 4 (Formeln VII-X) charakterisiert sind. Wobei gilt:

und

mit Variablen, die bevorzugt wie folgt definiert sind: • die Reste R¹-R¹⁷ sind unabhängig voneinander, • der Rest R¹ ist Wasserstoff, ein Alkyl-, Cycloalky-, Alkylcycloalkyl-, Heteroalkyl-, Heterocycloalkyl-, Heteroalkylcycloalkyl-, Aryl-, Heteroaryl-, Aralkyl- oder Heteroaralkyl-Rest, ein Si(R)_x(OR)_3-x -Rest mit R = ein Alkyl-, Cycloalky-, Alkenyl-, Cycloalkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkinyl-, Alkylcycloalkyl-, Heteroalkyl-, Heterocycloalkyl-, Heteroalkylcycloalkyl-, Aryl-, Heteroaryl-, Aralkyl-, Heteroaralkyl-Rest und x = 0, 1, 2 oder 3, und • der Rest R² ist Wasserstoff oder ein Alkyl- oder Heteroalkyl-Rest, und • die Reste R³-R¹³ sind Wasserstoffe oder Alkyl-, Cycloalky-, Alkylcycloalkyl-, Heteroalkyl-, Heterocycloalkyl-, Heteroalkylcycloalkyl-, Aryl-, Heteroaryl-, Aralkyl-, Heteroaralkyl-Reste, und • die Reste R¹⁴-R¹⁷ sind Wasserstoffe oder Alkyl-Reste, und • Y ist ein Alkyl- oder Heteroalkyl-Rest, und • X ist ein Alkyl-, Cycloalky-, Alkylcycloalkyl-, Heteroalkyl-, Heterocycloalkyl-, Heteroalkylcycloalkyl-, Aryl-, Heteroaryl-, Aralkyl- oder Heteroaralkyl-Rest, ein Si(R)_x(OR)_3-x -Rest mit R = ein Alkyl-, Cycloalky-, Alkenyl-, Cycloalkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkinyl-, Alkylcycloalkyl-, Heteroalkyl-, Heterocycloalkyl-, Heteroalkylcycloalkyl-, Aryl-, Heteroaryl-, Aralkyl-, Heteroaralkyl-Rest und x = 0, 1, 2 oder 3, und • n ist 1, 2 oder 3, und • p ist 1, 2 oder 3, und • 1 ist das unten beschriebene Luminophor.
Mittel zur Straßenfahrbahnmarkierung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel aus verschiedenen Zusammensetzungen der Monomere, die mit den Formeln in Tabelle 3 (Formeln I-VI) und Tabelle 4 (Formeln VII-X) beschrieben werden, bestehen kann, wobei in jedem Fall ein Monomer in dem Mittel vorhanden sein muss, welches mit einer Formel aus Tabelle 4 (Formeln VII-X) beschrieben wird.
Mittel zur Straßenfahrbahnmarkierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zudem abrasiv wirksame Substanzen wie SiO₂, Al₂[(F,OH)₂SiO₄], Al₂SiO₄(F,OH)₂ Al₂Be₃(Si₆O₁₈), weitere Silikate, Al₂O₃ und/oder SiC enthalten kann.
Mittel zur Straßenfahrbahnmarkierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel in besonderen Ausführungen zusätzlich homogene und/oder inhomogene duroplastische Polymerfasern aller Größenordnungen zur Steigerung der Festigkeit der applizierten Markierung enthalten kann.
Mittel zur Straßenfahrbahnmarkierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Luminophor aus einer langnachleuchtend lumineszierenden Substanz bestehen kann, wobei das langnachleuchtende Luminophor aus Seltenerdmetall und/oder aus Elementen der Haupt-, und/oder Nebengruppen gedopten, gemischten und reinen Metall- und/der Elementoxiden, - silikaten, -aluminaten, -gallaten, -phosphaten, -germanaten, -stannaten, -nitriden, - sulfiden, -fluoriden, -chloriden, -Niobdaten, -Titanaten, -Zirkonaten, -Wolframaten, - Boraten als Mehl, Pulver oder (Nano-)Partikel vorliegen kann.
Mittel zur Straßenfahrbahnmarkierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass das Luminophor aus einer UV-, VIS und/oder NIR-Licht emittierenden, langnachleuchtend oder nicht langnachleuchtend lumineszierenden Substanz bestehen kann.
Mittel zur Straßenfahrbahnmarkierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel aus einer Mischung langnachleuchtender Luminophore aus Seltenerdmetall und/oder aus Elementen der Haupt-, und/oder Nebengruppen gedopten, gemischten und reinen Metall- und/der Elementoxiden, -silikaten, -aluminaten, -gallaten, -phosphaten, -germanaten, - stannaten, -nitriden, -sulfiden, -fluoriden, -chloriden, -Niobdaten, -Titanaten, - Zirkonaten, -Wolframaten, -Boraten als Mehl, Pulver oder (Nano-)Partikel vielfältiger Zusammensetzung bestehen kann, welche entsprechend der Zusammensetzung der Mischung in der Summe weißes Licht emittieren kann.
Mittel zur Straßenfahrbahnmarkierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das Luminophor an der Oberfläche seiner Körner durch die Formeln VIII-X (s. Tabelle 4) funktionalisiert ist, wodurch sie selbst ein Bestandteil des Bindemittels werden.
Mittel zur Straßenfahrbahnmarkierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zusätzlich weitere Substanzen der im Folgenden genannten Materialarten enthalten kann: Pigmente, Füller, Präpolymere, Photoinitiatoren, Co-Initiatoren, Beschleuniger, Härter, Inhibitoren, Haftvermittler, Vernetzer, Stabilisatoren, Plastifiziermittel, Lösemittel, Verlaufmittel, Fließmittel, Filmbildungsbeschleuniger, Dispergiermittel, Benetzungshilfsmittel, Antischaummittel, Katalysatoren, Trockenmittel, Antischwebmittel, Antihautmittel, Mattierungsmittel, Neutralisationsmittel, Verdickungsmittel, Konservierungsmittel, Wachse, Wachs-Wasser-Emulsionen und Paraffine.
Mittel zur Straßenfahrbahnmarkierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel möglichst wenige Additive und möglichst kein Lösemittel, stattdessen aber Reaktivverflüssiger enthalten soll.
Mittel zur Straßenfahrbahnmarkierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel aus Mischungen von erfindungsgemäßen Zusätzen und vorgefertigten Farben, Highsolid-Dispersionen, Thermoplastiken bzw. reaktiven Systemen zur Straßenmarkierung zusammengesetzt sein kann.
Mittel zur Straßenfahrbahnmarkierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel aus mindestens 0-95 Gew.-% oligomeren Bindemittelharzen (Präpolymere), 20-60 Gew.-% Monomeren (der Formel I-VI), 5-100 Gew.-% funktionalisierten Luminophoren (der Formeln VII-X), 0-10 Gew.-% Photoinitiatoren und 0-50 Gew.-% weiteren Additiven und Pigmenten/Füllern besteht.
Mittel zur Straßenfahrbahnmarkierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung des Mittels, d.h. die Menge des zugesetzten langnachleuchtenden Pigments und die Viskosität des Mittels vor der Applikation, in besonderen Ausführungen abhängig vom Breitengrad und der Klimazone des Ortes der Applikation sein kann.
Mittel zur Straßenfahrbahnmarkierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität des Mittels vor der Applikation u.a. durch die eingesetzten Monomere, die Polymerlängen der Präpolymere und zusätzlich durch Additive wie Verflüssiger bestimmt werden kann.
Verfahren zur Markierung einer Straßenfahrbahn mit einem Mittel nach den Ansprüchen 1-15, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbe und/oder der Lack durch UV-Licht gehärtet werden kann.
Verfahren zur Markierung einer Straßenfahrbahn mit einem Mittel nach den Ansprüchen 1-15, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Beschichtung des applizierten Mittels zur Straßenfahrbahnmarkierung mit einem Lack versiegelt werden kann und ggf. eine Grundierung vor dem Mittel auf der Straße aufgetragen werden soll.
Verfahren zur Markierung einer Straßenfahrbahn mit einem Mittel nach den Ansprüchen 1-15, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Straßenfahrbahnmarkierung durch Spritzen, mit einem Ziehschuh, im Extruderverfahren oder durch Aufkleben oder Aufrollen appliziert werden kann.