專利名稱：用于交通支承面的適型磁性制品的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及磁性制品領(lǐng)域，尤其涉及用于道路、倉庫等地方從而引導位于其上面的車輛和其他移動對象的制品。
2.相關(guān)技術(shù)對于許多政府而言，讓市民的通行更安全、更有效和更通暢，占據(jù)著很優(yōu)先的地位。公共服務人員、公共運輸車輛和應急車輛必須能夠更快速和更安全地在各種氣候條件下在道路上運行。
嚴酷的氣候和甚至耀眼的太陽光或迎面而來的交通信號燈都對已有的交通體系和提供橫向車輛控制的引導系統(tǒng)提出了具體問題。由于在酒精和不用處方而直接從柜臺購買的藥品的影響下，駕駛員已發(fā)生了許多不幸的悲劇事故。磁性的、橫向引導系統(tǒng)針對著不能看清路面的駕駛員(不論出于何種原因)的這種具體需求。
下雪天、霧、大雨、大灰和煙霧是對車輛司機的典型威脅。雪天對在風雪中或道路標志被雪所遮擋時試圖清掃道路的雪犁司機而言，尤其是一種威脅。此外，當車輛司機使尾部雪犁比周圍車輛移動慢時，因風雪而導致的能見度下降已造成了無數(shù)悲劇事件。冬天氣候會持續(xù)威脅任何一種智能運輸系統(tǒng)(intelligenttransportation system，ITS)，在這些系統(tǒng)中車輛在更擁擠的道路上開得更快、而且相互間更接近。
磁性系統(tǒng)提供多種好處-它不受氣候條件的不利影響；-它不需要昂貴的視頻或其他無線電頻率設備；-系統(tǒng)的運行成本低，因為標志是無源的，即不需要能源來使磁標志工作；-系統(tǒng)的耐久性意味著，一旦安裝好，磁標志可持續(xù)到通過道路壽命(一般道路的壽命為6-8年)，而且甚至可在該道路上被重新規(guī)劃；以及-移動式(拆卸式)磁標志可方便地將標志從道路上移去并“重新規(guī)劃”它。
已經(jīng)提出了若干種其他的感知道路上車輛橫向位置的方法。一種方法涉及使用可視信號或標志以及光學傳感器。可以預見到，依賴于光學傳感器的系統(tǒng)會有可靠性的問題。信號或標志會被灰、冰或雪等遮擋，而且能見度會受霧、風雪、風沙等的影響。此外，對于夜間使用，必須花費相當多的能量，或者是為了照亮信號或者是為了從傳感器中發(fā)出光束。
另一種方法是和車輛上的雷達測距系統(tǒng)一起使用雷達反射標志。標志和雷達監(jiān)測系統(tǒng)與此處所提出的磁性系統(tǒng)相比都是昂貴的。埋在道路中的金屬雷達反射標志還有耐久性和腐蝕性的問題。
有兩種已知的磁性標志系統(tǒng)值得注意。一種方案是使用一系列的埋在道路中的磁“釘”。因為場強度隨距這種偶極磁場源的距離的3次方而下降，所以“釘”不得不間隔得相當近以便產(chǎn)生有用的信號。因為需要在道路上鉆孔，所以安裝費用高，而且如果使用最強大的稀土磁鐵以縮小尺寸和擴大間距的話，那么材料成本也是非常高的。在道路上鉆孔還會導致應力集中和道路(道路表面)過早報廢，這些情況都會因釘?shù)母g而惡化。使用簡單的鐵釘將不能提供為有效區(qū)分位置信號和噪音所需的交變信號。
另一種磁標志系統(tǒng)采用磁性涂料，從而在道路上產(chǎn)生磁性條帶。由于涂料層的典型厚度，一般難以獲得良好的磁信號。如果增加涂料層厚度以獲得良好的磁信號，那么其耐久性就差。涂料條帶只有在其干燥后才能被磁化。必須讓一種特別設計的磁化固定裝置沿條帶推進。因為由這種固定裝置所產(chǎn)生的磁場有限，所以磁性材料的矯頑磁性不得不局限于約1000奧斯特，這使其易受擦拭的影響，而且難以產(chǎn)生除縱向磁化方式之外的其他磁化方式。
傳統(tǒng)的適型的(conformable)、非磁性道路標志板材一般含有聚合物材料，例如能夠交聯(lián)形成彈性體但是不在板材中交聯(lián)因而就提供了所需的粘彈性質(zhì)的聚合物材料。已發(fā)現(xiàn)，這種材料與其他聚合物材料和非磁性無機填料的共混物可提供良好的、持久的道路標志，這種標志具有對路面的良好適型性、耐磨性、抗拉強度和撕裂強度。該組合物還可含有用于反射目的的、埋在其上表面的玻璃珠。在美國專利No.4,490,432中公開了一種這種類型的道路標志。簡而言之，這些優(yōu)點可用這樣的組合物獲得，它含有100份非交聯(lián)的彈性體前體；至少5份作為分離相(即因為與其他的聚合物成分不相溶解或不相溶混)分散在彈性體中的、并且在約75-200℃的溫度下軟化的熱塑性增強聚合物(如聚烯烴)；分散在組合物中的顆粒狀無機填料；以及優(yōu)選含有增容樹脂(extender resin)如鹵代鏈烷烴。這種組合物可在砑光輥上被壓成薄板材料，一般厚度為約1/4至3毫米。增強聚合物的分離相性質(zhì)被認為是有利的，因為據(jù)信在砑光操作中聚合物被定向而增強了板材。這種增強由下列事實所表明在下網(wǎng)(downweb)方向(即砑光方向)上的板材抗拉強度遠大于橫網(wǎng)(crossweb)即橫向的抗拉強度。
美國專利No.5,316,406公開了一種道路標志用橡膠狀條帶，其中上層被變形形成突起如楔形突起或脊狀突起，并且最好再有暴露的反光珠層，該上層被交聯(lián)硫化以使其具有記憶功能，從而在車流壓過之后會恢復形狀；而冷塑加工的、未硫化的底層粘附于道路并且在車輛的壓力下無記憶地適型于路面。
其他的適型非磁性道路標志公開于美國專利No.4,069,281(Eigenmann)、意大利專利申請No.MI 003213/91A(它公開了一種適型層，該適型層含有與甲基丙烯酸鋅接枝的飽和丙烯腈-丁二烯彈性體)和歐洲專利申請No.93.911016.9，它公開了一種適型的丁二烯層和至少一種選自下組的樹脂氫化聚環(huán)二烯樹脂和脂族烴樹脂。
另一種道路標志方案意識到，道路標志對道路的適型性可通過采用適型基層而得以提高，而在基層上面或者通過埋入法或者使用粘合層而放置反光材料。在美國專利No.5,194,113中所述的另一制品中，適型層含有延展性熱塑性聚合物(優(yōu)選聚烯烴)和非增強的礦物顆粒。在美國專利No.5,120,154中所述的另一制品中，采用了一種基層，它含有微孔的熱塑性聚合物(其特征為具有某些非彈性變形/適型特性)。
在上述任何一篇公開文獻中都沒有公開或暗示使用磁性顆粒。
在道路上安裝磁性物體和提供道路上來往車輛的控制信息的方法，在例如美國專利No.3,609,678中有描述。該專利涉及有用的、基于聚合物的、有彈性從而能使其有彈力和撓性的磁性材料，如丁腈橡膠和硅橡膠，以及增塑的PVC。磁性制品被埋在道路中，或者垂直于車輛方向，或者沿著車輛方向。該專利還描述了“方向錯誤”控制系統(tǒng)以及控制道路上運行車輛的速度和路線的系統(tǒng)。
沒有一篇已知的文章或系統(tǒng)公開或暗示了適型的磁性制品，或暗示了對這種制品的需求。
除了車輛，其他移動的對象如農(nóng)場動物、寵物、救火隊員、視覺降低的行人等也能從含有適型磁性制品的控制和/或引導系統(tǒng)中獲得益處。裝備磁性傳感器的移動機器人，當它們在它們的路線如工業(yè)裝配線上移動時，可以受到引導和/或控制。在具體的情況下可能需要周界和邊界預警系統(tǒng)。兩個例子包括警告在環(huán)境中的危險情況和寵物圍欄系統(tǒng)。運動項目常需要確定邊界，如在棒球中的犯規(guī)區(qū)域和在足球中的出界，而且讓玩具和運動裝置發(fā)出聲音信號也常是所希望的。
發(fā)明概述本發(fā)明的適型磁性制品和包括磁性制品的系統(tǒng)，與前面的非磁性或磁性的方法相比有許多優(yōu)點。它們在所有氣候條件下的可靠性比光學系統(tǒng)的要好得多。優(yōu)選制品(適型的磁道路標志帶，簡稱“CMPMT”)的制造和安裝成本比其他方法低。用現(xiàn)代的集成電路技術(shù)，監(jiān)測器和相關(guān)的信號處理的成本適中，而且運作時僅需要非常少的能量。采用了環(huán)境穩(wěn)定性優(yōu)異的磁性材料，因而耐久性與已有的道路標志帶相當，這已在野外被證實。使用較簡單的設備，磁化便可以在工廠中進行；或在安裝制品的之前或之后立刻在安裝處進行；或者在安裝制品后相當長時間后進行(“可重新錄入”或“重新規(guī)劃”)?？墒褂贸C頑磁性高達20,000奧斯特的材料，這使本發(fā)明的制品更能耐受無意的或故意的清除。
因而，本發(fā)明的一個方面是適型的磁性制品(優(yōu)選片狀的)，它包括
a)有機結(jié)合料(優(yōu)選含有選自下組的材料非交聯(lián)的彈性體前體、熱塑性聚合物(尤其是延展性熱塑性聚合物)及其組合)；和b)多個分布在有機結(jié)合料中的磁性顆粒，該磁性顆粒能夠被剩磁磁化而且其數(shù)量足以產(chǎn)生磁場，該磁場足以被傳感器(一個或多個傳感器，取決于具體應用情況)所感應到并且引導和/或控制移動對象相對于該制品的移動。如此處所定義，術(shù)語“移動對象”包括人控制的車輛；在各種活動中的人；農(nóng)場動物；寵物；救火隊員；移動機器人等，所有這些都裝備了能夠監(jiān)測來自本發(fā)明適型磁性制品的磁信號并將該信號轉(zhuǎn)變成聽覺、觸覺、視覺或其他警告和/或控制信號的磁傳感器。
在一個特別優(yōu)選的例子中，本發(fā)明的制品含有分布在常規(guī)道路標志帶的適型層中多個磁性顆粒。較佳地，磁性顆粒被物理定向以增加優(yōu)選方向上的剩余磁化強度。
本發(fā)明的制品優(yōu)選以有規(guī)律交替的方式被磁化，從而在傳感器上產(chǎn)生易檢測的交變磁信號。然而，為了傳遞更詳細的信息，本發(fā)明制品可按更復雜的方式被磁化(“編碼”或“錄入”)，如在條形碼、信用卡條或磁帶記錄中那樣。
本發(fā)明的適型的磁性制品(尤其是背襯有粘合劑的條帶形式)優(yōu)選含有適型的磁性層，該磁性層含有可永久磁化的顆粒，從而可使本磁性制品的磁性顆粒能夠被定向以產(chǎn)生可被安裝在車輛上(典型地是安裝在距路面6-12英寸(15-30厘米)高的位置)的傳感器所檢測到的磁場。本發(fā)明的制品所產(chǎn)生的磁場，在相對于制品中線達24英寸(61厘米)之內(nèi)的橫向位移處最好至少為10毫高斯。在此處實施例部分所描述的測試中，出乎意料地發(fā)現(xiàn)，一個本發(fā)明的制品例子所測試的磁場，在距本發(fā)明制品中線約2米的橫向位移處大于10毫高斯。盡管許多其他制品形狀也是可行的，其中形狀很大程度上由制品的具體用途所決定，但是典型的制品寬度為約1-50厘米，較佳地為5-20厘米，而典型的厚度為約0.1-1.0厘米，較佳地為約0.1-0.2厘米。
當用于控制/引導車輛時，本發(fā)明的制品可以置于道路表面或者置于道路溝中。在后一種例子中，如果路面是“新的”(即仍是溫熱的)瀝青表面，或者是新鋪設的、未固化的混凝土混合物，那么本發(fā)明的制品可先置于新瀝青或未固化的混凝土的上方，然后用任何合適的方式如滾筒將其壓至基本上與表面齊平。
本發(fā)明的另一方面是制造本發(fā)明制品的方法。本發(fā)明的一種方法包括下列步驟a)將有機結(jié)合料前體和多個磁性顆粒混合，磁性顆粒能夠被剩磁磁化而且其數(shù)量足以產(chǎn)生磁場，該磁場足以被傳感器所感應到并且引導相對于該制品移動的車輛；和b)將結(jié)合料前體暴露于足以形成在其中分散有磁性顆粒的、適型的結(jié)合料的條件。較佳地步驟b)的產(chǎn)物還進一步暴露于足以使磁性顆粒按所需方向定向的條件，從而產(chǎn)生所需的磁場(例如暴露于永久磁鐵或電磁鐵)?；蛘?，定向步驟可在暴露步驟b)之前。
術(shù)語“結(jié)合料前體”指還沒有被加工成最終有機結(jié)合料的有機材料。“將結(jié)合料前體暴露于足以形成適型的有機結(jié)合料的條件”的例子包括在熔融的熱塑性聚合物的情況下的冷卻；在熱固性結(jié)合料前體等的情況下，暴露于能量源如粒子輻射(如電子束)和非粒子輻射(如紫外線或可見光)、暴露于熱等。
在某些有機結(jié)合料例子中，例如當有機結(jié)合料含有非交聯(lián)的彈性體前體時，優(yōu)選使用傳統(tǒng)的橡膠加工方法來產(chǎn)生適型的磁性層?；旌弦话愕囟覂?yōu)選地是在某些類型的大型的、批量式或連續(xù)式的橡膠捏和機如班伯里密閉式混煉器或雙螺桿擠出機中進行。適型的磁性層可以在重型滾筒間壓制而成，然后再切成所需的寬度，或者直接通過模具擠出而成，或者通過這些方法的組合。如果擠出的材料離開模具時是半液態(tài)的，那么所需的磁性顆粒的磁定向可以通過暴露于模具出口處的永久磁鐵或電磁鐵而完成。如果擠出材料是橡膠狀的而不是液態(tài)的，那么用電磁鐵進行磁定向可能不成功，但是通過機械處理常能實現(xiàn)磁定向。片狀顆粒如鋇六方鐵氧體(barium hexaferrite)會響應機械處理，即讓其平面定向于板材的平面。因為顆粒的易磁化方向是垂直于平面方向，所以這種制品的易磁化方向也是垂直方向。針狀顆粒會在平面中沿其長度軸方向排列。因為易磁化軸(有時磁領(lǐng)域的技術(shù)人員也稱之為“優(yōu)先軸”，都指不存在外部磁場的情況下顆粒的磁化方向)對應于針軸，所以含有這種顆粒的制品的優(yōu)選磁化方向是橫向的或縱向的。如在擠出過程中發(fā)生的縱向流動會促進縱向的定向而不利于橫向的定向。
本發(fā)明的其他制品例子，例如那些具有下列結(jié)構(gòu)的制品獨立的磁性層和適型層；獨立的未交聯(lián)或未硫化的適型層和交聯(lián)或硫化的冷塑加工層；永久磁鐵層(它可增加磁場強度達到2倍)；防滑層和/或反光層等，它們都可采用層壓步驟制造，其中在各層之間可任意地使用粘合劑，正如此處各具體制品例子中所更充分描述的那樣。
本發(fā)明的另一方面是一種移動對象的控制和/或警告系統(tǒng)，它包括a)至少一個本發(fā)明的適型磁性制品，其中磁性顆粒能夠被剩磁磁化而且其數(shù)量足以產(chǎn)生磁場，該磁場足以被傳感器所感應到并且引導相對于該制品移動的移動對象；b)傳感器，它感應磁性制品產(chǎn)生的磁場；和c)指示器(優(yōu)選電子指示器、例如可視的元件如陰極射線管(CRT)或液晶顯示(LCD)，或者聽覺元件如喇叭)，它接受傳感器的電子信號。在某些系統(tǒng)如玩具中，傳感器和指示器事實上是同一物體，比如當傳感器是一對金屬條時，它們在磁場存在時會被快速地推在一起從而發(fā)出拍答聲。
較佳地，移動對象是車輛如人操縱的雪犁車、載人汽車、卡車等。
在一種優(yōu)選的車輛控制系統(tǒng)中，磁(致電)阻傳感器被安裝在車輛的下方，這樣它距離路面約12英寸(30.5厘米)高。用于本發(fā)明的磁阻傳感器可以是任何大小的；一種優(yōu)選的尺寸是2×2×3英寸(5.1×5.1×7.6厘米)。傳感器的輸出信號被輸送到顯示單元，其中優(yōu)選通過電纜，但是也可采用無線電頻率和光學方法。顯示單元一般位于司機的視野中。
代表性系統(tǒng)的例子包括微處理器，尤其是位于顯示單元中的，它進行所需的信號處理從而將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)變成橫向位置偏移信號。在開環(huán)的橫向引導系統(tǒng)中，這種信號接著被用于驅(qū)動指示器(顯示儀、儀表器、喇叭等)供司機在人工調(diào)節(jié)車輛的位置時所用。在閉環(huán)的控制系統(tǒng)中，信號被用于操縱控制器，控制器再影響車輛，如調(diào)節(jié)速度、方向等。
應注意，盡管上述的信號處理是在顯示單元內(nèi)，但是也可以通過將微處理器移至傳感器而讓其在傳感器中進行。如果這樣的話，那么傳感器單元的輸出信號將是橫向偏移信號，而顯示單元的功能將僅是把該信號轉(zhuǎn)變成適合司機需要的形式。
還應注意，可不需要微處理器，即信號的處理可以用模擬電子設備如操作放大器、三角函數(shù)發(fā)生器等進行。
本發(fā)明的另一方面是使用本發(fā)明的磁性適型制品作為系統(tǒng)一部分而控制和/或引導移動對象的方法。
車輛的橫向控制，尤其是那些在擁擠的公路上操縱的控制，需要高精度和準確性。設計車輛橫向控制系統(tǒng)的一個關(guān)鍵技術(shù)步驟是確定程序以獲得相對于道路邊緣或中央的精確的車輛位置方位。對于傳感器而言按客戶要求而制造的固件(firmware)(具有軟件功能的硬件)和軟件(如只讀存儲器)最好采用那些將本發(fā)明的適型磁性制品的信號(通過傳感器)數(shù)學式地轉(zhuǎn)變成道路上車輛橫向偏移位置的形式。傳感器使用控制和顯示電子元件來為車輛司機監(jiān)測和顯示車輛位置。在美國專利No.4,600,883(Egli等人)中公開了一種可用于本發(fā)明的設備和方法，它們用于確定具有磁偶極的物體在平面中的范圍和方向。該專利描述了根據(jù)磁場元件的強度而得出橫向位置所需的數(shù)學方法。該數(shù)學方法可簡化為通過市售的軟件如在微處理器上運行的電子數(shù)據(jù)表格程序(spreadsheet program)而得以實施。
本發(fā)明的磁性適型制品的一個優(yōu)點是，通過合適的信號處理，由本發(fā)明制品所產(chǎn)生的并且由一個或多個裝于移動對象上的傳感器所測量的磁場可以被轉(zhuǎn)變成表示移動對象位置的信號。在本發(fā)明的系統(tǒng)中，該信號優(yōu)選被用作供給移動對象的視覺和/或聽覺指示信號，和/或作為輸入信號供給設計用于保持移動對象處于固定位置(如在公路的車道中)的自動控制系統(tǒng)。一種視覺指示信號是雪犁車儀表板的指針，它向雪犁操作者顯示操作者距待清掃的車道中央偏左或偏右的程度(或者與車道邊緣的接近程度)。一種聽覺信號的例子是大聲報警，當車輛開始偏離道路而沖上路肩時(這可能是因為車輛司機打瞌睡)，它會在車輛司機旁發(fā)出警報。自動控制系統(tǒng)可以作為智能車輛系統(tǒng)(IVS)的一部分，在該系統(tǒng)中車輛被自動控制從而在固定的車道中按固定的速度和間距運行，比如智能車輛公路系統(tǒng)(IVHS)或智能運輸系統(tǒng)(ITS)。這種磁性系統(tǒng)具有優(yōu)于光學方法的成本優(yōu)勢，而且可以在光學系統(tǒng)不能發(fā)揮作用時(如在嚴酷的氣候條件下)發(fā)揮作用。
通過以更復雜的方式磁化條帶，還可以編入額外的信息。例如，有關(guān)道路上前面彎道的方向和半徑的信息或者有關(guān)前方上坡或下坡的坡度的信息，都可以用于車輛橫向位置和速度的前饋控制。作為車輛導航系統(tǒng)的一部分，可以給出位置代碼。
通過附圖、優(yōu)選實施例的描述、實施例和權(quán)利要求，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點將變得很明顯。
附圖簡述

圖1-7是本發(fā)明的適型磁性制品的7種不同例子的橫截面圖(放大)；而圖8是本發(fā)明的控制和/或引導系統(tǒng)的示意圖(磁性適型制品未標出)。
圖1-7是理想化的，沒有按比例繪制。所有的附圖都用于闡述而不用于限制目的。
闡述性實例的描述I.適型的磁性制品實例本發(fā)明的制品可以含有一系列的層，其中每個層都有各自的功能，但是應理解這并不一定是最優(yōu)選的結(jié)構(gòu)。除了磁性層和適型層(優(yōu)選其位于一層中)之外的所有各層都是任選的。在實際操作中，最好通過將若干功能合并在一層中而簡化結(jié)構(gòu)。從上至下，具有多層的本發(fā)明制品的各層(每個層都有各自的功能)如下(i)外觀層/耐久層/摩擦層。該層用于賦予制品所需的外觀，如可見度高的交通車道標志，并且具有足夠的耐久性以保護其下方的各層。它還可提供某種表面結(jié)構(gòu)，從而改善與該層接觸的輪胎的附著摩擦狀況并防滑。該層可以是連續(xù)或不連續(xù)地橫跨制品的交通支承面。
(ii)磁性層。該層含有位于有機結(jié)合料中的可永久磁化的材料。這兩種材料都在本文中更詳細的描述。
(iii)維持層。如果使用的話，該層是高磁導率材料(如涂有鋅或錫的鋼)的薄(1-100微米)片。采用垂直磁化方式，它可以增加磁性層的有效厚度(直至2倍)。
(iv)適型層。該層的特征是與下方的道路或其他表面有高度的適型性，且粘性阻尼與彈性的比值較高。該層在反復被車輛駛過或被人走過時會促使本發(fā)明的制品與其下的表面粘合加強。本層也可以位于磁性層之上。如美國專利5,316,406所揭示的那樣，適型層也可以包括2個亞層上層彈性層和下層非彈性冷塑加工層。
(v)粘合層。該層可以是化學粘合劑(如壓敏的、熱敏的、熱熔的熱塑性塑料或壓合式粘合劑)或機械式結(jié)合件(如一對相互嚙合的壓片，其中一塊粘于道路，而另一塊粘于制品的下方)，它將制品固定于道路。
圖1-7顯示了本發(fā)明的7種適型磁性制品的橫截面圖(放大)，這些例子不起限制作用。圖1顯示了適型磁性制品100，它含有聚合物結(jié)合料層4，在其中分散有許多可磁定向的磁性顆粒6。有機結(jié)合料4和磁性顆粒6的組合在此處被稱為磁性層2。較佳地，本發(fā)明的適型磁性制品是適型的磁性道路標志帶，它在制品的下主表面上具有粘合劑8，如圖1所示。如果不使用粘合劑層8，制品100可用其他方式固定在道路上，如用機械夾、塑料釘或其他固定裝置如在美國專利No.5,344,177中所述的聯(lián)鎖制品。
圖2顯示了具有暫時粘附于粘合劑層8的襯墊層10的圖1適型磁性制品，其中適型磁性制品200具有與圖1中實例100相同的磁性層2。
圖3顯示了本發(fā)明的另一種磁性道路標志帶，同樣顯示了含有結(jié)合料4、磁性顆粒6和粘合層8的磁性層2。圖3的實例300還顯示了反光防滑層，該反光防滑層由乙烯基、環(huán)氧、酸性烯烴共聚物或聚氨酯彈性支承層12(它用于將透明微球14和形狀不規(guī)則的防滑顆粒16粘合于磁性層2)構(gòu)成。在所述的實例300中，透明微球14作為反光組件。實例300的構(gòu)造基本上是在美國專利No.4,117,192和5,194,113中所描述的那種，不同點在于在磁性層2中存在磁性顆粒6以及其他創(chuàng)造性的特征如磁性顆粒的體積填充量。如美國專利No.4,117,192中所述，支承層2與磁性層12相比，較不厚且一般彈性較大。因此，盡管在支承層下方的磁性層具有非彈性的可形變的性質(zhì)而且盡管支承層非常薄，但是支承層并不會破壞磁性層所需的非彈性形變的性質(zhì)(這導致優(yōu)異的耐久性)，而且支承層還支承制品上方的微球。在代表性的例子中，磁性層2的厚度至少為約1/4毫米，更佳地為至少約1毫米，但優(yōu)選小于3毫米。
粘于磁性層2的支承層12一般比磁性層2更有彈性，這意味著一旦施加然后除去變形壓力，與磁性層2相比它會更接近于恢復其原來形狀。結(jié)果是，當用會將微球嵌入磁性層2的壓力，在一般室溫下將微球壓入放在硬的不會屈服的表面上的支承層12樣品中時，當壓力移去后微球不會嵌入而是仍留在支承層12的表面。此外，支承層12對反光成分或其他待嵌入其中的顆粒物質(zhì)有良好的粘附性，它協(xié)助支持這些顆粒防止它們穿透入磁性層，并且可能可協(xié)助處于不需要的方向的磁性顆粒6定向。乙烯基聚合物(含有至少50重量％的聚合的乙烯基單體單元的聚合物)尤其適用作為層12的材料，這是因為它們在公路環(huán)境中的韌性、耐磨性和耐久性?；谝蚁┗酆衔锏闹С袑右话憧蛇M行增塑以提供所需的撓性。支承層12可以不染色也可以染色以賦予制品以顏色，而且磁性層一般染成不同的顏色，以便在支承層最終因交通磨損而除去后使顏色具有連續(xù)性。圖3的實例300的其他方面在美國專利No.4,117,192中有一般性的描述(除了磁性顆粒6之外)。
圖4顯示了實例400的放大的橫截面圖，它是優(yōu)選的本發(fā)明可移動的、適型的、磁性道路標志帶。這種類型的道路標志在美國專利No.4,299,874中有一般性描述(除了此處的創(chuàng)造性方面)。實例400基本上與圖3的實例300相同，不同點在于粘合層18包含紡織的或非織造的纖維織物21，該織物21被埋入并由粘合層所浸漬。圖4中所示的粘合層的亞層20位于磁性層2和纖維織物21之間，而另一粘合劑亞層22位于織物背對磁性層2的一側(cè)，從而形成本發(fā)明帶的外底面，盡管并不需要在織物21和磁性層2之間有粘合劑。像圖1和2的例子一樣，可以在磁性層2相對的粘合層18上含有襯墊材料(未標出)。
纖維織物優(yōu)選被埋入粘合層中，而且有足夠多的孔且纖維充分分散從而使粘合劑能浸透，即包圍織物的各根纖維。纖維的分開程度典型地而且優(yōu)選地為平均小于1毫米。任選地，不規(guī)則的纖維織物可包含連續(xù)的縱向和橫向的增強束，比如某些已知的商品名BAYEX(可從BAYEX，Incorporated.，Albion，New York處得到)的纖維織物。一種有用的纖維織物是商品名為BAYEX XP483的織物，它包含兩層0.5oz remay非織造布，它們夾心式地位于交叉編織的1000旦尼爾PET紗構(gòu)成的材料的兩側(cè)，各紗股間隔2.3英寸(5.84厘米)。
當纖維織物被埋在粘合層中時，在除去條帶時從道路上會除去至少一大部分粘合劑。然而如果纖維織物被埋在磁性層2(或者介于層2和粘合層18之間的適型層)中而不埋在粘合劑中的話，例如通過用聚合物材料和磁性顆粒浸漬織物從而在織物上形成磁性層并嵌有微球，那么也可以達到良好的粘合劑除去效果。本發(fā)明的這些制品最好容易除去，這樣它們可以用機器除去以便再編碼或替換制品的一部分。
在某些實例中，纖維織物應有足夠的伸縮性，在破裂之前應能在所有方向上伸縮至少20％，較佳地至少伸縮50％。如果使用縱向和橫向增強的纖維織物，如已知的商品名為BAYEX的種類，可以獲得方向性的適型性，即制品一般不能沿縱向伸縮但是可以沿道路中的凸起部附近對角伸縮。較佳的纖維織物包括紡粘型聚酯，它具有優(yōu)良的耐久性和耐候性；紡粘型聚酯是聚酯纖維長續(xù)絲的片型產(chǎn)品，其中纖維長絲不規(guī)則排列、高度分散而且在絲接頭處粘結(jié)。在拉伸時可提供更高的伸長率和殘留力更低的卷曲纖維形式也特別優(yōu)選。其他隨機分布的纖維和其他聚合物型的纖維(即聚烯烴和丙烯酸類)的非織造片也可以使用。
在實例400的所有的描述形式中，纖維的分布使纖維在多個方向(除了存在長束的方向)上延伸，這樣對多個方向上的撕裂強度有貢獻從而增加拆卸性。用梯形撕裂強度測試法(ASTM D1117，14段在測試樣品上標出一梯形，其高為75毫米、平行邊(底邊和頂邊)尺寸為100毫米和25毫米；樣品的非平行邊用拉伸測試機的夾子夾住，然后施加連續(xù)增加的負荷，施加方式是使撕裂在樣品上擴展；測得的絕對力被認為是此處的梯形撕裂強度)測量，織物在任何方向上的強度應至少為2而且較佳地至少為5kg/cm寬度，從而提供對裂口或其他切口耐受性。這些裂口或切口是板材在道路上可能會發(fā)生的而且在從道路上除去制品時可能會導致制品被撕裂。
其中存在纖維織物的帶子的實例400，其抗拉強度至少為0.5kg/cm寬度，較佳地至少為1kg/cm寬度。盡管有良好的抗拉強度，但是所有的本發(fā)明制品所表現(xiàn)出的殘留力應當?shù)偷绞蛊鋵Φ缆繁砻娴牟灰?guī)則始終有良好的適型性。該殘留力一般被描述為貫入式的蠕變回復，正如本文中進一步解釋的那樣。
盡管上述的殘留力特性是制品實例400的特征，但是最好增強織物本身具有這種特性而不論制品400的其他部分是否有這種特性。
在制備粘合層中含有纖維織物的本發(fā)明制品時，一般是用液態(tài)粘合劑(100％或更少的固體)浸漬纖維織物，例如讓織物通過刮刀式涂膠機。按這種方式，可將足夠的粘合劑涂在增強織物上，從而使其可粘合于磁性層；或者先在磁性層上涂覆一層粘合劑，然后再放置浸漬過的織物，然后涂布額外的粘合劑，從而形成粘合層的下半部分。
圖5顯示了圖3實例300的另一種形式的一部分的放大橫截面圖。圖5的實例500的特征是具有位于磁性層2和彈性層12之間的適型層24。這種結(jié)構(gòu)可以這樣制造將常規(guī)的適型道路標志帶(如已知的商品名為STAMARK(永久性的)或SCOTCHLANE(拆卸式的)(兩者都可從Minnesota Mining and ManufacturingCompany(＂3M＂)，St.Paul，Minnesota處購得)的種類，每種都包括層24和12)用適當?shù)恼澈蟿┡c磁性層2層壓在一起。然后用眾多方法中的任何一種，如輥涂、刮刀式涂膠、噴涂等涂布粘合層8。
圖6顯示了實例600的放大橫截面圖，實例600是本發(fā)明的另一種磁性道路標志。如圖所示，折射率為約1.5-2.0的微球14被埋在層24的突起頂部處(約20-80％)，而且在層24突起之間的谷底中被完全埋入。磁性顆粒6在層24中的存在方式與本發(fā)明的其他實例相同。這種結(jié)構(gòu)的制品和方法在美國專利No.4,388,359中有一般性的描述(除了此處的發(fā)明特征)?；鶎?4可形變，從而一般可在熱和壓力下被壓紋。突起一般至少1毫米高，且間隔約1毫米。側(cè)面應與基片平面形成至少30度的角，較佳地至少60度的角度以便使反光最大。
圖7顯示了與圖6實例600相似的實例700，不同點在于反射珠僅粘于突起的側(cè)面和一小部分頂面，其中粘結(jié)使用有機結(jié)合料26，如熱塑性或熱固性的“珠粘”材料。一種這樣的結(jié)合料是基于乙烯基的、含有白顏料的熱塑性樹脂，在美國專利No.4,117,192中有描述。其他合適的珠粘材料包括通過將聚己酸內(nèi)酯二醇和三醇與1，6-己二醇二異氰酸酯衍生物反應而形成的二組份聚氨酯；在美國專利No.4,248,932；3,436,359和3,580,887中所述的環(huán)氧樹脂；在美國專利No.4,530,859中所述的嵌段聚氨酯組合物。同樣合適的珠粘材料是由水分引發(fā)型固化劑和聚異氰酸酯預聚物構(gòu)成的聚氨酯組合物。水分引發(fā)型固化劑較佳地為噁唑烷環(huán)。這類組合物在美國專利No.4,381,388中有描述。
制品700的結(jié)構(gòu)細節(jié)在美國專利No.4,988,555和4,988,541中有進一步的描述(除了此處的發(fā)明性特征)。
II.用于適型磁性層的結(jié)合料材料磁性層必須能夠被剩磁性地磁化，而且最好與制品所用于的表面是適型的。
A.適型性試驗材料所需的適型性可用貫入式蠕變回復測試表示，正如美國專利No.5,127,973(Sengupta)中一般性闡述的那樣。在這個基于等溫熱機械分析的測試中，讓探頭與測試材料樣品接觸，在探頭上施加負荷，讓探頭插入待監(jiān)測的樣品中。一段時間后，撤去探頭上的負荷，當讓樣品回復時監(jiān)測探頭的位置。測試一般在氦氣中，用溫度程序器控制的熱機械分析儀組件進行，如由Perkin Elmer DSC-2溫度程序器控制的Perkin Elmer TMS-1熱機械分析儀。使用探頭尖的直徑限定的(對Perkin Elmer設備而言一般為1毫米)平頭貫入式探頭組件。
制備待測試的材料的樣品，使其具有約0.8毫米的均勻樣品厚度和約3毫米×3毫米面積尺寸。將切割的樣品轉(zhuǎn)至小的鋁盤上，然后置于熱機械分析儀的樣品臺上。
將1克負荷施加于探頭上，放開探頭讓其落在樣品上。與樣品接觸約3-5秒后，撤去1克負荷，讓樣品休息。這導致位于樣品之上的探頭尖處于0負荷狀態(tài)。將熱機械分析儀的溫度控制室升高，包圍樣品臺，讓樣品在所需的測試溫度(一般約為室溫或30℃之內(nèi)，這是安裝本發(fā)明板材時道路的典型溫度)下達到熱平衡。讓樣品在測試溫度下平衡約5分鐘，并且探頭始終與樣品表面接觸而處于0負荷狀態(tài)。
讓探頭處于0負荷，開始用獲得的探頭位置數(shù)據(jù)建立0負荷基線。在一短時間(約20秒)后，將20克的質(zhì)量置于探頭上，當探頭插入樣品時監(jiān)測探頭的歪斜情況。讓該負荷在樣品上維持2分鐘，然后從探頭上撤去20克的質(zhì)量從而再獲得用于測試回復步驟的0負荷狀態(tài)。至少再監(jiān)測樣品回復2分鐘。根據(jù)在測試中獲得的蠕變回復數(shù)據(jù)圖而測得在施加負荷后2分鐘時的貫入量和撤去負荷后2分鐘時的回復百分比。
在所述的測試中，已發(fā)現(xiàn)對于有用的適型層，直徑為1毫米的探頭通常插入至少0.05毫米，較佳地插入至少0.08毫米。這種插入值表示，在鋪設板材時所用的貼合壓力和典型的其后來自道路上通行車輛施加的壓力之下，該層達到了所需的適型性。在本發(fā)明的某些制品中的頂層優(yōu)選是硬的(如用于十字路口的道路標志，如在美國專利No.5,127,973中所述的)，而且在所述的測試中發(fā)生的插入小于0.05毫米。
另一方面，為了減少彈性回復(彈性回復可能會使板材從道路上松開)，在撤去負荷后適型層應回復不超過65％的探頭插入距離，較佳地不超過50％插入距離。
使用時，適型層一般足夠厚從而使該層的材料可以進入它所貼合的表面的裂縫中，并且與整個不規(guī)則表面的大部分保持接觸。一般，適型層應至少厚1/4毫米，而且較佳地至少厚1/2毫米。與所述的適型性相一致，適型層最好是可伸縮的或可變形的材料。例如，對于1厘米寬的樣品而言，適型層優(yōu)選的是在0.05秒-1的變形速度下伸長至少50％才破裂。
作為更簡單的測試，通過用手指簡單地觸摸和檢查樣品，道路標志領(lǐng)域的技術(shù)人員可利用經(jīng)驗來一般性地確定某種特定的適型層材料樣品是否具有所需的蠕變回復特性。這種“手觸”的特性常用于每日的測試中，而且是實施例章節(jié)的使用方法。
B.非交聯(lián)的彈性體非交聯(lián)的彈性體前體是一種優(yōu)選的、在本發(fā)明制品中使用的適型有機結(jié)合料材料，如在美國專利No.4,490,432中所述。這種粘彈性材料會吸收道路來往交通的力和壓力，而不會產(chǎn)生內(nèi)部的、易使標志從道路上脫開的力。本文中用“彈性體前體”來指能夠被交聯(lián)、硫化或固化從而形成彈性體的聚合物?！皬椥泽w”被用于指這樣的材料，它能夠拉伸到至少約為原來尺寸的2倍而不會破裂并且一旦除去了拉伸力之后會快速地基本上恢復到其原來的尺寸。丙烯腈-丁二烯聚合物是特別有利的彈性體前體，因為它們有高耐油性。其他有用的、提供良好耐油性的非交聯(lián)彈性體前體包括氯丁橡膠和聚丙烯酸酯。天然橡膠和苯乙烯-丁二烯聚合物也可使用。在非交聯(lián)彈性體前體成分中優(yōu)選加入增容樹脂，尤其是鹵代聚合物如鹵代鏈烷烴，但是烴類樹脂、聚苯乙烯或聚環(huán)二烯也可以。它們能與彈性體前體成分溶混或形成單一相。當使用這種結(jié)合料時，增容樹脂優(yōu)選占適型層中有機組份的至少20重量％。
為了實現(xiàn)熱塑性增強聚合物和這種系統(tǒng)中其他成分的有效混合，增強聚合物應在約75-200℃溫度下軟化。有用的熱塑性增強聚合物包括聚烯烴、乙烯基共聚物、聚醚、聚丙烯酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚酯、聚氨酯和纖維素衍生物。為了實現(xiàn)所需的增強作用，聚合物一般作為自支承的(self-supporting)可伸縮連續(xù)膜應能被擠出，其代表是分子量為75,000-100,000或更高的低密度聚乙烯和分子量為20,000或更高的線性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯。
對于每100份非交聯(lián)的彈性體前體，應含有至少5份但一般不超過100份的熱塑性增強聚合物，而且較佳地應含有約10-50份。該比例可在所述的范圍內(nèi)變動，這取決于組合物中所含的其他成分的數(shù)量，尤其是含有的磁性和非磁性填料的數(shù)量和種類。
C.其他結(jié)合料在本發(fā)明的其他優(yōu)選制品實例中，適型層有兩個主要組份延性的熱塑性聚合物和非增強的非磁性礦物顆粒。較佳地，熱塑性聚合物是聚烯烴。這些結(jié)合料在美國專利No.5,194,113中有一般性的描述。
適用于這些結(jié)合料的聚烯烴包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和這些材料的共聚物。較佳地，聚烯烴是聚乙烯或與部分丙烯、丁烯、己烯或辛烯單體一起制備的線性聚乙烯共聚物。較佳地，聚乙烯是超低密度聚乙烯(ULDPE)。超低密度聚乙烯意味著密度不大于0.915克/立方厘米的線性乙烯共聚物。合適聚合物的熔體指數(shù)用ASTM方法1238-79測量不大于300克/10分鐘。復合材料的最佳聚合物組份的熔體指數(shù)用ASTM方法D1238測量時應小于約20克/10分鐘。
優(yōu)選與約3-8摩爾％的辛烯形成的乙烯-辛烯共聚物ULDPE，最佳地是與約5摩爾％辛烯形成的ULDPE。例如Attane 4001牌號的ULDPE、Attane 4002牌號的ULDPE和Attane 4004牌號的ULDPE(可從Dow Chemical Company，Midland，Mich.處獲得)都是合適的組份。這些聚乙烯的密度約為0.880-0.915克/立方厘米，而其熔體指數(shù)為1.0-3.3克/10分鐘，而且認為含有約4.5摩爾％的辛烯。
聚合物的密度表明了在本體聚合物中的結(jié)晶度。對于與α-烯烴之外的共聚用單體形成的乙烯共聚物(如乙烯-乙酸乙烯或乙烯-丙烯酸共聚物)，具一定結(jié)晶度的聚合物與相同結(jié)晶度的聚乙烯相比可以有不同的密度。因此，當選擇或預測這些聚合物的耐久性時，考慮它們的結(jié)晶度而不是它們的密度將更為合適。
本發(fā)明的另一種優(yōu)選的制品例子采用了含微孔熱塑性聚合物的適型層，它所形成的制品的特征是，當用標準的抗拉強度測試設備進行測試時，在一次拉伸至原來樣品長度的115％之后，表現(xiàn)出至少25％非彈性形變(ID)。從更廣意義上說，盡管整個制品的ID較低，但是人們在板材結(jié)構(gòu)中可以使用拉伸至其原來長度的115％之后至少有25％ID這一特征的基板。上表面可例如通過著色或反射而用作標記記號。
如本文所用，術(shù)語“熱塑性聚合物”指結(jié)晶的或非結(jié)晶的、可在一般熔化條件下加工的常規(guī)聚合物，以及一般不認為可熔化加工的、超高分子量級的這類聚合物。術(shù)語“熔化溫度”指與相容的液體混合時，結(jié)晶性熱塑性聚合物發(fā)生熔化的溫度。
術(shù)語“微孔的”是指在整個材料的微觀大小的孔或孔隙(即在顯微鏡下可看見但用肉眼看不見)中有稀釋劑相或氣體如空氣。盡管孔不必相互連通，但是它們可以是連通的。在本發(fā)明這類制品中的微孔基板中的典型孔大小為100埃-4微米。
術(shù)語“結(jié)晶的”，當在本文中用于熱塑性聚合物時，包括至少部分結(jié)晶的或半結(jié)晶的聚合物?？山Y(jié)晶的聚合物是那些在受控條件下從熔體開始冷卻會自發(fā)地形成幾何上規(guī)則的和有序的化學結(jié)構(gòu)，而且結(jié)晶聚合物是那些通過X線衍射分析表明有此類結(jié)構(gòu)并且在差示掃描量熱法(DSC)分析中有明顯的峰的聚合物。結(jié)晶溫度指處于熱塑性聚合物和相容的液體的熔融混合物中的聚合物會結(jié)晶的溫度。
術(shù)語“固相稀釋劑”指這樣的材料，它在制造微孔聚合物的過程中是溶劑但是在室溫(約24℃)下為固相。這種固相稀釋劑可保留在完成的基板中。
凝膠是含有高分子量聚合物的被分散組份(在本描述中指熱塑性聚合物)和一般為低分子量的分散介質(zhì)(溶劑或稀釋劑)的材料。兩種組份在整個材料體積內(nèi)是幾何上連續(xù)的，聚合物相構(gòu)成了一個三維的連續(xù)織物絡；而稀釋劑則填充在織物絡中的剩余體積中。凝膠表現(xiàn)出固體特有的而非液體特有的機械性能可測量的彈性模量，該模量對所述的聚合物而言一般相當?shù)?；以及較低的屈服應力。
用于本發(fā)明例子中的這種適型層中的熱塑性聚合物包括聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚烯烴、含二烯的聚合物聚(偏氟乙烯)、聚四氟乙烯和含聚乙烯的聚合物。代表性的聚烯烴包括高密度和低密度聚乙烯、乙烯-丙烯-二烯三聚物、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物和聚甲基戊烯。聚乙烯在此處應被理解為指任何種類的可含有少量(如不大于5摩爾％)的一種或多種與其共聚的其他(鏈)烯烴，如丙烯、丁烯、戊烯、己烯、4-甲基戊烯和辛烯的乙烯聚合物。還可使用熱塑性聚合物的混合物。在描述中，HMWPE(高分子量聚乙烯)的分子量為100,000-1,000,000，較佳地為200,000-500,000。UHMWPE(超高分子量聚乙烯)的分子量為至少500,000，較佳地為至少1,000,000。
熱塑性聚合物可在其中混有數(shù)量有限從而不干擾微孔基片形成或磁性顆粒定向(如果在這種適型層中含有磁性顆粒的話)的某些常規(guī)非磁性添加劑材料。這種非磁性添加劑包括染料、增塑劑、紫外輻射穩(wěn)定劑、填料和成核劑。聚合物中的非磁性填料一般是已知的，其中某些例子包括硅酸鹽(如粘土、滑石或云母)；和氧化物(如氧化鋁、氧化鎂、氧化硅或二氧化鈦)。
如美國專利No.4,726,989中的成核劑可用作原料。成核劑的例子是二亞芐基山梨糖醇(dibenzylidine sorbitol)、二氧化鈦、己二酸和苯甲酸。
在制造多孔基片時，將熱塑性聚合物與相容的有機稀釋劑(即不會降解聚合物而且熱塑性聚合物至少可部分與其溶混的稀釋劑)混合。稀釋劑在熱塑性聚合物的熔化加工溫度下會溶解至少相當一部分聚合物，但是在冷卻至低于熔化溫度或結(jié)晶溫度的溫度時會與聚合物分相。在室溫條件(約25℃)時，稀釋劑一般是液態(tài)或固態(tài)。
在大氣壓下，液態(tài)稀釋劑優(yōu)選有較高的沸點，至少與熱塑性聚合物的熔化加工溫度一樣高，較佳地至少高20℃。液態(tài)稀釋劑與給定的熱塑性聚合物的相容性可通過加熱聚合物和液態(tài)稀釋劑形成清澈的均質(zhì)溶液而加以確定。如果在任何濃度下都不能形成這樣的溶液，那么該液體與聚合物是不相容的。對于非極性聚合物，一般使用具有類似的室溫溶解性參數(shù)的非極性有機液體。極性有機液體一般用于極性聚合物。某些用于聚烯烴的稀釋劑是脂族或芳族烴如甲苯、二甲苯、萘、丁基苯、對-異丙基苯、二乙基苯、戊基苯、一氯代苯、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、煤油、1，2，3，4-四氫化萘或萘烷。
用于制備微孔熱塑性聚合物的某些代表性的熱塑性聚合物和液態(tài)稀釋劑的共混物的例子是聚丙烯和礦物油、二芐基醚、苯二甲酸二丁酯、苯二甲酸二辛酯或溶劑油(mineral spirit)；聚乙烯和二甲苯、萘烷、癸酸、油酸、癸醇、礦物油或溶劑油(mineral spirit)；聚丙烯-聚乙烯共聚物和礦物油；聚乙烯和苯二甲酸二乙酯、苯二甲酸二辛酯或甲基壬基酮。
熱塑性聚合物和稀釋劑的相對數(shù)量可根據(jù)每個系統(tǒng)而變化。熱塑性聚合物和稀釋劑的共混物可含有約1-75重量％熱塑性聚合物。對于HMWPE，優(yōu)選在稀釋劑中使用約20-65重量％(更佳地為約30-50重量％)聚合物，而對于UHMWPE，優(yōu)選使用低于30重量％的聚合物，更佳地為低于20重量％。成核劑的數(shù)量為每100份聚合物中存在0.1-5重量份數(shù)。
一般，固相稀釋劑可選自任何在高溫下可與熱塑性聚合物相容的材料(符合上述的固態(tài)溶劑的定義和稀釋劑的標準)。如果固態(tài)溶劑留于基片中，那么當在室溫下作為膜或片而澆注時它應當是撓性的和可形變的。對于聚乙烯而言，這種材料可包括但并不限于低分子量的聚合物和樹脂；即分子量足夠低從而能使聚合物型稀釋劑基本上與聚乙烯熔體溶混。
有用的固態(tài)溶劑的例子是石油微晶蠟或合成蠟。用作固態(tài)溶劑的蠟的物理特性對形成的凝膠膜的適型性有很大的影響。脆的蠟產(chǎn)生脆的凝膠，堅固的蠟產(chǎn)生堅固的膜，而柔軟的、可形變的蠟產(chǎn)生適型的膜。
微晶蠟的分子量一般比普通石蠟高，碳數(shù)目為30至更高的80。支鏈烴在微晶蠟中占多數(shù)，分支度一般為70-100％。聚合物型稀釋劑可用于聚乙烯，而且可與非聚合物型稀釋劑共混。
在道路標志應用中，構(gòu)件材料應能夠忍受在炎熱的夏天黑瀝青道路上超過60℃的溫度。在這種溫度下，基于蠟的凝膠會產(chǎn)生某些蠟組份的液態(tài)滲出物。一種優(yōu)選的具有凝膠適型性和高溫行為的蠟是Allied AC1702，這是由Allied ChemicalCompany提供的合成聚乙烯蠟。然而在高溫下，含有這種蠟的凝膠本身會滲出軟蠟。向稀釋劑中加入諸如EPDM橡膠之類的聚合物組份，可以緩和該問題。
有數(shù)種方法可制造微孔基片。一類方法被稱為熱誘導的微孔相分離法，其中又有兩種一種以美國專利No.4,539,256(Shipman)為代表，其中相分離取決于熱塑性聚合物的結(jié)晶情況；另一種以美國專利No.4,519,909(Castro)為代表，其中相分離取決于在不同溫度下聚合物和稀釋劑的溶解度差異。
第二類方法被稱為凝膠擠出法(geltrusion)或凝膠法。一般，通過首先將熱塑性聚合物與稀釋劑(如礦物油)一起加熱至某一溫度一段足夠長的時間，形成溶液(與純聚合物熔體相比粘度較低)，從而賦予熱塑性聚合物(一般是分子量異常高因而難以用常規(guī)熔化方法加工的種類)以微孔性。將溶液形成所需的形狀(例如通過擠出)，然后處于該形狀以一定速度冷卻(低于結(jié)晶溫度或熔化溫度)，并冷卻至足以在稀釋劑和聚合物之間發(fā)生相分離的溫度(例如在擠出機出料時進行驟冷)。
與從稀溶液中沉淀出來不同，在凝膠法中殘余程度的分子纏結(jié)會使聚合物微晶(在可結(jié)晶的聚合物的情況中)結(jié)成凝膠，在凝膠中稀釋劑被松散地包含著。如果驟冷或冷卻得足夠快，那么在溶液中的纏結(jié)程度會在凝膠固化時保留下來。在形成固體之前，冷卻一直繼續(xù)。
當在諸如圖6和7所示的制品中用這種類型的適型層時，可從固體中去除小部分稀釋劑(如通過提取、壓縮或蒸發(fā))。少量稀釋劑被提取的微孔熱塑性片，在需要有孔隙或膜需要被方便地壓縮或要減小厚度的應用場合是有利的。然而，大部分稀釋劑應留在圖6和7所示的結(jié)構(gòu)中，從而使突起部不太易形變。
如上所述，適型性可用簡單方法憑經(jīng)驗進行測試。對于采用微孔熱塑性適型層的本發(fā)明制品，簡單的測試法是用手將測試樣品壓向復雜的、粗糙的或有紋路的表面，如混凝土塊或瀝青復合道路，然后取下，觀察表面粗糙特征在材料上被復制出來的程度。通過觀察復制出的粗糙度隨時間而消失的趨勢，可以衡量彈性回復。
更定量的非彈性形變的測量是按下列程序進行的1.(以例如300％/分鐘的速度)在抗拉強度設備上牽拉待測試帶(用于抗拉強度測試的標準條帶尺寸)，直到拉伸到某一預定量如15％。2.使拉伸應力下降至0，消除形變。3.重復拉伸形變，在樣品被重新拉緊之前沒有觀察到力。4.在第二次牽拉時首次觀察到力時的形變是第一次形變中有多少是永久形變的測量值。5.非彈性形變(ID)被定義為該變形除以第一次形變(如15％)。完全彈性的材料或橡膠其ID為0％。用于本發(fā)明中的適型材料應有低的形變應力和高于25％，較佳地高于35％，更佳地高于50％的ID。
III.磁性顆粒最有希望的磁性顆粒的選擇是分散在有機結(jié)合料基質(zhì)中的永久性磁材料顆粒的復合材料。能夠被剩磁磁化的許多種磁性顆粒對于熟悉磁材料領(lǐng)域的人來說是已知的。適用于本發(fā)明的這種顆粒的主軸長度(定義為任何方向的最大長度)在約1毫米(1000微米)至約10納米(0.01微米)之間。優(yōu)選范圍是約200微米至約0.1微米。磁性顆粒的飽和磁化強度可以在約10-250emu/g(電磁單位/克)，而且較佳地為大于50emu/g。這些顆粒的矯頑磁性為約100-20,000奧斯特，較佳地為約200-5000奧斯特。矯頑磁性小于約200奧斯特的顆粒會太容易地被意外地消磁，而矯頑磁性大于500奧斯特的顆粒需要較昂貴的設備來完全磁化。
一類高性能的永久性磁性顆粒是稀土金屬合金型材料。將這種顆粒摻入聚合物型結(jié)合料的例子包括在美國專利No.4,497,722(它描述了使用釤-鈷合金顆粒)和歐洲專利申請No.260,870(它描述了使用釹-鐵-硼合金顆粒)。出于下列原因，這些顆粒并不最適合于本應用1)這些合金較貴，2)這些合金在長時間的戶外暴露條件下會過度腐蝕，和3)這些合金的矯頑磁性一般大于5000奧斯特。
許多種其他類型的金屬或金屬合金永久性磁性顆粒是可獲得或可制造的。它們包括鋁鎳鈷磁鋼(鋁-鎳-鈷-鐵合金)、鐵、鐵-碳、鐵-鈷、鐵-鈷-鉻、鐵-鈷-鉬、鐵-鈷-釩、銅-鎳-鐵、錳-鉍、錳-鋁和鈷-鉑合金。所有這些材料都可以使用，但不是最佳的。
最佳的磁性材料是一類穩(wěn)定的磁性氧化物材料，即已知稱為磁性鐵氧體的材料。一種特別優(yōu)選的材料是磁鉛石結(jié)構(gòu)的六方形相，即通常已知的鋇六方鐵氧體(barium hexaferrite)，它一般以平的六方形片晶形式生產(chǎn)。鍶和鉛可部分或全部替代鋇，而且許多其他元素也可部分替代鐵。因此，鍶六方鐵氧體也是優(yōu)選材料。另一類優(yōu)選材料是立方鐵氧體，它有時以立方體顆粒形式產(chǎn)生，但更多地是以針形、或針狀的顆粒形式產(chǎn)生。例子包括磁鐵礦(Fe3O4)、磁赤鐵礦即γ氧化鐵(γ-Fe2O3)、這兩種化合物的中間體，以及這兩種化合物的鈷取代物或其中間體。所有這些磁性鐵氧體都以較低的價格大量生產(chǎn)，而且在長時間的戶外暴露條件下是穩(wěn)定的。它們的矯頑磁性在最優(yōu)選的200-5000奧斯特的范圍內(nèi)。
二氧化鉻是另一種可用作本發(fā)明的磁性顆粒的材料，因為其居里溫度低，所以它便于利用熱剩磁性(thermoremanent)磁化法。
磁性顆粒一般高填充量地分散于聚合物基質(zhì)中，一般占磁性層的至少1體積％。顆粒的含量難以超過材料的約75體積％。優(yōu)選的填充量是約30-60體積％，更佳地為約45-55體積％。為了獲得最高的磁力，顆粒應基本上是磁疇大小的、各向異性的顆粒，而且足夠數(shù)量的顆粒的易磁化軸應基本上平行排列從而使磁性材料本身呈各向異性。在美國專利No.2,299,275和3,359,152中所述的、用于加工填充顆粒的基質(zhì)材料的機械方法，優(yōu)選用于提供高程度的磁定向。大體上呈片狀且其易磁化軸垂直于各片的共同平面的鐵氧體，尤其是鋇鐵氧體(但也可以是鉛或鍶鐵氧體)一般是優(yōu)選的顆粒材料，但是其他具有永久磁性的材料如氧化鐵顆?；蝈i-鉍顆?；蚴鼙Ｗo而不被氧化的鐵顆粒等也能使用。
在混合后，組份混合物用砑光輥加工或擠出，形成平整的帶材，然后加工成所需厚度的薄片材。一般，形成的片材其厚度至少約0.25毫米，較佳地至少約1毫米，但是一般而言片材厚度小于約5毫米，而且較佳地小于3毫米厚。對于厚的磁性層，可采用體積填充量較低的磁性顆粒。
如上所述，已發(fā)現(xiàn)砑光后的板材在下網(wǎng)(downweb)方向上的抗拉強度遠大于橫網(wǎng)(crossweb)方向的抗拉強度，即其下網(wǎng)抗拉強度比其橫網(wǎng)抗拉強度高至少約20-25％對便于加工和便于鋪設都是有利的，而較低的橫網(wǎng)抗拉強度可使板材對路面的適型性更好。本發(fā)明的磁性層一般其下網(wǎng)抗拉強度至少為10公斤/平方厘米(25℃)，而且較佳地為至少25公斤/平方厘米(下網(wǎng))。
3種周期性換向磁化方式是可行的。第一種，磁化方向垂直于制品平面。第二種，磁化方向為橫向即寬度方向。第三種，磁化為縱向即長度方向。最佳方式由若干因素的相互作用所決定，這些因素包括(a)用于確定和控制位置的最佳輸出信號；(b)對磁粉的矯頑磁性要求；(c)為了獲得最大輸出而在磁化方向上使磁性晶體易磁化軸定向的容易程度；和(d)在優(yōu)選方向上使條帶磁化的容易程度。
IV.非磁性填料在組合物中一般含有非磁性填料，至少為了使其著色但是較佳地是為了增加其他的特性如所需的增強效果、伸展性、表面硬度和耐磨性。片狀填料即具有片狀形狀的填料如硅酸鎂、滑石或云母等是優(yōu)選的，因為已發(fā)現(xiàn)它們可賦予最佳的耐磨性和下網(wǎng)強度性能。此外，片狀填料具有高表面積對體積之比，這提高了它們的增強能力。
在磁性填料之外，也可含有其他的非磁性填料如針形的或珠形的填料，但是其程度不應影響所需的磁性顆粒易磁化軸的定向能力。
在本發(fā)明的板材中還可含有其他任選的成分，如紫外線吸收劑、顏料和各種添加劑。
V.粘合劑盡管可以采用許多種化學的和機械的粘合方式，但是在本發(fā)明的板材底部的粘合層優(yōu)選壓敏型粘合劑(PSA)，這樣板材可以被壓向道路而且以可除去的方式粘合于道路。粘合層應提供至少0.2公斤粘附力/厘米寬度，較佳地至少0.5公斤粘附力/厘米寬度(在用ASTM D1000，36-38段中所述的180度剝離測試中)。在該測試中，一塊鋼板被用作測量對其粘附力的標準板。合適的壓敏粘合劑包括橡膠-樹脂粘合劑(如在Freeman的美國專利No.3,451,537中所述的)和丙烯酸酯共聚物(如在Ulrich的美國專利No.Re.24,906中所述的)。層8的厚度較佳地為約0.038-0.051厘米(5-20密耳)。
有用的粘合劑包括增粘的壓敏粘合劑。在室溫下，PSA一般是而且最好是干粘的或永久性粘的，它用手壓即可粘于基片，而不需要用水、溶劑或熱來活化。
用于本發(fā)明的PSA選自下組丙烯酸烷基酯(alkylacrylate)聚合物和共聚物；丙烯酸烷基酯和丙烯酸的共聚物；丙烯酸烷基酯、丙烯酸和乳酸乙烯酯的三元共聚物；烷基乙烯基醚聚合物和共聚物；聚異亞烷基(polyisoalkylenes)；聚二烯；二烯-苯乙烯共聚物；苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物；聚二烷基硅氧烷；聚烷基苯基硅氧烷；天然橡膠；合成橡膠；氯化橡膠；乳膠縐膠(crepe)；松香；氧雜茚樹脂；醇酸聚合物；和聚丙烯酸酯，以及它們的混合物。例子包括聚異丁烯、聚丁二烯、或丁二烯-苯乙烯共聚物及它們的混合物(這些聚合物和共聚物最好不含反應性基團，即在空氣存在下不會氧化)；與其他樹脂和/或油混合的聚硅氧烷型化合物如聚二甲基硅氧烷和聚甲基苯基硅氧烷。
有用的PSA還包括增粘的熱塑性樹脂和增粘的熱塑性彈性體，其中增粘劑含有一種或多種增加組合物粘性的化合物。一種可用作干粘型PSA的增粘熱塑性樹脂的例子是，已知商品名為VYNATHENE EY902-30(可從Quantum Chemicals，Cincinnati，Ohio處獲得)的乙酸乙烯/乙烯共聚物與基本上等量的已知商品名為PICCOTEXLC(一種水-白色熱塑性樹脂，其制備是環(huán)及球軟化點約87-95℃的α-甲基苯乙烯和乙烯基甲苯共聚，可以從Hercules Incorporated，Wilmington，DE處獲得)和WINGTACK 10(一種液態(tài)脂族C5石油烴樹脂，可從GoodyearChemical處獲得)的增粘劑，以及有機溶劑如甲苯的混合物。用作干粘型PSA的增粘熱塑性彈性體的例子是，已知商品名為KRATON G1657的苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物(可從Shell Chemicals處獲得)和一種或多種已知商品名為REGALREZ的低分子量烴樹脂(來自Hercules)以及如甲苯之類的有機溶劑的混合物。這兩種制劑都可用刮刀式涂膠機涂覆并以空氣干燥，或者在空氣干燥后進行烘箱干燥。當然，本發(fā)明并不限于使用這些具體的熱塑性樹脂、熱塑性彈性體和增粘劑的組合。
一小類優(yōu)選的PAS是丙烯酸型共聚物粘合劑，如在美國專利No.Re24,906中所述的，因為它們的存放時間長而且在大氣條件下不會脫粘。這種丙烯酸型共聚物的一個例子是95.5∶4.5(都是重量份數(shù))的丙烯酸異辛酯/丙烯酸共聚物。另一種優(yōu)選的粘合劑是這兩種單體以90∶10重量比混合的共聚物。其他優(yōu)選的粘合劑是丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸的三元共聚物；丙烯酸異辛酯和丙烯酰胺的共聚物；以及丙烯酸異辛酯、乙酸乙烯酯和丙烯酸的三元共聚物。
用于本發(fā)明的增粘的丙烯酸PSA可用含有有機溶劑如庚烷∶異丙醇溶劑混合物的涂覆組合物形式進行涂覆，隨后蒸發(fā)掉溶劑，形成壓敏的粘合劑涂層。當基片是反光片材時，層8的厚度優(yōu)選為0.038-0.11厘米(5-15密耳)。
還可使用聚有機-硅氧烷型PSA。合適的硅氧烷PSA是，與常規(guī)在道路標志帶中使用的PSA相比，那些在0-50℃的溫度下表現(xiàn)出壓敏粘合行為、具有更佳的沖擊性能而且可在低溫產(chǎn)生粘合作用的種類。
優(yōu)選的聚有機硅氧烷PSA，能夠在比以前接受的作為道路標志帶鋪設的標準溫度明顯低得多的溫度下有效地鋪設和使條帶粘附于路面。然而，本發(fā)明在低溫下的優(yōu)點，只有與在低溫下仍有撓性和適型性的道路標志板材(如Foil型條帶)一起使用時才能充分體現(xiàn)。
合適的硅氧烷PSA，當涂成3密耳(76微米)厚的聚酯背襯時，其特征是在21℃，21.4英寸(54厘米)/分鐘的剝離速度下，從不銹鋼上以90度剝離的強度為約1.0-6.0磅/英寸寬度(1.8-10.5NT/cm)，而且在2℃測試時剝離強度大于0.25磅/英寸寬度(0.4NT/cm寬度)。當進行上述剝離測試時，用直徑1.5英寸(3.8厘米)的硬橡膠輥(70肖氏A硬度)以5磅的壓力壓二次，將樣品層壓于不銹鋼板上。停留一段時間(一般為5分鐘)，然后進行剝離。低溫測試是在2℃的冷室中進行的，而且所有的設備和材料都是2℃從而使鋪設、停留和剝離都是在低溫下進行。
合適的硅氧烷PSA，當涂成位于2密耳(51微米)厚的聚酯背襯織物上的3密耳(76微米)厚的涂層時，其特征是雙筒粘著強度(如美國專利No.5,310,278所闡述)在標準的抗拉強度測試設備上以21.4英寸/分鐘(54厘米/分鐘)的拉伸速度下，在21℃至少為0.75磅/英寸寬度(1.3NT/cm寬度)，而在2℃測試時至少為0.5磅/英寸寬度(0.8NT/cm寬度)。
VI.制造方法在采用苯乙烯-或丙烯腈-丁二烯橡膠等的例子中，可用常規(guī)的橡膠加工方法來生產(chǎn)適型的磁性層，它也可具有其他層的功能?；旌弦话愕厥窃谀承╊愋偷拇笮偷摹⑴渴交蜻B續(xù)式的橡膠捏和機如密閉式混煉器或雙螺桿擠出機中進行。磁性層2可以在重型滾筒間壓制(砑光)而成，然后再切成所需的寬度，或者直接通過模具擠出而成，或者通過這些方法的組合。如果擠出的材料離開模具時是半液態(tài)的，那么所需的磁性顆粒在所需方向上的磁定向可以通過使用模具出口處的電磁鐵或永久磁鐵完成。
如果擠出材料是橡膠狀的而不是液態(tài)的，那么磁定向可能不成功，但是通過機械處理能實現(xiàn)定向。片狀顆粒如鋇六方鐵氧體(barium hexaferrite)對機械處理會響應，即讓其平面按板材的平面定向。因為這些顆粒的易磁化方向是垂直于其平面的方向，所以本發(fā)明制品的易磁化方向也是垂直方向。針狀顆粒會在平面中沿其長軸方向排列。因為易磁化軸對應于針軸，所以含有這種顆粒的制品的易磁化方向是橫向的或縱向的。在擠出過程中發(fā)生的縱向流動會促進縱向的定向而不利于橫向的定向。
VII.安裝方法用眾多設備中的任何一種，如手推式給料器(dispenser)、“車后”式給料器和內(nèi)裝式給料器，可以將本發(fā)明的磁性制品以條帶形式安裝在道路或其他地方。美國專利No.4,030,958(Stenemann)公開了一種合適的、車后式給料器，它可用于將本發(fā)明的背襯粘合劑的條帶形式的制品鋪設在路面上。該設備包括
a.一個框架；b.一個位于框架上的、可轉(zhuǎn)動地支承條帶卷的支承件；c.用于將條帶鋪設在道路表面的鋪設頭；包括i.可移向路面和從路面移開的嚙合滾筒；ii.用于讓條帶靠近嚙合滾筒的保位裝置(keeper means)，從而嚙合滾筒移向路面的運動會擠壓條帶使其與路面嚙合；iii.壓力滾筒，在嚙合滾筒使條帶與路面嚙合后它用于壓緊條帶；和iv.切割裝置，在嚙合滾筒已經(jīng)從路面上移開后它用于切割在嚙合滾筒和壓力滾筒之間延伸的條帶；d.位于條帶卷和鋪設頭之間的儲存裝置，它具有一組導向器，而條帶穿過這些導向器，該導向器可從第一個位置(在該位置時條帶從條帶卷到鋪設頭需經(jīng)過S形路線)靠可調(diào)節(jié)的偏壓而移動至至少第二個位置(在該位置時可為條帶提供更直接的路線)；e.計時裝置，它用于引發(fā)該嚙合滾筒移向路面和移開路面；和f.條帶起始裝置，它可在嚙合滾筒移向路面之前由計時裝置所引發(fā)，它含有放松儲存裝置上的偏壓的裝置，從而可使儲存裝置更易從第一個位置移動到第二個位置。
條帶通過設備從供應卷連續(xù)地延伸到嚙合滾筒，而且在該長度上條帶處于拉緊狀態(tài)。然而條帶的鋪設是平穩(wěn)地進行的，沒有猛拉條帶或撕拉條帶。在該操作中條帶處于完全的控制之下，因此直線式地和按所需間隔地將其可靠地粘貼于路面，而且在自動的鋪路操作中條帶可快速地被鋪設好。
可使用其他方法來安裝本發(fā)明制品，如簡單的手工鋪設，或使用以前所述的機械固定裝置。
VIII.移動對象引導系統(tǒng)如上所述，本發(fā)明還包括一種引導道路上、倉庫等場合中的移動對象的系統(tǒng)。本發(fā)明系統(tǒng)的最主要組件是本發(fā)明的適型磁性制品、至少一個監(jiān)測該制品磁場的傳感器和接受來自傳感器的信號以警告或提醒移動對象的指示器。在圖8中給出了一種典型的適用于引導人操縱車輛的本發(fā)明的橫向位置指示系統(tǒng)(沒有標出本發(fā)明的制品)。
A.傳感器已有大量的傳感器和變換器可將本發(fā)明制品的磁信號轉(zhuǎn)變成適合進一步處理的電壓或電流。磁通門磁強計是高度靈敏的，但是對于這種應用而言太慢而且昂貴?；舳獋鞲衅骺?、小型而且價廉，但是可能不夠靈敏。最近，已有經(jīng)濟的固態(tài)磁致電阻(MR)傳感器，它能快速而準確地測量低至10毫高斯的磁場(靈敏度小于0.01毫高斯)而消耗的能量小于1毫瓦，如在美國專利No.4,634,977和4,742,300中所公開的。一個潛在的問題是，將引導信號與鋼筋或其他車輛等產(chǎn)生的磁“噪音”區(qū)分開。與約500毫高斯的地球磁場相比，10毫高斯的信號是較小的。然而，如果本發(fā)明的制品是以有規(guī)則交變的方式磁化的話，那么磁信號將是周期性的，其頻率對應于車輛的速度。然后可用現(xiàn)代的信號處理技術(shù)將已知頻率的信號從噪音中取出。
對空間中任何一點磁場的完整描述都需要測量3個相互垂直方向的磁場分量。裝在車輛上的磁傳感器可以用于測量一個、兩個或全部3個方向上的磁場。兩個或3個場分量的數(shù)字組合可用于計算出信號，該信號與車輛相對于本發(fā)明制品的橫向距離相關(guān)。
一種可用于本發(fā)明以確定具有磁偶極的物體在平面上的范圍和方位的設備和方法，在美國專利No.4,600,883(Egli等人)中有描述。該專利描述了一種用測量磁場擾動的設備來確定位于受到已知強度的外部磁場作用的某一區(qū)域中的鐵磁性材料的方位θ和在該區(qū)域中的方向的方法，其中θ是從測量裝置到鐵磁性材料位置的直線與第一方向間的角度，而第一方向是外部磁場在鐵磁性材料位置處的方向。該方法包括測量外部磁場在測量裝置處沿第一方向的第一擾動分量，測定外部磁場在測量裝置處沿正交于第一方向且位于平面中的方向上的第二擾動分量，通過設第一分量等于(3cos2θ-1)而建立第一個方程式，通過設第二分量等于(3cosθsinθ)而建立第二個方程式，通過第一個和第二個方程式的比值而得到第三個方程式，然后從第三個方程式確定θ。揭示的用于完成該方法的設備包括一個雙軸磁強計和一個計算機(典型地，它包括含有未擾動的磁場分量值的平均器(averager)或主內(nèi)存、一個將未擾動的值從兩個平面中磁場分量的擾動值中減去的減法器、和各種參數(shù)產(chǎn)生器和決定器(determinor))。在美國專利No.4,600,833中揭示的方法是使用計算機通過迭代法而計算θ。
B.指示設備優(yōu)選的指示設備包括至少一個喇叭、測量儀表、信號笛、電震、LCD、CRT、光及它們的組合等。在特定的情況下可能需要一種或多種指示設備。
實施例結(jié)合下列實施例進一步闡述本發(fā)明的制品和系統(tǒng)，其中所有的份數(shù)和百分比按重量計算，除非另加說明。
在實施例中使用下列材料。
ParacrilB一種可從Uniroyal Chemical Company(Akron，Ohio)處得到的中等丙烯腈含量的丁腈橡膠
Chlorez700S一種可從Dover Chemical Corporation(Dover，Ohio)處得到的固態(tài)氯代鏈烷烴Paroil 140 LV一種可從Dover Chemical Corporation(Dover，Ohio)處得到的液態(tài)氯代鏈烷烴PE NA249一種可從Quantum Chemical Corporation，Emery Division(Cincinnati，Ohio)處得到的低密度的聚乙烯硬脂酸一種可從Humko Chemical Division of Witco Chemical Corporation(MemphisTennessee)獲得的加工助劑VanstaySC一種可從R.T.Vanderbilt Company，Incorpoarted(Norwalk，Connecticut)獲得的“螯合劑”型穩(wěn)定劑Santowhite晶體一種可從Mansanto Chemical Company(St.Louis，Missouri)獲得的抗氧化劑MistronSuperfrost一種可從Luzenac America，Incorporated(Englewood，Colorado)獲得的滑石HiSil233一種可從PPG Industries，Incorporated(Pittsburgh，Pennsylvania)獲得的無定形水合氧化硅PE Minifiber 13038F一種可從Mini Fibers，Incorporated(Johnson City，Tennessee)獲得的高密度聚乙烯纖維PET 6-3025纖維一種可從Mini Fibers，Incorporated(Johnson City，Tennessee)獲得的1/4＂×3d聚酯纖維鋇六方鐵氧體P-235一種可從Amold Engineering Company(Norfolk，Nebraska)獲得的磁性顏料實施例1測試條帶是這樣制備的將4.0×0.060英寸(10.2×0.15cm)的已知商品名為SCOTCHLANE 620系列的道路標志帶(可從Minnesota Mining and ManufacturingCompany(＂3M＂)，St.Paul，Minnesota處購得)層壓于相同寬度和厚度的可購得的撓性磁材料，即已知商品名為PLASTIFORM B-1033型撓性磁條(ArnoldEngineering Company(Norfolk，Nebraska)生產(chǎn))。B-1033材料在丁腈橡膠結(jié)合料中含有垂直定向的、剩余磁化強度(Br)約2500高斯的鋇鐵氧體顆粒。鋇鐵氧體定向是通過機械砑光過程而實現(xiàn)的(可從Arnold Engineering購得已經(jīng)砑光的產(chǎn)品)。將一卷10.2厘米寬、0.15厘米厚完全磁化的材料切成每塊長度約為61厘米，而使每隔一塊方向倒過來，得到交變的磁場形式。然后將條帶層壓于道路標志帶的連續(xù)切片的底面。在層壓好的條帶底面上涂上粘合劑以便于粘合于瀝青道路測試段。將本發(fā)明材料置于車道中央，從而使安裝在車輛前保險桿中央的磁強計可以位于磁性帶材的正上方。然后MR傳感器以約23厘米的固定高度沿條帶前進，記錄磁場特點。安裝一臺視頻攝像機，這樣可以記錄下相對于磁性條帶的實際橫向位移，從而可比較計算出的位移(磁性)和實際位移(視頻)。在車輛中，用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄3軸磁強計輸出以及來自視頻系統(tǒng)的同步信號。
共進行了23次試驗。進行了不同的演習，在各種路線中引導傳感器在磁性條帶上方的途徑，其中包括正上方且平行、偏移且平行、橫過直線、以及“S”形的路線。
數(shù)據(jù)的分析證明是極其肯定的。盡管原來預計本發(fā)明制品可能局限于約30厘米的橫向位移，但是出乎意料地發(fā)現(xiàn)在6英尺(1.83米)之內(nèi)測試條帶的信號仍是可分辨的。此外，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)計算出的橫向位移(磁性)相對于視頻地面實測系統(tǒng)所顯示的位移進行作圖時，曲線是接近45度的直線，而45度的直線代表完全相關(guān)。
實施例2對于這個MPMT實施例，采用的是單層加粘合劑的結(jié)構(gòu)，而不是實施例1中所示的兩層加粘合層。對于如美國專利No.4,490,432中所述的道路標志帶配方中的部分或全部填料材料用磁粉代替。設計實驗用于使配方優(yōu)化。該配方有適型性和磁性能要求，但是沒有外觀要求。磁粉所賦予的黑色是可接受的。因為不希望切開條帶，所以在仍處于連續(xù)條帶形式下以交變方式使其磁化的方法是非常優(yōu)選的。如果選擇垂直的磁化方向，可以讓條帶在電磁鐵的鐵磁極之間通過，同時周期性地改變電流方向從而改變磁化方向。
實施例3-15進行配方試驗以研究磁性顆粒含量對本發(fā)明的適型磁性片材制品的磁性能和物理性能的影響。這些試驗顯示，可用磁性顆粒替代常規(guī)的非磁性適型道路標志片材中的所有或部分無機填料。表1和2顯示了用于本發(fā)明制品的某些代表性的適型磁性片材組合物的配方。實施例3-6的配方中磁性顆粒的含量為30、40、50和60體積％。實施例7-9的配方中磁性顆粒的含量為30、40和50體積％。
每一配方的母煉膠(masterbatch)成分在Banbury型密閉式混煉器中混合以充分混合各成分。然后在雙滾筒橡膠磨機上使混合物形成帶狀。將磁性顆粒加至磨機上的帶狀混合物中。在加入磁性顆粒之后，將共混的混合物在磨機上形成厚度約1.3毫米的薄板。
用Digital Measurement Systems(Cambrige，Massachusetts)制造的振動樣品磁強計測量各實施例制品的磁性能。根據(jù)這些測量值，這些磁性顆粒含量為30-60體積％的片材的磁性能對于用作磁性適型板材而言都在可接受的范圍內(nèi)。磁性顆粒含量在45-55體積％之內(nèi)特別有用，因為它們的磁性能可以接受而且可以通過使用其他的添加劑和改性劑來進一步優(yōu)化板材的物理特性。
實施例10-15進一步闡述了在常規(guī)的非磁性適型道路標志制品中僅用含量50體積％的磁性顆粒替換某些無機填料的情況。這些材料的混合與實施例3-9相似，即用Banbury型密閉式混煉器混合配方的母煉膠部分，加入磁性顆粒，然后在雙滾筒橡膠磨機上形成片材。
磁性能處于對磁性顆粒含量為50體積％的組合物所預計的范圍之內(nèi)。物理性能如手觸和拉伸性能都處于與常規(guī)的非磁性適型道路標志板材相似的范圍之內(nèi)。此外，實施例12的板材有根據(jù)美國專利No.4,117,192制備的適型板材的“手觸”特性。用具有美國專利No.4,388,359(Ethen)和4,988,541(Hedblom)的圖案的帶花紋壓板，在125-150℃(250-300°F)下，對約150平方厘米面積的板材施加10噸(9080千克)的壓力下，用壓板壓蒸機壓2-4分鐘，結(jié)果顯示了實施例13、14和15的板材的壓紋性能。實施例13和14的壓紋板材有手觸特性，這暗示在生產(chǎn)類似于美國專利No.4,988,541(Hedblom)的磁改性結(jié)構(gòu)物中有特別好的應用性。基于這些初步的測試，可以預計，實施例10-15的材料可能在上面II.A節(jié)中所述的Sengupta適型性測試中會表現(xiàn)出65％或更低的蠕變回復，而且在上面II.C節(jié)中所述的非彈性形變測試中會表現(xiàn)出大于約25％的非彈性形變。
實施例16-18是如圖7所述類型的縱向上拼接的道路標志。
實施例16用類似于生產(chǎn)已知商品名為STAMARK的對比帶380-5(一種白色的道路標志帶，在白色材料的各邊緣有縱向拼接的黑色材料，從而增加了視覺對比度和標志的可視度，可從3M獲得)的方法，生產(chǎn)磁改性的對比帶，以提供可監(jiān)測的磁信號和更高的可視度。可將STAMARK 380系列的道路標志帶的連續(xù)卷(可從3M獲得)縱向?qū)佑诘诙€涂有粘合劑的、與上述實施例12相似的壓紋磁性組合板材連續(xù)卷上，其中使用雙面涂覆的、在兩面都有壓敏粘合劑的玻璃布帶，例如已知商品名為SCOTCH的玻璃布對接帶DCX(可從3M獲得)，將兩卷材料沿其邊緣連在一起，其中拼接帶粘于STAMARK 380系列的道路標志帶和涂有粘合劑的本發(fā)明壓紋磁性板材兩者的下表面。
實施例17(圖7的例子)用生產(chǎn)實施例16的相同方法來制造本發(fā)明的制品，額外步驟是在STAMARKTM 380系列的道路標志帶的兩條次要邊緣上加上涂有粘合劑的本發(fā)明的壓紋磁性板材的縱向拼接物，從而使該制品有兩個視覺對比區(qū)域。這是圖7中所示的例子。
實施例18用生產(chǎn)實施例17的相同步驟制造本發(fā)明的制品，不同點在于用一種條帶即已知商品名為STAMARK 385系列的非反光結(jié)合覆蓋帶(一種可從3M獲得的黑色道路標志帶)替換第二條壓紋的磁性板材，從而賦予制品兩個視覺對比區(qū)域，一個是磁性的，一個是非磁性的。
盡管本發(fā)明是結(jié)合優(yōu)選實施例進行描述的，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員會意識到，可在本發(fā)明主旨和范圍之內(nèi)對形式和細節(jié)等進行各種變動。
權(quán)利要求
1.一種制品，其特征在于，它包括適型的磁性層，該磁性層含有a)由選自下組的有機材料構(gòu)成的有機結(jié)合料非交聯(lián)的彈性體前體、熱塑性聚合物以及它們的混合物；和b)至少30體積％的分散在該有機結(jié)合料中的磁性顆粒，磁性顆粒能夠被剩磁磁化而產(chǎn)生足以被傳感器所感受的磁場。
2.如權(quán)利要求1所述的制品，其特征在于，該制品是具有第一和第二主表面的磁性條帶，它包括a)含有所述結(jié)合料和磁性顆粒的適型磁性層，其中磁性顆粒能夠被剩磁磁化而在距條帶中央約15-30厘米的距離處產(chǎn)生至少10毫高斯的磁通量；和b)粘附于該制品的一個主表面上的粘合層。
3.如權(quán)利要求2所述的制品，其特征在于，磁性層的第二主表面具有粘合于其上的彈性支承層，該彈性支承層用于在其上粘合多個反光組件。
4.如權(quán)利要求2所述的制品，其特征在于，至少一個磁性層或粘合層有埋在其中的纖維織物材料。
5.如權(quán)利要求2所述的制品，其特征在于，適型的磁性層有a)一個前表面；b)多個從前表面上伸出的整體性的突起，在制品的寬度方向上和長度方向上有許多這樣的突起，每個突起有一個上表面和至少一個連接該上表面和適型層前表面的側(cè)表面；c)第一個不連續(xù)的珠粘層，它覆蓋選定的一部分的突起表面；和d)多個第一類顆粒，這些顆粒部分埋在第一粘層中且部分從第一珠粘層中伸出。
6.如權(quán)利要求2所述的制品，其特征在于，磁性層由位于丁腈橡膠結(jié)合料中的、垂直定向的、剩余磁化強度(Br)約2500高斯的鋇鐵氧體顆粒構(gòu)成。
7.一種磁性的移動對象控制和/或引導系統(tǒng)，它包括a)至少一個如權(quán)利要求1所述的適型磁性制品；和b)感應磁性制品所產(chǎn)生的磁場的傳感器。
8.如權(quán)利要求1所述的制品，其特征還在于至少一個下列方面a)磁性顆粒占該層的約75體積％之內(nèi)；或b)磁性顆粒占該層的約60體積％之內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1所述的制品，其特征在于，該磁性顆粒占該層的約95體積％之內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1所述的制品，其特征還在于至少一個下列方面a)磁性顆粒是定向的；或b)磁性顆粒的飽和磁化強度為約10-250emu/g而且矯頑磁性為約100-20,000奧斯特。
全文摘要
公開了用于交通支承面的磁性的適型制品(100)，它含有有機結(jié)合料(4)和分散于其中的磁性顆粒(6)。這些制品可用于智能車輛引導系統(tǒng)，以及其他引導移動對象如農(nóng)場動物、寵物或有視覺缺陷的行人的系統(tǒng)。還描述了制造這些制品的方法，和利用該制品產(chǎn)生的磁場而使用該系統(tǒng)控制和/或引導移動對象的方法。
文檔編號E01F9/04GK1164264SQ95196325
公開日1997年11月5日 申請日期1995年11月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月9日
發(fā)明者T·J·達林, G·F·雅各布斯, D·M·霍普斯托克, R·L·基奇, R·E·費靈, R·G·紐厄爾, C·M·萊西, B·A·岡薩雷斯 申請人:美國3M公司