CN104685129A - 用于支持车辆的环境识别的新型道路标记 - Google Patents

Abstract

本发明包括用于标记道路，更特别是公路的新构思。在此，这些新型标记具有与现有技术相比相当的可施用性和寿命。该标记还在夜间能见度、恢复通行时间和表面特性方面具有与现有技术相当的性质。但是，本发明的标记的额外贡献在于，它们可用于支持现代驾驶员辅助系统和自主车辆。为此，本发明更特别涉及以既有体系为基础构建的，具有对电磁辐射，更特别对微波和/或红外辐射的额外反射能力的道路标记。

Description

用于支持车辆的环境识别的新型道路标记

技术领域

本发明包括用于标记道路，更特别是公路的新构思。在此，这些新型标记具有与现有技术相比相当的可施用性和寿命。该标记还在夜间能见度、恢复通行时间和表面特性方面具有与现有技术相当的性质。但是，本发明的标记的额外贡献在于，它们可用于支持驾驶员辅助系统和自主车辆。为此，本发明更特别涉及以既有体系为基础构建的，具有对电磁辐射，更特别对微波和/或红外辐射的额外反射能力的道路标记。

背景技术

驾驶员辅助系统(DAS)在汽车发展中已受到关注相当长时间。该系统提高驾驶舒适性和交通安全性。当前系统的实例包括自适应巡航控制系统(Abstandstempomat)、紧急制动辅助系统、停车辅助系统和车道变换辅助系统。通常，雷达传感器、红外传感器、激光雷达传感器、相机传感器和/或超声传感器用于环境识别。

许多驾驶员辅助系统，例如车道保持辅助系统，需要关于道路的可靠信息，例如车道宽度、车道数和路程。此外，必须知道相对于道路的车辆位置。特别是考虑到自主驾驶的未来愿景，这种数据的可靠采集尤其重要。

关于车辆的静态环境的信息可能呈现存储地图的形式。只必须在该地图内进行定位。可以例如使用全球导航卫星系统(GNSS)，如GPS或Galileo进行定位。此处的缺点在于定位准确度不足以确保驾驶员辅助系统和自主车辆的可靠运行。可以使用沿道路的实地、射频基或光学定位系统获得更精确的定位。但是，这种基础设施建设是复杂和昂贵的。

就使用存储地图的方法而言，另一缺点在于该地图必须精确对应现实情况。由于道路路程中的临时干扰或改变，例如施工工地，这无法确保。

由于给出的原因，对DAS和自主车辆而言，必要的是可靠地确定关于道路/车道和在行驶过程中车辆自己相对于其的位置的精确信息。

目前，这一任务几乎仅仅使用多数在挡风玻璃后方安装在后视镜上的摄像机实现。在视频图像中借助数字图像处理检测行车道。在此主要由道路标记识别这些行车道。

但是，该系统无法在所有情况下都可靠地识别行车道。在施工工地，如果使用临时道路标记，会出现问题。光学测量方法在不利气候条件，如雾、雨和雪中也受到限制。当阳光平视并因此眩目时，也遇到困难。当道路标记与路面之间的对比度不足时以及如果道路标记已被侵蚀或甚至不存在，在一些情况下完全无法识别行车道。此外，道路上的沥青接头可能造成车道识别中的误读。

由于给出的原因，需要驾驶员辅助系统和自主车辆可以更可靠地识别道路标记。迄今在现有技术中尚未描述适应汽车系统对环境识别的要求的道路标记。

存在各种类型的道路标记。目前使用如溶剂基漆、水性漆、热塑性漆、基于反应性树脂或低温塑料的漆和预制胶带之类的体系作为道路标记材料。后者的缺点在于它们的制造和施用昂贵且复杂。此外，考虑到标记的力求长寿命，标记设计的自由度有限，例如使用玻璃珠。

溶剂基漆是非常老的现有技术，其特定缺点在于它们无法例如配备玻璃珠来改进光反射。

例如在WO 99/04099和WO 99/04097中描述了标记薄膜，尤其是在表面上具有玻璃珠以改进夜间能见度的标记薄膜。在这些文本中还公开了制造该标记薄膜和在这些薄膜中提供玻璃珠的相应方法。

例如可在专利申请EP 2 054 453、EP 2 454 331、EP 2 528 967、WO 2012/100879和WO 2012/146438中找到基于反应性树脂的道路标记。

例如在EP 2 077 305、EP 1 162 237和US 4,487,964中描述了水性标记体系。

发明内容

目的

本发明的一个目的是提供有助于车辆对环境的识别的道路标记的新构思。

本发明的一个目的特别是提供特别在表面上反射微波和/或红外辐射的新型道路标记。

本发明的另一目的在于这种道路标记应该容易施加并应该具有长寿命。

一个特定目的在于可通过改变既有体系来提供这些新的道路标记，因此其可以用已经存在的方法铺设或施加，而不用额外改换相应的机器。

从下面的说明书、权利要求书和实施例的整体关联可以看出没有明确提及的其它目的。

解决方案

通过包含具有10微米至1厘米，优选0.1毫米至5毫米，更优选0.5至2.5毫米的直径的金属粒子的新型辐射反射性道路标记实现了这些目的。

这些金属粒子反射例如由车辆上的相应装置发射的电磁辐射。同时，车辆可配有检测该经反射的辐射的相应检测器。由此，可以从道路标记读出直接在路面上控制车辆的信息。所述电磁辐射可以是例如可见光。该电磁辐射优选是微波辐射和/或红外辐射，非常优选在3GHz至300GHz的频率范围内。在此特别涉及厘米波和毫米波。当前的汽车雷达传感器尤其在大约24GHz周围的频带中工作。但是，也有在77至81GHz的频带内检测的系统。也可以使用在120GHz周围的区域中的更新的系统。

构成根据本发明使用的金属粒子的金属根据本发明是指元素金属而不是金属化合物，如金属氧化物。但是，该金属粒子当然还应理解为是指主要由元素金属及外部钝化层，更特别是外部氧化物层构成的粒子。这种氧化物层通常在制造过程中产生或如铝的情况中那样不可避免地形成。

该金属粒子更优选是完全或部分由铝、锌或镁或由主要包含(即包含至少50重量％，优选至少70重量％)镁、铝或锌的合金构成的粒子。尤其优选的粒子是完全或部分由铝构成的粒子。此外，铁粒子也合适。但是，各种不同的材料也可以互相组合。这可以例如使用多于一种的金属粒子实现。

在本发明的最简单实施方案中，该金属粒子是实心金属粒子，即完全由该金属构成的粒子。但本发明不限于这种粒子。因此也可以使用中空金属珠。此外，该粒子的表面可用金属涂覆，而在其下方存在另一不同的材料，例如玻璃或塑料。本发明的一个特定实施方案中涉及被玻璃、PMMA或聚碳酸酯涂布的金属，非常优选为珠形式。这种后一实施方案的粒子在此不仅有助于反射所述电磁辐射，即，更特别为微波和/或红外辐射，还很好地反射可见光。因此，如果该粒子存在于道路标记的表面上，也可以另外确保可见光的反射。后者特别在夜间是重要的并且迄今根据现有技术主要借助纯玻璃珠实现。

根据本发明使用的金属粒子可以以各种形式存在。例如，它们优选是球形的。但是，也可以使用例如椭圆形或三棱镜形粒子或薄片。此外，例如，可以使用在圆形基础形状情况下具有不光滑形状的粒子。

根据本发明直径涉及该粒子的最宽部位。例如就椭圆形粒子而言，在相距最远的两个点之间测量该直径。所述直径的数据在此是指数均值。可以例如通过显微术测量这些粒子的直径。

该粒子可以简单包埋入道路标记的基体材料中。即使该金属粒子完全被这种基体材料包封，仍然有可能反射例如微波。

或者，该金属粒子位于道路标记的表面上。特别在这种实施方案中(但是也在完全包埋时)优选另外使用粘附促进剂以改进金属粒子与道路标记的材料的粘附。

为此，有两种备选实施方案。在第一实施方案中，在金属粒子的表面上提供粘附促进剂。在第二实施方案中，道路标记的基体材料包含粘附促进剂。

合适的粘附促进剂包括一系列物质。在各具体情况下，本领域技术人员特别由基体材料和所用金属的选择来进行粘附促进剂的选择。此类粘附促进剂的实例是硅烷、羟基酯、氨基酯、氨基甲酸酯、异氰酸酯和/或可与(甲基)丙烯酸酯共聚的酸。在硅烷的情况下，可以例如涉及-例如氧化物类-玻璃或金属表面的硅烷化。但是也可以例如使用(甲基)丙烯酸烷氧基-和/或羟基甲硅烷基烷基酯，例如Evonik Industries AG公司以品名MEMO出售的那些。羟基酯的一个实例是甲基丙烯酸羟乙酯。可共聚酸的实例是衣康酸、马来酸、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸β-羧乙酯或相应的酸酐。氨基酯是例如N-二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺。

可以相对可变地选择所用金属粒子的量。对最低量的限制因素是足以被传感器检测到。在此，标记的仅0.1面积％被金属粒子覆盖就可以实现足够的最低量。但是，特别考虑到反射能力的长寿命，较大量是优选的。对本领域技术人员而言，可以由常用量的玻璃珠获得这一方面的指导。另外撒布到标记上的类似量的玻璃珠在此不构成干扰。但是，总体而言，当然应该注意置于表面上的玻璃珠和金属粒子的总面积小于该标记的面积，以使大部分的粒子和珠与该材料的表面实现接触。如果将金属粒子引入基体中以使它们完全被基体包封，应小心确保基体的内聚力不会被太大量的粒子破坏。

在粘合薄膜的情况下，应在下限方面以类似的方式考虑金属珠的数目。就上限而言，完全可以形成金属粒子的不透明层。

包含金属粒子的道路标记的根据本发明的解决方案可以基于多种多样的既有道路标记体系。对于实施关键的因素仅在于，选择其中确保对金属粒子的足够粘合的道路标记。原则上合适的道路标记是可引入玻璃珠的那些。可用的道路标记优选是结构标记，更特别是低温塑料、胶带或水性漆。后者更特别作为结构标记设计。

如果该道路标记是预制胶带，则可以在胶带制造过程中以与玻璃珠相似的方式加入金属粒子。WO 99/04099例如描述了如下方法，其中用粘附促进剂层或用热塑性塑料的熔体涂布胶带，随后在相同工序中将玻璃珠撒布到这种仍粘附性的层上。这种热塑性塑料在此也可以结构或局部凸起施加，使得由此获得玻璃珠的局部积聚或它们的图案。这种方法也可以简单地类推用于金属粒子。

或者，也可以在胶带上侧施加粘合剂层，将金属粒子，任选与玻璃珠一起，撒布到所述层上，随后固化和/或用另一涂层或薄膜层密封。另外也可以在多层膜生产中在共挤出或层压操作中将金属粒子撒布在这两个层之间。另外，尤其在非常小金属粒子的情况下，可以在胶带生产过程中直接一起挤出金属粒子。

直接施加到路面上的结构标记是对胶带的同样可很好应用的替代方案。在这种情况下有两个重要的变体。在一种情况下，该道路标记可以是水性漆。或者，其可以是低温塑料。后者通过反应性树脂(其通常是含填料的树脂)的施加和固化获得。理论上，溶剂基体系也是可想到的。但是，在结构标记领域中，此类体系相对不重要。

无论涉及哪种结构标记技术，都可以以每种情况下类似的方式将金属粒子引入标记中。这两种体系通常都是双组分体系，其组分在施加前不久互相混合。在此，也可以在相同的方法步骤中通过搅拌引入金属粒子。或者，金属粒子也可以预先存在于组分之一中。借助这种方法，获得其中金属粒子主要包封在基体中的道路标记。

但是，也可以在施加水性涂料或低温塑料的过程中或紧随其后撒上金属粒子。在这种情况下，获得具有主要在表面上的金属粒子的道路标记。如果也施加玻璃珠，这可以以混合物形式在一个工序中进行或直接相继进行。相应的施加技术是本领域技术人员从施加玻璃珠的现有技术中已知的。

如已经阐述的那样，该道路标记可以在表面上另外具有玻璃珠。这与金属粒子存在于基体中还是同样位于表面上无关。如果金属粒子在表面上，则它们额外对光反射作出贡献。如果金属粒子存在于基体中，则其优点在于它们更缓慢地在道路交通中磨损，因此寿命稍长。用玻璃、PMMA或聚碳酸酯透明涂布的金属粒子的上述实施方案非常优选施加在表面上。

在道路标记和区域标记的配方中优选使用玻璃珠作为反射剂。所用的商业玻璃珠具有10微米至2000微米，优选50微米至800微米的直径。为了更好加工和粘合，玻璃珠可被提供有粘附促进剂。优选可将玻璃珠硅烷化。

下面举例阐述合适的低温塑料的组成。此处的意图仅是更详细描述可能的实施方案，而不由此将本发明局限于这种体系。如已经阐述，本领域技术人员可以类似于为例如基于胶带或水性体系的道路标记配备玻璃珠那样简单地实现为它们配备金属粒子。

这种低温塑料通常由双组分反应性树脂制备。在这种情况下，一种组分含有1.0至5.0重量％的引发剂，优选过氧化物或偶氮引发剂，更优选过氧化二月桂酰和/或过氧化二苯甲酰。另一组分含有0.5至5.0重量％的促进剂，优选芳族取代的叔胺。在此，这两种组分之一可以完全仅由所述一种或多种提及的化合物组成。这两种组分也可以具有在其它方面相同的组成，或这两种组分仅一种包含填料和/或颜料。

反应性树脂和因此由其形成的低温塑料的所述两种组分优选总共具有下列其它成分：

0.1重量％至18重量％的交联剂，优选二-、三-或多官能(甲基)丙烯酸酯，

2重量％至50重量％的单体，优选(甲基)丙烯酸酯和/或苯乙烯，

0重量％至12重量％的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯，

0.5重量％至30重量％的预聚物，优选聚甲基丙烯酸酯和/或聚酯，

0重量％至15重量％的核-壳粒子，优选基于聚(甲基)丙烯酸酯，

7重量％至15重量％的无机颜料，优选二氧化钛，

30重量％至60重量％的无机填料和

任选其它助剂。

术语“聚(甲基)丙烯酸酯”不仅包括聚甲基丙烯酸酯，还包括聚丙烯酸酯以及两者的共聚物或混合物。术语“(甲基)丙烯酸酯”相应地包括甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯或两者的混合物。

特别合适的低温塑料或构成这些低温塑料的基础的反应性树脂的组成可以尤其参见WO 2012/100879。在其中还可以找到其它助剂的细节。但是，WO 2012/100879中阐述的核壳粒子不是用于实施本发明的必要特征。代替地，特别地，预聚物的比例可以更高。

用这种低温塑料制成的道路标记显示特别好的耐受过往车辆的能力。术语“耐受过往车辆的能力”或同义使用的术语“恢复通行时间”是指道路标记经受载荷，例如承受车辆过往交通的能力。达到耐受过往车辆的能力所需的时间间隔是从道路标记的施加直到不再可看出以磨损、与道路表面或与包埋入的金属粒子和任选的玻璃珠的粘附损失或标记变形形式的任何变化的时刻的时间间隔。根据与DAfStb-RiLi 01一致的DIN EN 1542 99测量尺寸稳定性和粘附稳定性。

就施加技术而言，本发明的体系可以灵活使用。本发明的反应性树脂或低温塑料可以例如通过喷涂、通过浇注或通过挤出法施加，或借助抹刀、辊子或刮刀手动施加。

本发明更特别包括制造本发明的道路标记的方法，其特征在于下列特征：首先，如果必要，混合双组分体系的组分。将这种混合物施加到路面上并在将低温塑料施加到道路表面上的过程中或紧随其后，添加金属粒子和任选的玻璃珠。这优选通过撒布，更优选以被促进的形式进行。

在混合组分时，应该注意，在混合固化剂组分，即引发剂和促进剂后，仅留下有限的开放时间(例如2至40分钟)用于施加。

例如在现代标记设备(其具有在施加喷嘴之前的混合室)中可以实现在加工过程中混合。

可以例如通过随后用两个或更多个喷嘴施加或通过施加用固化剂涂覆的金属粒子和/或玻璃珠来进行施加后的固化剂混入。另一选项是在施加低温塑料或低温喷涂塑料之前预先喷涂包含固化剂组分的底漆。现代标记设备通常具有一个或两个附加喷嘴，它们随后可用于喷射金属粒子和任选的玻璃珠。

本发明的反应性树脂和由其制成的低温塑料优选用于制造耐久的道路标记。该体系同样可用于(更特别以胶带形式)要限时使用的标记，例如在施工工地区域。另外可想到用于涂布自行车道。

下文给出的实施例用于更好地举例说明本发明，但不适合将本发明局限于本文中公开的特征。

具体实施方式

实施例

下列实施例被视为用于实施本发明的指导。所有实施例在此表现出与不含金属粒子的基础配方同样好的作为道路标记的性能。实施例的制剂另外表现出对频率为24GHz的微波辐射的良好反射。

为了制备实施例，使用来自Eisenwerk Würth GmbH公司的品名为GRANAL S-180和GRANAL S-40的铝粒子。这样的铝粒子被销售用于作为喷砂磨料。粒子形式在每种情况下为圆形，具有不均匀表面。GRANALS-180粒子具有1.8至2.5毫米的尺寸。GRANAL S-40粒子具有0.4至0.8毫米的尺寸。

所用玻璃珠是得自Sovi tec公司的表面硅烷化的Vialux 20类型的玻璃珠。这些玻璃珠具有600至1400微米的直径。

使用加压喷枪将金属粒子和玻璃珠(如果存在)施加到低温塑料的表面上。但是，另选，也可以简单撒布施加。后者会导致降低的但仍足够的粘合。

所用低温塑料的配方基于WO 2012/100879中作为实施例2公开的组成。在那里特别可参考核-壳粒子的组成。

实施例1：

将0.05份Topanol-O、13份M 339、9份核-壳-壳粒子和0.5份石蜡与63份甲基丙烯酸甲酯和5份丁基二甘醇二甲基丙烯酸酯紧密混合，并在剧烈搅拌下加热这种混合物到63℃直至所有聚合物成分溶解或分散。为了固化，加入1份过氧化苯甲酰(在邻苯二甲酸二辛酯中的50重量％浓度的制剂)和2份N,N-二异丙氧基甲苯胺并在室温(21℃)下通过搅拌掺合1分钟。

为了完全固化，将该组合物浇注在金属板上。在浇注出后的1分钟内，在表面撒上GRANAL S-180粒子。在此，用量相当于280克粒子/平方米。在已经完成固化后，根据DIN 50125制造试样。

有效使用期:14分钟；固化时间:30分钟；流动时间(4mm):252秒

实施例2：

如实施例1所述，只是使用相应量的GRANAL S-40代替GRANALS-180。

实施例3：

如实施例1所述，只是额外地并且由含有GRANAL S-180粒子的预制混合物撒布施加相当于280克/平方米的量的玻璃珠。

实施例4：

如实施例3所述，只是通过与核-壳粒子一起搅拌而将GRANAL S-180粒子掺入该组合物，并在浇注出后仅撒布玻璃珠。

对比例

如实施例4所述，但不使用铝粒子。

对尺寸为10×10厘米的标记测量标记样品的雷达后向散射截面(RCS)。使用76GHz雷达传感器正交于施加区域进行测量。

结果:

实施例1:确定的雷达后向散射截面为0.0029m²。

实施例2:RCS＝0.0013m²

实施例3:RCS＝0.0021m²

实施例4:RCS＝0.0014m²

对比例:RCS＝0.00021m²

在76GHz的示例性波长下，实施例表现出与使用不带金属粒子的类似标记的对比例相比增强至少60倍的反射。

Claims (15)

1.反射辐射的道路标记，其特征在于所述道路标记包含具有10微米至1厘米的直径的金属粒子，且所述金属粒子是完全或部分由铝、镁、锌或主要含有铝、镁或锌的合金构成的粒子。

2.根据权利要求1的道路标记，其特征在于所述金属粒子完全由所述金属构成，表面被所述金属涂布，或涉及被玻璃、PMMA或聚碳酸酯涂布的金属。

3.根据权利要求1或2的至少一项的道路标记，其特征在于所述金属粒子是球形、椭圆形、圆形或三棱镜形的或是薄片形式的。

4.根据权利要求1至3的至少一项的道路标记，其特征在于所述金属粒子在表面上被提供有粘附促进剂。

5.根据权利要求1至4的至少一项的道路标记，其特征在于所述道路标记的基体材料包含粘附促进剂。

6.根据权利要求4或5的至少一项的道路标记，其特征在于所述粘附促进剂是选自硅烷、羟基酯、氨基酯、氨基甲酸酯、异氰酸酯和/或可与(甲基)丙烯酸酯共聚的酸的至少一种粘附促进剂。

7.根据权利要求1至6的至少一项的道路标记，其特征在于所述道路标记是预制胶带。

8.根据权利要求1至6的至少一项的道路标记，其特征在于所述道路标记是水性漆。

9.根据权利要求1至6的至少一项的道路标记，其特征在于所述道路标记是低温塑料。

10.根据权利要求1至9的至少一项的道路标记，其特征在于所述道路标记在表面上另外具有玻璃珠。

11.根据权利要求1至10的至少一项的道路标记，其特征在于所述金属粒子位于所述道路标记的表面上。

12.根据权利要求1至11的至少一项的道路标记，其特征在于所述金属粒子具有0.5毫米至2.5毫米的直径。

13.根据权利要求9的道路标记，其特征在于所述低温塑料由双组分反应性树脂制成，其中一种组分包含1.0至5.0重量％的引发剂，优选过氧化二月桂酰和/或过氧化二苯甲酰，另一组分包含0.5至5.0重量％的促进剂，优选芳族取代的叔胺，且所述反应性树脂总共具有下列其它成分：

0.1重量％至18重量％的交联剂，

2重量％至50重量％的单体，

0重量％至12重量％的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯，

0.5重量％至30重量％的预聚物，

0重量％至15重量％的核-壳粒子，

7重量％至15重量％的无机颜料，优选二氧化钛，

30重量％至60重量％的无机填料和

任选其它助剂。

14.根据权利要求1至13的至少一项的道路标记，其特征在于所述道路标记反射微波和/或红外辐射。

15.制造根据权利要求8或9的道路标记的方法，其特征在于，如果必要的话，混合双组分体系，将所述混合物施加到路面上，并在将所述低温塑料施加到路面上的过程中或紧随其后，添加所述金属粒子和任选的玻璃珠。