KR101812242B1 - 노면 표지용 도료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노면 표지용 도료 조성물에 관한 것으로, 구체적으로 중공 형태의 글래스 버블(glass bubble)을 함유하여 도료조성물의 점도는 그대로 유지하면서도 비중은 낮추어 도료의 작업성 및 시공성을 높일 뿐만 아니라 도료의 탄력성, 수치안정성, 저장성 등 각종 물성이 향상된 노면 표지용 도료 조성물에 대한 것이다.

Description

노면 표지용 도료 조성물 {Paint Composition for Mark of Road}

본 발명은 노면 표지용 도료 조성물에 관한 것으로, 구체적으로 중공 형태의 글래스 버블(glass bubble)을 함유하여 도료조성물의 점도는 그대로 유지하면서도 비중은 낮추어 도료의 작업성 및 시공성을 높일 뿐만 아니라 도료의 탄력성, 수치안정성, 저장성 등 각종 물성이 향상된 노면 표지용 도료 조성물에 대한 것이다.

도로에서의 안전한 주행을 위해 도로 구간내 차로의 경계를 표시하기 위한 도로 표면에 교통 표지선을 그리는데 사용되는 도료의 종류는 여러 가지가 있으며, 성상과 시공방법의 차이에 따라 여러 종류로 나눈다.

1,2,3종의 도로교통 표지용 도료는 일반형 도료로서 유기 용매나 물을 포함하고, 용매의 증발 또는 화학반응에 의해서 밀착된 피막을 형성하는 것을 특징으로 한다.

4종의 도로교통 표지용 도료는 융착식 도료로서 착색 안료, 체질 안료, 충전용 재료 및 합성 수지를 주 원료로 하고 시공시 가열 융해하여 사용하는 도료로 덩어리나 과립형 또는 분말 형태로 공급되는 무용매 차선표시 재료를 말하며, 도로에 도장시 내충격성, 내마모성, 내수성등의 물리적 화학적 특성은 우수하나, 도료의 표면과 우천형 비드 및 글래스 비드와의 부착력이 많이 떨어지는 단점이 있다. 5종의 도로교통 표지용 도료는 단일 또는 복수 성분 형태로 공급되는 차선표시 재료를 말하며, 오직 화학 반응에 의해서만 표면에 밀착된 피막이 형성되는 특징을 갖는다.

한편, 종래의 속건성 도로교통 표지용 상온 경화형 플라스틱 도료 조성물은 경질의 특성을 갖는 수지를 다량 포함함으로써, 내충격성의 감소로 도로 표면에 시공후 밀착 형성된 피막의 갈라짐 발생 및/또는 피막 일부의 유실되는 문제점을 발생하였다. 또한, 도막 표면의 글래스 비드의 부착력이 저하되어 글래스 비드의 일부 유실되는 문제점이 발생하였다.

또한, 종래의 도료 조성물은 안료분 등 고형분의 함량이 높은 재료의 특성상 전체 도료의 비중이 높아 시공성 및 작업성이 떨어질 뿐만 아니라 도료 탄력성, 수치안정성, 저장성 등 각종 물성을 향상시키는 데 한계가 있었다.

한편, 종래의 도료교통 표지에 사용되는 도료용 글래스 비드는 내부가 충진된 형태로서, 휘도를 발생하기 위하여 도막 위에만 살포되어 사용되는 것이 일반적이었다.

본 발명은 종래에 도막 위에 살포되어 휘도를 발생시키는 용도로만 사용되었던 내부가 충진된 형태의 글래스 비드를 변형하여 도료 조성물의 재료로 새롭게 응용함으로써, 도료의 작업성 및 시공성을 높일 뿐만 아니라 도료의 탄력성, 수치안정성, 저장성 등 각종 물성을 향상시킬 수 있는 새로운 개념의 도료 조성물을 개발하였다.

본 발명은 비중이 높아 시공성 및 작업성이 저하되었던 종래 도료 조성물의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 도료조성물의 비중을 낮추어 도료의 작업성 및 시공성을 높일 뿐만 아니라 도료의 탄력성, 수치안정성, 저장성 등 각종 물성을 향상시킬 수 있는 노면 표지용 도료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 노면 표지용 도료 조성물에 있어서, 중공 형태의 글래스 버블(glass bubble)을 포함하는 것을 특징으로 하는 노면 표지용 도료 조성물을 제공한다.

이때, 상기 글래스 버블을 제외한 전체 도료 조성물 100 중량부를 기준으로, 5~20 중량부의 글래스 버블을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 글래스 버블은 다양한 직경 및 공극률을 가질 수 있으나, 바람직하게는 10~30㎛의 직경 또는 30~90%의 공극률을 가질 수 있다.

그리고, 상기 글래스 버블을 함유하는 도료조성물의 비중은 1.2~1.3인 것이 바람직하다.

한편, 상기 도료 조성물은 다양한 도료 조성물이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 고분자 중합체 25~65wt%, 안료 30~70wt%, 분산제 1~5wt%, 무기필러 0.01~1wt%, 경화촉진제 0.01~1wt%, 산화방지제 0.01~1wt% 및 부착증진제 0.1~1wt%를 포함할 수 있다.

이때, 상기 고분자 중합체는 연질 고분자 중합체와 경질 고분자 중합체를 포함할 수 있으며, 상기 연질 고분자 중합체와 경질 고분자 중합체의 중량비는 2:0.5~1.5인 것이 바람직하다.

본 발명의 글래스 버블(glass bubble)을 함유하는 도료조성물은 종래에 도막 위에 살포되어 휘도를 발생하는 용도로만 사용되었던 내부가 충진된 형태의 글래스 비드가 아닌, 중공 형태의 글래스 버블을 도료 조성물의 재료로 새롭게 응용함으로써, 도료의 작업성 및 시공성을 높일 뿐만 아니라 도료의 탄력성, 수치안정성, 저장성 등 각종 물성을 향상시킬 수 있다.

도 1 - 본 발명의 실험예에 따라 측정된 실시예와 비교예의 도막 탄력성을 보여주는 비교사진
도 2, 3 - 본 발명의 실험예에 따라 측정된 실시예와 비교예의 저장성을 보여주는 비교사진

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.

종래의 도료 조성물은 안료분 등 고형분의 함량이 높은 재료의 특성상 전체 도료의 비중이 높아 시공성 및 작업성이 떨어질 뿐만 아니라 도료 탄력성, 수치안정성, 저장성 등 각종 물성을 향상시키는 데 한계가 있었다.

한편, 종래 도료교통 표지에 사용되는 도료용 글래스 비드는 내부가 충진된 형태로서, 도막 위에 살포되는 형태로만 사용되어 휘도를 발생시키는 역할을 할 뿐 도료 조성물의 물성에는 전혀 영향을 주지 못했다.

본 발명은 종래의 내부가 충진된 형태의 글래스 비드가 아닌, 중공 형태의 글래스 버블을 도료 조성물의 재료로 새롭게 적용함으로써, 도료의 작업성 및 시공성을 높일 뿐만 아니라 도료의 탄력성, 수치안정성, 저장성 등 각종 물성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 글래스 버블은 도료를 구성하는 일 재료로 사용되어, 도료조성물의 점도는 그대로 유지하면서도 도료 조성물의 비중은 낮추어 도료의 작업성 및 시공성을 높일 뿐만 아니라 도료의 탄력성, 수치안정성, 저장성 등 각종 물성을 향상시킬 수 있다.

이를 좀 더 자세히 살펴보면, 상기 글래스 버블은 내부가 빈 중공 유리구 형태로서, 내부에 빈 공간이 전체 도료의 비중을 낮추는 역할을 하며, 고강도 저비중의 구현을 위하여 재질은 화학적으로 안정된 소다 라임 보로실 리케이트 유리(Soda-lime-borosilicate glass)로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 글래스 버블은 도료의 무게를 감소시킴으로써 도료 제조 및 배합 과정에서 작업성을 높이고, 실제 도로 도색시 시공성을 향상시킬 수 있으며, 이는 결국 전체적인 제품 경제성 및 경쟁력을 높이는 결과를 가져올 수 있다.

또한, 상기 글래스 버블은 내부에 빈 공간이 형성됨에 따라 온도 변화에 대한 수치 변형이 작고 외부 충격에 의한 회복 탄력성이 높을 뿐만 아니라 비중이 낮아 조성물 내 글래스 버블의 균일도 및 장기간 보관성이 높다.

상기 글래스 버블은 글래스 버블을 제외한 전체 도료 조성물 100 중량부를 기준으로, 5~20 중량부가 첨가되는 것이 바람직하다. 글래스 버블의 함량이 너무 적은 경우 글래스 버블로 인한 비중 감소 효과 및 다양한 물성 향상 효과들이 나타나기 어려우며, 너무 많은 경우에는 같은 양으로 도료 작업시 조성물의 다른 조성의 함량이 상대적으로 줄게 되어 도료의 전체적인 물성이 저하될 수 있다.

또한, 상기 글래스 버블은 작업 환경에 따라 다양한 크기가 사용될 수 있으나, 일 실시예로 10~30㎛의 직경을 가지는 것이 바람직하다. 상기 글래스 버블의 크기가 이보다 큰 경우 도막 탄력성 및 저장성이 떨어질 뿐만 아니라 글래스 버블의 파괴강도가 100 MPa이하로 떨어져 글래스 버블의 안정성이 떨어지게 되며, 크기가 이보다 작은 경우 글래스 버블 사용으로 인한 수치변형 감소 및 회복 탄력성 향상 효과를 기대하기 어렵다.

한편, 상기 글래스 버블은 충분한 비중 저하 및 물성 향상 효과를 나타내기 위하여 적어도 30% 이상, 바람직하게는 30~90%의 공극률을 가지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 글래스 버블을 함유하는 도료조성물은 일반적인 도료 조성물보다 훨씬 낮아 1.3 이하의 낮은 비중을 갖는 것을 특징으로 하며, 작업성, 시공성 및 물성을 고려하여 1.2~1.3인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 글래스 버블을 함유하는 도료 조성물은 일반적인 도로교통 표지용 도료에 사용되는 도료 조성물들이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 고분자 중합체 25~65wt%, 안료 30~70wt%, 분산제 1~5wt%, 무기필러 0.01~1wt%, 경화촉진제 0.01~1wt%, 산화방지제 0.01~1wt% 및 부착증진제 0.1~1wt%를 포함하는 속건성 상온경화형 조성물이 사용되는 것이 바람직하다.

일반적으로, 종래의 속건성 상온경화형 도료 조성물에 사용되는 고분자 중합체는 도료 도장시 내마모성, 내수성 등을 높이기 위하여 경질 수지를 다량 포함하는 것이 일반적이나, 본 발명의 글래스 버블을 함유하는 도료 조성물은 글래스 버블 함유로 인한 도료 피막의 갈라짐 등을 최소화하는 동시에 글래스 비드와의 부착력을 향상시키기 위하여, 연질 고분자 중합체와 경질 고분자 중합체가 혼합된 고분자 중합체를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 고분자 중합체를 구성하는 다량의 연질 고분자 중합체는 특유의 높은 탄성율 및 신율로 내충격성을 높여 글래스 버블 함유로 인한 도료 피막의 갈라짐을 최소화할 뿐만 아니라, 적절한 수준의 경질 고분자 중합체 함량를 통하여 도료조성물과 글래스 비드와의 부착력을 향상시킬 수 있다.

이때, 상기 연질 고분자 중합체는 높은 탄성율과 신율을 구현할 수 있는 다양한 물질이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 부탄 다이올, 네오펜틸 글리콜, 펜탄다이올, 헥산다이올 등의 다이올과 아디핀산, 석시닉산, 테레프탈산 등의 이염기산을 축합 반응하여 얻어지는 폴리에스터 수지가 사용될 수 있으며, 상기 경질 고분자 중합체는 일반적인 에폭시 수지, 폴리메틸메타아크릴레이트 수지, 폴리이미드 수지 등이 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 연질 고분자 중합체로서, 다음의 화학식 1로 표현된 폴리에스터 수지를 포함할 수 있다. 하기 다수의 알코올 관능기를 갖는 폴리에스터 수지 화합물은 분자량이 1,000 ~ 80,000인 것이 바람직하다. (R, R? : 탄소수 1~10의 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬기, n은 3~30)

또한, 도료 피막의 갈라짐을 최소화하면서 글래스 비드의 부착력을 향상시키기 위하여, 상기 연질 고분자 중합체와 경질 고분자 중합체의 중량비는 2:0.5~1.5로 혼합되는 것이 바람직하다.

이하, 다양한 실험예들을 통하여 본 발명에 대해서 설명하고자 한다. 다만, 하기의 제조예 및 실험예들는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

[실험예 1]

노면 표지용 도료 조성물의 제조

1) 생성된 물의 배출이 가능하며 교반 할 수 있는 반응기에 무수프탈산 450g과 에틸렌글리콜 450g을 혼합하고 생성된 물을 배출하기 위하여 질소가스를 주입하면서 200±10℃에서 10시간 탈수 축합 반응하여 연질 특성을 갖는 폴리에스터 수지를 합성하였다. 제조된 폴리에스터 수지 30중량%, 에폭시 수지 20중량%, 안료 40중량%, 습윤분산제 5중량%, 나노실리카 1중량%, 아민계 촉진제 1중량%, 산화방지제 1중량%, 실리콘계 부착력 증진제 1중량%, 파라핀 왁스 1중량%를 포함하는 도료 조성물을 제조하였다.

2) 상기 도료 조성물 100 중량부를 기준으로 하기 표 1과 같이 글래스 버블(직경 20㎛)의 함량을 서로 달리하여 비교예 1~3 및 실시예 1~4를 준비하였다.

3) 또한, 상기 도료 조성물에 첨가되는 글래스 버블(도료 조성물 100 중량부를 기준으로 10 중량부 함유)의 직경을 하기 표 2와 같이 서로 달리하여 비교예 4~6 및 실시예 4~6을 준비하였다.

	비교예1	비교예2	실시예1	실시예2	실시예3	비교예3
글래스 버블의 함량 (도료 조성물 100 중량부 대비)	0	3	5	12	20	22

	비교예4	실시예4	실시예5	실시예6	비교예5	비교예6
글래스 버블의 직경(㎛)	5	10	20	30	40	50

[실험예 2]

도료 조성물의 물성 실험

1) 상기 실험예 1에서 제조한 비교예 및 실시예들의 물성들을 측정하여 하기 표 및 도면에 표시하였다.

① 점도는 KU 점도계 (BROOKFIELD사 KU-2)를 사용하여 측정하였으며, 휘도는, 노면표시 휘도 측정기(Road Vista/U.S.A의 Stripe Master 2 Touch)를 사용하여 측정하였고, 비중은 비중컵을 사용하였다.

② 도막의 겉모양은 아스팔트(약 170 mm?150 mm?10 mm)의 한쪽 면에 필름 애플리케이터로 건조 전 도막의 두께가 최대 0.1 mm가 되도록 칠하고 24시간 건조시킨 다음, 시편의 도면을 밝은 곳에서 눈으로 보아 주름, 얼룩, 부풂, 갈라짐 등을 조사하고, 손끝으로 점착성을 검사하여 측정하였다.

③ 도막 탄력성은, 시편을 손에 대고 힘껏 눌러 90°까지 꺽은 후, 시편을 바르게 펴서 육안으로 도막을 관찰하였다.

④ 저장성은 도료 조성물을 50℃에서 30일 동안 보관한 후, 액 상태를 육안으로 관찰하고, 점도(KU) 변화율(%)을 측정하였다.

2) 하기 표 3은 비교예 1~3 및 실시예 1~3에 대한 각종 물성 시험결과를 나타낸 것이며, 도 2는 실시예 2, 비교예 3의 저장성 차이를 보여주는 비교사진이다. 하기 표와 도면에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 글래스 버블을 함유한 실시예들이 비중, 겉모양, 도막 탄력성, 저장성 등 각종 물성이 안정된 것을 확인할 수 있었다.

시험항목	시험규격	비교예1	비교예 2	실시예1	실시예2	실시예3	비교예3
점도(KU)	90.0	90.0	90.0	90.0	90.0	90.0	90.0
비중	-	1.4	1.37	1.27	1.24	1.22	1.15
도막의 겉모양	외관 상태 양호할 것	양호	양호	양호	양호	양호	크렉
휘도값 (mcd/lx.f㎡)	-	847	849	863	869	864	860
도막 탄력성	외관 상태 양호할 것	양호	양호	양호	양호	양호	크렉
저장성 (50℃×30일)	액 상태 양호할 것	양호	양호	양호	양호	양호	불량
	점도(KU)변화/변화율 (%)	+5.5/ 6.5	+5.3/ 6.3	+5.1/ 6.0	+5.4/ 6.4	+5.7/ 6.7	측정 불가

3) 하기 표 4는 비교예 4~6 및 실시예 4~6에 대한 각종 물성 시험결과를 나타낸 것이며, 도 1은 도 2는 실시예 4,6, 비교예 5,6의 도막 탄력성을 보여주는 비교사진이며, 도 3은 실시예 5, 비교예 5의 저장성 차이를 보여주는 비교사진이다. 하기 표와 도면에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 글래스 버블을 함유한 실시예들은 비중, 겉모양, 도막 탄력성, 저장성 등 각종 물성이 안정된 것을 확인할 수 있었다.

시험항목	시험규격	비교예4	실시예4	실시예5	실시예6	비교예5	비교예6
점도(KU)	90.0	90.0	90.0	90.0	90.0	90.0	90.0
비중	-	1.32	1.28	1.24	1.22	1.22	1.23
도막의 겉모양	외관 상태 양호할 것	양호	양호	양호	양호	크렉	크렉
휘도값 (mcd/lx.f㎡)	-	850	860	864	865	864	860
도막 탄력성	외관 상태 양호할 것	양호	양호	양호	양호	크렉	크렉
저장성 (50℃×30일)	액 상태 양호할 것	양호	양호	양호	양호	불량	불량
	점도(KU)변화/변화율 (%)	+5.1/ 6.5	+5.3/ 6.3	+5.5/ 6.5	+5.7/ 6.7	측정 불가	측정 불가

상기 실시예들에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 글래스 버블(glass bubble)을 함유하는 도료조성물의 점도는 그대로 유지하면서도 비중은 낮추어 작업성 및 시공성을 향상시킬 수 있으며, 도료 탄력성, 수치안정성, 저장성 등 각종 물성을 향상시킬 수 있다.

앞서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (7)

1. 고분자 중합체, 무기필러, 안료, 분산제, 경화촉진제, 산화방지제 및 부착증진제를 포함하는 노면 표지용 도료 조성물에 있어서,
   중공 형태의 글래스 버블(glass bubble)을 포함하되,
   상기 도료 조성물은 고분자 중합체 25~65wt%, 안료 30~70wt%, 분산제 1~5wt%, 무기필러 0.01~1wt%, 경화촉진제 0.01~1wt%, 산화방지제 0.01~1wt% 및 부착증진제 0.1~1wt%를 포함하고,
   상기 고분자 중합체는 연질 고분자 중합체와 경질 고분자 중합체를 포함하며, 상기 연질 고분자 중합체와 경질 고분자 중합체의 중량비가 2:0.5~1.5인 것을 특징으로 하는 노면 표지용 도료 조성물.
   
2. 제1항에 있어서,
   글래스 버블을 제외한 전체 도료 조성물 100 중량부를 기준으로, 5~20 중량부의 글래스 버블을 포함하는 것을 특징으로 하는 노면 표지용 도료 조성물.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 글래스 버블이 10~30㎛의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 노면 표지용 도료 조성물.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 글래스 버블이 30~90%의 공극률을 가지는 것을 특징으로 하는 노면 표지용 도료 조성물.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 글래스 버블을 함유하는 도료조성물의 비중이 1.2~1.3인 것을 특징으로 하는 노면 표지용 도료 조성물.
   
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