KR102550891B1 - 내마모성이 우수한 미끄럼방지 포장재 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내마모성이 우수한 미끄럼방지 포장재 조성물에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 미끄럼방지 특성 및 내마모성이 우수하고 시공성이 우수하며 제조비용이 크게 절감될 수 있는 포장재 조성물에 관한 것이다.

Description

내마모성이 우수한 미끄럼방지 포장재 조성물{Composition for anti-skid material with an excellent anti-abrasion}

본 발명은 내마모성이 우수한 미끄럼방지 포장재 조성물에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 미끄럼방지 특성 및 내마모성이 우수하고 시공성이 우수하며 제조비용이 크게 절감될 수 있는 포장재 조성물에 관한 것이다.

도로의 미끄럼방지 포장은 운전자와 보행자의 안전 확보를 위한 교통안전의 필수 요소이다. 일반적으로 도로의 미끄럼방지 포장은 도로의 내리막 차선, 커브길, 평면 또는 종단 선형이 불량한 곳에 시공해 노면과 자동차 타이어 사이의 마찰계수를 높여 자동차의 제동거리를 줄이고 감속 운행을 유도하게 된다.

이러한 미끄럼방지 포장과 관련하여 종래에는 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 메틸메타크릴계 수지 등을 활용하거나 추가로 사포를 붙이거나 모래를 뿌려 요철을 형성하는 방식을 사용했다.

구체적으로, 에폭시 수지를 이용한 미끄럼방지 포장재는 노면에 대한 부착성은 우수하나 경화시간이 3~4 시간으로 매우 길어 시공성이 불량하고 내충격성 및 신장율이 부족해 시공 후 차량의 운행에 의한 크랙과 포장재 도막 탈락이 쉽게 일어날 수 있다.

또한, 불포화 폴리에스테르 수지를 이용한 미끄럼방지 포장재는 경화시간이 1시간 정도로 양호하나 에폭시 수지와 마찬가지로 내충격성 및 신장율이 약해 차량의 운행에 의한 크랙이나 포장재 도막 탈락이 쉽게 일어날 수 있다.

나아가, 미끄럼방지 포장은 외부 환경에 항상 노출되어 눈, 비, 해무 등으로 인해 내구성, 부착성 등이 손상됨으로써 미끄럼방지 특성이 크게 저하되는 문제가 있다.

한편, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트, 부타디엔러버, 스티렌에틸렌부타디엔스티렌 등의 열가소성 분체가 페인트 등의 도료에 혼합된 열가소성 분체 도료를 적용한 사례가 있으나, 종래 열가소성 분체 도료는 용융되어 도막을 형성하는 수지와 용융되지 않고 형상을 유지해 도막 표면에 요철(엠보싱)을 형성하는 수지, 즉 2종 이상의 수지를 혼용하고 이에 따라 2회 이상의 압출 공정과 반응 공정으로 제조공정이 복잡해 제조비용이 증가하는 동시에 여전히 분산성, 균일성, 내구성, 내마모성, 부착성 등이 불충분한 문제가 있다.

미끄럼방지 특성 및 내마모성이 우수하고 시공성이 우수하며 제조비용이 크게 절감될 수 있는 포장재 조성물이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 미끄럼방지 특성 및 내마모성이 우수하고 시공성이 우수하며 제조비용이 크게 절감될 수 있는 미끄럼방지 포장재 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,

미끄럼방지 포장재 조성물로서, 열가소성 수지 분체를 포함하고, 상기 열가소성 수지는 탈가교 폴리올레핀 수지를 포함하며, 상기 탈가교 폴리올레핀 수지는 가교도가 30 내지 60%인 것을 특징으로 하는, 미끄럼방지 포장재 조성물을 제공한다.

여기서, 상기 탈가교 폴리올레핀 수지는 중량평균분자량(Mw)이 50,000 내지 3,000,000인 것을 특징으로 하는, 미끄럼방지 포장재 조성물을 제공한다.

또한, 상기 탈가교 폴리올레핀 수지는 상기 탈가교 폴리올레핀 수지의 총 중량을 기준으로 분자량이 10,000 이하인 저분자량 탈가교 폴리올레핀 수지 5 내지 10 중량%, 분자량이 10,000 초과 3,000,000 미만인 고분자량 탈가교 폴리올레핀 수지 30 내지 50 중량%, 및 분자량이 3,000,000 이상인 초고분자량 탈가교 폴리올레핀 수지 40 내지 65 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 미끄럼방지 포장재 조성물을 제공한다.

한편, 상기 탈가교 폴리올레핀 수지는 가교도가 70% 이상인 가교 폴리올레핀 수지의 탈가교 반응을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 미끄럼방지 포장재 조성물을 제공한다.

여기서, 상기 가교 폴리올레핀 수지는 수가교 폴리올레핀 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 미끄럼방지 포장재 조성물을 제공한다.

또한, 상기 수가교 폴리올레핀 수지는 수가교 폴리에틸렌 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 미끄럼방지 포장재 조성물을 제공한다.

한편, 상기 열가소성 수지 분체는 용융흐름지수(190℃,2.16kg)가 0.1 내지 2 g/10분인 것을 특징으로 하는, 미끄럼방지 포장재 조성물을 제공한다.

나아가, 상기 열가소성 수지 분체는 평균 입자 크기가 100 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는, 미끄럼방지 포장재 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 미끄럼방지 포장재 조성물은 열가소성 분체의 가교도를 정밀하게 조절함으로써 미끄럼방지 특성 및 내마모성이 우수하고 시공성이 우수하며 제조비용이 크게 절감될 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.

본 발명에 따른 미끄럼방지 포장재 조성물은 열가소성 수지로 이루어진 분체가 분산된 열가소성 분체 도료를 포함할 수 있고, 상기 열가소성 수지는 탈가교 반응에 의해 가교 폴리올레핀 수지가 탈가교된 탈가교 폴리올레핀 수지, 바람직하게는 탈가교 폴리에틸렌 수지를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 가교 폴리올레핀 수지의 가교 방식은 유기 과산화물 등의 가교제에 의한 화학가교, 실란계 가교제에 의한 실란가교(또는 수가교), 전자빔조사에 의한 조사가교 등의 가교를 포함하고, 실란가교 또는 수가교 방식이 바람직하다.

또한, 상기 가교 폴리올레핀 수지의 탈가교 반응은 예를 들어 특정 온도와 압력 조건 하에서 반응용매로서 초임계 유체를 이용하여 수행될 수 있고, 예를 들어, 탈가교 폴리올레핀 수지 분체는 150℃ 미만 및 100 이상의 스크류 rpm의 작업 온도에서 이중압출기(twin screw extrude), 단일압출기(single screw extruder), 밴버리 믹서(banbury mixer) 등을 이용해 평균 입자 크기 100 내지 500 ㎛로 제조될 수 있으며, 상기 탈가교 폴리올레핀 수지 분체는 탈가교 반응의 온도와 압력에 따라 상이한 분자량 및 가교도를 보유할 수 있다.

여기서, 상기 평균 입자 크기는 탈가교 폴리올레핀 수지 분체가 완전한 구형이 아닌 경우 동일한 체적을 갖도록 환산된 완전한 구형의 직경들의 평균값을 의미한다.

구체적으로, 상기 탈가교 폴리올레핀 수지는 중량평균분자량(Mw)이 50,000 내지 3,000,000일 수 있고, 가교도가 70% 이상, 예를 들어 70 내지 80%인 가교 폴리올레핀 수지의 탈가교를 통해 제조되어 30 내지 60%의 가교도를 보유할 수 있다.

특히, 상기 탈가교 폴리올레핀 수지는 적어도 부분적으로 탈가교된 탈가교 폴리올레핀 수지의 총 중량을 기준으로, 분자량이 10,000 이하인 저분자량 탈가교 폴리올레핀 수지의 함량이 5 내지 10 중량%, 분자량이 10,000 초과 3,000,000 미만인 고분자량 탈가교 폴리올레핀 수지의 함량이 30 내지 50 중량%, 분자량이 3,000,000 이상인 초고분자량 탈가교 폴리올레핀 수지의 함량이 40 내지 65 중량%로 조절될 수 있다.

본 발명에 따른 미끄럼방지 포장재 조성물은 250℃ 이상의 온도로 도로 등의 위에 도포됨으로써 미끄럼방지 도막을 형성하게 되는데, 이러한 과정에서 상기 저분자량 탈가교 폴리올레핀 수지의 대부분 및 상기 고분자량 탈가교 폴리올레핀 수지의 일부는 용융되어 도막을 형성하고, 상기 고분자량 탈가교 폴리올레핀 수지의 나머지 및 상기 초고분자량 탈가교 폴리올레핀 수지의 대부분은 용융되지 않고 형상을 유지하여 도막 표면에 요철(엠보싱)을 형성함으로써 미끄럼방지 특성을 구현하게 된다.

본 발명에 따른 미끄럼방지 포장재 조성물은 종래 열가소성 분체 도료와 같이 용융되어 도막을 형성하는 수지와 용융되지 않고 형상이 유지되어 요철을 형성하는 수지의 2종 이상의 수지를 혼용할 필요가 없어 제조공정이 단순하고 이로써 제조비용이 크게 절감될 수 있다.

나아가, 상기 저분자량 탈가교 폴리올레핀 수지의 함량이 10 중량% 초과인 경우 상기 미끄럼방지 포장재 조성물의 흐름성이 너무 높아 도막을 형성하기 어려운 반면, 상기 초고분자량 탈가교 폴리올레핀 수지의 함량이 40 중량% 미만인 경우 요철을 형성하는 영역이 너무 낮아 미끄럼방지 특성이 미미하고 내구성이 저하되는 반면, 65 중량% 초과인 경우 미끄럼방지 특성은 우수하지만 분체의 용융성이 낮고 분산성이 저하됨으로써 균일한 요철 형성이 어려워 작업성 및 도막의 부착성이 저하되는 문제가 있다.

한편, 상기 탈가교 폴리올레핀 수지 분체는 용융흐름지수(190℃,2.16kg)가 0.1 내지 2 g/10분으로 조절될 수 있고, 상기 용융흐름지수가 2 g/10분 초과인 경우 가교도가 기준 미달로 요철 구조 형성이 부족할 수 있는 반면, 상기 용융흐름지수가 0.1 g/10분 미만인 경우 가교도가 지나치게 과도하여 도막 형성이 어려울 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 미끄럼방지 포장재 조성물을 포함하는 주제인 본 발명에 따른 미끄럼방지 포장재 조성물과 경화제를 10:1 내지 10:5의 중량비로 포함할 수 있고, 특히 상기 미끄럼방지 포장재 조성물은 상기 조성물 100 중량부를 기준으로 에폭시 수지 또는 우레탄 수지 35 내지 50 중량부, 상기 탈가교 폴리올레핀 수지 분체 10 내지 15 중량부, 안료 10 내지 15 중량부, 필러 15 내지 25 중량부, 용제 15 내지 35 중량부를 포함할 수 있다.

[실시예]

1. 제조예

아래 표 1에 기재된 열가소성 수지 분체를 포함하는 미끄럼방지 포장재 조성물을 제조했다. 아래 표 1에 기재된 함량의 단위는 중량%이다.

	실시예1	실시예2	비교예1	비교예2
수지1	100
수지2		100
수지3			90	80
수지4			10	20

수지1 : 탈가교 폴리에틸렌 분체(가교도 50%)수지2 : 탈가교 폴리에틸렌 분체(가교도 30%)

수지3 : 변성 폴리에틸렌 분체

수지4 : 실란 가교 폴리에틸렌 분체

2. 물성 평가

1) 미끄럼방지 특성 평가

규격 KS F 2375에 준하여 실시예 및 비교예 각각의 미끄럼방지 포장재 조성물의 미끄럼 저항을 BPT(British Pendulum Tester) 장비를 이용해 측정했다. 구체적으로, 상기 BPT 장비는 미끄럼방지 포장 도막 위에 수직으로 자유낙하하는 추가 도막 표면의 저항에 따라 수직으로 상승하는 높이를 기준으로 미끄럼 저항을 측정하게 된다. 즉, 도막 표면의 저항이 낮다면 추는 수직으로 더 많이 상승할 것이고 저항이 높다면 추는 덜 상승할 것이다.

2) 내마모성 평가

실시예 및 비교예 각각의 미끄럼방지 포장재 조성물로부터 형성된 도막 표면을 사포로 연마함으로써 내마모성을 평가한다. 구체적으로, 도막 1 kg에 대해 사포 연마 1,000 사이클을 수행한 후 마모되어 소모되는 질량(mg)을 측정한다.

상기 물성 평가 결과는 아래 표 2에 기재된 바와 같다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
미끄럼 저항(BPN)	57	55	46	54
내마모성(mg)	22	23	19	16

- BPN : British Pendulum Number

상기 표 2에 기재된 바와 같이, 본 발명에 따라 탈가교 폴리올레핀 수지 분체가 적용된 실시예 1 및 2의 미끄럼방지 포장재 조성물로부터 형성된 도막은 탈가교 수지 분체가 적용되지 않은 비교예 1 및 2의 조성물로부터 형성된 도료에 비해 미끄럼 저항 및 내마모성이 모두 우수한 것으로 확인되었다.

당해 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

Claims (8)

1. 미끄럼방지 포장재 조성물로서,
   열가소성 수지 분체를 포함하고,
   상기 열가소성 수지는 탈가교 폴리올레핀 수지를 포함하며,
   상기 탈가교 폴리올레핀 수지는 가교도가 30 내지 60%이고 중량평균분자량(Mw)이 50,000 내지 3,000,000이며,
   상기 탈가교 폴리올레핀 수지는 상기 탈가교 폴리올레핀 수지의 총 중량을 기준으로 분자량이 10,000 이하인 저분자량 탈가교 폴리올레핀 수지 5 내지 10 중량%, 분자량이 10,000 초과 3,000,000 미만인 고분자량 탈가교 폴리올레핀 수지 30 내지 50 중량%, 및 분자량이 3,000,000 이상인 초고분자량 탈가교 폴리올레핀 수지 40 내지 65 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 미끄럼방지 포장재 조성물.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 탈가교 폴리올레핀 수지는 가교도가 70% 이상인 가교 폴리올레핀 수지의 탈가교 반응을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 미끄럼방지 포장재 조성물.
5. 제4항에 있어서,
   상기 가교 폴리올레핀 수지는 수가교 폴리올레핀 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 미끄럼방지 포장재 조성물.
6. 제5항에 있어서,
   상기 수가교 폴리올레핀 수지는 수가교 폴리에틸렌 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 미끄럼방지 포장재 조성물.
7. 제1항에 있어서,
   상기 열가소성 수지 분체는 용융흐름지수(190℃,2.16kg)가 0.1 내지 2 g/10분인 것을 특징으로 하는, 미끄럼방지 포장재 조성물.
8. 제1항에 있어서,
   상기 열가소성 수지 분체는 평균 입자 크기가 100 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는, 미끄럼방지 포장재 조성물.