KR20240015196A - 내마모도가 향상된 노면 표지용 융착식 테이프 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 노면 표지용 융착식 테이프는열융착 수지부, 평균입경이 2 내지 20 ㎛이며 표면개질된 산화 그래핀, 평균입경이 10 내지 25 ㎛인 충진제, 왁스 및 글라스 비드를 포함하여 부착력 및 기계강도가 우수하고 간단한 시공이 가능한 장점이 있다. 본 발명에 의한 노면 표지용 융착식 테이프는열융착 수지부, 평균입경이 2 내지 20 ㎛이며 표면개질된 산화 그래핀, 평균입경이 10 내지 25 ㎛인 충진제, 왁스 및 글라스 비드를 포함하여 부착력 및 기계강도가 우수하고 간단한 시공이 가능한 장점이 있다.
Description
본 발명은 표면개질된 산화 그래핀을 포함하여 내마모도가 향상된 노면 표지용 융착식 테이프에 관한 것이다.
도시의 인구집중이 심화됨에 따라 도시에 통행하는 차량이 기하급수적으로 증가하고 있다. 이에 따라 도로의 복잡화가 심해지게 되며, 복잡한 도로에서 운전자에게 다양한 정보를 전달하기 위한 노면 표지의 중요성이 높아지고 있다.
노면표지는 차선 구분, 진행방향, 횡단보도를 표시할 뿐만 아니라 제한속도, 어린이 보호구역, 노인 보호구역, 각종 도로의 입출구 등을 표시하는 기능을 수행한다.
이러한 노면 표지는 보수 시 차량 통행을 제한해야 하기 때문에 빠른 시공이 가능한 것이 바람직하다. 노면 표지는 시공하는 방법에 따라 크게 1종 내지 5종으로 나뉘게 되며, 그 중 4종 노면표지용 도료는 열융착을 통해 아스콘 등에 노면표지를 시공할 수 있다.
이러한 4종 노면표지는 열융착을 이용하므로 시공 시간이 짧은 장점이 있으나, 온도차에 의한 균열 및 박리가 쉽게 발생할 수 있고 쉽게 마모가 되는 문제점을 안고 있다.
이에, 시공이 빠른 4종 노면표지의 장점을 살리면서도 노면과의 부착력이 우수하고, 온도 변화에도 균열이 쉽게 발생하지 않으며, 내마모도가 우수한 4종 노면표지의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 내마모도가 향상되며, 노면과의 부착력이 우수하고, 시공 편의성이 향상된 노면 표지용 융착식 테이프를 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 노면 표지용 융착식 테이프는 열융착 수지부, 평균입경이 2 내지 20 ㎛이며 표면개질된 산화 그래핀, 평균입경이 10 내지 25 ㎛인 충진제, 왁스 및 글라스 비드를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 노면 표지용 융착식 테이프에서 상기 산화 그래핀은 말단에 이중결합을 포함하는 실란계 커플링제로 표면처리된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 노면 표지용 융착식 테이프에서 상기 열융착 수지부는 석유수지 및 에틸렌 초산비닐 수지를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 노면 표지용 융착식 테이프에서 상기 충진제는 탄산칼슘, 탈크, 황산바륨, 탄산마그네슘 및 수산화마그네슘에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 노면 표지용 융착식 테이프에서 상기 석유수지는 연화점이 114 내지 130 ℃이며, 180 ℃에서 용융점도가 500 내지 1000 cps인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 노면 표지용 융착식 테이프에서 상기 에틸렌 초산비닐 수지는 비닐아세테이트 함량이 17 내지 23 중량%인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 노면 표지용 융착식 테이프는 석유수지 100 중량부 대비 에틸렌 초산비닐 수지 55 내지 80 중량부, 왁스 3 내지 12 중량부, 표면개질된 산화 그래핀 2 내지 8 중량부, 충진제 60 내지 95 중량부 및 글라스 비드 15 내지 40 중량부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 노면 표지용 융착식 테이프는 열융착 수지부, 평균입경이 2 내지 20 ㎛이며 표면개질된 산화 그래핀, 평균입경이 10 내지 25 ㎛인 충진제, 왁스 및 글라스 비드를 포함하여 노면과의 부착력이 우수하고, 내마모도가 향상되며, 시공편의성이 우수한 특징이 있다.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에 의한 노면 표지용 융착식 테이프는 열융착 수지부, 평균입경이 2 내지 20 ㎛이며 표면개질된 산화 그래핀, 평균입경이 10 내지 25 ㎛인 충진제, 왁스 및 글라스 비드를 포함하며, 본 발명에 의한 노면 표지용 융착식 테이프는 내마모도 및 부착력이 우수한 장점이 있다.
구체적으로 상기 산화 그래핀은 평균입경이 2 내지 20 ㎛, 좋게는 더욱 좋게는 3 내지 18 ㎛일 수 있으며, 산화 그래핀의 평균 입경이 작은 경우 분산성 저하가 발생할 수 있고, 산화 그래핀의 평균입경이 큰 경우 표면개질 효율이 현저히 낮아질 수 있다.
상기 표면개질된 산화 그래핀은 말단에 이중결합을 포함하는 실란계 커플링제로 표면처리된 것을 특징으로 하며, 구체적으로 말단에 이중결합을 포함하는 실란계 커플링제는 하기 화학식 1을 만족할 수 있다.
[화학식 1]
화학식 1에서 n은 2 내지 10의 정수이다.
상기 화학식 1을 만족하는 표면개질제를 이용함으로써 상기 열융착 수지부와 산화 그래핀간의 상용성을 현저히 높일 수 있는 장점이 있다.
구체적인 표면개질 방법은 통상의 실란 커플링제 도입 방법에 따를 수 있으나, 상세하게는 알코올 또는 케톤 등의 용매에 상기 화학식 1의 화합물을 용해시켜 표면개질제 용액을 제조한 뒤, 여기에 산화 그래핀을 투입하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 표면개질된 산화 그래핀은 후술하는 열융착 수지부에 포함된 석유수지 100 중량부 대비 2 내지 8 중량부, 좋게는 3 내지 7 중량부 포함될 수 있으며, 표면개질된 산화 그래핀을 소량 포함하는 경우 산화 그래핀 투입에 의한 내마모도 및 부착력 향상효과가 나타나기 어려우며, 표면개질된 산화그래핀을 다량 포함하는 경우에도 오히려 부착강도의 일부 저하가 나타날 수 있다.
본 발명에 의한 노면표지용 융착식 테이프는 열융착 수지부를 포함하여 노면 표지상에 융착이 가능하며, 구체적으로 상기 열융착 수지부는 석유수지 및 에틸렌 초산비닐 수지를 포함할 수 있다.
상기 석유수지는 구체적으로 C5 지방족 올레핀 또는 C9 방향족 올레핀의 중합으로 생성된 것이거나, C5 지방족 올레핀 및 C9 방향족 올레핀의 중합으로 생성된 것일 수 있다. 더욱 구체적으로 상기 석유수지는 연화점이 114 내지 130 ℃, 좋게는 117 내지 125 ℃일 수 있으며, 180 ℃에서 용융점도가 500 내지 1000 cps, 좋게는 650 내지 900 cps일 수 있다. 이러한 물성을 만족함으로써 여름철 태양광 하에서 급격히 상승하는 온도에서도 내구성 저하가 발생하지 않으면서도 시공 편의성을 확보할 수 있다.
상기 에틸렌 초산비닐 수지는 구체적으로 비닐 아세테이트 함량이 17 내지 23 중량%, 좋게는 18 내지 22 중량%일 수 있으며, 이러한 범위에서 노면 표지의 유연성을 확보하고 내마모도 저하를 예방할 수 있다. 나아가 상기 에틸렌 초산비닐 수지는 용융지수가 370 내지 430 g/10min일 수 있으며, 이러한 범위에서 석유수지와의 혼합으로 균일한 노면표지의 형성이 가능하다.
상기 에틸렌 초산비닐 수지는 상기 석유수지 100 중량부 대비 55 내지 80 중량부, 좋게는 60 내지 75 중량부 포함될 수 있으며, 에틸렌 초산비닐 수지를 소량 포함할 경우 내마모도가 낮아질 수 있고, 에틸렌 초산비닐 수지를 다량 포함할 경우 저온에서 기계강도 저하를 유발할 수 있다.
본 발명에 의한 노면 표지용 융착식 테이프는 왁스를 포함하며, 상기 왁스는 좋게는 폴리에틸렌 왁스일 수 있다. 구체적으로 상기 폴리에틸렌 왁스는 연화점이 약 112 내지 123 ℃이며, 140 ℃에서 용융점도가 270 내지 450 cps, 좋게는 320 내지 430 cps일 수 있다. 상기 연화점 및 용융점도를 만족함으로써, 석유수지 및 에틸렌 초산비닐 수지와 상용성이 우수하고 시공이 편리하며, 내후성이 뛰어난 노면표지를 제조할 수 있다.
상기 왁스는 상기 석유수지 100 중량부 대비 2 내지 10 중량부, 좋게는 3 내지 9 중량부 포함될 수 있으며, 왁스를 소량 포함할 경우 내후성이 낮아질 수 있고, 폴리에틸렌왁스를 다량 포함할 경우 내마모도가 낮아질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 노면 표지용 융착식 테이프는 자외선 안정제를 더 포함하여 강한 자외선 하에서 내구성 저하를 예방할 수 있다. 이따 자외선 안정제는 좋게는 벤조페논계 또는 벤조트리아졸계에서 선택되는 자외선 안정제를 이용할 수 있다. 상기 자외선 안정제는 상기 석유수지 100 중량부 대비 0.1 내지 1 중량부 포함될 수 있으며, 자외선 안정제를 소량 포함할 경우 자외선 노출에 의한 내구도 저하가 발생할 수 있으며, 다량 포함할 경우 부착력이 낮아질 수 있다.
본 발명에 의한 노면 표지용 융착식 테이프는 글라스 비드를 포함할 수 있으며, 글라스 비드를 포함함으로써 입사되는 빛을 반사하여 운전자의 시인성을 높일 수 있다. 이러한 글라스 비드는 통상의 노면표지용에 이용되는 것인 경우 제한없이 이용이 가능하며 좋게는 굴절률이 우수한 고굴절률의 글라스 비드를 이용할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 글라스 비드는 상기 석유수지 100 중량부 대비 15 내지 40 중량부 포함될 수 있으며, 글라스 비드를 소량 포함할 경우 재귀반사도가 낮아질 수 있고, 글라스 비드를 다량 포함할 경우 재귀반사도가 크게 향상되지 않으면서 노면표지의 기계적 물성 및 부착력 저하가 발생할 수 있다.
본 발명에 의한 노면 표지용 융착식 테이프는 안료를 포함하여 노면표지에 각종 색상을 나타낼 수 있다. 구체적으로 상기 안료는 금속 산화물을 포함하는 무기계 안료일 수 있으며, 더욱 구체적으로 황색을 나타내는 경우 산화철, 백색을 나타내는 경우 이산화티탄 등을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 안료는 상기 석유수지 100 중량부 대비 2 내지 10 중량부 포함될 수 있으며, 안료를 소량 포함할 경우 색상이 충분히 나타나지 않을 수 있고, 안료를 다량 포함할 경우 내마모도가 낮아질 위험이 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 구체적으로 설명한다. 아래 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 아래 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[제조예 1]
1.산화 그래핀의 표면개질
평균입경이 11 ㎛이며, 산소 함량이 약 33 중량%인 산화 그래핀 입자를 준비했다. 이와 별개로 에탄올 용매 98 g 및 Trimethoxy(7-octen-1-yl)silane을 5 g 혼합, 교반하여 표면개질제 용액을 제조하였으며, 표면개질제 용액 100 g 당 30 g의 산화그래핀을 투입하고 상온에서 2시간 동안 교반하였다. 이후, 고형분을 분리하고 열풍건조를 통해 건조하여 산화 그래핀을 표면개질하였다.
2. 노면 표지용 융착식 테이프의 제조
연화점이 약 120 ℃ 이며, 180 ℃에서 용융점도가 약 840 cps이며, C5 지방족 올레핀과 C9 방향족 올레핀의 공중합을 통해 제조된 석유수지, 비닐아세테이트 함량이 19 중량%이며, 용융지수가 약 400 g/10min인 에틸렌 초산비닐 수지, 연화점이 약 117 ℃이며, 140 ℃에서 용융점도가 약 370 cps인 폴리에틸렌 왁스, 표면개질된 산화 그래핀, 평균입경이 19 ㎛인 탄산칼슘, 노면표지용 글라스 비드, 벤조페논계 UV 안정제 및 이산화티탄계 백색 안료를 155℃에서 혼합한 뒤, 압출기를 이용하여 두께가 1.8 ㎜로 압출하여 노면 표지용 융착식 테이프를 제조하였다.
이때 석유수지, 에틸렌 초산비닐 수지, 폴리에틸렌 왁스, 표면개질된 산화그래핀 및 탄산칼슘의 중량비는 표 1에 따르며, 글라스 비드는 석유수지 100 중량부 대비 27 중량부, 안료는 석유수지 100 중량부 대비 6.5 중량부, UV 안정제는 석유수지 100 중량부 대비 0.5 중량부 혼합하였으며, 나머지 제조예에서도 동일한 양으로 첨가하였다.
[제조예 2 내지 8]
하기 표 1의 중량비로 각 조성을 혼합하여 노면 표지용 융착식 테이프를 제조하였으며, 구체적인 제조방법은 제조예 1과 동일하게 진행하였다.
[제조예 9] 표면개질 되지 않은 산화그래핀
제조예 1과 같은 방법으로 제조하되, 산화 그래핀의 표면개질 없이 산화 그래핀을 바로 석유수지 100 중량부 대비 5 중량부 투입하여 노면 표지용 융착식 테이프를 제조하였다.
[제조예 10] 다른 개질제를 이용하여 표면개질한 산화그래핀
제조예 1과 같은 방법으로 제조하되, 산화 그래핀의 표면개질제로 Trimethoxy(7-octen-1-yl)silane 대신 비닐실란을 동량 혼합하여 표면개질을 수행한 뒤, 이를 이용하여 노면 표지용 융착식 테이프를 제조하였다.
| 제조예 | 석유 수지 | EVA | 왁스 | 표면개질된 산화 그래핀 |
충진제 |
| 1 | 100 | 65 | 5 | 5 | 85 |
| 2 | 100 | 62 | 4.5 | 3.5 | 78 |
| 3 | 100 | 67 | 8 | 6 | 87 |
| 4 | 100 | 65 | 5 | 1.2 | 85 |
| 5 | 100 | 65 | 5 | 9 | 85 |
| 6 | 100 | 48 | 5 | 5 | 85 |
| 7 | 100 | 83 | 5 | 5 | 85 |
| 8 | 100 | 65 | 2.5 | 5 | 85 |
| 9 | 100 | 65 | 5 | - | 85 |
| 10 | 100 | 65 | 5 | - | 85 |
이하, 제조예에 의해 제조된 노면 표지용 융착식 테이프의 물성을 측정하여 아래 표 2로 나타내었다.
1.콘크리트 접착강도 측정
SPS-KTS.1102-1890 표준에 따라 콘크리트에 대한 제조예의 노면표지에 대한 접착강도를 측정하였다.
2. 내마모도 측정
KS M 6080:2014에 의하여 각 제조예의 내마모도를 측정하였다.
3. 저온 내충격성 확인
KS M 6080에 의거하여 시편상에 2m 높이에서 무게추를 낙하하여 시편에 변화가 발생하는지 확인하였다. 이때 저온 내충격성은 제조예별로 10개의 시편을 각각 제조한 뒤 각 시편에 대하여 실험을 수행하였다.
0℃ 환경에서 66.8 g의 무게추를 낙하하여 균열이 발생하지 않은 시편이 6개 이상인 경우 C11, -10 ℃에서 66.8 g의 무게추를 낙하하여 균열이 발생하지 않은 시편이 6개 이상인 경우 C12등급, -10 ℃에서 110g 무게추를 낙하하여 균열이 발생하지 않은 시편이 6개 이상인 경우 C13 등급으로 표시하였다.
| 제조예 | 접착강도(MPa) | 내마모도(㎎) | 저온내충격성 |
| 1 | 2.2 | 118 | C13 |
| 2 | 2.1 | 115 | C13 |
| 3 | 2.2 | 110 | C13 |
| 4 | 1.8 | 225 | C13 |
| 5 | 1.7 | 98 | C13 |
| 6 | 1.9 | 178 | C11 |
| 7 | 1.5 | 121 | C12 |
| 8 | 2.0 | 125 | C11 |
| 9 | 1.7 | 242 | C13 |
| 10 | 1.8 | 219 | C13 |
표 2를 참고하면, 제조예 1 내지 3의 노면표지가 2.1 MPa 이상의 접착강도, 120 ㎎ 이하의 내마모도 및 우수한 저온 내충격성을 가짐을 확인할 수 있다.
Claims (7)
- 열융착 수지부, 평균입경이 2 내지 20 ㎛이며 표면개질된 산화 그래핀, 평균입경이 10 내지 25 ㎛인 충진제, 왁스 및 글라스 비드를 포함하는 노면 표지용 융착식 테이프.
- 제 1항에 있어서,
상기 산화 그래핀은 말단에 이중결합을 포함하는 실란계 커플링제로 표면처리된 것을 특징으로 하는 노면 표지용 융착식 테이프. - 제 1항에 있어서,
상기 열융착 수지부는 석유수지 및 에틸렌 초산비닐 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 노면 표지용 융착식 테이프. - 제 1항에 있어서,
상기 충진제는 탄산칼슘, 탈크, 황산바륨, 탄산마그네슘 및 수산화마그네슘에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 포함하는 노면 표지용 융착식 테이프. - 제 3항에 있어서,
상기 석유수지는 연화점이 114 내지 130 ℃이며, 180 ℃에서 용융점도가 500 내지 1000 cps인 것을 특징으로 하는 노면 표지용 융착식 테이프. - 제 3항에 있어서,
상기 에틸렌 초산비닐 수지는 비닐아세테이트 함량이 17 내지 23 중량%인 것을 특징으로 하는 노면 표지용 융착식 테이프. - 제 3항에 있어서,
상기 노면 표지용 융착식 테이프는 석유수지 100 중량부 대비 에틸렌 초산비닐 수지 55 내지 80 중량부, 왁스 3 내지 12 중량부, 표면개질된 산화 그래핀 2 내지 8 중량부, 충진제 60 내지 95 중량부 및 글라스 비드 15 내지 40 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노면 표지용 융착식 테이프.
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