KR100896429B1 - 차열성 도료 조성물 및 이를 이용한 미끄럼 방지용 차열성포장체 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 결합재인 알릴 메타크릴레이트 수지 45∼55중량％와, 입상의 물질로서 내부에 중공이 존재하는 중공 미립자 10∼30중량％와, 적외선을 반사하는 유기 안료인 아조 화합물 2∼6중량％와, 수분을 흡착하면 부피가 커지는 팽윤성을 갖는 층분리 방지제 2∼5중량％ 및 라디칼 중합을 유도하여 상기 결합재를 경화시키는 경화제 3∼8중량％를 포함하며, 상기 알릴 메타크릴레이트 수지는 상기 경화제에 의해 경화되어 양생되면 탄소분자 고리를 갖는 폴리알릴메타크릴레이트를 이루는 차열성 도료 조성물 및 이를 이용한 미끄럼 방지용 차열성 포장체에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 아스팔트 포장 또는 콘크리트 포장에 사용되어 단열성, 내구성 및 내하중성이 우수하면서 노면의 온도 상승을 억제하여 도심의 열섬 현상을 억제할 수가 있다.

차열성 도료 조성물, 포장체, 아스팔트 포장, 콘크리트 포장, 알릴 메타크릴레이트, 중공 미립자, 아조 화합물

Description

차열성 도료 조성물 및 이를 이용한 미끄럼 방지용 차열성 포장체{Coating composition for thermal insulation pavement and thermal insulation pavement body for slip prevention using the same}

본 발명은 차열성 도료 조성물 및 차열성 포장체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아스팔트 포장 또는 콘크리트 포장에 사용되어 단열성, 내구성 및 내하중성이 우수하면서 노면의 온도 상승을 억제하여 도심의 열섬 현상을 억제할 수 있는 차열성 도료 조성물 및 이를 이용한 미끄럼 방지용 차열성 포장체에 관한 것이다.

최근 도시로의 인구 집중, 건축물에 의한 녹지 감소, 도시화에 의한 대기의 악화 등에 의해 도시 내의 기온이 국소적으로 상승하는 열섬(히트 아일랜드) 현상이 큰 사회문제로 되고 있다. 자동차의 증가, 에어컨과 같은 공조기 사용(에너지 사용)의 증가는 열섬 현상을 더욱 가중시키고 있다. 이러한 열섬 현상은 열대야의 증가, 도시형 집중호우의 증가, 광화학 옥시단트 농도의 상승 등을 유발하는 원인이 된다고 알려져 있다.

열섬 현상의 대책으로서 노면 상의 온도를 억제하기 위해 다공질 포장체에 보수능력이 우수한 시멘트 슬러리 등의 충전재를 충전한 보수성 포장을 이용하는 방법이 연구되고 있다. 상기 보수성 포장은 보수 기능을 가진 표층이나 기층에 보수된 수분이 증발할 때 기화열을 이용하여 주변의 열을 식힘으로써 포장의 온도 상승과 포장체에 열이 축적되는 것을 억제하고자 하는 기술이다. 이러한 보수성 포장에는 아스팔트 포장계 보수성 포장, 시멘트 콘크리트계 보수성 포장 및 블록계 보수성 포장이 있다.

아스팔트 포장계 보수성 포장은 모체가 되는 개립도 아스팔트 혼합물의 공극에 흡수ㆍ보수성 기능을 가진 재료(보수재)를 충전시킨 것이다. 보수제로는 연속 공극 형성으로 보수 기능을 갖는 광물질 분말을 첨가한 시멘트 그라우트나 흡수에 따른 보수 기능을 갖는 흡수성 폴리머를 첨가한 시멘트 그라우트 등이 있다. 또한, 소음 감소 성능이나 배수 성능을 유지시키기 위해 모체 아스팔트 혼합물의 표면 상부에 공극을 남기는 기술도 연구되고 있다. 이들 아스팔트 포장계 보수성 포장은 개립도 아스팔트 혼합물에 시멘트 그라우트를 충전하는 반변형성 포장과 같은 방법으로 시공한다. 시멘트 콘크리트에 흡수 및 보수 능력이 있는 재료를 혼합 혹은 충전시킨 시멘트 콘크리트계 보수성 포장, 연속 공극 형성 등으로 흡수 및 보수 능력을 부여시킨 블록계 보수성 포장 등도 연구되고 있다.

하지만 상술한 보수성 포장에서는, 포장체 내의 수분이 적어지면 노면의 온도 상승 억제 효과를 충분히 발휘할 수 없기 때문에 포장체 내에 수분을 공급하여야 한다. 포장체 내의 수분이 적을 경우 또는 수분이 없는 경우에는 인력에 의한 살수나 살수 설비에 의한 살수를 별도로 해야 함으로써 온도 상승의 저하 효과를 얻는데 시간이 소요된다는 문제가 있다.

상기와 같은 문제를 해결하는 기술로서 포장체에 열반사성(적외선 반사성)이 우수한 도료를 도포한 차열성 포장에 관하여 연구되고 있다. 차열성 포장은 태양광 중의 적외선을 반사시킴으로 포장체 내로의 축열을 억제하는 것이다.

대한민국 특허출원 제10-2006-0043225호는 포장체에 관하여 제시하고 있다. 대한민국 특허출원 제10-2006-0043225호의 포장체는 노상상 또는 노반상에 펴서 굳힐 수 있는 포장체로서, 포장 모체와, 포장 모체의 표면에 도포된 도료를 갖고, 도료는 적어도 페릴렌계의 흑색안료, 백색안료 및 비히클을 함유하고 있는 것을 특징으로 한다.

그러나, 차열성 포장은 적외선만을 반사하는 것이 아니라 가시광선까지 반사한다. 따라서 운전자의 시인성을 떨어뜨리는 단점이 있다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 어두운 색의 도료를 도포하는 경우도 있으나, 이는 열반사성이 저하되기 때문에 노면 온도 상승의 저하 효과가 낮다.

상기와 같은 문제를 해결하는 차열성 포장으로서, 일사 반사율 13% 이상의 착색 안료를 다수 조합시켜 배합한 열반사 도료를 도포하는 기술이 연구되어 사용되고 있다. 하지만 상기의 열반사 도료는 여러 종류의 착색안료를 사용하여야 하기 때문에 배합이 복잡하여 현장에서 적용하는데 시간이 소요된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 아스팔트 포장 또는 콘크리트 포장에 사용되어 단열성, 내구성 및 내하중성이 우수하면서 노면의 온도 상승을 억제하여 도심의 열섬 현상을 억제할 수 있고 도료의 배합에 어려움이 없는 차열성 도료 조성물을 제공함에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 아스팔트 포장 또는 콘크리트 포장에 사용되어 단열성, 내구성 및 내하중성이 우수하면서 노면의 온도 상승을 억제하여 도심의 열섬 현상을 억제할 수 있고 노면의 미끄럼을 억제할 수 있는 미끄럼 방지용 차열성 포장체를 제공함에 있다.

본 발명은, 결합재인 알릴 메타크릴레이트 수지 45∼55중량％와, 입상의 물질로서 내부에 중공이 존재하는 중공 미립자 10∼30중량％와, 적외선을 반사하는 유기 안료인 아조 화합물 2∼6중량％와, 수분을 흡착하면 부피가 커지는 팽윤성을 갖는 층분리 방지제 2∼5중량％ 및 라디칼 중합을 유도하여 상기 결합재를 경화시키는 경화제 3∼8중량％를 포함하며, 상기 알릴 메타크릴레이트 수지는 상기 경화제에 의해 경화되어 양생되면 탄소분자 고리를 갖는 폴리알릴메타크릴레이트를 이루는 차열성 도료 조성물을 제공한다.

상기 차열성 도료 조성물은, 적외선을 반사하여 온도 상승을 억제하는 알릴 메타크릴레이트 흑색안료 8∼12중량％와, 적외선을 반사하여 온도 상승을 억제하는 TiO₂ 백색 안료 3∼6중량％를 더 포함할 수 있다.

상기 중공 미립자는 평균 입경이 0.1㎛ 보다 작거나 같은 실리카 중공 미립자로 이루어질 수 있다.

상기 층분리 방지제는 벤토나이트로 이루어질 수 있다.

상기 경화제는 벤조일페록사이드(Benzoyl peroxide)로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명은, 미끄럼을 방지하기 위한 차열성 포장체에 있어서, 상기 차열성 도료 조성물이 도포되고, 상기 차열성 도료 조성물 상에 세라믹 골재가 살포되어 구비되는 미끄럼 방지용 차열성 포장체를 제공한다.

본 발명에 의한 차열성 도료 조성물에 의하면, 아스팔트 포장 또는 콘크리트 포장에 사용되어 단열성, 내구성 및 내하중성이 우수하면서 노면의 온도 상승을 억제하여 도심의 열섬 현상을 억제할 수 있다.

본 발명의 차열성 도료 조성물은 포장모체에 도포되는 도료의 배합이 매우 단순하고, 이러한 차열성 도료 조성물을 포장모체에 도포함으로써 단열성이 우수하고 내구성과 내하중성을 갖고 노면의 미끄럼이 억제되는 포장체를 얻을 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차열성 도료 조성물은 결합재인 알릴 메타크릴레이트(Allylmethacrylate; 이하 'AMA'라 함)와, 입상의 물질로서 내부에 중공이 존재하는 중공 미립자와, 적외선을 반사하는 유기 안료인 아조 화합물과, 수분을 흡착하면 부피가 커지는 팽윤성을 갖는 층분리 방지제 및 라디칼 중합을 유도하여 상기 결합재를 경화시키는 경화제를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차열성 도료 조성물은 적외선을 반사하여 온도 상승을 억제하는 흑색안료와 적외선을 반사하여 온도 상승을 억제하는 백색 안료를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차열성 도료 조성물은 알릴 메타크릴레이트(AMA) 45∼55중량％와, 중공 미립자 10∼30중량％와, 아조 화합물 2∼6중량％와, 층분리 방지제 2∼5중량％ 및 경화제 3∼8중량％를 함유할 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차열성 도료 조성물은 AMA 흑색안료 8∼12중량％와, TiO₂ 백색 안료 3∼6중량％를 함유할 수 있다. 상기 알릴 메타크릴레이트 수지는 상기 경화제에 의해 경화되어 양생되면 탄소분자 고리를 갖는 폴리알릴메타크릴레이트(polyallylmethacrylate; 이하 'PAMA'라 함)를 이룬다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차열성 도료 조성물은, 결합재로는 알릴 메타크릴레이트(Allylmethacrylate; AMA) 수지를 사용할 수 있다. AMA 수지는 에스테르, 아크릴 또는 메틸/알릴 메타크릴염을 기초로 한 화학적 합성물로서 탄소 이중결합 집합체(C=C)이다. 결합재인 알릴 메타크릴레이트(AMA) 수지의 경화는 분말 경화제(벤조일페록사이드(Benzoyl peroxide; BPO))를 첨가하여 경화시킬 수 있다. 이것은 전체적 경화를 달성하기 위해서 정확한 비율로 혼합되어야 하는 액체성과 액체 경화 촉진제로 구성되어 있는 다른 반응성 수지들과 비교되는 특이한 차이점이다. 알릴 메타크릴레이트(AMA) 수지의 화학적 경화를 시도하는 분말 경화제는 화학적 반응에서 촉매제로써 작용하므로 완전히 양생된 수지(PAMA 수지)의 물성에는 영향을 주지 않는다. 알릴 메타크릴레이트(AMA) 수지는 분말 경화제에 의해 양생 과정 중에는 긴 탄소분자(-C-C-C-) 고리가 생성되고 완전히 양생되면 폴리알릴메타크릴레이트(polyallylmethacrylate; 이하 'PAMA'라 함)가 된다. 분말 경화제의 분량은 온도에 따라 변화될 수 있다.

아래의 구조식 1은 분말 경화제인 벤조일페록사이드(Benzoyl peroxide)의 촉매에 의해 AMA가 양생되어 PAMA를 형성하는 모습을 보여주고 있다.

[구조식 1]

본 발명의 차열성 도료 조성물은 단열성을 높이고 수화열을 감소시키면서 내구성을 향상시키기 위하여 중공 미립자를 혼입시킬 수 있다. 중공 미립자는 미세한 입상의 물질로서 내부에 중공이 존재하는 물질이다. 특히, 본 발명의 바람직한 실시예에서 중공 미립자로서 사용한 무기계의 실리카계 중공 미립자는 강도를 증진시키고, 동결 융해에 대한 저항성을 증가시키며, 황산, 염산 또는 유기산 등에 대한 화학 저항성을 증가시킬 뿐만 아니라, 수화열을 감소시키고, 수열성 및 내구성을 향상시키며, 고강도 및 고내구성을 갖는 콘크리트 제조에 효과적인 특징을 갖는다. 이와 같은 실리카계 중공 미립자는 포장체의 내구성을 향상시킬 뿐만 아니라 내하중성도 향상시키며, 따라서 실리카계 중공 미립자를 사용하여 대형 차량의 하중ㆍ충격에도 충분히 견딜 수 있는 포장체를 형성할 수 있다. 실리카계 중공 미립자는 여러 가지 입경의 것을 사용할 수 있으나, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 0.1㎛ 이하의 평균 입경을 갖는 중공 미립자를 사용한다. 이와 같이 작은 입경을 갖는 중공 미립자를 사용함으로써 차열성 도료 조성물을 포장체에 도포하더라도 도포면에 요철이 거의 형성되지 않으므로 포장체의 열반사성이 우수하다. 도 1에 나타난 0.1㎛ 이하의 평균 입경을 갖는 실리카 중공 미립자는 90% 이상이 구상으로 이루어져 차열성 도료 조성물이 도포된 포장체의 열반사성을 더욱 향상시킬 수 있고 단열성이 우수한 포장체를 형성할 수 있다. 중공 미립자의 혼입량은 차열성 도료 조성물 전체량에 대하여 10∼30중량%를 혼입하는 것이 바람직하다. 중공 미립자의 혼입량이 10중량% 보다 작으면 단열 효과가 낮고, 혼입량이 30중량% 보다 크면 단열 효과는 그다지 향상되지 않으면서 포장체의 강도가 저하될 수 있다.

아래의 구조식 2는 실리카 중공 미립자의 반응 메카니즘을 보여주고 있다.

[구조식 2]

실리카 중공 미립자는 일차 입자를 갖는 실리카 졸이 기본 요소이다. 실리카졸에는 시라놀기 (Si-OH)가 있는데, 여기에 산 혹은 물의 첨가에 의해 탈수, 축합 반응이 촉진되어 Si-O-Si의 네트워크를 형성하여 3차원 망상 구조를 이루게 되며, 이것을 바로 실리카 중공 미립자(또는 중공형 실리카 미립자)라고 한다. 실리카 중공 미립자는 다공성의 정도 및 입도에 의해 여러 가지 성질을 나타낸다.

첫째, 특수 세라믹 무기화학 반응(실록산 결합)으로 인하여 우수한 내후성 및 내구성을 발현시킨다. 즉, 탁월한 표면 강도를 가진다. 둘째, 무기질 하지에 화학적으로 침투하므로 밀착 프라이머가 불필요하다. 셋째, 우수한 침투력으로 콘크리트 표면에 작은 요철을 유지시켜 미끄럼을 방지한다. 넷째, 콘크리트 표면의 공극을 조밀하게 하여 오염물의 흡수를 억제한다. 다섯째, 탄산 가스나 수분의 침투를 억제하여 콘크리트의 중성화을 방지한다.

본 발명에 있어서 사용되는 안료로는 적외선을 반사하는 유기 안료인 아조 화합물(AZO compound)을 사용할 수 있다. 아조 화합물은 아조기 －N=N－를 갖는 화합물의 총칭이다. 아조 화합물은 아조기의 질소가 120°에 가까운 결합각을 가지고 있어 시스형과 트랜스형의　 기하이성질체가 가능한데, 대부분 안정한 트랜스형으로 존재하며, 트랜스형의 대표적인 아조 화합물로는 아조벤젠(azobenzene)이 있다. 이러한 아조 화합물은 소비자가 원하는 색상을 낼 때 사용할 수 있다.

아래의 구조식 3은 아조 화합물의 일종인 4-하이드록시페닐 아조벤젠(4-hycroxyphenyl azobenzene)의 구조식이다.

[구조식 3]

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차열성 도료 조성물은 안료나 중공 미립자의 분리를 억제하기 위하여 층분리 방지제로서 벤토나이트(Si₂O₅; Bentonite)를 사용할 수 있다. 벤토나이트는 몬모릴로나이트를 주성분으로 하고 석영, 크리스로밸라이트, 장석, 제올라이트 등을 함유한 점토, 암석의 풍화 생성 과정에서 생성된 점토 광물이다. 결정구조를 갖는 미세한 입자이며, 수분을 흡착하면 부피가 커지는 팽윤성이 큰 물질이다. 이와 같은 벤토나이트는 몬모릴로나이트군에 속하며, 대표적인 몬모릴로나이트와 함께 특이한 물리성을 가진다. 벤토나이트는 칼슘과 마그네슘이 함유된 규산알루미나 복합체인데, 강한 흡습성은 이화학 조성에서 유래하는 구조에 의한다. 땅속에 응회암질 이암이나 화산회암이 있을 때, 그 풍 화 분해의 과정에서 벤토나이트가 생성된다. 벤토나이트 결정은 Si₂O₅형 층상구조(層狀構造)를 갖는다. 벤토나이트는 흰색이나 회색의 미세한 바늘 모양의 분말덩어리로 물속에서 저절로 부서져서 팽윤하여 가는 비늘 모양을 갖는다. 벤토나이트의 굴절률은 α=1.478∼1.543, β=1.500∼1.526, γ＝1.516∼1.549이다. 이러한 벤토나이트는 이온 교환의 성질이 강하여 이온 교환체로 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차열성 도료 조성물은 경화제로서 벤조일페록사이드(Benzoyl peroxide; 이하 'BPO'라 함)를 사용할 수 있다. BPO의 분자식은 C₁₄H₁₀O₄이고, 백색의 고체로 분자량은 약 242.2g/mol, 녹는점은 약 104℃ 정도이며, 열이나 자외선 등에 의해 산소간의 결합이 쉽게 깨져 두 개로 나뉘어지며, 라디칼(Radical: 공유하지 않는 전자쌍을 가진 반응성 물질)을 생성한다. BPO는 특히 고분자의 결합 중에 라디칼 중합에 유용하게 쓰이는 물질이고, 라디칼 중합의 개시제로 쓰인다. BPO는 라디칼이 되어 고분자의 원료인 단량체(Monomer)를 공격하고, BPO와 단량체가 결합하면 새로운 라디칼을 형성하며, 이러한 라디칼 현상으로 계속 다른 단량체를 공격하여 결국 고분자를 만들게 된다. 알릴 메타크릴레이트(AMA) 수지의 화학적 경화를 시도하는 BPO는 화학적 반응에서 촉매제로써 작용하므로 완전히 양생된 수지(PAMA 수지)의 물성에는 영향을 주지 않는다. 알릴 메타크릴레이트(AMA) 수지는 BPO에 의해 양생 과정 중에는 긴 탄소분자(-C-C-C-) 고리가 생성되고 완전히 양생되면 PAMA가 된다.

아래의 구조식 4는 벤조일페록사이드의 구조식이다.

[구조식 4]

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차열성 도료 조성물은 백색안료 및 흑색안료 등을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서 사용되는 적외선 영역의 광반사성이 우수하고 노면의 온도 상승을 억제하는 역할을 하는 백색 안료로 TiO₂(Titanium dioxide)를 사용할 수 있다. 티탄 산화물은 보통 화학식인 TiO₂인 산화티탄(Ⅳ)를 가리키며,　고온에서 안정한 루틸형, 저온에서 안정한　예추형, 중간 온도에서 안정한　브루카이트형으로 나뉘며, 내산(耐酸)ㆍ내알칼리 도료, 은폐력이 강한 백색 안료 등에 사용된다. 산화티탄(Ⅳ)은 이산화티탄이라고도 하며, 티탄산무수물 또는 티타니아라고도 한다. 천연으로는 브루카이트, 예추석(銳錐石), 판(板)티탄석, 일메나이트(티탄철석) 등의 광물로서 존재한다. 산화티탄(Ⅳ)은 구조가 다른 3개의 변종이 알려져 있는데, 고온에서 안정한 형을 루틸형, 저온에서 안정한 형을 예추형, 중간 온도에서 안정한 형을 브루카이트형이라고 한다.

루틸형의 산화티탄(Ⅳ)은 각종 무기산, 유기산, 알칼리, 가스 등에 침식되지 않으며, 열에 대해서도 1,800℃까지 용해되지 않는다. 산화티탄(IV)은 금속 티탄을 공기 속에서 강열하면 생기는데, 공업적으로는 일메나이트 등의 광물을 분쇄 및 건조시켜 진한 황산을 가하고, 여과액에 쇠부스러기를 가하여 위에 뜬 액체 를 냉각시킨 후 물을 가해서 침전시켜 800∼900℃에서 배소하여 얻을 수 있다.

산화티탄(Ⅳ)은 내산(耐酸)ㆍ내알칼리 도료, 은폐력이 강한 백색 안료, 인조견, 스테이플파이버, 화학섬유 등의 광택을 없애는 데 사용되는데, 무해(無害)하므로 특히 화장품이나 그림 물감, 완구의 도료, 식품의 포장용지 등에 사용된다. 또한, 금속 제품의 연마, 유기 티탄화합물의 원료, 법랑(琺瑯)이나 도자기의 유약, 티탄콘덴서, 치과용 재료 외에, 비누, 날염, 인쇄잉크, 인조피혁 등에도 사용된다. 티탄 산화물로는 이밖에 산화티탄(Ⅱ), 산화티탄(Ⅲ), 과산화티탄 등이 알려져 있다. 산화티탄(IV)은 적외선 영역의 광반사성이 우수하기 때문에 노면의 온도 상승을 억제하는데 탁월한 효능을 발휘한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차열성 도료 조성물은 적외선을 반사하고 온도 상승을 억제하기 위한 흑색 안료로서 AMA 흑색 안료를 사용할 수 있다. 적외선을 반사하는 중요한 역할을 하는 흑색 안료인 AMA 흑색안료는　자외선으로부터 가시광선 영역까지의 전 영역의 광을 흡수하여 겉보기상으로는 흑색을 나타내지만 근적외선 영역에서는 흡수보다 반사 및 투과가 많은 성질을 갖고 있다. 이 때문에 AMA 흑색 안료는 육안으로는 흑색으로 되어 있지만, 적외선 사진이나 적외선 센서에서는 백색, 재색으로 되어 보기 어렵게 되는 효과가 있다. 또한, 적외선(열선)을 흡수하지 않고 반사하기 때문에 구조물의 표면에 도포하면 일반 흑색도장에 비해 온도 상승을 억제하는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차열성 도료 조성물을 이용한 차열성 포장체는 포장체 표면의 미끄럼 방지를 위하여 세라믹 골재를 사용한다. 이하에서, 포장체는 포장 모체와 표면에 도포되는 도료를 포함하는 의미로 사용하고, 미끄럼 방지용 포장체는 포장 모체와 표면에 도포되는 도료 및 상기 도료 상부에 살포된 세라믹 골재를 포함하는 의미로 사용한다. 세라믹 골재는 일반적인 미끄럼 방지재인 제강 슬래그보다 비표면적이 8배 이상이고, 공극률이 7배 이상인 특징을 가지고 있다. 세라믹 골재는 2∼4㎜의 입경을 갖는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 세라믹 골재로는 가네트 골재, 맥반석 골재 등을 사용할 수 있다. 부착 단면이 큰 특징을 갖는 세라믹 골재를 사용하면 부착력이 커져 차량 타이어의 마찰에 의해 차량의 탈락을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 세라믹 골재의 살포량은 1m²당 800g 내지 1,600g을 살포하는 바람직하다. 1,600g을 초과할 경우에는 차열성 도료 조성물의 전면적을 덮을 수 있으므로 차열 효과가 저하되고, 800g 미만일 경우에는 차량 타이어와의 마찰력이 저하된다.

본 발명의 차열성 포장체는 아스팔트 포장체 및 콘크리트 포장체로서 사용될 수 있다. 차열성 포장체를 적용한 아스팔트 포장에는 밀입도 아스팔트 포장, 개립도 아스팔트 포장, 갭입도 아스팔트 포장, 쇄석 매스틱 포장 등이 있다. 또한, 차열성 포장체는 시멘트 콘크리트 포장, 수지계 포장, 보도용 평판 블록, 인터록킹 블록, 프리캐스트 콘크리트판 등을 사용한 블록 포장 등에 사용될 수 있다. 본 발명의 차열성 포장체의 효능을 확인하기 위해서, 옥내에서 시험을 행하였다. 시험은, 차열성 포장 공시체(차열성 포장체 시료)에 광을 조사하고, 각 차열성 포장 공시체 내의 온도를 측정하는 것에 의해 행해졌다. 차열성 포장 공시체는 각종의 도 료를 포장 모체 공시체에 도포하여 제작하였다.

본 발명에서 사용된 실시예와 비교예는 다음과 같다.

<실시예 1>

AMA 반응성 수지를 50중량%, 실리카 중공 미립자를 25중량%, 아조 화합물을 3중량%, TiO₂를 5중량%, 층분리 방지제인 벤토나이트를 2중량%, 경화제인 BPO를 5중량%, AMA 흑색 안료를 10중량%로 하여 차열성 도료 조성물을 도포한 후, 2∼4㎜의 입경을 갖는 세라믹 골재를 800g/m²을 살포하였다.

<실시예 2>

AMA 반응성 수지를 55중량%, 실리카 중공 미립자를 20중량%, 아조 화합물을 3중량%, TiO₂를 5중량%, 층분리 방지제인 벤토나이트를 2중량%, 경화제인 BPO를 5중량%, AMA 흑색 안료를 10중량%로 하여 차열성 도료 조성물을 도포한 후, 2∼4㎜의 입경을 갖는 세라믹 골재를 1200g/m²을 살포하였다.

<비교예 1>

AMA 반응성 수지를 66.7중량%, 아조 화합물을 4중량%, TiO₂를 6.6중량%, 층분리 방지제인 벤토나이트를 2.7중량%, 경화제인 BPO를 6.7중량%, AMA 흑색 안료를 13.3중량%로 하여 도료 조성물을 도포한 후, 2∼4㎜의 입경을 갖는 세라믹 골재를 600g/m²을 살포하였다.

<비교예 2>

AMA 반응성 수지를 51.5중량%, 실리카 중공 미립자를 25.7중량%, TiO₂를 5.2중량%, 층분리 방지제인 벤토나이트를 2.1중량%, 경화제인 BPO를 5.2중량%, AMA 흑색 안료를 10.3중량%로 하여 도료 조성물을 도포한 후, 2∼4㎜의 입경을 갖는 세라믹 골재를 2,200g/m²을 살포하였다.

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<비교예 3>

AMA 반응성 수지를 51중량%, 실리카 중공 미립자를 25.5중량%, 아조 화합물을 3.1중량%, TiO₂를 5.1중량%, 경화제인 BPO를 5.1중량%, AMA 흑색 안료를 10.2중량%로 하여 도료 조성물을 도포하였다.

<비교예 4>

AMA 반응성 수지를 52.6중량%, 실리카 중공 미립자를 26.3중량%, 아조 화합물을 3.2중량%, TiO₂를 5.3중량%, 층분리 방지제인 벤토나이트를 2.1중량%, AMA 흑색 안료를 10.5중량%로 하여 도료 조성물을 도포하였다.

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<시험예>

실시예 1~2 및 비교예 1~4에 대하여 광을 조사하고 내부 온도를 측정하였다. 실시예 및 비교예들에 의하여 도료 조성물을 도포하여 시험체를 제작하였다. 시험체는 밀립도 아스팔트로 크기는 30×30cm, 두께 5cm이다. 시험체의 도포는 솔을 이용하여 1회 도포하고 경화된 후, 재차 도포하는 방식으로 2회 도포하였다.

온도는 태양광에의 노출에 의한 포장 시험체 내의 온도를 경시적으로 측정하였다.

명도(L)는 동일한 명도 조건(24 Lux로 고정)에서 실시하였다. 이것은 밝아 질수록 광(가시광)의 반사율이 높아지게 되므로, 동일 조성의 도료에서도 명도가 다르면 광조사에 의한 온도 상승이 달라지기 때문에 측정하였다.

가사 시간(ASTM D 1640)은 25±2℃, 50±2% RH에서 작업할 수 있는 시간을 측정하였다.

도료 도포량(Kg/m²)은 단위 면적당 시공 소유량을 계산하여 모든 예가 동일한 도포량이 되도록 하였다.

동적 안정도(회/mm)는 휠 트래킹 시험을 실시하였다. 이 시험은 소정의 온도, 소정의 속도에서, 적재한 고무 차륜을 소정의 치수의 공시체 위를 반복하여 왕복 주행시켜 단위 시간당의 변형량으로부터 동적 안정도(DS)를 구하는 것이다.

동적 안정도(회/㎜) = 42 * (t₂-t₁)/(d₂-d₁)

이 시험은 30 * 30cm, 두께 5cm의 공시체의 중심 직선상을 대형 차량의 하중에 상당하는 차륜 하중 686±10N의 시험륜을 42±1회/분의 속도로 왕복 주행 시켰다. 그리고, 주행 개시 후 소정의 시간(t₁으로부터 t₂의 사이의 시간)에 있어서의 포장 공시체의 변형량으로부터 동적 안정도가 구해졌다. 동적 안정도는 포장 공시체가 1㎜ 변형하는데 필요한 하중륜 주행회수(회/㎜)로 표시된다. d₁은 t₁(표준적으로는 주행 개시 후 45분)에 있어서의 변형량(㎜)이며, d₂는 t₂(표준적으로는 주행 개시 후 60분)에 있어서의 변형량(㎜)이다.

도막 표면의 외관은 동적 안정도를 측정한 후 도막 표면의 외관을 시각적으로 판단한 결과이다.

미끄럼 저항성(BPN)은 ASTM E 303(표면마찰특성 측정방법) 및 AASHTO T 278(British pendulum tester로 측정한 표면마찰 특성)에 의한 시험을 수행하였다.

구분	실시예1	실시예2	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
시험 개시시의 표면 온도(℃)	55°	55°	55°	55°	55°	55°
시험 개시시의 표면 명도(L)	24	24	24	24	24	24
가사 시간	50분	45분	35분	45분	45분	45분
명도(L)	52	50	48	50	51	49
온도(℃)	32	35	43	42	40	39
동적안정도 (회/㎜)	16000	14500	8550	13500	13000	12000
도막 표면의 외관	깨어짐 / 박리없음	깨어짐 / 박리없음	깨어짐 / 박리없음	깨어짐 / 박리없음	깨어짐 / 박리없음	깨어짐 / 박리
미끄럼 저항성(BPN)	85	90	45	50	50	52

위의 표에 나타난 바와 같이 실시예 1 및 2는 전체 물성에서 최적의 물성을 가짐과 동시에 온도 하락폭이 20-23℃로 낮아지는 것을 알 수 있었다. 또한 동적 안정도 및 미끄럼 저항성도 비교예들과 비교해서 우수한 성능을 보였다. 비교예1 내지 비교예 4는 실시예들과 비교하여 동적 안정도, 미끄럼 저항성 및 온도 하락폭이 떨어지는 결과를 보였다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

도 1은 0.1㎛ 이하의 평균 입경을 갖는 실리카 중공 미립자를 보여주는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope; SEM) 사진이다.

Claims (6)

1. 결합재인 알릴 메타크릴레이트 수지 45∼55중량％;

   입상의 물질로서 내부에 중공이 존재하는 중공 미립자 10∼30중량％;

   적외선을 반사하는 유기 안료인 4-하이드록시페닐 아조벤젠 2∼6중량％;

   수분을 흡착하면 부피가 커지는 팽윤성을 갖는 층분리 방지제 2∼5중량％;

   라디칼 중합을 유도하여 상기 결합재를 경화시키는 벤조일페록사이드(Benzoyl peroxide) 3∼8중량％;

   적외선을 반사하여 온도 상승을 억제하는 알릴 메타크릴레이트 흑색안료 8∼12중량％; 및

   적외선을 반사하여 온도 상승을 억제하는 TiO₂ 백색 안료 3∼6중량％를 포함하며,

   상기 알릴 메타크릴레이트 수지는 상기 벤조일페록사이드에 의해 경화되어 양생되면 탄소분자 고리를 갖는 폴리알릴메타크릴레이트를 이루는 차열성 도료 조성물.
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3. 제1항에 있어서, 상기 중공 미립자는 평균 입경이 0.1㎛ 보다 작거나 같은 실리카 중공 미립자로 이루어진 것을 특징으로 하는 차열성 도료 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 층분리 방지제는 벤토나이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 차열성 도료 조성물.
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6. 미끄럼을 방지하기 위한 차열성 포장체에 있어서,

   제1항, 제3항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 기재된 차열성 도료 조성물이 도포되고, 상기 차열성 도료 조성물 상에 세라믹 골재가 살포되어 구비되는 미끄럼 방지용 차열성 포장체.

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