KR20060124455A - 고효율 역반사 도로 표시 도료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 야간이나 우천시 또는 눈이 내리는 경우 자동차 전조등 및 외부 빛에 대한 역반사율이 우수한 도로 표시 도료에 관한 기술분야로 (a) 유리입자, 세라믹 입자 또는 유리입자와 세라믹 입자를 굴절률이 다른 Poly(methylmetacrylate)(PMMA), Epoxy, poly(acrylic acid)(PAA), Poly(ethylene)(PE) 중에서 선택된 고분자와 혼합하여 코팅 입자를 제작하는 단계; (b) 상기 코팅 입자 2종 이상을 혼합하여 습식, 건식 또는 용융시켜 하나의 복합 입자로 만드는 단계; (c) 상기 복합입자를 코로나 방전 또는 플라즈마 처리를 통하여 표면처리하는 단계; 및 (d) 상기 표면처리된 복합입자를 도로표시용 페인트와 혼합하는 것을 특징으로 하는 고효율 역반사성 도로 표시용 도료의 제조방법을 제공한다. 상기 코팅입자는 형광물질 또는 발광물질을 혼합하여 야간 또는 우천시에 효율적인 표시가 가능하도록 할 수 있다.

도로 표시 도료, 유리알, 역반사성

Description

고효율 역반사 도로 표시 도료{Paint for load marking with high retroreflection efficiency}

도 1은 본 발명에 따른 도로표시재 및 다굴절률 복합입자 구조에 대한 단면도이다.

본 발명은 도로 표시용 도료 및 이의 제조방법에 관한 것이며, 특히 야간이나 우천시 또는 눈이 내리는 경우 빛의 역반사율이 우수한 도로 표지 도료용 유리알을 함유하고 있는 도료에 관한 기술분야이다.

도로의 노면 교통표시는 운전자들과 보행자들에게 주간에는 잘 식별되어 교통사고 예방에 도움이 되는 반면, 야간이나 우천시 또는 눈이 내릴 시에는 잘 식별이 되지 않아 많은 교통사고가 유발되고 있다.

야간이나 우천시에 노면의 표시를 식별하기 어려운 이유는, 차량의 전조등에 서 나오는 빛이 도로 표시선과 매우 낮은 각도로 입사되어 광원으로 되돌아오지 않고 운전자 반대 방향으로 반사되기 때문이다. 즉, 85도 이상 되는 고 입사각 빛의 경우에는 대부분의 빛이 원래 광원으로 되돌아와서 식별이 용이한 반면, 차량 전조등의 빛은 노면 표시선과 30 내지 40도의 낮은 각도로 입사하기 때문에 광원으로의 재귀현상을 기대하기 어렵다. 한편, 우천시에는 도로 표시선 위에 물방울이 형성되어 전조등 빛이 표면 산란되는 현상으로 표시선 식별이 더욱더 어려워진다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 여러 가지 기능성 도로용 도료가 개발되어왔지만 빛의 역반사율을 개선하기는 어려운 실정이다.

일반적인 역반사 도로 표시 페인트의 제조에서 특징적인 것은 투명한 유리 입자 또는 세라믹 입자를 사용하는 것이다. 이러한 입자의 사용은 유리나 세라믹의 높은 굴절률을 이용한 것이며, 현재 페인트 위에 도포하거나, 혼합하여 응용하고 있다. 즉 투명한 유리 또는 세라믹 입자는 각각 구형 렌즈로 작용하는데, 염료를 통과한 빛은 입자에 의해 굴절되어 광원 쪽으로 역반사하게 되는 원리를 이용한다.

국내특허 제0298684호(2001년 6월 4일 등록)에서는 도로 표시선에 유리-고분자 비드에 축광 염료를 함유시켜 강도 및 야간 식별을 높였으며, 국내특허 제0378670호(2003년 3월 20일 등록)에서는 폐유리를 이용한 글래스 입자의 제조를 기술하고 있다. 국내특허 제0101046호(1996년 6월 22일 등록)는 우수한 내마모성과 굴절률을 가지는 글라스 입자의 조성 및 제조방법에 대해 기술하고 있다. 국내특허 공개 제2003-0062947호(2003년 7월 28일 공개)는 다수의 유리입자를 함유하는 도로 표시재 시트형 도로표시재를 개발하여 유리입자를 도료와 혼합하지 않고 시트층위에 분포하게 하는 특징을 나타내고 있다.

국외의 경우, 미국특허 공개 제2003-0090800호, 제2002-0146538호에서는 역반사용 도로 표시재에 함유되는 내마모성 및 반사율이 우수한 유리알의 조성 및 제조법을 나타내고 있다. 또한, 미국특허 공개 제2005-0100709호, 제2004-0146349호, 제2003-0102460호에 있어서도 유리입자의 고분자 코팅과 구조변화를 통한 형광/발광 물질의 안정성을 제시하고 있다.

이러한 상기 기 발명의 경우 도로표시 도료용 유리알 제작에 있어서 단일한 유리/세라믹 입자-고분자 코팅시스템을 이용할 경우 굴절률의 조절에 한계가 있으므로, 여러 가지 굴절률을 가지는 고분자 수지를 응용하여 유리/세라믹 표면 코팅을 한 후 이들을 하나의 복합입자로 제작하여 한 입자 내에 여러 굴절률을 가지도록 유도하여 빛의 역반사율을 높이고자 한다.

또한, 고분자 입자나 유리 또는 세라믹 입자가 도료의 표면에 노출될 경우 도료와의 열팽창개수 및 표면장력 차이로 인하여 분리되는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 유리 또는 세라믹을 코팅하고 있는 고분자 입자의 코로나/플라즈마 표면 처리를 통하여 박리 및 탈리 방지의 향상을 도모할 수 있다.

이에 본 발명자들은, 상기 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 다양한 굴절률을 가지는 고분자 복합입자와 이의 표면개질을 통한 도로 노면표시 페 인트의 고효율 역반사 성질을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 (a) 유리입자, 세라믹 입자 또는 유리입자와 세라믹 입자를 굴절률이 다른 Poly(methylmetacrylate) (PMMA, n=1.4893), Epoxy (n=1.60), Poly(acrylic acid) (PAA, n=1.52), Poly(ethylene) (PE, n=1.54) 중에서 선택된 고분자와 혼합하여 코팅 입자를 제작하는 단계; (b) 상기 코팅 입자를 2종 이상을 혼합하여 습식, 건식 또는 용융시켜 하나의 복합 입자로 만드는 단계; (c) 상기 복합 입자를 플라즈마 또는 코로나 방전을 통하여 표면처리하는 단계; 및 (d) 상기 표면처리된 복합 입자를 도로표시용 페인트와 혼합하는 것을 특징으로 하는 역반사성 도로 표시용 도료의 제조방법을 제공한다.

상기 코팅입자는 형광물질 또는 발광물질을 혼합하여 야간 또는 우천시에 효율적인 표시가 가능하도록 할 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 방법들에 의해 제조되고, 다양한 굴절률을 가진 고분자 비드의 상호 작용에 의한 역반사율을 높이고, 표면 처리를 통한 입자 표면의 수용성 성질을 증대하여 우천시에 물방울 입자의 맺힘 현상을 예방할 수 있는 도로 표시용 도료를 제공한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

실시예 1 및 2:

유리 분말(입도: 280 ㎛)과 세라믹 분말(실리카, 입도: 160 ㎛) 각 100g씩을 10wt% PMMA-아세톤 용액 1리터에 각각 넣어 균일하게 분산시켰다. 분산시킨 용액에 0.1g 형광 염료를 넣고 재 교반하고 노즐을 통하여 방울씩 떨어뜨린 후 원심력판에서 회전시켜 구형의 입자를 수득하였다. 상기 제조된 입자의 입도는 입도분석기(Single Particle Optical Sizer)를 통하여 측정하였고 표 1에 나타내었다.

실시예 3 및 4:

PAA를 디옥산에 용해하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 및 2와 동일한 방법으로 실시하여 입자를 수득하였다.

실시예 5 및 6:

PE 파우더 100g과 유리분말 및 세라믹분말 100g씩을 각각 반응기에 넣고 130℃로 가열하면서 교반하였다. 0.1g 형광염료를 넣고 교반하고 용융된 PE수지를 노즐을 통하여 상온에 방울씩 떨어뜨린 후 원심력판에서 회전시켜 구형의 입자를 수득하였다.

실시예 7 및 8:

실시예 1 내지 6을 통해 수득된 PMMA, PAA 및 PE 입자를 각각 100g씩 반응기 에 넣고 에폭시 수지의 에피클로로히드린 용액과 다이알콜 용액을 1:1로 혼합한 용액 300g과 교반하였다. 에폭시 반응이 완전히 일어나기 전에 노즐을 통하여 방울씩 떨어뜨린 후 구형의 복합 입자를 제조하였다.

비교 실시예 1 및 2:

상기 실시에 1 내지 6에서 얻어진 PMMA, PAA 및 PE 입자를 넣지 않고 유리분말과 세라믹분말 150g씩과 에폭시 용액 449.85g과 형광물질 0.15g만을 가지고 실시예 7 내지 8과 같은 조건으로 입자를 제조하였다.

실시예 9 및 12:

실시예 7 및 8에서 얻어진 복합 입자 100g을 코로나 방전기를 지나는 벨트에 올려놓고 스테인리스 1형 전극과 4KW, 15-20KHz의 주파수를 가지는 발진기와 트랜스로 구성된 코로나 방전기에서 표면개질을 실시하였다.

표 2는 방전된 재료의 물에 대한 표면 접촉각을 나타내고 있으며, 접촉각 측정을 위하여 실시예 7 및 8과 비교 실시예 1 및 2의 최종 형태를 입자 형태가 아닌 300㎛ 두께의 필름 형태로 제조하여 코로나 방전 후 나타내었다.

비교 실시예 3 및 6:

상기 실시예 9 내지 12에서 코로나 방전을 하지 않고 300㎛ 두께의 필름 형태로 제조하여 상온에서 물에서의 접촉각을 측정하였다.

상기 제조된 입자의 굴절률을 측정하기 위하여 KS L 2521 "도로 표지 도료용 유리알“의 측정방법을 사용하였다. 즉, 슬라이드 유리판 위에 굴절률 1.50의 침액을 한 방울 떨어뜨리고 유리알을 막자사발로 분쇄한 미세편을 적신 것을 시험편으로 하였다. 이 시험편을 나트륨램프를 투과광원으로 하여 배율 100배의 현미경을 사용하여 휘선의 이동을 관찰하였다. 이에 굴절률 1.64의 침액을 사용한 시험편을 만들어 같은 조작을 상온에서 수행하였다. 그 측정결과를 표 3에 나타내었다.

생성된 입자의 겉모양 테스트를 위하여 시료 약 1g을 투명한 유리판 또는 플라스틱판 위에 겹쳐진 것이 없도록 균일하게 펴서 시험편으로 하고, 현미경을 사용하여 중심 입자지름의 유리알의 윤곽에 초점을 맞춰 투과광에 따라서 시험하였다. 이때 시야 내의 총개수와 결점이 있는 것의 개수를 세었다. 실험은 두 번하여 다음의 수학식 1에 따라 결점이 있는 것의 혼입률을 산출하고, 소수점 이하 1자리 수까지 구하여 표 3에 나타내었다.

P={(C₁+C₂)/(N₁+N₂)} × 100

여기에서 P: 결점이 있는 것의 혼입률(%), N1: 첫 번째 시험한 총 개수, N2: 두 번째 시험한 총 개수, C1: 첫 번째 시험에서 결점이 있는 것의 개수, C2: 두 번째 시험에서 결점이 있는 것의 개수

실시예 13 및 16:

노면 교통 표시용 수지를 180℃로 가열하여 실시예 7 내지 8에서 얻어진 유리/세라믹-고분자 복합 입자를 10 내지 40%로 혼합하였다. 복합 입자 함유 도료의 역반사 계수를 ASTM Standard E809-94a의 Procedure B법에 의해 측정한 후 표 4에 나타내었다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 역반사율이 우수한 유리/세라믹-고분자 복합비드를 제공하여 야간이나 우천시에 식별이 우수한 도로 표시용 도료로 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (3)

1. (a) 유리입자, 세라믹 입자 또는 유리입자와 세라믹 입자를 PMMA, Epoxy, poly(acrylic acid) 및 Poly(ethylene) 중에서 선택된 고분자 물질과 혼합하여 코팅입자를 제작하는 단계;

   (b) 상기 코팅입자 두 개 이상을 혼합하여 습식, 건식 또는 용융시켜 하나의 복합 입자로 만드는 단계;

   (c) 상기 복합입자를 코로나 방전 또는 플라즈마 처리를 통하여 표면처리하는 단계; 및

   (d) 상기 표면처리된 복합입자를 도로표시용 페인트와 혼합 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 역반사율이 우수한 유리/세라믹-고분자 복합 입자를 함유한 도로 표시용 도료의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 복합입자를 구성하는 물질이 2종 이상의 코팅입자로 구성되고 도료와의 혼합비가 10 내지 40 wt%를 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 코팅입자가 형광물질 또는 발광물질을 포함함을 특징으로 하는 방법.

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