KR102512491B1 - 야간 시인성이 개선된 가드레일 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 야간 시인성이 개선된 가드레일 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가드레일을 전처리하는 단계와, 상기 전처리된 가드레일 표면을 분체도료로 도장하는 단계와, 상기 도장된 가이드레일을 열처리 및 건조하는 단계를 포함하되, 상기 분체도료는 형광안료 및 축광안료를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 간단한 분체도장만으로 가드레일의 야간 시인성은 물론, 내구성, 접착성, 내오염성, 지속성 등을 높여 운전자가 안전운전을 할 수 있도록 하며, 도장 주기를 연장할 수 있다는 장점이 있다.
Description
본 발명은 야간 시인성이 개선된 가드레일 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 형광안료 및 축광안료를 이용하여 가드레일을 분체도장함으로써, 간단한 방법으로 가드레일의 야간 시인성을 높인 야간 시인성이 개선된 가드레일 및 그 제조방법에 관한 것이다.
가드레일이란 열차 바퀴의 탈선으로 인한 사고를 방지하기 위하여 본선 레일 안쪽 또는 바깥쪽에 설치한 레일을 말하는 것이나, 자동차 도로의 경우에는 도로교통의 안전을 위하여 도로 양쪽에 설치한 방호책을 말한다. 이것은 주로 산길 또는 굴곡로에서 자동차가 도로 밖으로 떨어지는 것을 막기 위하여 설치되며, 도시에서는 보도와 차도의 경계에 설치하여 보행자를 보호한다. 다만, 야간이나 악천후 시에는 식별성이 극히 열악하므로 가드레일을 발견하지 못하여 충돌 또는 추락 사고가 빈발하게 된다.
이에 대한 안전대책 차원에서 가드레일의 식별성이 향상되도록 여러 가지 방안이 강구되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-0871138호에서는 가드레일용 지주캡에 발광수단을 구비시킴으로써, 야간 시인성을 개선하는 방법을 제안하였다. 그리고 대한민국 등록특허 제10-2209251호에서는 형광필름을 구비한 구조물을 가드레일에 별도로 부착시켜 시인성을 개선하는 방법을 제안하였다.
그러나 상기한 방법 모두 별도의 구조물 또는 발광수단을 가드레일에 설치해야 하는 등 그 경제성 및 지속성이 좋지 못하고, 시공 편의성이 떨어진다는 단점이 있었다.
본 발명의 목적은 가드레일을 형광안료 및 축광안료를 포함하는 분체도료로 도장함으로써, 가드레일의 야간 시인성 및 그 지속성을 높여 운전자가 안전운전을 할 수 있도록 하는 야간 시인성이 개선된 가드레일 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 경제성이 우수한 야간 시인성이 개선된 가드레일 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 야간 시인성이 개선된 가드레일의 제조방법은, 가드레일을 전처리하는 단계와, 상기 전처리된 가드레일 표면을 분체도료로 도장하는 단계와, 상기 도장된 가이드레일을 열처리 및 건조하는 단계를 포함하되, 상기 분체도료는 형광안료 및 축광안료를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분체도료는, 내후성 폴리에스터 수지 100중량부, 경화제 2~10중량부, 경화촉진제 0.1~10중량부, 축광안료 10~50중량부 및 형광안료 1~5중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분체도료는, N-β-아미노에틸-γ-아미노프로필 메틸디메톡시 실란화합물 1~5중량부 및 옥토시놀 0.1~2중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분체도료는, 그래핀 플레이크 1~2중량부를 더 포함하되, 상기 그래핀 플레이크는 두께 0.1~10nm, 면적 0.1~100㎚2의 크기인 것을 특징으로 한다.
상기 분체도료는, 산화제일구리(Cu2O) 1~2중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 가드레일을 전처리하는 단계 후, 상기 전처리된 가드레일을 백색의 하도용 분체도료로 도장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 야간 시인성이 개선된 가드레일은 상기한 방법으로 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 간단한 분체도장만으로 가드레일의 야간 시인성은 물론, 내구성, 접착성, 내오염성, 지속성 등을 높여 운전자가 안전운전을 할 수 있도록 하며, 도장 주기를 연장할 수 있다는 장점이 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 가장 큰 특징은 형광안료 및 축광안료를 포함하는 분체도료를 도장하는 방법을 통해 가드레일의 야간 시인성을 개선함으로써, 경제성, 시인성, 지속성 등이 우수한 가드레일을 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 야간 시인성이 개선된 가드레일의 제조방법은, 가드레일을 전처리하는 단계와, 상기 전처리한 가드레일 표면을 분체도료로 도장하는 단계와, 상기 도장된 가이드레일을 열처리 및 건조하는 단계를 포함하되, 상기 분체도료는 형광안료 및 축광안료를 포함하는 것을 특징으로 한다.
가드레일을 전처리하는 단계
먼저, 가드레일을 전처리한다.
본 발명에서 상기 가드레일이란 가드레일 판넬, 가드레일의 지주, 가드레일의 지주캡 등의 시설물 중 하나 이상을 의미하는 것으로, 가드레일 시설물 하나 이상에 분체도장을 실시하여 야간 시인성을 개선하는 것이다.
이때, 상기 전처리는 가드레일 표면의 불순물을 제거하는 것으로, 이를 통해 분체도료의 부착성을 높이는 것이다. 상기 전처리방법은 제한하지 않는바, 예시적으로 브러쉬 등으로 표면 이물질을 제거하는 것일 수도 있고, 산처리 및 건조의 과정을 통해 가드레일 표면의 불순물을 제거하는 것일 수도 있다.
상기 전처리된 가드레일 표면을 분체도료로 도장하는 단계
다음으로, 상기 전처리된 가드레일 표면을 축광안료 및 형광안료를 포함하는 분체도료로 도장함으로써, 가드레일의 야간 시인성을 개선한다. 아울러, 이러한 도장을 통해 내구성, 도장의 접착성, 내오염성, 발광 지속성 등을 개선하는 것이다.
이때, 그 도장방법은 종래 분체도장방법에 의하는 것으로, 전처리된 가드레일을 50℃~80℃로 예열한 후, 정전스프레이건을 이용하여 축광안료 및 형광안료를 포함하는 분체도료를 가드레일 표면에 분사하는 것이다. 본 발명에서 상기 축광안료 및 형광안료를 포함하는 도장층은 80㎛~2000㎛의 두께임이 바람직한바, 충분한 축광 및 형광을 위한 것이다.
본 발명에서 상기 축광안료 및 형광안료를 포함하는 분체도료로는 시판되는 상품 중 어떠한 것이라도 사용할 수 있으나, 바람직하게는 내후성 폴리에스터 수지 100중량부, 경화제 2~10중량부, 경화촉진제 0.1~10중량부, 축광안료 10~50중량부 및 형광안료 1~5중량부를 포함하는 분체도료를 이용하는 것으로, 이에 대해서는 하기에서 다시 자세히 설명한다.
즉, 본 발명은 축광안료 뿐 아니라 형광안료를 함께 적용하여 야간 시인성을 현저히 개선하는 것은 물론, 주간 시인성 역시 개선한다. 아울러, 상기와 같은 분체도료를 통해 내구성, 내오염성 역시 개선함으로써, 가드레일의 야간 시인성 및 물성을 경제적으로 개선할 수 있는 것이다.
한편, 축광 및 형광의 효율을 높이고, 도장의 내구성 및 접착성을 높이기 위하여, 축광안료 및 형광안료가 포함된 분체도료의 도장 전, 하도용 분체도료를 도장하는 것이 바람직하다.
상기 하도용 분체도료는 이 기술이 속하는 분야에서 공지된 폴리에스테르, 우레탄, 에폭시 폴리에스테르 등의 분체도료 중 어느 하나를 이용할 수 있는 것으로, 그 종류를 제한하지 않는다. 다만, 축광 및 형광의 효율을 높이기 위하여 백색의 도료를 이용한다.
이때, 상기 하도용 분체도료의 도장은, 전처리된 가드레일을 50℃~80℃로 예열한 후, 정전스프레이건을 이용하여 하도용 분체도료를 가드레일 표면에 분사하고, 이를 100℃~250℃로 5~60분간 가열하여 경화시키는 것으로, 도장층의 내구성, 강도 등을 개선한다. 상기 하도 도장층은 그 두께를 제한하지 않으나, 40㎛~500㎛이면 족하다.
상기 도장된 가이드레일을 열처리 및 건조하는 단계
그리고 상기 도장된 가드레일을 100℃~200℃로 5~30분간 열처리하여 경화시키고, 실온 냉각하여 건조한다.
상기와 같은 방법으로 도장된 가드레일은 축광안료 및 형광안료를 통해 야간시인성은 물론, 주간 시인성 역시 현저히 개선되며, 내구성, 내오염성 등의 물성 역시 우수하다는 장점이 있다.
이하, 본 발명에 의한 축광안료 및 형광안료를 포함하는 분체도료에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 분체도료는, 내후성 폴리에스터 수지 100중량부, 경화제 2~10중량부, 경화촉진제 0.1~10중량부, 축광안료 10~50중량부 및 형광안료 1~5중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 내후성 폴리에스터 수지는 분체도료의 메인 수지로서, 산가가 20 내지 40 mgKOH/g인 폴리에스터 수지를 사용하는 것이다. 이하, 중량부는 상기 내후성 폴리에스터 수지 100중량부를 기준으로 한다.
상기 경화제는 폴리에스터 수지의 경화를 위한 것으로, 지방족 에폭시(Aliphaticepoxy), 방향족 에폭시(Aromatic epoxy) 및 하이드록시알킬 아미드(Hydroxyalkylamide (또는 Primid); HAA)로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 특히, 경화제로 하이드록시알킬 아미드가 사용될 수 있다. 이때, 에폭시 당량은 60 내지 250g/eq인 것이 바람직하다.
상기 경화제는 내후성 폴리에스터 수지 100중량부에 대하여, 2~10중량부의 양으로 사용하는 것이 바람직하다. 이는 경화제가 2중량부 미만이면 미경화의 문제가 발생하고, 10중량부를 초과하면 도막의 물성이 저하되는 문제가 발생하기 때문이다.
상기 경화촉진제는 내후성 폴리에스터 수지의 경화를 촉진시키기 위해 사용되는 것으로, 안티몬계, 게르마늄계, 티탄계 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 경화촉진제는 상기 내후성 폴리에스터 수지 100중량부에 대해 0.1~10중량부의 양으로 사용하는 것이 바람직하다. 이는 경화촉진제의 함량이 0.1중량부 미만이면 경화시간이 길어져 도료의 경화성 및 도막 외관에 문제를 야기할 수 있으며, 10중량부를 초과하면 경화시간은 줄일 수 있으나, 도막 외관의 레벨링이 나빠지기 때문이다.
상기 축광안료는 350~450LUX의 빛을 받았을 때, 5~10 밀리칸델라(MCD)의 휘도를 나타내는 것으로, 유로피늄(Eu), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 터븀(Tb) 및 이터늄(Yb)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 희토류 원소가 도핑된 알카리토류 금속의 알루미나 성분의 복합물인 무기계 축광안료를 사용하되, 상기 알칼리토류 금속 알루미나 성분의 복합물로는 산화알루미늄과 산화칼륨, 산화스트론튬 및 산화마그네슘으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 염들의 복합체로서, Al2O3CaO, Al2O3MgO, SrAl2O4, SrAl2O4(OH) 또는 Al2O3CaOSrOB2O3 등과 같은 염들의 복합물을 사용할 수 있다. 바람직하게 본 발명에서는 희토류 원소가 도핑된 알루미나 성분(Al2O3-SrO3-B2O3)의 축광안료를 사용하는 것이나, 이를 반드시 제한하는 것은 아니다. 상기의 성분으로 이루어진 축광안료는 희토류 원소가 도핑되어 잔광 휘도, 잔광 시간 및 내광성 등에 대한 축광 성능이 우수하다.
상기 축광안료는 저장된 광에너지가 소진되면 빛이 약해지고, 외부 빛에 의해 다시 에너지자 저장되면 재발광하는데, 본 발명에서는 야간에 자동차의 헤드라이트가 도로에 비춤에 따라 축광안료에 광에너지가 저장된다. 즉, 주간에는 자연광에 의해 광에너지가 저장되고, 야간에는 자동차 헤드라이트에 의해 광에너지가 저장되므로 분체도료에 포함된 축광안료의 충전-발광-충전-발광 메카니즘이 반복되므로 가드레일의 지속적인 발광이 유지되어 운전자의 안전을 도모할 수 있다.
상기 축광안료는 상기 내후성 폴리에스터 수지 100중량부에 대해 10~50중량부로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 축광안료의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 축광안료의 함량이 너무 많은 경우에는 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 축광안료는 입자크기가 250~350㎛인 것을 사용하는 것이 바람직한데, 이는 작업성, 분산성, 축광 효율 등을 고려한 것이다.
상기 형광안료는 가드레일의 주간 시인성을 부여하는 것은 물론, 야간 시인성 역시 개선하기 위한 것으로, 상기 형광안료는 특정한 파장의 빛에 의해 일시적으로 특정한 파장의 빛, 특히 가시광을 발광하는 물질을 사용한다. 이러한 형광안료는 외부의 에너지를 흡수하여 형광을 발하며, 광원이 없이는 발광하지 않는다. 본 발명에서는 태양광 또는 자동차의 헤드라이트를 통해 광에너지를 흡수하여 발광하는 것이다.
상기 형광안료는 그 안료 자체의 색 이외에, 거의 동일한 파장의 형광이 가해지기 때문에, 광휘성의 색채를 띠는 것으로, 상기 형광안료에 사용되는 형광물질의 구체예로서 다음과 같은 것을 들 수 있으나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되지 않는다.
구체적으로, 유기 형광안료로는 우라닌, 에오신, 디아미노스틸벤, 티오플라빈 T, 로다민 B, 인터내셔널 오렌지(international orange) 등을 사용할 수 있다. 또한, 무기 형광안료로는 텅스텐산 칼슘, 납 함유 규산 베릴륨, 유러퓸 함유 인산 스트론튬, 유러퓸 함유 이트리아, 세륨 함유 이트리아, 구리 또는 은, 주석, 망간, 비소, 알루미늄, 카드뮴의 일종 또는 복수 함유 황화 아연, 망간 함유 갈륨산 마그네슘, 플루오르화 마그네슘, 플루오르화 칼슘, 산소 결손 산화 아연, 유러퓸 함유 산화 아연, 세륨 함유 산화 아연, 세슘 함유 산화 아연, 망간 또는 비소 함유 규산 아연, 비스무트 함유 황화 아연 카드뮴, 비스무트 함유 황화 칼슘 스트론튬 등을 사용할 수 있다. 또한, 형광안료로는 형광 옐로우(fluorescent yellow), 형광 오렌지-레드(fluorescent orange-red), 형광 레드(fluorescent red), 형광 핑크(fluorescent pink), 형광 그린(fluorescent green), 형광 블루(fluorescent blue), 형광 마젠타(fluorescent magenta) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 형광안료는 상기 내후성 폴리에스터 수지 100중량부에 대해 1~5중량부로 포함됨이 바람직한데, 그 함량이 너무 적으면 그 효과가 미미하고, 과량이 되면 전체적인 물성이 저하되기 때문이다.
아울러, 본 발명의 분체도료는 N-β-아미노에틸-γ-아미노프로필 메틸디메톡시 실란화합물 및 옥토시놀을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 N-β-아미노에틸-γ-아미노프로필 메틸디메톡시 실란화합물은 우수한 밀착력 및 강도 개선을 통하여, 도장층의 발색 및 발광효율과 수명을 개선하는 역할을 한다.
상기 N-β-아미노에틸-γ-아미노프로필 메틸디메톡시 실란화합물은 상기 내후성 폴리에스터 수지 100중량부에 대해 1~5중량부로 포함됨이 바람직한데, 그 함량이 너무 적으면 그 효과가 미미하고, 5중량부를 초과하면 필요 이상 가격이 상승하기 때문이다.
상기 옥토시놀은 외부환경에 대한 내구성을 개선하고, 특히, 도장층의 발광수명을 개선하는 기능을 한다.
상기 옥토시놀은 상기 내후성 폴리에스터 수지 100중량부에 대해 0.1~2중량부로 포함됨이 바람직한데, 그 함량이 너무 적으면 그 효과가 미미하고, 2중량부를 초과하면 필요 이상 가격이 상승하기 때문이다.
한편, 본 발명의 분체도료는 그래핀 플레이크를 더 포함할 수 있는바, 상기 그래핀을 더 혼합할 경우 상기 그래핀 플레이크의 재귀반사성에 의해 가드레일의 야간 시인성을 더욱 개선할 수 있다.
상기 그래핀 플레이크는 두께 0.1~10nm, 면적 0.1~100㎚2의 크기인 것이 바람직한바, 이 범위를 벗어날 경우 재귀반사성이 좋지 못하거나, 도막의 물성이 저하되기 때문이다.
상기 그래핀 플레이크는 상기 내후성 폴리에스터 수지 100중량부에 대해 1~2중량부로 포함됨이 바람직하다.
또한, 본 발명의 분체도료는 산화제일구리(Cu2O)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 산화제일구리는 무기 방오제로 작용하여 가드레일의 방오성을 개선해준다.
상기 산화제일구리는 상기 내후성 폴리에스터 수지 100중량부에 대해 1~2중량부로 포함됨이 바람직하다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.
(실시예 1)
내후성 폴리에스터 수지(산가 32~38mgKOH/g) 100중량부, 하이드록시 알킬 아미드(하이드록실가 80) 3.5중량부, 경화촉진제인 벤졸 퍼옥사이드 0.2중량부, 희토류 원소가 도핑된 알루미나 성분(Al2O3-SrO3-B2O3)의 축광안료 40중량부 및 형광안료(fluorescent yellow) 3중량부를 혼합기에 투입하고, 2000rpm에서 4분간 혼합한 후, 용융분산기에 투입하여 110℃의 온도로 용융분산시킨 분산물을 냉각 롤러와 냉각 벨트로 냉각시킨 후, 두께 1~2mm, 크기 10~20mm의 칩 형태로 제조하고, 이를 분쇄하여 입자 크기가 30~50㎛인 분체도료를 제조하였다.
(실시예 2)
실시예 1과 동일하게 실시하되, N-β-아미노에틸-γ-아미노프로필 메틸디메톡시 실란화합물 1~5중량부, 옥토시놀 0.1~2중량부를 더 혼합하였다.
(실시예 3)
실시예 1과 동일하게 실시하되, 그래핀 플레이크 1~2중량부를 더 혼합하였다. 상기 그래핀 플레이크는 두께 0.1~10nm, 면적 0.1~100㎚2의 크기인 것을 사용하였다.
(시험예 1)
실시예 1 내지 3이 2mm의 두께로 도포된 시편을 제조하고, 휘도를 측정하였다. 상기 휘도는 200lx 밝기의 광원으로 20분간 조사한 후, 측정각을 1°로 하여 표시부 전면 1m 거리에서 시간의 경과에 따라 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1과 같았다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 |
| 5분 | 354 | 379 | 411 |
| 30분 | 157 | 201 | 284 |
| 60분 | 45 | 97 | 120 |
상기 표 1에서와 같이 본 발명의 축광안료 및 형광안료가 포함된 분체도료를 도장한 시편은 휘도가 모두 우수함을 확인할 수 있었다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (7)
- 가드레일을 전처리하는 단계와,
상기 전처리된 가드레일 표면을 분체도료로 도장하는 단계와,
상기 도장된 가이드레일을 열처리 및 건조하는 단계를 포함하되,
상기 분체도료는 내후성 폴리에스터 수지 100중량부, 경화제 2~10중량부, 경화촉진제 0.1~10중량부, 축광안료 10~50중량부, 형광안료 1~5중량부, N-β-아미노에틸-γ-아미노프로필 메틸디메톡시 실란화합물 1~5중량부, 옥토시놀 0.1~2중량부, 그래핀 플레이크 1~2중량부를 포함하고,
상기 그래핀 플레이크는 두께 0.1~10nm, 면적 0.1~100㎚2의 크기인 것을 특징으로 하는 야간 시인성이 개선된 가드레일의 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 분체도료는,
산화제일구리(Cu2O) 1~2중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 야간 시인성이 개선된 가드레일의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
가드레일을 전처리하는 단계 후,
상기 전처리된 가드레일을 백색의 하도용 분체도료로 도장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 야간 시인성이 개선된 가드레일의 제조방법.
- 제1항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 가드레일.
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