KR100275251B1 - 안정화된 역청 조성물 - Google Patents

Abstract

폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀의 입체적 안정화를 실행함으로써와 안정화된 폴리에틸렌-역청 조성물내에 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체, 에틸렌-비닐아세톄이트 공중합체 또는 EPDM 공중합체와 같은 다른 중합체를 분산시킴으로써 역청내에 두가지 이상의 다른 중합체 물질들이 안정하게 배합된다. 역청내에 다른 중합체 물질들을 배합하는 능력은 조성물의 성질에 원하는 개질이 실행되도록 허용한다. 게다가, 처리 변수들을 변경함으로써 다른 성질들이 달성될 수 있다.

Description

[발명의 명칭]

안정화된 역청 조성물

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 여러가지 용도를 위한 역청내의 중합체 물질들의 안정한 분산물과 그의 제조방법의 제공에 관한 것이다.

[발명의 배경]

역청에 이종(二種) 이상의 중합체를 배합하는 것은, 개질제 일종(一種)으로는 달성할 수 없는 품질개량의 달성이라는 견지에서 바람직한 것으로 생각된다. 이종 이상의 중합체의 배합물을 제공하는 것에 의해서, 예상되는 포장사용조건의 대부분에 걸쳐서, 성능향상이 달성될 수 있다고 생각된다.

이 목적 이 크게 바람직하기는 하나, 지금까지 역청과 그안에 혼합될 중합체 물질들의 본래의 비상용성(非相容性) 때문에 이 결과를 달성하기는 어려웠다. 게다가, 독립적으로 사용될 때는 역청과 상용성(相容性)인 다른 중합체들이, 조합할 때는 서로의 상용성 및/ 또는 최종 시스템의 상용성을 방해한다.

역청과 중합체들의 상용성 개량을 위하여, 각종의 방법이 시도되어 왔는데, 예를들면 저분자량 공중합체나 프로세스 유(油)의 사용, 가교결합 같은 화학반응을 촉진하는 특정 처리 조건의 사용등이 그것이다.

국제특허출원 no. W0 93/07219(1992년 4월 6일 출원된 미국 일련번호 863,734의 대응출원) (출원인 : The University of Toronto Innovations Foundation) 에는 이러한 아스팔트에 개선된 성질들을 부여하기 위해 역청내에 분산된 폴리에틸렌 및 다른 올레핀 중합체의 안정화를 기술하고 있다. 폴리에털렌은 분산된 입자들에 고정되어 있고, 액체 매질과 상용성인 입체적 안정화제를 사용함으로써 분산된 상태로 유지된다.

이러한 배치에 의해, 역청중에서 폴리에틸렌 분산 입자는 서로 일정한 간격을 두게되고, 분산입자의 점진적 합체에 의한 액상으로 부터의 미립자상의 분리가 억제된다.

특히, 관능기를 갖는 폴리에틸렌과 공유결합하고 있는 관능기를 갖는 디엔고무를, 액상폴리 부타디엔과 함께 또는 없이, 사용하는 것에 의해 폴리에틸렌 입자의 역청중의 안정된 분산액이 형성될 수 있다.

관능기를 갖는 부타디엔 분자사슬중의 불포화 구조가 역청과 가교결합함에 의해 부분적으로 가교 결합구조를 갖는 이차적 폴리부타디엔-기체의 망상조직이 형성되고, 이것은 관능기를 갖는 폴리에틸렌과 중합체 입자의 상용성에 의해 각 중합체 입자에 고정되고, 역청상에 의해 팽윤되고, 중합체 입자의 둘레에 겔 외피를 제공하고, 이것이 중합체 입자의 합체를 방지한다.

[발명의 개요]

이제 놀랍게도 WO 93/07219에 기술된 안정화된 폴리에틸렌 또는 다른 폴리올레핀을 함유하는 역청 조성물에, 광범위한 공중합체들이 배합될 수 있으며 이러한 공중합체는 역청으로 부터의 분리에 저항함이 발견되었다. 그러므로 본 발명은 두가지 이상의 다른 중합체 물질들이 역청내에 배합되고 그안에 안정하게 분산되어 있도록 허용한다.

따라서, 본 발명의 한 관점에서, 역청, 역청내에 입체적으로 안정화된 적어도 한가지 폴리올레핀, 그리고 조성물에 안정하게 배합된 적어도 한가지 추가의 중합체 물질로 이루어지는 역청 조성물이 제공된다.

이들 안정한 신규한 역청질 조성물은 개선된 성능과 이전에는 가능하지 않았던 처방 설계의 다양성을 허용하는 한편, 또는 중합체 성분들이 분리하지 않는 조성물들을 제공한다.

게다가, 역청에 폴리올레핀, 공중합체 및 안정화제의 첨가순서 그리고 혼합시간, 온도 및 전단속도와 같은 다른 처리변수들의 변동에 따라, 이용되는 조제와 무관하게 크게 다양한 성질들이 달성될 수 있음이 발견되었다.

본 발명의 더이상의 관점에 따르면, 역청 또는 역청과 상용성인 오일인 용매에 관능기를 갖는 디엔을 용해시키는 단계, 관능기를 갖는 폴리올레핀을 용매에 분산시기는 단계, 관능기를 갖는 폴리올레핀과 관능기를 갖는 디엔을 반응시켜 올레핀계 중합체의 한 단부가 디엔에 결합하도록 하는 단계, 용융된 형태로 폴리올레핀을 용매에 분산시키는 단계, 미립자 형태로 적어도 한가지 추가의 공중합체를 용매에 분산시켜 미립자 폴리올레핀에 관능기를 갖는 폴리올레핀의 자유단부를 결합시켜 폴리올레핀의 입체적 안정화를 역청질 조성물에 제공하고, 뒤엉킴, 물리적 포합, 화학적 가교결합 또는 이러한 메카니즘들의 두가지 이상의 조합에 의해 적어도 한가지 추가의 중합체의 안정한 배합을 역청질 조성물에 제공하는 단계, 그리고 용매가 역청과 상용성인 오일인 경우, 결과된 조성물을 역청에 분산시키는 단계로 이루어지는 역청질조성물의 형성방법을 제공한다.

[발명의 일반적 설명]

여기서 사용된 용어 "역청"' 은 그것의 종래의 기술적 의미를 가지며 고분자량 탄화수소로 주로 구성된 천연 또는 제조된 흑색 또는 어둡게 착색된 (고형체, 반고형체 또는 점성) 시멘트질 물질들의 부류를 의미하며, 그중 아스팔트, 타르, 피치 및 아스팔트광이 대표적이다. 여기서 사용되는 용어 "아스팔트" 는 종래의 기술적 의미를 가지며 밀도에 있어서 고형체 또는 반고형체인 어두운, 갈색 내지 흑색의 시멘트질 물질을 의미하는데, 지배적인 구성성분은 자연에서 존재하는 그대로의 역청이거나 석유 정제에서 잔류물로서 얻어진다. 여기서 사용된 역청질 물질은 연속 및 진공 잔류물, 진공 타워워시 오일, 파라핀 증류물 및 방향족 및 나프텐 오일을 포함하는 다양한 원천으로부터 생길수 있다. 암석 아스팔트, 자연에서 존재하는 아스팔트 및 코울타르 피치와 같은 다른 아스팔트 물질들도 사용된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 있어서는 이종이상의 중합체 물질을 역청중에 안정하게 배합해서, 역청 조성물의 실용온도 범위를 확대할 수 있다. 조성물의 한가지 중합체 성분은 폴리올레핀으로 이루어지는데 바람직하게는 폴리에틸레이며, 다른 올레핀 단일 중합체와 에틸렌과 기타 올레핀 단량체들의 공중합체들로 이루어질 수도 있다. 이러한 폴리올레핀 또는 이종 이상의 폴리올레핀의 혼합물은 상기 언급한 WO 93/07219에 충분히 기술된 바와 같이 입체적 안정화의 메카니즘에 의해 역청내에 분산된 미립자상의 형태로 역청내에 안정하게 배합된다. 거기 기술된 바와 같이 이 관능성 또는 복상용성(bicompatible)의 분자가 사용되고, 이런 분자에는 폴리올레핀에 결합하는 일성분과 역청에 용해성인 다른 일성분이 있다.

WO 93/07219에 기술된 바와 같이, 조성물의 폴리올레핀 성분은 바람직하게는 폴리에틸렌으로 이루어진다. 이러한 폴리에틸렌은 저밀도, 선형 저밀도 또는 고밀도 폴리에틸렌으로 이루어질 수도 있고, 펠릿형태, 박편상 또는 분말상 재생물질에서 얻어지는 것과 같은 폴리에틸렌 배합물로 이루어질 수도 있다. 일반적으로 폴리올레핀 성분의 분산은 폴리올레핀의 융점 이상, 일반적으로 약 100° 내지 약 250℃, 바람직하게는 약 130° 내지 약 200℃에서 안정한 조성물을 형성하기에 충분한 시간동안 약 0.1 내지 약 3.5시간도 될 수 있고, 보통은 약 0.25 내지 약 1시간동안 역청과 함께 실행된다.

조성물에는, 일종 이상의 추가의 중합체들이 배합된다. 이러한 중합체들은 일반적으로 공중합체이며 잔류 불포화도를 함유할 수도 있다. 이러한 공중합체들은 종종 역청과 비상용성이며 따라서 보통 조성물의 교반을 중지할 때 신속히 분리하고 합체한다. 그러나, 본 발명에 따르면, 이러한 공중합체들을 안정화된 폴리올레핀 조성물에 배합시킬 때 그것들은 안정화되고 역청으로부터 분리를 하지 않는다. 여기서 사용될 수 있는 어떤 공중합체들은 이미 다소 역청과 상용성이거나 또는 적당한 처리에 의해 그렇게 될 수 있는 것도 있다.

이러한 물질들을 포함하는 역청질 조성물중의 폴리에틸렌분산상의 존재는, 최악의 경우라도 이러한 물질들을 불안정하게 하지 않으며 빈번히 이러한 안정성을 개선할 수도 있다.

공중합체들이 조성물에서 안정화되는 방법은 사용되는 중합체의 성질에 의존하며, 뒤엉킴, 물리적 포합, 화학적 가교결합 또는 이러한 메카니즘들의 두가지 이상의 조합을 포함한다.

본 발명에 따라 역청질 조성물에 배합될 수 있는 공중합체는 다음을 포함한다.

- 스티렌계 공중합체, 예를들면 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체(SBS), 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체(SEBS) 및 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체(SIS);

- 올레핀계 공중합체, 예를들면 폴리프로필렌 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌 메틸아크릴레이트 공중합체(EMA) 및 에틸렌 프로필렌 디엔 공중합체(EPDM);

- 다른 중합체들, 예를들면 니트릴-부타디엔 고무(NBR), 폴리염화비닐(PVC), 폴리 이소부텐, 및 폴리부타디엔(PB).

두가지 이상의 이러한 중합체들의 혼합물이 폴리올레핀과 함께 역청질 조성물에 배합될 수도 있다. 본 발명의 조성물은 중합체를 역청과 더 상용성이 되게 하는 프로세스 유(油)와 같은 성분들을 사용할 수도 있지만 필수적인 것은 아니다.

일반적으로, 역청에 배합되는 중합체의 선택은 다른 것들도 될 수 있겠지만 다음의 변수들에 의해 영향을 받는다.

- 아스팔트 화학 조성

- 아스팔트의 분자량

- 중합체 (들) 의 분자량

- 성분의 혼합동안에 가해진 전단력

- EVA 중의 E:VA의 몰비와 같은 공중합체의 구성성분들의 비율.

중합체 물질들은 역청 조성물내에 입자분산, 가닥형태분산, 용액 그리고 (공) 중합체(들) 가 분리에 대해 안정화되는 조합의 형태로 존재할 수도 있다.

일반적으로, 중합체의 혼합이 적으면, 역청은, 역청중에 중합체가 분산되어 있는 연속상으로 이루어진다. 그러나, 중합체의 양이 많으면, 상전환이 일어날 수 있어 이로써 중합체가 연속상이 된다.

본 발명의 조성물과 연관하여 관찰된 한가지 효과는 이러한 공중합체들을 W0 93/07219에 기술된 안정화 시스템과 연관하여 사용함으로써 역청의 성질들에 비교할만한 개질을 달성하기 위해 감소된 양의 공중합체 물질이 요구된다는 것이다. 예를들면, 약 4중량% SBS가 첨가되는 안정화 시스템을 갖지 않는 역청과 같은 탄성 회복율을 제공하기 위해 약 2.5중량%의 SBS가 충분하여 이로써 공중합체 성분에 대해 상당한 비용 절약을 달성한다.

게다가, 이하 특정 실시예들로부터 알 수 있는 바와 같이, 개질된 역청의 점도와 다른 성질들은 역청 조성물의 형성시 성분들의 혼합순서에 따라 같은양 또는 본질적으로 같은 양의 같은 성분들에 대해 변할 수 있음이 발견되었다. 본 발명 조성물은 다른 조성의 성분들과 형성 방식을 사용함으로써 다양한 성질들의 변화의 결과로서, 크게 다양한 이용분야에서 이용될 수가 있다.

성분들의 혼합순서와 조성의 다양한 대체 과정들이 다른 공증합체 성분들과 사용될 수 있고 또한 이러한 공중합체 성분들이 생략될 때 및/또는 폴리에틸렌이 생략될 때, 예를들면 두가지 이상의 공중합체가 안정화되는 경우에도 사용될 수 있다.

상기한 바와 같이 역청내에 농축물을 형성하기 보다는 오일 또는 다른 매질에서 농축물이 형성되며 이 형태의 농축물은 중합체 및/또는 공중합체 성분들과 함께 역청에 도입될 수가있다.

본 발명의 본문내에서, 최종분산이 달성되는 방법은 공중합체 및/또는 단일중합체의 성질과 사용되는 처리조건에 따라 다양하다. 본 발명의 역청 조성물이 쓰여지는 이용분야에 따라 역청에 배합되는 폴리올레핀의 양과 공중합체의 양은 크게 다양해질 수 있다. 바람직하게는 폴리에틸렌의 양은 조성물에서 존재할 때 약 0.5 내지 약 20중량%로 다양한 한편, 공중합체에 대한 양은 조성물에서 존재할 때 약 0.5 내지 약 20중량%로 다양하다. 예를들면, 탄성을 부여하기 위해 첨가되는 SBR 및 SBS 공중합체로, 사용되는 공중합체의 양은 약 1 내지 약 15중량% 범위가 될 수 있다.

이들 성분에다가, 역청질 조성물 또는 분리된 고무(dissociated rubber)를 함유하는 분산상 중에 가황물 네트워크, 특히 부스러기 조각 고무(scrap crumb rubber)로부터 제조된, 예를들면 본 출원인과 유니버시티 오브 토론토 이노베이션스 파운데이션의 공동명의로 1993년 12월 29일 출원된 국제출원 PCT/CA93/00562에 충분히 기술된 바와 같이, 자동차 타이어 조각 고무를 포함시키는 것도 좋다.

본 발명의 안정화된 역청 조성물은 또한 다른 시스템에 배합될 수도 있다. 예를들면, 안정화된 역청 조성물은 약 5 내지 약 50중량%의 양으로와 같이 고무와 플라스틱 화합된 조성물의 제조에 배합될 수도 있다. 또 다르게는, 안정화된 역청 조성물은 연속상이 수성 또는 유기상이면서 에멀션의 형태로 제공될 수도 있다.

역청과 안정화된 중합체로 이루어지는 배치 원조성물은 충전제 및/또는 중합체와 화합될 수도 있고 화합된 조성물을 펠릿화(化) 해서 다양한 공업적 용도를 위한 조성물에 후속 배합을 위한 펠릿화된 조성물을 제조할 수도 있다. 여기 기술된 조성물은 모든 형태의 도로포장, 예비형성된 보도벽돌, 지붕이는 멤브레인, 지붕이는 판자, 방수 멤브레인, 실란트, 코오킹재, 포팅수지 및 보호 마감재를 포함하는 다양한 아스팔트 이용분야에 이용될 수가 있다.

본 발명의 한 구체예에서 폴리에틸렌의 분산을 위해, 말레인화(maleinized) 폴리에틸렌 액체 폴리부타디엔 (필요에 따라), 아미노-말단 폴리(부타디엔-코-아크릴로니트릴) 또는 아미노-말단 폴리부타디엔 및 원소상 황이 역청에 분산될 수도 있다. 종래의 열시 혼합(熱時混合) 아스팔트 도로포장 이용분야를 위해서, 역청에 대한 말레인화 폴리에틸렌의 바람직한 비율은 약 0.05 내지 약 10중량%, 더 바람직하게는 약 0.5 내지 약 2중량% 이며, 아미노-관능기를 갖는 부타디엔 기제 공중합체의 바람직한 비율은 약 0.01중량% 내지 약 3중량%, 더 바람직하게는 약 0.05 내지 약 2중량% 이다. 액체 부타디엔의 양은 바람직하게는 역청의 약 0.02 내지 약 15중량% 의 범위, 더 바람직하게는 약 0.1 내지 약 6중량% 일 수 있다. 황의 양은 총 혼합물의 약 0.05 내지 약 10중량%, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 5중량% 인 것이 바람직하다. 다른 이용분야, 예를들면 지붕이기를 위해서는 성분들의 상대적 비율 및 총량은 다양하다.

도로포장재료는 일반적으로 역청 조성물과 함께 분쇄된 돌, 자갈 및 모래와 같은 골재를 포함한다. 마찬가지로, 역청질 조성물이 쓰이는 목적 용도에 따라 역청 조성물에 다른 첨가제들도 사용될 수 있다. 예를들면, 지붕이는 재료는 아스베스토스, 탄산염, 실리카, 목질 섬유, 운모, 황산염, 점토, 안료 및/또는 염소화된 왁스와 같은 난연제와 같은 적합한 충전제의 첨가에 의해 얻어질 수 있다. 틈 충전제 용도를 위해서는 산화물이 첨가되는 것이 유리할 수도 있다.

[실시예]

다음의 실시예들에서, 고온보관의 동안에 중합체 개질된 결합제의 안정성을 (i) 샘플의 형태의 차이를 관찰하기 위해 온도제어가열대가 장치된 광학현미경하에 관찰한 결과 및/또는 (ii) 조건조절된 아스팔트 샘플의 분리시험을 토대로 평가하였다. 조건 조절과정은 2cm(3/4") 구리관에 대략 50그램의 중합체-아스팔트 결합제를 넣고 이러한 관들은 2 내지 3일동안 오븐에서 160℃에서 수직 위치로 보관하는 것으로 구성된다. 고온 보관후 점도 비율을 관의 정상부로 부터의 결합제의 점도와 관의 바닥부로부터의 결합제의 점도와 비교함으로써 구하였다. 0.80 내지 1.20 범위의 비율이 일반적으로 허용가능한 안정도의 표시로 생각된다.

[실시예 1]

이 실시예는 중합체 물질의 역청 조성물에의 배합을 예시한다.

조성물은 농축물을 먼저 형성한 다음 농축물을 아스팔트로 희석하는 두단계 방식을 사용하였으며 교반하면서 중합체를 가해 안정화시켰다. 이 실시예에서, 사용된 아스팔트는 Lloydminster, Penetration 85/100이었다.

농축액의 제조는, 아스팔트에 170℃에서 10분간 관응기를 갖는 폴리에틸렌(Fusabond E-110, MI=40, 무수물 함량: 0.08g mole/Kg 수지)을 분산시키고, 아민-말단 폴리(부타디엔-코-아크릴로니트릴) 공중합체(액체, 아크릴로니트릴 함량 10%, 아민 당량 1200)와 폴리부타디엔(Ricon 134, MW=12,000)의 혼합물을 180℃에서 15분간 혼합하면서 첨가하고, 아스팔트를 혼합하면서 190℃ 내지 200℃에서 1.5시간동안 황을 첨가함으로써 행하였다. 그 다음 결과된 농축물을 같은 아스팔트로 희석하여 균질한 결합제를 형성시키고, 이 결합제에 폴리에틸렌(PE) (저밀도, 멜트플로우인덱스 = 5)을 첨가하여 안정화시켰다.

그다음 여러 가지 중합체들을 다음의 방법으로 결과된 조성물에 첨가하였다.

SBS(S:B=30/70, MW=350,000, Mn=140,000): 아스팔트 조성물에 190℃에서 30분간 SBS를 분산시키고 200° 내지 240℃에서 30분간 더 분산시킴.

EVA(Cil 1240A, VA=12중량%, 멜트플로우인덱스=10): 180℃에서 30분간 아스팔트 조성물에 EVA를 분산시킴.

EPDM(Royalene 552, EP 비율 75/25, 125℃에서 무니점도 ML 1+4=50) : 200℃에서 1시간동안 아스팔트 조성물에 EPDM을 분산시킴.

EP/PP(회수된 기저귀 폐기물 -PE/PP 비율 60 : 40 (혼화물) : 170℃에서 1 시간동안 아스팔트 조성물에 EP/PP를 분산시킴.

모든 실시예들에서 혼합은 Brinkman Polytron 호모제나이저(Model PT 45/80)믹서에서 행하였다.

일련의 실험에서 형성된 조성물의 자세한 것은 이하 표 1에 제시되어 있다. 이들 여러가지 실험에서 "c" 실험은 대조실험이며 "a" 실험은 본 발명에 따르는 조성물의 실시예이고 "b" 실험은 WO 93/07219에 따르는 조성물의 실시예이다.

여러가지 샘플들을 시험을 받게하고 얻은 결과를 이하 표 Ⅱ에 제시하였다. 이들 결과로 부터 알 수 있는 바와 같이, SBS는 그것이 비교적 안정하게 아스팔트에 도입된 조건하에 처리되었고 (실험 1(c)) 안정화제 만의 존재 (실험 1(b))와 안정화제와 폴리에틸렌의 존재 (실험 1(a))는 이러한 안정도에 불리하게 영향을 미치지 않았다.

EVA 의 경우에 안정화제의 부재하에, 공중합체는 쉽게 합체되고 아스팔트로부터 분리되었다 (실험 2(c)). 안정화제가 단독으로 존재하는 경우 (실험 2(b)) 및 안정화제와 폴리올레핀이 공존하는 경우(실험 2(a))에서는, 육안관찰로 명백한 바와 같이 그리고 조건조절후 점도비로부터 알 수 있는 바와 같이, EVA는 조성물에 안정하게 배합되었고 합체되거나 아스팔트로부터 분리하는 경향이 없었다. EPDM의 경우 EVA와 유사한 결과가 얻어졌다. EPDM은 EVA 보다 아스팔트에 분산시키기가 더 어려웠고 따라서 분산을 위해 사용된 조건들이 약간 변경되었다. EP/PP (60 : 40 약 1.0% TiO₂가짐) 의 서로 섞인 배합물의 경우에 배합물은 역청에 안정하게 배합된 한편 (실시예 4(a)) 안정화제의 부재하에 교반을 중지했을 때 분산된 중합체(PE 및 PP)는 신속하게 합체하였다.

[실시예 2]

이 실시예는 개질안된 아스팔트에 폴리에틸렌과 SBS의 첨가를 예시한다.

1리터 혼합용기에, 92부의 아스팔트(Caltex Class 170, 25℃에서 침투=85dmm, 135℃에서 점도=0.32 pa.s., 링 앤드 볼 연화점=45℃)를 180℃에서 가열하였다. 그다음, 5부의 폴리에틸렌(PE, 저밀도, 멜트플로우인덱스=5)과 3부의 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS S:B-30/70, Mw=350,000, Mn=140,000)을 각각 첨가하고 고온 액체 아스팔트에 60분간 분산시켰다. 혼합을 중지한 후, PE 분산된 드롭들과 SBS 분산된 상은 고온 액체 아스팔트에서 각각 신속하게 합체되었다. PE와 SBS는 둘 다 180℃에서 24시간 고온 보관의 동안에 액체 아스팔트의 표면을 향해 이동하여 점성 중합체 층을 형성하였다. 전체 상분리에 대한 이러한 안정도의 결핍은 고온 액체 아스팔트에서 폴리올레핀계 및 스티렌계 공중합체 분산에서 전형적이다. 폴리에틸렌과 SBS는 이러한 상분리를 방지하기 위해 서로에 아무런 상승적 도움없이 합체하는 경향이 있다.

[실시예 3]

이 실시예는 실시예 A-1, A-2 및 A-3, B-1 및 B-2(표 Ⅲ)으로 이루어지며 SBS가 다른 처리조건에서 아스팔트에 배합될 때 얻어진 결과들을 예시한다. 이하 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 같은 수준의 SBS와 PE에서 막대하게 다른 결과들이 얻어질 수 있다.

[실시예 A-1]

0.5부의 말레인화 폴리에틸렌을 18.2부의 아스팔트(Caltex Class 170)에 약170℃에서 10분간 분산시켰다. 이것에 이어, 0.7부의 폴리부타디엔과 0.4부의 아민 말단 폴리(부타디엔-코-아크릴로니트릴) 공중합체(ATBN)를 첨가하고 약 180℃에서 25분간 혼합한 다음 0.6부의 황을 15분간 배합하였다. 이 교반된 혼합물에 희석을 위해 71.7부의 아스팔트를 첨가하고 50분간 더 혼합하였다. 최종적으로, 회수된 저밀도 폴리에틸렌(RLDPE)과 SBS 탄성중합체를 차례로 첨가하고 각각 약 200℃에서 35분간(RLDPE에 대해) 과 25분간(SBS에 대해) 고전단하에 혼합하여 역청질 조성물을 형성하였는데 여기서 중합체 성분들은 상분리에 대해 안정하였다. 성능을 평가하여 표 Ⅲ에 나타내었다.

[실시예 A-2]

실시예 A-1의 과정을 반복하되 아스팔트에 첨가제의 첨가를 다른 순서로 하고 160분의 조절된 혼합시간으로 같은 최종 조성물을 형성하였다. 실시예 A-1에서와 같은 물질을 사용하여 0.5부의 말레인화 폴리에틸렌 ,0.7부의 폴리부타디엔 및 0.4부의 아민 말단폴리 (부타디엔-코-아크릴로니트릴) 공중합체를 18.2부의 아스팔트에 35분간 분산시켰다. 0.2 부의 황을 혼합물에 첨가하고 약 190℃에서 40분간 혼합하였다. 그다음 71.7부의 아스팔트를 5분동안 희석을 위해 첨가하였다. 그후, 0.4부의 황과 함께 5부의 RLDPE를 첨가하고 약 200℃에서 60분간 분산시키고 이어서 3부의 SBS를 첨가하고 20분간 더 혼합하여 안정화된 역청질 조성물을 얻었다. 평가결과를 표 Ⅲ에 나타내었다.

[실시예 A-3]

실시예 A-1에서와 같은 물질을 사용하여, 0.5부의 말레인화 폴리에틸렌, 0.7부의 폴리부타디엔 및 0.4부의 아민 관능기를 갖는 폴리 (부타디엔-코-아크릴로니트릴) 공중합체를 18.2부의 아스팔트에 35분간 분산시킨후, 약 180℃에서 30분간 4%의 SBS로 사전배합한 74.7부의 아스팔트를 사용하여 혼합물을 5분간 희석하였다. 그다음, 0.6부의 황을 첨가하고 약 200℃에서 70분간 반응시키고 3부의 RLDPE를 혼합물에 20분간 더 혼합하여 안정화된 중합체-역청 조성물을 생성하였다. 이 생성물에 대한 평가를 표 Ⅲ에 제공한다.

[실시예 B-1]

실시예 A-1에서와 같은 물질을 사용하여, 아스팔트 (92.5중량%)를 말레인화 폴리에틸렌(2.5중량%), 폴리부타디엔(3.7중량%) 및 아민말단폴리 (부타디엔-코-아크릴로니트릴)(1.3중량%) 공중합체와 약 180℃에서 40분간 사전 배합하였다. 사전 배합물을 교반하면서 3중량%의 황으로 처리된 같은 양의 아스팔트에 첨가하였다. 그다음, 20.2부의 결과된 혼합물을 71.8부의 아스팔트로 10분간 희석하였다. 최종적으로, 5부의 RLDPE와 3부의 SBS를 차례로 첨가하고 약 185℃에서 60분간 분산시켜 안정화된 중합체-역청 조성물을 생성하였다. 평가결과를 표 3에 나타내었다.

[실시예 B-2]

실시예 B-1에서와 같은 물질을 사용하여, 10.1부의 사전배합물을 4중량%의 황으로 처리된 같은 양(10.1부)의 아스팔트와 혼합한 다음 혼합물을 희석하고 71.8부의 아스팔트와 5분간 혼합하였다. 최종적으로, 5부의 RLDPE와 이어서 3부의 SBS를 첨가하고 약 190℃에서 120분간 고전단하에 분산시켜 안정화된 중합체-역청 조성물을 생성하였다.

[본 명세서의 개요]

본 명세서를 요약하면, 본 발명은 역청 조성물의 성질을 개질하기 위해 공중합체 및/또는 단일중합체가 안정하게 배합되는 개질된 안정화된 역청질 조성물을 제공한다. 본 발명의 범위내에서 변경이 가능하다.

[표 I]

[표 II]

[표 III]

Claims (8)

1. 역청, 그리고

   적어도 한가지 폴리올레핀에 결합된 폴리올레핀과 서로 연결된 역청 상용성 중합체로 이루어지는 입체적 안정화제 분자에 의해 역청내에 분산된 미립자 형태로 입체적으로 안정화된 적어도 한가지 폴리올레핀

   으로 이루어지는 역청질 조성물에 있어서,

   뒤엉킴, 물리적 포합, 화학적 가교결합 또는 이러한 메카니즘들의 두가지 이상의 조합에 의해 역청내에 안정하게 배합된 스티렌계 공중합체 또는 올레핀계 공중합체로 이루어진 탄성중합체 공중합체를 특징으로 하는 역청질 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리올레핀은 분산된 미립자 형태의 폴리에틸렌으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조성물.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 폴리에틸렌은 0.5 내지 20중량%의 양으로 상기 조성물내에 존재하는 것을 특징으로 하는 조성물.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 스티렌계 공중합체는 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-부타디엔-스티렌블록공중합체(SBS), 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌블록공중합체(SEBS) 또는 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체(SIS)인 것을 특징으로 하는 조성물.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 올레핀계 공중합체는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌 메틸아크릴레이트 공중합체(EMA), 에틸렌 프로필렌 디엔 공중합체(EPDM) 또는 폴리프로필렌 공중합체인 것을 특징으로 하는 조성물.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 공중합체는 0.5 내지 20중량%의 양으로 상기 조성물내에 존재하는 것을 특징으로 하는 조성물.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 탄성중합체 공중합체는 1 내지 15중량%의 양으로 존재하는 SBS 또는 SBR 공중합체인 것을 특징으로 하는 조성물.
8. 역청 또는 역청과 상용성인 오일인 용매에 관능기를 갖는 폴리디엔중합체를 용해시키는 단계,

   관능기를 갖는 폴리올레핀을 상기 용매에 분산시키는 단계,

   상기 관능기를 갖는 폴리올레핀과 상기 관능기를 갖는 폴리디엔중합체를 반응시켜 상기 관능기를 갖는 폴리올레핀의 한 단부가 상기 관능기를 갖는 폴리디엔중합체에 결합하도록 하는 단계,

   용융된 형태로 폴리올레핀을 상기 용매에 분산시키는 단계, 그리고

   상기 용매가 역청과 상용성인 오일인 경우, 결과된 조성물을 역청에 분산시키는 단계로 이루어지는 역청질 조성물의 형성방법에 있어서,

   미립자 형태로 스티렌계 공중합체 또는 올레핀계 공중합체로 이루어진 탄성중합체 공중합체를 상기 용매에 분산시켜 상기 미립자 폴리올레핀에 관능기를 갖는 폴리올레핀의 자유단부를 결합시켜 상기 폴리올레핀의 입체적 안정화와 뒤엉킴, 물리적 포합, 화학적 가교결합 또는 이러한 메카니즘들의 두가지 이상의 조합에 의해 스티렌계 공중합체 또는 올레핀계 공중합체로 이루어진 상기 탄성중합체 공중합체의 안정한 배합을 역청질 조성물에 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.