KR100422896B1 - 배수성 아스팔트용 개질제의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우천시 노면의 물이 빨리 배수될 수 있도록 공극율이 약 20∼27% 정도인 차도(車道) 포장용 배수성 아스팔트 제조 시 골재의 비산 저항성, 내후성, 내수성, 내유동성, 그리고 혼합물의 강도 등 밀입도 혼합물보다 물리적 특성을 향상시키기 위하여 플렌트 믹스방식의 고점도 개질 아스팔트 제조에 사용하는 열가소성 수지를 주성분으로 한 배수성 아스팔트용 개질제 및 그 제조방법을 제안하고자 하는 것이다.

Description

배수성 아스팔트용 개질제의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING AND MODIFY AGENT FOR DRAINAGE ASPHALT}

본 발명은 공극율이 높은 차도(車道) 포장용 배수성 아스팔트 제조시 물성을 향상시키기 위하여 열가소성 엘라스토마인 스티렌-부타디엔-스티렌 (SBS) 공중합체 조성물을 주성분으로 하는 아스팔트용 개질제의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 일반 아스팔트를 플랜트 믹스방식의 고점도 바인다로 개질할 수 있으며, 조골재, 모래, 채움재, 그리고 아스팔트 등의 혼합물과 단시간 내에 혼련 가능한 펠렛형 배수성 아스팔트용 개질제의 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로, 배수성 아스팔트 조성물은 공극율이 크기 때문에 물, 공기, 그리고 일광에 의한 영향을 받기 쉬우므로 기존의 밀입도 아스팔트 조성물보다 물리적 특성이 우수해야 한다. 즉, 상기 배수성 아스팔트 조성물은 골재의 비산 저항성을 향상시키기 위하여 파악력이 큰, 상세하게는 터프네스 및 터네서티가 큰 아스팔트를 사용하며, 내후성이 크고 막 두께를 두껍게 할 수 있도록 아스팔트의 점도가 높아야 한다. 또한 내수성을 증가시키기 위하여 골재와의 부착성(박리 저항성)이 높은 아스팔트를 사용하여야 하며, 연화점 및 60℃에서의 아스팔트 점도가 높아야 소성변형에 대한 저항성(바퀴자국 패임이 생기기 어려움)이 증가하여 내유동성이 향상된다.

한편, 배수성 아스팔트 조성물의 물성평가 방법의 하나인 칸타브로 손실율(%) 시험은 골재의 비산 저항성을 평가하는 시험으로서 일반적으로 아스팔트 양의 증가에 따라 손실율이 적어지는 경향이 있으며, 배합설계에 적용할 경우 최소 아스팔트 양을 구할 수 있다. 그리고 드레인 다운 시험은 운반중이나 시공 중에 아스팔트가 처지는지 여부를 평가하는 시험으로 아스팔트 양의 증가에 따라 흘러내림 양은 많아지고, 배합설계에 적용할 경우 이 결과로부터 최대 아스팔트 양을 구할 수 있다.

상기와 같은 사항들을 토대로 하여 볼 때, 종래의 배수성 아스팔트 조성물에 사용하는 고점도 개질 아스팔트는 미리 공장에서 스트레이트 아스팔트에 소정의 개질제를 용해하여 배합해 두는 프리믹스 방식으로 최소 운반량 5톤 정도의 아스팔트 운반차로 이송하며, 아스팔트 탱크 등에 가열한 채로 저장해야 된다. 또한 저장 중에 상 분리가 일어 날 수도 있으며, 제조 후 아스팔트 탱크 안에서 일주일 이상 경과된 아스팔트는 물성 변형으로 인하여 사용할 수 없기 때문에 폐기해야 되는 경제적 손실이 발생한다. 그리고 개질제가 소정량 혼입되어 있는지의 품질 확인이 곤란하고 다른 개질 아스팔트를 반입하지 않는 한 혼합 중에 품질을 조정할 수 없는 단점이 있다.

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 차도(車道) 포장용 배수성 아스팔트의 제조 시에 개질제를 투입하여 개질하는 방법으로 소량의 개질제만 소형차로 운반 가능하며, 저장 장소 및 사용기간의 제한이 없고 첨가량을 증가하면 보다 높은 내구성의 배수성 아스팔트를 제조할 수 있으며, 공사 규모에 따라 언제나 필요한 량만 사용하는 플랜트 믹스방식의 배수성 아스팔트용 개질제의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 플랜트 믹스방식에 의하여 차도 포장용 배수성 아스팔트의 제조가 가능함으로써 바인다 용해를 위한 용기가 불필요하며, 자동계량 및 자동 투입장치에 의하여 소규모 공사는 물론 대규모 공사에까지 적용이 가능하고, 아스팔트 공급 파이프의 세척이 필요 없는 차도 포장용 배수성 아스팔트용 개질제의 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일반적으로 아스팔트 개질제로 사용하는 기존의 열가소성 SBS 개질제는 플랜트 믹스방식의 배수성 아스팔트 제조 시의 작업온도 및 작업시간(40∼50초) 내에 쉽게 아스팔트에 용해되지 않아 분산이 어렵지만 용해성을 증가시키기 위하여 열가소성 SBS에 접착증진제 및 프로세스 오일을 첨가함으로써 플랜트 믹스방식에 의해서도 일반 아스팔트에 간단히 용해·결합하여 고품질의 바인다로 개질 할 수 있는데 그 특징이 있다.또한 본 발명은 열가소성 수지에 접착증진제와 프로세스 오일의 혼합비 및 첨가량에 따라 개질제 펠렛의 표면 점착성, 경도 등이 달라지며 이는 접착증진제와 프로세스 오일 혼합물의 화학적 조성에 따라 물성에 영향을 미치게 되고, 접착증진제와 프로세스 오일의 혼합비가 일정할 경우에 프로세스 오일 조성이 파라핀계 탄화수소의 함량이 증가되면 경도가 높아지고 나프텐계 및 아로마틱계 탄화수소의 함량이 증가되면 경도가 낮아지고 점착성이 증가하기 때문에 본 발명은 개질제 펠렛의 표면 점착성을 낮추어 개질제의 물성 및 저장 안정성을 향상시키기 위하여 파라핀계 탄화수소의 함량이 60% 이상인 프로세스 오일을 사용하는데 그 특징이 있다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흐트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

우선 앞에서 구현한 본 발명의 개념을 살펴보면, 배수성 아스팔트 조성물 및 아스팔트의 골재의 비산 저항성, 내후성, 내수성, 내유동성 등 일반 아스팔트 조성물(밀입도 혼합물)보다 물리적 특성을 향상시키고자 하는 것이다. 즉, 중량평균 분자량이 70,000∼110,000 범위의 스티렌-부타디엔-스티렌(이하 "SBS"라 함) 선형 블록 공중합체를 주성분으로 하는 엘라스토마에 연화점이 90∼125℃인 방향족 하이드로카본 수지계의 접착증진제, 프로세스 오일, 산화방지제, 그리고 자외선 안정제 등을 혼합한 후, 노즐온도 160℃에서 압출, 수중에서 냉각하고 2∼3㎜ 크기의 펠렛으로 절단함으로써 배수성 아스팔트 개질제를 제조할 수 있는 방법을 제안한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 배수성 아스팔트 조성물에 사용하는 개질제는 연화점 및 60℃에서의 점도를 높임으로써 고온시의 내유동성 향상과 틈사이가 막히는 현상을 방지할 수 있다. 그리고 전술한 SBS 공중합체를 기재로 하여 접착증진제 및 프로세스 오일, 바람직하게는 파라핀계, 나프텐계, 아로마틱계 탄화수소의 조성비 및 함량을 적절히 선택함으로써 내분리성이 우수하고 신축성 및 골재의 파악력이 큰 개질제를 제조할 수 있으며, 또한 골재의 박리나 균열 및 비산 저항성을 향상시킬 수 있다. 특히 고온시 연화성을 억제함으로써 아스팔트의 흘러내림 및 혼합물의 재료분리가 없고 운반차량에 부착이 적으며, 포설이 쉽고 수작업이 용이한 이점이 있다.

한편, 우천시 배수성층에 침투한 물이 배수처리 시설에 빨리 배수될 수 있도록 공극율이 약 20∼27%인 배수성 아스팔트 조성물에 사용하는 고점도 개질 아스팔트는 표 1과 같은 물성이 요구되며 시편은 다음과 같이 제작한다.

{표 1} 고점도 개질 아스팔트의 물성

(※ JEAAS : Japan Emulsified Aspalt Association, JAA : Japan Aspalt Association)

먼저, 제작하고자 하는 개질 아스팔트의 총량(500∼1,000g이 적당)을 정하고 아스팔트 량에 대비하여 개질제를 계량한 다음, 준비한 금속용기에 넣고 개질제와 같은 양의 아스팔트를 혼합한 후, 히터 위에서 가열(170∼180℃)하면서 고르게 반죽한다. 이때 상기 개질제가 녹기 시작하면서 점도가 상승하여 반죽하기 어렵게 되면 조금씩 아스팔트를 첨가하면서 최종적으로 정량의 아스팔트를 전부 첨가하고 개질제가 아스팔트에 균일하게 반죽된 것을 확인한다.

이와 같이 개질제를 아스팔트 양에 대하여 11∼13 중량% 첨가하여 60℃에서 점도가 200,000 포이즈 이상이 되도록 제조한 고점도 개질 아스팔트를 최대입경 13mm의 골재와 모래, 그리고 채움제 배합물과 혼합함으로써 약 20∼27%의 공극율을 가지면서도 골재의 비산 저항성, 내후성, 내수성, 내유동성, 혼합물의 강도 등 밀입도 혼합물 보다 물리적 특성이 우수한 다공성 포장용 아스팔트를 제조할 수 있는 장점을 가지고 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 의거 상세히 설명하겠는 바, 상기 본 발명이 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니다.

{실시예 1}

프리믹스 배합기에 중량 평균분자량이 70,000∼110,000 범위의 다공성 펠렛형 SBS 선형 블록 공중합체 63중량%에 프로세스 오일 12중량%를 첨가하여 가소화 시킨 후, 여기에 연화점이 90∼125℃인 방향족 하이드로카본 수지계의 접착증진제 24.5중량%, 산화방지제 0.3중량%, 그리고 자외선 안정제 0.2중량%를 혼합한 다음, 이를 투윈스크류의 압출기 호퍼에 넣고, 노즐온도 160∼180℃에서, 바람직하게는 170℃에서 압출하여 수중에서 냉각한 다음, 이를 다시 3mm 크기의 펠렛으로 절단하여 배수성 아스팔트 개질제를 제조하였다, 이때 전술한 방법으로 제조된 개질제의 물성은 후술하는 표 2에 상세히 나타내었다.

{표 2}

한편, 전술한 방법으로 제조된 개질제를 배수성 아스팔트에 적용 시험하기 위하여 최대 골재 입경 13mm의 조골재 83중량%, 모래 12중량%, 채움제 5중량%의 골재 배합물에 위와 같은 방법으로 제조된 개질제를 4.5중량%의 아스팔트 량에 대비하여 12중량% 첨가하여 제조한 고점도 개질 아스팔트를 넣고, 이를 180±5℃의 믹스에서 3분 동안 플랜트 믹스방식으로 혼합한 다음, 이를 다시 165±3℃의 다짐온도(단단하게 굳는 온도)에서 시편을 제작한 후, 마샬시험 및 휠트랙킹 시험등의 물성을 평가하였으며, 이는 후술하는 표 3에 상세히 나타내었다.

{실시예 2}

최대 골재 입경 13mm의 조골재 86중량%, 모래 9중량%, 채움제 5중량%의 골재 배합물에 실시예 1에 의하여 제조된 개질제를 5중량%의 아스팔트 량에 대비하여 12중량% 첨가하여 제조한 고점도 개질 아스팔트를 넣고, 이를 실시 예 1과 같은 방법으로 시편을 제작하여 물성을 평가하였으며, 이는 후술하는 표 3에 상세히 나타내었다.

{실시예 3}

최대 골재입경 13mm의 조골재 88중량%, 모래 7중량%, 채움제 5중량％의 골재 배합물에 실시예 1에 의하여 제조된 개질제를 5.5중량%의 아스팔트 량에 대비하여 12중량% 첨가하여 제조한 고점도 개질 아스팔트를 넣고, 이를 실시예 1과 같은 방법으로 시편을 제작하여 물성을 평가하였으며, 이는 후술하는 표 3에 상세히 나타내었다.

{표 3} 개질제를 첨가한 배수성 아스팔트의 물성

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은 약 20∼27%의 공극율을 가지면서도 골재의 비산 저항성, 내후성, 내수성, 내유동성, 혼합물의 강도 등 밀입도 혼합물 보다 물리적 특성이 우수한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 개질제는 연화점 및 60℃에서의 점도를 높임으로써 고온시의 내유동성 향상과 틈사이가 막히는 현상을 방지할 수 있으며, 또한 내분리성이 우수하고 신축성 및 골재의 파악력이 큰 이점이 있다.

특히, 본 발명은 골재의 박리나 균열 및 비산 저항성을 향상시킬 수 있으며,고온시 연화성을 억제함으로써 아스팔트의 흘러내림 및 혼합물의 재료분리가 없고 운반차량에 부착이 적으며, 포설이 쉽고 수작업이 용이한 상승적인 효과가 있다.

Claims (5)

1. 차도 포장용 배수성 아스팔트 개질제의 제조방법에 있어서,

   중량 평균분자량이 70,000∼110,000 범위의 다공성 펠렛형 스티렌-부타디엔-스티렌 선형 블록 공중합체 60∼65 중량%에 파라핀계 60∼64%, 나프텐계 33∼36%, 아로마틱계 2∼3%의 조성비를 갖는 파라핀계 탄화수소의 함량이 높은 프로세스 오일 10∼15 중량%를 첨가하여 가소화시킨 후, 여기에 연화점이 90∼125℃인 방향족계 접착증진제 23∼27 중량%, 산화 방지제 0.3∼0.5 중량% 및 자외선 안정제 0.1∼0.3 중량%를 첨가하여 혼합한 다음, 이를 압출기에 넣고, 노즐온도 160∼180℃에서 압출하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 배수성 아스팔트용 개질제의 제조방법.
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