KR100521786B1 - 칼라 포장용 고성능 개질 바인더의 제조 및 이를 이용한 칼라 포장 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방향족 다환 화합물을 수소로 개질한 개질 석유 수지, 방향족 석유계 중질 광유, 열가소성 수지 개질재로서 우레탄 엘라스토머, 스티렌계 엘라스토머, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌 및 프로필렌 공중합체에서 선택되는 어느 한 성분이상, 무기 안료, 왁스, 무기 충진재 및 기타 각종 첨가제를 소정의 비율로 배합함으로써 우수한 열안정성과 내후성, 높은 압축강도와 내구성을 가지는 칼라 포장용 고성능 무색 바인더 및 이의 제조 방법과 이를 이용한 칼라 아스팔트 포장방법을 제공한다.

Description

칼라 포장용 고성능 개질 바인더의 제조 및 이를 이용한 칼라 포장 방법{Manufacture of High Efficiency Binder for Color Packing and Color Packing Method Using It}

본 발명은 보도, 자전거 도로, 놀이 공원, 차도 등의 칼라 포장에 매우 적합하고 우수한 열안정성과 내후성, 높은 압축강도와 내구성을 가지는 칼라 아스팔트 포장재의 제조에 특히 유용한 고성능의 무색 바인더 제조 및 이를 사용한 칼라 아스팔트 포장 방법을 제공한다.

일반적으로 역청물로서의 석유 아스팔트는 점착성, 가공성이 뛰어나며 가격이 비교적 싼 편이기 때문에 콘크리트와 함께 각종 도로 포장에 폭넓게 사용되고 있다. 그러나 이러한 아스팔트는 대부분이 암갈색 또는 흑색이어서 다양한 색상을 연출해야 하는 칼라 포장에는 사용할 수가 없어 그 용도가 제한되어 왔다.

최근 들어 자전거 도로, 산책로, 놀이 공원 등 주변 환경과의 조화를 고려한 칼라 포장이 인기를 얻고 있으며 이러한 칼라 포장은 도로를 다양한 색깔로 채색하여 경관을 아름답게 하기 위한 용도뿐만 아니라 교차로, 학교 앞, 건널목 등 운전자에게 경고해야 할 필요성이 있는 도로의 일부분이나 우범지역, 유흥지역 등 보행자에게 경계심을 일깨우기 위해 도로의 일부분을 붉은 색, 황색 등의 경고성 색깔로서 채색하는 용도로서도 그 활용 범위가 확대되고 있다.

이러한 칼라 포장에는 칼라 골재를 사용한 아스팔트 혼합물 포장, 착색 콘크리트 포장, 칼라 포장용 무색 바인더를 이용한 칼라 포장이 있지만 그 중에서도 칼라 포장용 무색 바인더를 이용한 칼라 포장은 주로 보도나 자전거 도로, 놀이 공원 등 하중을 크게 받지 않는 도로 포장에 이용되며 최근에는 버스 전용차선, 교차로 등의 일반 차도와 배수성 포장에도 응용되고 있다.

종래의 칼라 포장용 무색 바인더는 포장재의 강도나 내구성이 충분하지 않기 때문에 이를 향상시키기 위해서 연화점이 높고 골재에의 부착력이 뛰어난 성능이 요구되고, 이러한 성능을 얻기 위해서 종래에는 열가소성 폴리머 등의 개질재를 첨가하거나 고점도의 석유 유분을 사용함으로써 성능을 개선시키려 하였다. 그러나 개질재의 첨가량을 늘리거나 고점도의 석유 유분을 사용하면 바인더의 고온 점도가 상승하여 취급하기가 어렵고 시공할 때까지 바인더의 온도를 고온으로 유지해야 하는 어려움이 있었다.

또한 상기의 바인더를 골재, 충진재 및 안료와 혼합해 칼라 포장하면 포장된 색깔이 장기간에 걸쳐 선명한 색깔을 유지해야 하나 골재와 바인더의 혼합 시에 무색 바인더의 유동성을 증가시켜 혼합을 균일하게 하기 위한 가열 공정에 의한 산화 및 시공 후에도 자외선에 의한 열화가 진행되어 색상이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같이 취급이 용이하고, 가열공정에서 열화 및 자외선에 의한 분해가 없는 새로운 조성을 가지는 칼라 아스팔트 포장을 가능하게 하는 바인더 조성물을 개발하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 여러 가지 색깔로 착색이 가능하고 골재나 충진재와 혼합하여 시공했을 경우 색의 변화가 적고 내후성 및 열안정성이 우수하며 열가소성 수지 등의 고분자량 개질재를 사용하여도 고온 점도를 낮게 유지할 수 있어 골재 입자를 균일하게 피복할 수 있고 골재와의 접착 강도가 높아 시공 후에도 높은 압축강도를 유지할 수 있는 칼라 포장용 무색 바인더의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 무색 바인더에 각종 무기 안료를 배합하여 칼라 아스팔트 포장을 가능하게 하는 칼라 아스팔트 포장방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은 상기의 과제를 해결하기 위해 연구한 결과, (a) 수소화 개질한 수소화 석유 수지 20 - 60 중량%, (2) 방향족 석유계 중질 광유 30 - 70 중량%, (c) 열가소성 수지 개질재 5 - 20 중량%, (d) 왁스성 물질 2 - 10 중량%, (e) 무기 안료 2 - 8 중량%로 구성되는 칼라아스팔트 포장용 조성물을 제공한다.

본 발명은 상기의 조성물에 더하여 필요에 의해 (f)무기 충진재 0.1 - 10 중량% 및/또는 (g) 첨가제 0.1 - 5 중량 %를 사용할 수 있다.

본 발명에서 수소화 개질 석유수지는 색상 안정성 및 내후성이 우수한 성능을 부여하는 것이며, 열가소성 수지 개질제는 골재와의 접착성을 개선하기 위해 특정의 분자량과 특정의 수지를 사용한다. 또한 액상 연화제로서 고온에서도 비교적 안정된 특성을 보이는 방향족 석유계 중질 광유 등을 첨가하고, 무기안료와 무기안료의 분산물성 조절제로서 저분자량의 왁스를 사용함으로써 무색 바인더의 고온 점도를 유지할 수 있고 아스팔트 포장재의 내구성과 압축강도, 인장강도, 열안정성 등을 현저히 개선할 수 있다.

본 발명의 각 구성성분에 있어서, 본 발명의 수소화 석유수지는, 납사 분해유 가운데 비점이 20- 80℃ 정도인 유분(C5 유분이 주성분)을 염화알루미늄 등의 촉매로서 양이온 중합에 의해 얻어진 지방족계 석유 수지, C5 유분 중의 사이클로펜타디엔 및 그 이량체인 디사이클로펜타디엔을 농축해 열중합 함으로써 얻을 수 있는 디사이클로펜타디엔계 석유 수지, 비점이 140 - 240℃의 범위에 있으며 주로 C9계 방향족 비닐 화합물을 중심으로 한 석유 수지, 또는 이들과 페놀, 레조시놀(resorcinol), 카테콜(catechol), 하이드로퀴논 등의 페놀류와의 공중합에 의해 얻을 수 있는 분자량 500 - 3,000 정도의 방향족계 석유 수지, 쿠마론-인덴(coumarone-indene) 수지, 분자량 500 - 3,000 범위의 테르펜(terpene) 수지 및 그들의 혼합물을 50 - 100 kg/cm²의 압력과 200 - 300℃의 온도에서 니켈, 파라듐 등의 수소화 촉매를 사용하여 수소화를 행하는 것으로서, 이렇게 수소화로 개질된 개질 석유 수지의 중량 평균 분자량은 200 - 2,000 정도이며, 연화점은 보통 40 - 180℃의 범위에 있는 수지를 의미한다.

연화점이 너무 낮으면 개질 석유 수지를 더욱 많이 사용해야 하며 너무 높을 경우에는 수지의 용해성이 저하되는 단점이 있다. 보통 수소화 비율은 80% 이상이 바람직하며 그 수소화 비율의 측정은 260 - 270 nm에서 자외선 흡광 광도법으로 계산한다. 이 발명에서 사용하는 개질 석유 수지의 배합량은 조성물 전체에 대해 20 - 60 중량%이지만 비용과 물성의 균형을 고려하여 적당한 비율을 선정하여 사용한다. 개질 석유 수지의 배합량이 20 중량% 이하에서는 강도나 테나시티(tenacity)가 떨어지고 침입도가 상승하며 60 중량%를 넘으면 고온 점도가 높아져서 각종 첨가재의 분산이 원활하게 이루어지지 않고 침입도가 저하되는 불균형한 물성이 발현된다.

다음으로, 방향족계 중질 광유는 액상 연화제로 사용되는 것으로 파라핀계, 나프텐계, 또는 혼합계 원유로부터 얻을 수 있는 윤활유 유분을 용제 추출한 방향족 오일 또는 나프텐 오일을 사용한다. 윤활유 유분을 용제 추출한 방향족 오일은 원유를 감압 증류한 유출유 또는 잔사유를 푸프랄, 혹은 페놀 등의 용제로 추출하여 제조할 수 있으며 나프텐 오일도 윤활유 유분을 푸프랄, 페놀 등의 용제로서 용제 추출하여 제조할 수가 있다.

방향족계 중질 광유는 방향족분이 20% 이하, 40℃에 있어서의 동점도가 400 mm²/s 이상, 인화점이 240℃ 이상인 석유계 중질유이어야 한다. 방향족분이 20%를 넘게 되면 얻어지는 바인더의 색상이 나빠질 우려가 있으며 또한 가열하거나 다른 성분과 같이 사용할 때에 바인더 조성물의 색상이 크게 변화한다. 또한 수지 개질재로서 방향족을 포함하는 열가소성 고분자 화합물을 사용할 경우, 예를 들면, 스티렌-부타디엔 공중합체의 경우에 포함된 스티렌과의 상용성이 너무 커지기 때문에 스티렌 분자가 가교점의 역할을 할 수 없게 되어 바인더의 연화점과 점도를 높이지 못하게 되는 수가 있다. 또한 액상 연화제의 40℃에서의 동점도는 400 mm²/s 이상이어야 하며 그 이하가 되면 칼라 포장용에 적합한 바인더의 특성을 얻기 위해 다량의 개질 석유 수지를 배합해야 하므로 경제적으로 불리하게 된다. 액상연화제와 개질 석유 수지의 배합 비율은 이들 두 성분을 혼합한 후의 침입도가 30 - 200(단위：1/10 mm)이 되도록 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 방향족 석유계 중질 광유는 전체 바인더 조성물에 대하여 30 - 70 중량%를 사용한다. 30중량% 이하일 경우에는 충분한 연화효과를 가질 수 없고, 70중량% 이상의 경우에는 지나치게 연화되어 연화점이 너무 낮아 바인더의 물성이 저하되는 단점이 있다.

다음, 본 발명의 열가소성 수지 개질제는 골재와의 접착력을 높이고 포장재의 압축강도를 향상시키기 위해 사용한다. 본 발명에서 사용하는 열가소성 수지 개질제로는 우레탄 엘리스토머 또는 스티렌계 엘라스토머를 사용하며, 우레탄 엘라스토머는 중량 평균 분자량은 약 50,000 - 200,000 정도의 범위를 가지며 접착력 향상을 위해 적당량을 사용하며, 스티렌계 엘라스토머는 SBS 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 등을 들 수 있는데, 이 스티렌계 엘라스토머의 스티렌 함량은 15 - 60 중량%가 바람직하다. 그 이유는 스티렌계 엘라스토머는 분자 속의 스티렌 분자가 가교점으로서의 역할을 담당하게 되고, 따라서 스티렌 함량이 너무 적으면 바인더의 스티렌의 가교점과 가교 작용이 적어지므로 60℃ 점도 특성이 저하되어 포장재의 압축 강도와 내구성이 현저히 떨어지게 된다. 또한 스티렌의 함량이 너무 많으면 액상 연화제 또는 개질 석유 수지와의 상용성이 떨어져서 균일한 배합이 불가능하게 된다. 스티렌계 엘라스토머의 중량 평균 분자량은 대략 100,000 - 500,000 정도의 범위가 바람직하다. 중량 평균 분자량이 너무 작으면 개질재로서의 역할을 할 수가 없게 되어 점도의 향상 효과를 기대할 수가 없으며 분자량이 너무 크면 다른 성분들과의 상용성이 떨어지며 바인더의 연신 특성도 저하되어 포장재로서 적절한 성능을 유지할 수 없게 된다. 따라서 우레탄 엘라스토머와 스티렌계 엘라스토머의 상대적 배합량을 적당히 조절하여 가장 적합한 점도를 유지하는 것이 바람직하다. 사용함량은 전체 혼합물에 대해 5 - 20 중량% 내에서 개질 석유 수지와 서로 병용하여 사용하면 넓은 온도범위에서 바인더에 유연성을 부여할 수가 있어서 포장재의 내충격성과 내균열성을 향상시킬 수가 있다. 상기의 사용 함량의 범위를 벗어나는 경우는 원하는 정도의 상기 물성을 얻을 수 없다. 또한 열가소성 수지 개질재는 상기의 엘라스토머에 폴리에틸렌과 폴리프로필렌을 단독 또는 혼합하여 사용할 수가 있으며 분자량이 높은 고밀도보다는 저밀도의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌을 사용하는 것이 좋다. 이는 고밀도보다 저밀도의 폴리머가 바인더의 고온 점도 조절이 더욱 용이하며 바인더의 접착력을 향상시키기 때문이며 고밀도 폴리머의 경우 중질 광유와의 상용성이 떨어지며 바인더의 취성이 증가하여 쉽게 깨어질 수가 있으며 저온 특성이 크게 저하된다. 또한 본 발명에서 사용 가능한 또 다른 열가소성 수지 개질제는 상기 엘라스토머에 에틸렌 및 프로필렌 공중합체를 병용하여 사용할 수 있는데, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 공중합체는 에틸렌 또는 프로필렌 단량체에 에틸 아크릴레이트나 비닐 아세테이트 또는 기타 공중합 가능한 다른 단량체를 공중합한 것이다. 이들 공중합체들은 단독 또는 소정의 비율로 서로 병용하여 사용할 수 있으며 에틸 아크릴레이트 또는 비닐 아세테이트의 경우 공중합체내에서 에틸 아크릴레이트 또는 비닐 아세테이트의 비율이 대략 20 - 60 중량%인 것이 바람직한데 그 이유는 20 - 60 중량%에서 개질 석유 수지 및 석유계 중질유와의 상용성이 가장 좋으며 20 중량% 이하에서는 상용성이 크게 떨어지게 된다. 상기의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 단독 또는 이들과의 공중합체는 보통 중량 평균 분자량이 30,000 - 300,000 정도의 범위에 있으며 전체 혼합물에 대해 5 - 20 중량%내에서 개질 석유 수지와 서로 병용하여 사용하면 넓은 온도범위에서 바인더에 유연성을 부여할 수가 있어서 포장재의 내충격성과 내균열성을 향상시킬 수가 있다.

다음, 무기 안료로는 산화철 등의 적갈색 안료, 수산화철 등의 황색 안료, 산화크롬 등의 녹색 안료, 나트륨알루미노실리케이트 등의 군청색 안료, 산화티탄 등의 백색 안료 등 이 분야에 사용되는 통상의 것을 사용할 수 있다. 안료의 첨가량은 2 - 8 중량%의 양으로도 충분히 착색시킬 수 있다. 본 발명의 칼라 포장용 무색 바인더 조성물은 접착력과 내구성, 강성이 뛰어나기 때문에 일반적인 밀입도 아스팔트 혼합물뿐만 아니라 공극율이 20% 전후의 배수성 아스팔트 혼합물에 의한 칼라 포장에도 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 무기 안료는 전체 혼합물의 2 - 8 중량%범위에서 사용하는데, 2중량% 이하일 경우에는 칼라를 충분하게 나타내지 못하는 단점이 있고, 8중량% 이상의 경우에는 내충격성과 내균열성이 낮아지는 단점이 있을 수 있으며 또한 경제적으로도 좋지 않다.

본 발명에서 사용하는 왁스성분은 바인더의 점도 조절과 무기 안료의 분산을 원활히 하기 위해 사용하는 것으로, 주로 저분자량의 폴리에틸렌 또는 저분자량의 폴리프로필렌이 사용된다. 이 저분자량의 폴리에틸렌 혹은 저분자량의 폴리프로필렌은 중량 평균 분자량이 1,000 - 20,000, 연화점이 70℃ - 200℃이며 100℃ 점도가 800cp 이하의 것이 사용된다. 중량 평균 분자량 또는 연화점이 너무 낮으면 바인더의 점도 상승효과가 적고 중량 평균 분자량 또는 연화점이 너무 높은 경우에는 바인더와의 상용성이 떨어지고 점도 조절이 어렵게 되어 안료의 분산효과가 줄어들게 된다. 사용량은 2 - 10 중량%의 범위에서 사용하는데, 상기 보다 적게 사용하는 경우는 안료의 분산효과가 낮고 높을 경우는 연화점이 너무 낮아 바인더의 점도 상승효과가 적은 단점이 있다.

본 발명에는 또한 보도, 자전거 도로, 놀이 공원, 차도에 도포하였을때 껌이나 기타 이물질에 의한 오염을 방지하고 또 접착성 오염물질의 부착을 방지하기 위한 오염방지제로서 이온기를 가지는 실리콘 계면활성제를 사용할 수 있다. 실리콘 계면활성제에서 이온기는 1개 이상을 가질 수 있으며, 양이온성이나 음이온성 모두가 좋다. 음이온성기로는 카복실레이트, 포스페이트, 설포네이트, 설페이트 등의 기능기를 가지는 것이 좋으며 그 반대기로서는 알카리금속이온이나 알카리토금속이온 등이 좋다. 양이온성기로는 암모니아, 아민, 아미드 등의 기를 포함하고, 그 반대 이온으로는 할라이드, 설페이트, 카보네이트, 포스페이트 등의 통상의 반대이온은 모두 사용할 수 있다.

상기 이온기를 가지는 실리콘계면활성제는 전체 조성물의 0.1 내지 3중량%를 사용하는 것이 좋고, 더욱 좋게는 0.1 내지 1.0중량%를 사용하는 것이 좋다. 3중량%를 초과하면, 이온성기에 의해 흡습성이 증대되어 내구성이 열세이고 또한 접착성 등의 물성이 나빠지며, 0.1중량% 이하를 사용하면 방오성이 충분하지 않게 된다.

본 발명에서 칼라 포장재의 물성을 강화하기 위한 목적으로 사용되는 무기 충진재는 주로 석분, 플라이 애쉬, 알루미나, 무기 섬유, 금속산화물 등 일반적으로 유기 및 무기 복합재료에 강화재로서 사용되는 대부분의 충진재를 필요에 따라 사용할 수가 있다. 이와 같은 무기 충진재는 칼라 포장재가 사용되는 환경과 사용 조건에 따라 그 제반 물성을 강화하기 위하여 특정한 비율로 배합되어 사용될 수 있다.

또한 본 발명에서는 필요에 의해 첨가제로서 산화방지제, 자외선 흡수제, 광안정제 등과 같이 무색 바인더의 열화를 억제시킬 수 있는 첨가제나 가소제, 점착 부여 수지, 소포제, 발포방지제, 증점제, 박리 방지제, 계면활성제 등의 각종 혼화제를 사용함으로써 골재와의 혼합 및 물성 조절을 최적화할 수가 있다. 무기 충진재의 사용량은 0.1 - 10 중량%로 사용하는 것이 좋고, 각종 첨가제는 0.1 - 5 중량 %의 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 이는 전체적 물성과 취급용이성 및 경제성을 고려할 때 적절한 범위이다.

또한 각 성분의 배합순서는 특별히 제한되지는 않으나 일반적으로는 미리 석유계 중질 광유를 150 - 200℃의 온도로 가열하여 놓고 여기에 수소화 개질 석유 수지, 열가소성 수지, 무기안료 및 기타 첨가제를 투입하여 30분 - 20시간 동안 여러 가지 타입의 교반기를 사용하여 교반하여 균일상을 제조한다. 이렇게 제조된 칼라 포장용 바인더의 조성물은 일반 스트레이트 아스팔트의 KS 규격을 만족하므로 도로 포장 시에 스트레이트 아스팔트와 동일한 방법과 조건에서 일반 밀입도 골재 또는 배수성 굵은 입도 골재와 혼합하여 포설하고 다짐 작업을 한다.

상기 칼라 포장용 바인더를 사용한 칼라 아스팔트 포장 방법은 상기 제조된 칼라 포장용 바인더 조성물이 일반 스트레이트 아스팔트의 규격과 동일한 물성을 나타내므로 일반 아스팔트 도로 포장과 동일한 방법으로 칼라 아스팔트 포장을 실시할 수가 있다.

보다 구체적으로 설명하면 상기 칼라 포장용 바인더 조성물을 약 150 - 180℃에서 교반기로 교반, 가열하면서 상기의 무기 안료와 왁스성 물질, 그리고 필요에 따라 무기 충진재와 각종 첨가제를 혼합하여 교반한다. 이렇게 제조된 혼합물을 도로 표층에 아스팔트 피니셔 또는 인력으로 포설하고 로라 및 다짐기로 다짐하여 칼라 포장을 마무리한다. 또한 골재 입도를 일반 아스콘 입도뿐만 아니라 투수성 또는 배수성 포장용 입도로 생산하여 배수성 포장에도 적용할 수가 있다.

아래에 본 발명의 실시예를 구체적으로 소개하나 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 %는 특별한 정의가 없는 이상 중량%이다.

<실시예>

미리 방향족 석유계 중질 광유를 150 - 200℃로 가열하여 놓은 후, 가열된 일부의 중질 광유에 <표 1>에 나타낸 배합 비율(중량%)로 몇 종류의 열가소성 수지 개질재를 순서에 관계없이 차례대로 혼합하여 이 수지 개질재가 완전하게 석유계 중질 광유에 용해되면 나머지 방향족 중질 광유를 더한 후에 수소화 개질 석유 수지 및 왁스성 물질을 다시 첨가하여 약 160 - 180℃의 온도에서 약 1-2시간을 교반하여 칼라포장용 바인더 조성물을 제조하였다. 칼라포장용 바인더 조성물의 배합 비율(중량%)과 제조된 바인더의 물성을 <표 1>에 나타내었다.

<표 1> 칼라포장용 바인더 조성물의 배합 비율(중량%)과 제조된 바인더의 물성

1) 방향족분 16.5%, 동점도 530 mm2/s(40℃), 인화점 270℃

2) 테르펜(terpene) 수지(분자량 1700, 수소화 91%)

3) 쿠리미론U(신영아이엔티 사)

4) SEBS(Mw=370,000)

5) LLDPE(Mw 270,000)

6) PP(Mw 120,000)

7) 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체(VAc 함량 25%, Mw 175,000)

8) 폴리에틸렌왁스 Mn= 1300

9) SW-CP-K(탐벤트 테크놀로지 인코포레이티드, 실리콘코카복실레이 트 칼륨염, Mn 800-1100)

상기 실시예 1 내지 6에서 제조한 바인더 조성물을 통상으로 사용하는 아스팔트 조성물과 혼합하여 칼라 아스팔트 조성물을 제공하고, 이를 시공하여 물성을 측정하였다. 즉 <표 2>와 같은 조건으로 칼라 아스팔트 포장 혼합물을 제조하여 그 압축강도를 휠 트랙킹 시험으로 평가하였다. 칼라아스팔트 포장 혼합물은 하기 표와 같은 함량으로 투입한 후 160 내지 170℃에서 충분히 혼합하여 균일하게 혼합시키고, 공시체에 시공한 후 다짐조건으로135 내지 145℃에서 4536g의 햄머로 457.2㎜의 높이에서 자유낙하시켜 30회 다듬질 하여 만들었다. 휠 트랙킹 시험은 시험 온도 60℃, 접지압 6.5 kg/cm²에서 반복 2회를 실시하여 동적 안정도를 측정하였으며, 오염방지 실험은 도면에 가로, 세로 1m로 도포한 후 그 위를 자동차로 천천히 300회 왕복한 후 10명이 육안으로 그 정도를 관찰하여 수준을 1-5등급으로 나누어 평균하여(5가 가장 방오성이 우수) 그 결과를 <표 3>에 나타내었다.

<표 2> 칼라 아스팔트 포장 혼합물의 종류와 배합 조건

<표 3> 칼라 아스팔트 포장 혼합물의 동적 안정도

<표 1>의 실시예 1 - 7을 비교하여 바인더의 물성을 살펴보면 제조된 칼라포장용 바인더 조성물은 우레탄 엘라스토머, 스티렌계 엘라스토머 등의 엘라스토머가 가지는 고온 점성과 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 에틸렌 공중합체 등의 열가소성 수지 개질재가 가지는 강도 특성이 혼합 비율에 따라 바인더의 물성에 균형 있게 반영되어 있음을 알 수 있으며 이러한 엘라스토머 및 개질 수지가 첨가되지 않을 경우 물성이 크게 떨어졌다. 특히, 본 발명은 수소화된 개질 석유 수지를 사용함에 따라, 내후성 시험기를 이용하여 장기간 내후성 시험을 한 결과 수소화하지 않는 석유수지를 사용하는 것과 대비 시 상대적으로 거의 색의 변화가 없음을 볼 때, 본 발명에 따른 바인더의 내후성이 매우 우수한 것임을 알 수 있어 옥외에 사용하는 경우 장기 사용이 가능한 것임을 알 수 있다.

또한 오염방지물로서 이온기를 가지는 실리콘 계면활성제를 사용할 시 오염방지효과가 상대적으로 우수할 뿐만 아니라 바인더 조성물의 강도 및 터네시티도 증가되는 것을 알 수 있었다.

<표 1>의 실시예 1 - 6에서 바인더 조성물이 나타내는 여러 가지 우수한 물성들은 도로포장용 스트레이트 아스팔트가 요구하는 KS 규격을 만족하고 또한 동적 안정도는 모두 1,500회/mm 이상을 나타내어 내유동특성이 우수한 것을 알 수 있다.

본 발명의 무색 바인더를 사용하여 제조한 칼라 아스팔트 포장재는 여러 가지 색깔로 착색이 가능하고 내후성 및 열안정성이 우수하여 색깔의 변화가 적어 장기 사용에도 매우 좋은 물성을 나타내는 것을 알 수 있으며 또한 골재와의 접착 강도가 높아 시공 후에도 높은 압축강도와 내구성을 가지고 있어 보도, 산책로, 공원뿐만 아니라 일반 차도 및 배수성 도로에도 적용할 수가 있다.

Claims (14)

1. (a)20 - 60 중량%의 수소화 비율이 80% 이상이며 중량 평균 분자량이 200 - 2,000, 연화점이 40 - 180℃의 범위인 수소화 개질 석유 수지, (b)30 - 70 중량%의 방향족계 중질 광유, (c)5 - 20 중량%의 우레탄엘라스토머, 스티렌계엘라스토머, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌과 프로필렌에서 선택되는 1종 이상의 단량체와 비닐아세테이트 또는 알킬아크릴레이트에서 선택되는 어느 하나 이상의 단량체와의 공중합체에서 선택되는 하나 이상의 성분의 혼합물에서 선택되는 열가소성 수지 개질재, (d)2 - 10 중량%의 왁스 및 (e)2 - 8 중량%의 무기 안료 및 오염방지제로서 상기 (a) ~ (e) 조성물 전체에 대해 0.1 - 3 중량%의 이온기를 가지는 실리콘 계면활성제로 구성되는 칼라포장용 바인더 조성물.
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4. 제 1항에 있어서, 상기 방향족 중질 광유는 파라핀계, 나프텐계, 또는 혼합계 원유로부터 얻을 수 있는 윤활유 유분을 용제 추출한 방향족 오일 또는 나프텐 오일이며 방향족분이 20% 이하, 40℃에 있어서의 동점도가 400 mm²/s 이상, 인화점이 240℃ 이상인 석유계 중질유임을 특징으로 하는 칼라 포장용 바인더 조성물.
5. 제 1항에 있어서, 열가소성 수지 개질재는 중량평균분자량이 50,000 - 200,000 우레탄 엘라스토머, 중량 평균 분자량이 100,000 - 500,000 정도의 스티렌계 엘라스토머, 중량 평균 분자량이 30,000 - 300,000 정도의 범위에 있는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들과의 공중합체에서 선택되는 어느 한 성분 이상의 것을 특징으로 하는 칼라 포장용 바인더 조성물.
6. 제 5항에 있어서, 스티렌계 엘라스토머는 스티렌 함량은 15 - 60 중량%인 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌 부타디엔-스티렌 블록 공중합체에서 선택되는 어느 1종 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 포장용 바인더 조성물.
7. 제 1항에 있어서, 상기 왁스성 물질은 중량 평균 분자량이 1,000 - 20,000, 연화점이 70℃ - 200℃, 100℃ 점도가 800 cp 이하인 저분자량의 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌에서 선택되는 어느 한 성분인 것을 특징으로 하는 칼라 포장용 바인더 조성물.
8. 제 1항에 있어서, 상기 이온성 실리콘 계면활성제는 이온성기로서 암모니아, 아미드 등의 산성기를 가지는 양이온성기나 카르복실레이트, 설포네이트, 포스포네이트, 설페이트, 포스페이드에서 선택되는 음이온성기를 가지는 것을 특징으로 하는 칼라 포장용 바인더 조성물.
9. 제 1항 또는 제4항 내지 제8항에서 선택되는 어느 한 항의 칼라 포장용 바인더 조성물을 제조하는 단계;

   상기 칼라 포장용 바인더를 밀입도 및 배수성 입도의 골재와 배합하여 노면에 포장하는 단계;

   노면에 포장된 아스팔트를 135 내지 145℃에서 다짐하는 단계;

   를 가지는 도로 포장에 시공할 수 있는 일반 및 배수성 칼라 아스팔트 포장 방법.
10. 제 1항 또는 제4항 내지 제8항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서, 0.1 - 10 중량%의 석분, 플라이 애쉬, 알루미나, 무기 섬유 및 금속산화물에서 선택되는 어느 한 성분이상의 무기 충진재 또는 0.1 - 5 중량 % 의 산화방지제, 자외선 흡수제, 광안정제, 가소제, 점착 부여제, 소포제, 발포방지제, 증점제, 박리 방지제, 계면활성제에서 선택되는 어느 한 성분 이상의 첨가제에서 선택되는 하나 이상의 성분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 포장용 바인더 조성물.
11. 제 1항 또는 제4항 내지 제8항에서 선택되는 어느 한 항의 칼라 포장용 바인더 조성물을 제조하는 단계;

    상기 칼라 포장용 바인더를 밀입도 및 배수성 입도의 골재와 배합하여 노면에 포장하는 단계;

    노면에 포장된 아스팔트를 135 내지 145℃에서 다짐하는 단계;

    를 가지는 도로 포장에 시공할 수 있는 일반 및 배수성 칼라 아스팔트 포장 방법.
12. a) 수소화 비율이 80% 이상이며 중량 평균 분자량이 200 - 2,000, 연화점이 40 - 180℃의 범위의 것인 수소화 개질 석유 수지 20 - 60 중량% ,

    b) 파라핀계, 나프텐계, 또는 혼합계 원유로부터 얻을 수 있는 윤활유 유분을 용제 추출한 방향족 오일 또는 나프텐 오일로서, 방향족분이 20% 이하, 40℃에 있어서의 동점도가 400 mm²/s 이상, 인화점이 240℃ 이상인 방향족 석유계 중질 광유 30 - 70 중량%,

    c) 중량평균분자량이 50,000 - 200,000의 우레탄 엘라스토머, 중량 평균 분자량이 100,000 - 500,000 정도의 스티렌계 엘라스토머, 중량 평균 분자량이 30,000 - 300,000 정도의 범위에 있는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들과의 공중합체에서 선택되는 열가소성 수지 개질재 5 - 20 중량%,

    d) 중량 평균 분자량이 1,000 - 20,000, 연화점이 70℃ - 200℃, 100℃ 점도가 800 cp 이하인 저분자량의 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌에서 선택되는 왁스성 물질 2 - 10 중량%, 및

    e) 2 - 8 중량%의 무기 안료,

    f) 상기 (a) ~ (e) 조성물 전체에 대해 0.1 - 3중량%의 이온기를 가지는 실리콘계 계면활성제

    로 구성되는 칼라포장용 바인더 조성물
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14. 제 12항에 있어서, 0.1 - 10 중량%의 석분, 플라이 애쉬, 알루미나, 무기 섬유 및 금속산화물에서 선택되는 어느 한 성분이상의 무기 충진재 또는 0.1 - 5 중량 % 의 산화방지제, 자외선 흡수제, 광안정제, 가소제, 점착 부여제, 소포제, 발포방지제, 증점제, 박리 방지제, 계면활성제에서 선택되는 어느 한 성분 이상의 첨가제에서 선택되는 하나 이상의 성분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 포장용 바인더 조성물.