KR100546689B1 - 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물 및 이의제조방법 - Google Patents

차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물 및 이의제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 아스팔트 20∼70중량%, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체 1∼30중량%, 석유수지 0.5∼40중량%, 파라핀계 점탄성 합성오일 0.5∼30중량%, 폐타이어 고무분말 5∼20중량% 및 무기충전제 10∼50중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물은 가열식 일액형으로 파라핀계 점탄성 합성오일을 적용함으로써 점도가 낮아 와이어 전체를 감싸 보호해줄 뿐 아니라, 방수성이 우수하며, 아스팔트 또는 콘크리트 도로의 부착성이 좋으며, 겨울철에도 유연성을 유지하고 있어 수분의 동결이나 외력에 의한 파손을 방지하며, 더운 날씨에도 흘러내리지 않는 특징을 갖고 있다.
파라핀, 점탄성, 합성오일, 저온유연성, 감온성, 유동점 강하제, 점도지수, 향상제

Description

차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물 및 이의 제조방법{Asphalt sealant composition for protecting a vehicle detector and preparing method thereof}
본 발명은 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 고무, 아스팔트의 특성을 살린 고무화 아스팔트로서 저온유연성과 내충격성, 방수성, 침투성이 뛰어난 검지기용 실란트를 제조하기 위하여 아스팔트 혼합물에 파라핀계 점탄성 합성오일을 첨가하여, 우수한 성능을 갖는 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량검지기는 도로 위에 매설된 와이어에 의하여 형성된 검지영역을 차량이 합격하거나, 정지해 있는 경우 차량으로 인한 검지기의 인턱턴스의 변화를 검지한다. 즉, 차량검지기는 차량의 합격 또는 존재의 상태를 검지하여 교통 신호 제어에 필요한 변수인 존재(Presence), 교통량(Volume), 속도(Speed), 점유율(Occupancy) 등의 정보를 얻으며, 로드웨이 센서(Roadway sensor), 리드-인 케이블 (Lead-in cable), 풀 박스(Pull Box), 컨트롤러 케비넷(Controller Cabinet)으로 구성되어 있다.
차량검지기를 설치하기 위해서 도로표면에 폭 1∼1.5㎝, 깊이 8∼12㎝정도의 홈을 차량검지기 전용 커터기로 커팅한 다음, 수분 및 이물질을 제거하여 검지기를 홈통안에 설치한다. 그 다음, 설치된 검지기의 파손을 방지하기 위하여 홈에 차량검지기 보호용 실란트 조성물을 충진시킨다.
한편, 이러한 차량검지기 보호용 실란트 성분으로 직접적으로 사용되지는 않지만, 개질 아스팔트에 여러 가지 성분을 첨가하여 도로포장, 건축물 등 각종 시설물에 줄눈재, 접착제, 채움재, 방수재 등으로 사용되고 있으며 용도에 따른 요구 물성이 다양하여 여러 분야에서 물성 개선이 요구되고 있다.
예를 들어, 일본국 특개소 57-98559호에는 아스팔트 개질용 고무 첨가제로 방향족계 및/또는 나프텐계 오일(또는 광유) 및 열가소성 고무를 함유한 아스팔트를 소개하였다. 광유는 아스팔트에 가소 효과를 주고 열가소성 고무는 연화점을 상승시키고 강인성을 부여하나 압축강도 및 인장강도 등의 기계적 강도와 원상 회복성을 높이기 위해서는 많은 양의 고무를 필요로 하는 단점이 있다.
일본국 특개소 57-139143호에서는 역청(즉, 아스팔트) 물질에 공액디엔 및 비닐방향족 탄화수소로 이루어진 블록 공중합체(SBS, SIS, SEBS 등을 말함)와 분자중에 질소와 황원자를 포함하는 안정제와 여러 가지 다른 안정제 및 라디칼 중합방지제를 첨가한 조성물을 소개한 바 있다.
또한, 미국특허 4,485,201호에는 아스팔트에 분말고무 및 스티렌-부타디엔 블록 공중합체를 주성분으로 하는 블렌드에 내열성 산화방지제, 점착성 부여제(tackifying agent), 가소제 또는 연화제로서 공정유(processing oil)를 첨가하여 149℃에서 204℃ 사이에서 혼합하는 방법을 기술하고 있다.
이 조성물은 고온에서 응집력과 접착력이 높고 고온 및 저온에서 유연성이 크며 우수한 탄성을 갖고 균열 채움제(crack sealer), 콘크리트 조인트 실러 필러(concrete joint sealer filler) 및 건축재료의 도포 실란트로 사용할 수 있다고 설명하였다.
그러나, 상기 제품은 침입도(콘)가 60이나 흐름(또는 연화점)이 60℃에서 20㎜로 건물의 옥상 방수재 및 도로 포장의 균열 보수제 등으로는 하절기에 흐름 및 소성변형이 일어나는 단점과 도로 보수재로서는 차량의 바퀴 및 보행자의 신발에 묻어나는 단점이 발생할 수 있다.
일반적으로 우리나라의 하절기에 도로 및 옥상의 표면 온도는 재질 및 색상에 따라 차이가 나지만 60℃이상 올라갈 수 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 통상적으로 무기 필러를 사용하며 여기에는 석재 및 골재와 탄산칼슘, 실리카, 탈크 등의 충전제가 많이 사용되고 있으며 경도, 침입도, 연화점 등은 상승하나 신도, 접착 특성은 저하되는 경향을 보인다.
아울러, 한국특허 제0332632호에서는 중량으로 아스팔트 100부에 대해 (A) 스티렌-공액디엔 블록 공중합체 6 내지 40부, (B) 폐타이어 고무분말 4 내지 40부, (C) 폐스티로폼 0.01 내지 50부, (D) 가소제 또는 연화제 0 내지 100부, (E) 점착제 0.02 내지 5부, (F) 무기충전제 5 내지 100부를 포함하는 아스팔트 조인트 및 실란트 조성물을 개시하고 있다.
그러나, 이러한 조성물들은 검지기 홈통안에 침투하여 자기평형(self-leveling)을 이루지 못하며 겨울철 저온유연성이 취약한 이유로 차량검지기 보호용으로 적합하지 않으며, 현재 국내에서 검지기 보호용으로 사용되는 실란트는 시멘트계, 콜타르의 휘발분을 증발시키는 핏치계와 에폭시계로 구분된다.
그러나, 이들 재료는 기존 도로면에 비하여 강도, 신율, 접착력의 물성이 상이하여, 기존 도로면과 부착되지 못하여 수분 침투, 검지기 단선 뿐 아니라 기존 도로면의 파손을 불러일으키는 등 심각한 문제를 발생시키고 있다.
이에 본 발명에서는 저온유연성, 접착성, 내열성, 감온성이 뛰어난 아스팔트계 실란트를 개발하기 위하여 아스팔트에 중합탄성체, 폐타이어 고무분말, 충진재 등을 사용하여 그 특성에 관한 연구를 계속하여 왔으나 만족할 만한 결과를 이루지 못하였다. 그 후 연구를 계속하여 아스팔트계 실란트중 아스팔트, 중합탄성체, 폐타이어 고무분말, 충진재 등의 역할 이외에 상기 특성을 향상시키기 위해서는 가소제의 역할이 매우 중요하며 최적의 가소제를 선정하는 연구를 수행한 결과, 아스팔트에 파라핀계 점탄성 합성오일을 가소제로 사용하여 저온유연성, 접착성이 우수하고, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체와 폐타이어 고무분말을 강도 및 탄성부여제로 적용하여 사계절이 기온변화가 크고 일교차가 심한 지역에서도 사용하게끔 내열성 및 감온성이 우수한 실란트 조성물을 개발할 수 있었고, 본 발명은 이에 기 초하여 완성되었다.
따라서 본 발명의 목적은 아스팔트 및 콘크리트 도로에 매설된 검지기가 외부충격이나 수분의 동결융해, 도로면과의 접착불량, 차량의 교통량의 의해 검지기가 외부로 노출되거나 단선이 되지 않도록 홈에 안전하게 충진할 수 있는 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 조성물의 성능을 가장 효율적으로 나타낼 수 있는 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물은 아스팔트 20∼70중량%, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체 1∼30중량%, 석유수지 0.5∼40중량%, 파라핀계 점탄성 합성오일 0.5∼30중량%, 폐타이어 고무분말 5∼20중량% 및 무기충전제 10∼50중량%를 포함한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 상기 조성물의 제조방법은 a) 아스팔트 20∼70중량%에 파라핀계 점탄성계 합성오일 0.5∼30중량%를 부가하여 150 내지 180℃의 온도에서 혼합시키는 단계; 및 b) 상기 혼합물에 폐타이어 고무분말 5∼20중량%, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체 1∼30중량%, 석유수지 0.5∼40중량%, 무기충전제 10∼50중량%를 부가하여 150∼200℃의 온도에서 혼합하는 단계를 포함한다.
이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 아스팔트 및 콘크리트 도로의 홈통에 차량검지용 와이어를 설치한 다음, 상기 홈통에 주입되는 실란트가 갖추어야 할 성질에 관한 것으로, 상기 차량검지기용 실란트는 좁은 홈 안에 쉽게 침투되어 자기 평형(self-leveling)을 이루어야 한다. 또한, 상기 실란트는 검지용 와이어를 완벽히 감싸 방수에 문제가 없어야 하고, 겨울에는 유연성을 발휘하여 충격에 깨지지 않아야 할 뿐 아니라, 여름철 고온시에 밀려나오지 않는 강도를 갖고 있어야 한다.
이러한 물성을 만족하기 위해서, 본 발명에서는 아스팔트, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체, 폐타이어 고무분말에 파라핀계 점탄성 합성오일을 혼합하여 사용하였다.
이러한 조성을 갖는 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트는 침투력이 우수하고, 저온 유연성, 접착성이 뛰어나며, 폐타이어 고무분말을 재활용하여 사용한 결과 친환경적일 뿐만 아니라 탄성, 강도 및 내열성이 우수하다. 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 적용은 접착성, 탄성, 강도, 내열성, 저온유연성이 우수한 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물에 포함되는 아스팔트는 연화점이 30∼100℃이고, 침입도가 30∼175d㎜인 것이 아스콘과의 상용성이 좋아 접착력을 증대하는 면에서 바람직하고, 연화점 50∼70℃ 및 침입도 50∼90d㎜인 것이 매우 바람직하다. 상기 아스팔트의 사용량은 20∼70중량%이 바람직하며, 20중량%미만이면 함량이 적어 접착불량을 초래하며, 70중량%를 초과하면 강도, 접착력은 증가하나 저온취성이 증가하며 탄성이 사라져 내열성이 나빠지는 경향이 있 다.
본 발명의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물은 탄성 및 신율을 증대시키기 위하여 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 포함한다. 상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체는 아스팔트와 폐타이어 고무분말의 계면 접착력을 향상시켜 실란트의 탄성과 신율을 증가시키는 작용을 하며, 탄성의 증가는 고온에서의 변형문제를, 신율은 외부충격에 의해 크랙 및 파손발생을 현저하게 개선시킬 수 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 함량은 1∼30중량%가 바람직하다. 이는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 함량이 1중량%미만이면 조성물의 탄성 및 신율이 거의 개선되지 않으며, 30중량%를 초과하면 조성물의 접착력 저하와 높은 점도를 가지게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체는 고온(150∼200℃)에서 고전단 교반기(high shear mixer) 등에 의한 고속 혼합에 의해 아스팔트 매트릭스 내에서 완전 분산되어 특수한 형태의 그물망 구조를 형성하고, 이의 함량이 증가할수록 탄성 및 기계적 강도가 증가하나, 아스팔트에 비해 상대적으로 고가이기 때문에 1∼15중량%를 첨가하는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 제품의 형태는 분말형태가 용해시간이 짧은 장점이 있어 선호된다.
본 발명의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물에 사용되는 석유수지는 점착성 부여제(tackifying agent) 역할을 하며, 방향족계 석유수지, 쿠마론인덴수지, 지방족계 석유수지, 수첨 디사이클로펜타디엔계 석유수지(hydrogenated dicyclopentadiene hydrocarbon resin) 등의 석유수지(hydrocarbon resin or petroleum resin)중에서 1종이상을 선택하여 사용할 수 있다. 특히, 접착력이 뛰어나면서도 취성이 적은 수첨 디사이클로펜타디엔계 석유수지를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
상기 석유수지의 사용량은 0.5∼40중량%이고, 함량이 0.5중량%미만이면 첨가 효과가 거의 없고, 40중량%를 초과하면 조성물의 탄성이 저하되고 저온취성이 발생하는 문제점이 있다.
한편, 기존에 차량검지기 보호용 실란트 조성물에 사용되는 가소제 또는 연화제로는 벙커-C유, 디옥틸프탈레이트(DOP), 트리크레질포스페이트(TCP), 파라핀계 공정유, 아로마틱계 공정유, 또는 나프탄계 공정유 등이 있다.
상기 벙커-C유, 디옥틸프탈레이트(DOP), 트리크레질포스페이트(TCP)는 차량검지기 보호용 실란트 조성물에 적용될 때 저온성, 내열성이 취약해지기에 적용이 부적합하며, 아로마틱계 및 나프탄계 공정유는 저온성은 뛰어나지만 온도에 따른 점도지수가 매우 낮아 감온성이 떨어지는 단점을 가지고 있고, 파라핀계 공정유는 온도에 따른 점도지수는 높아 내열성은 우수하나 저온성이 낮은 단점이 있다.
일반적으로, 공정유를 고온에서 저온으로 온도를 서서히 내릴 때 점차로 유동성을 잃어 가다가 유동이 없이 정지된 상태가 되는데, 이의 원인은 2가지로 생각할 수 있다.
첫째, 온도가 내려감에 따라 점도가 서서히 높아져서 겉보기에 유동하지 않 는 것으로, 이것은 첨가제의 첨가와는 무관하게 유동점을 낮출 수 없다. 이의 개선책으로는 왁스성분이 비교적 적어 저온유동 특성이 좋은 파라핀계 오일을 선택하는 것이 중요하다.
둘째, 공정유의 주성분이 각종의 탄화수소의 혼합물인 관계로 공정유를 냉각시키면 0℃ 부근에서 함유된 수분이 얼면서 석출(Eduction)되고, 이것을 재차 냉각시키면 공정유 중에 포함된 유동점이 높은 물질들이 석출되어 공정유가 뿌옇게 흐려지게 된다. 이것을 계속 냉각시키면 석출된 왁스가 성장하여 서로 그물 또는 스폰지 형식으로 응고되므로 이를 방지하기 위해 첨가제를 첨가하여 유동점이 낮은 파라핀계 오일을 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상술한 종래의 가소제 또는 연화제 대신에 파라핀계 점탄성 합성오일을 사용한다. 상기 파라핀계 점탄성 합성오일은 수소화 처리된 윤활기유(Hydrotereated lube base oil) 또는 다양한 성상을 갖는 수소화 처리된 윤활기유의 혼합물 70∼80중량%에 첨가제로 유동점 강하제 및 점도지수 향상제 20∼30중량%을 합성시킨 합성오일로써 유동점이 -60℃이며, 점도지수(25℃)는 200cp, 인화점은 250℃이상인 특성을 지니고 있다.
상기 수소화 처리된 윤활기유 또는 다양한 성상을 갖는 수소화 처리된 윤활기유의 혼합물의 사용량이 70중량%미만이면 온도에 따른 점도지수가 높아 차량검지기 보호용 실란트의 내열성은 우수하나 저온유연성을 저하시키고, 80중량%를 초과하면 온도에 따른 점도지수가 매우 낮아 감온성을 저하시킨다.
또한, 상기 유동점 강하제와 점도지수 향상제의 혼합비율은 최종 합성오일의 특성, 즉 유동점이 -60℃, 점도지수(25℃) 200cp 및 인화점 250℃이상의 특성을 만족시키는 범위내에서 변화가 가능하다.
본 발명에 있어서, 상기 유동점 강하제는 염소화파라핀과 나프탈렌의 축합물, 염소화파라핀과 페놀의 축합물, 폴리 알킬 메타크릴레이트(Polyalkylmetacrylate), 페놀과 파라핀의 축합물 및/또는 파라핀과 프탈산의 축합물 등을 사용하는 것이 바람직하다.
공정유를 비롯한 유기 물질들의 점도는 온도 변화에 따라 민감하게 변화한다. 일반적으로 유기물의 점도는 저온인 상태에서는 크고, 반대로 고온에서는 매우 작아진다. 이와 같은 성질을 개선, 보완하기 위하여 온도에 따른 점도의 변화를 줄여 주는 목적으로 공정유에 첨가하는 물질이 점도지수 향상제이다.
본 발명에 사용되는 점도지수 향상제는 분자량이 5만∼15만 사이의 고분자 화합물이며, 이 고분자 화합물은 온도가 높아지면 체적이 늘어나 점도가 지나치게 저하되는 것을 방지하고, 온도가 낮아지면 체적이 줄어드는 성질을 이용하여 점도가 급격히 상승하는 것을 막도록 제조되었다.
다시 말하면, 공정유에 고분자 화합물인 점도지수 향상제를 용해시킨 경우 온도가 낮은 상태에서는 윤활유 중의 고분자는 실 부스러기가 뭉친 것 같이 되어 체적이 작으므로 증점 작용이 작다가 온도가 높아짐에 따라 실뭉치 상태의 고분자는 응집력이 감소하여 공정유 중에 풀어 헤쳐지므로 증점 작용이 증가하여 점도가 커지는 것이다. 따라서, 본 발명에 사용된 점도지수 향상제는 -60℃에서 100℃까지도 점성의 급격한 변화를 막을 수 있다.
상기 점도지수 향상제는 폴리-이소-부틸렌(Poly-iso-Butylene), 올레핀 공중합체(Olefin Copolymer), 에틸렌-프로필렌 공중합체(Ethylene-Propylene Copolymer), 스티렌-부타디엔 공중합체(Stylene-Butadiene Copolymer), 스티렌-말레익산 에스테르 공중합체(Stylene-maleic acid-ester Copolimer) 및/또는 폴리-메타크릴레이트(Poly-methacrylate) 등을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 파라핀계 점탄성 합성오일을 본 발명의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물에 첨가하면 침투력을 증가시킬 뿐 아니라, 홈 안에 매설된 검지기를 감싸 완전방수성을 지니게 하는 저점도 특성을 갖고 있다. 또한, 파라핀계 점탄성 합성오일의 특성 때문에 실란트의 상온접착은 계속 유지되며, 겨울철의 낮은 온도에 유연성 유지하는 특성을 지니게 된다.
본 발명의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물에 대한 상기 파라핀계 점탄성 합성오일의 첨가량은 0.5∼30중량%가 바람직하며, 0.5중량%미만이면 첨가효과가 거의 없고, 30중량%를 초과하면 가소화가 심하여 접착면인 아스콘 및 콘크리트 면을 산화시키는 경향이 있다.
한편, 본 발명의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물의 저온 유연성 및 접착성을 증대시키고, 낮은 점도를 갖기 위하여 상술한 가소제 또는 연화제를 0.5∼30중량%를 더욱 부가할 수 있다.
본 발명의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물은 고온에서의 영구변형 및 저온에서의 크랙발생 현상을 방지하기 위해서는 연화점이 상승되어야 할 뿐만 아니라 탄성도 증대되어야 한다.
따라서, 본 발명의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물은 연화점을 상승시키기 위해서 폐타이어 고무분말을 포함하며, 이로 인해 조성물의 연화점 상승은 혹서기에도 보다 높은 온도까지 점성유동 특성을 나타내지 않도록 한다. 이와 같이 폐타이어 고무분말을 이용하여 제조하게 되면 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트의 제조단가를 낮추면서 폐타이어 처리에 드는 환경비용을 절감할 수 있다는 장점도 있다.
본 발명의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물에 포함되는 폐타이어 고무분말의 함량은 5∼20중량%가 바람직하다. 이는 폐타이어 고무분말의 함량이 5중량%미만이면 조성물의 연화점 및 탄성 상승이 미미하여 소기의 목적을 달성하기 어려우며, 20중량%를 초과하면 아스팔트와 폐타이어 고무분말과의 계면접착력이 현저하게 저하되어 고무분말끼리 응집하는 등 조성물의 균일성이 저하되어 연화점 및 탄성이 오히려 낮아진다. 또한, 폐타이어 고무분말의 입도는 조성물의 균질한 혼합을 위하여 30∼40메쉬가 바람직하다.
본 발명에 따른 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물은 연화점 및 강도를 증대하기 위하여 무기 충진제를 10∼50중량% 부가하는 것이 바람직하다. 이러한 무기 충진제(inorganic filler)로는 탈크, 실리카, 돌로마이트, 수산화마그네슘, 석분, 제강슬래그 등으로 단독 또는 병행하여 사용할 수 있다.
상기 무기충전제 중에서 탈크, 탄산칼슘 또는 실리카를 단독 사용하는 것이 바람직하며, 용도에 따라서 탈크, 탄산칼슘 또는 실리카중 2가지 이상을 병용하여 사용할 수도 있다. 탈크, 탄산칼슘 또는 실리카의 평균 입자크기는 작을수록 유리 하나, 20∼2,000메쉬 사이면 적합하다.
아울러, 본 발명의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물에는 물성 저하를 방지하기 위하여 산화방지제, 광안정제(자외선 흡수제 또는 HALS계 광안정제), 열안정제 등을 더욱 첨가할 수 있다.
본 발명의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물은 임펠러 믹서, 고전단 믹서 등의 혼합기 종류 및 혼합 순서에 관계없이 제조가 가능하다. 여기서 각 성분들을 보다 더 균일하게 분산된 조성물을 얻고, 보다 짧은 시간에 혼합시키기 위해서는 고전단 또는 고점도 믹서를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 먼저 아스팔트에 파라핀계 점탄성계 합성오일을 첨가하여 150 내지 180℃에서 교반한다. 이때, 선택적으로, 각종 소량의 첨가제를 부가할 수 있다. 이와 같이, 아스팔트와 파라핀계 점탄성계 합성오일을 먼저 혼합시키는 이유는 아스팔트에 가소 효과를 부여하여 저온 유연성을 주고 점도를 감소시켜 주기 때문이다.
그 다음, 상기 혼합물에 폐타이어 고무분말, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체, 석유수지 및 무기충전제를 부가하여 150∼200℃의 온도에서 교반하여 균일화시켜 본 발명의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물을 제조한다.
이러한 본 발명의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물을 아스팔트 및 콘크리트 도로의 차량검지기 보호용 실란트로 사용하게 되면 내열성, 탄성, 접착력, 저온유연성 및 감온성이 우수하여 검지기의 파손을 방지하며, 도로수명 연장을 기여할 수 있다. 또한 폐자원인 폐타이어 고무분말을 재활용하여 우수한 물성을 갖는 실란트 조성물을 얻은 기술을 확보함으로써 환경보호에 기여할 수 있다.
이하에서는 실시예를 들어 본 발명의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물에 대하여 상세히 기술하고자 한다. 하지만, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
제조예 1
수소화 처리된 윤활기유-Ⅰ((주)한국 울트라 켐텍 제조사, S-3300, Cas No. 64741-88-44) 40중량% 및 수소화 처리된 윤활기유-Ⅱ((주)한국 울트라 켐텍 제조사, S-9500, Cas No. 64742-65-0) 35중량%의 혼합 윤활기유에 유동점 강하제((주)한국 울트라 켐텍 제조사, 염소화파라핀과 페놀의 축합물, Cas No. N/A)와 점도지수 향상제((주) 한국 울트라 켐텍 제조사, 올레핀 공중합체, Cas No. N/A)를 1:1의 무게비로 혼합하여 25중량%를 합성하여 파라핀계 점탄성계 합성오일을 제조하였다. 상기 파라핀계 점탄성계 합성오일의 유동점은 -60℃이고, 점도지수(25℃)는 200cp이며, 인화점은 265℃이었다.
실시예 1
침입도가 약 70인 아스팔트인 슈퍼팔트(SK 정유) 40중량%에 상기 제조예 1에서 얻은 파라핀계 점탄성계 합성오일 10중량%를 부가하여 약 170℃에서 약 30분간 교반하고, 폐타이어 고무분말 10중량%, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체 10중량%, 석유수지 10중량%, 무기충전제 20중량%를 부가하여 약 170℃의 온도에서 약 600rpm으로 약 3시간 동안 교반하여 균일화시켰다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 파라핀계 점탄성계 합성오일 대신에 아로마틱계 공정유인 극동유화(주)의 U-8을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에서 파라핀계 점탄성계 합성오일 대신에 파라핀계 공정유인 미창석유(주)의 A-3을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 1에서 파라핀계 점탄성계 합성오일 대신에 나프텐계 공정유인 극동유화(주)의 KD-N 20을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 4
상기 실시예 1에서 파라핀계 점탄성계 합성오일 대신에 벙커-C유를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
상기 실시예 1 및 비교예 1∼4에 따른 실란트 조성물에 대하여 침입도, 연화점, 원상회복율, 흐름성, 신도, 점도, 경도, 인장강도, 신장율, 저온유연성, 상용 성, 접착강도, 방수성, 염저항성 및 전기저항성을 다음과 같이 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
시험항목 실시예1 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
콘침입도(d㎜) 20.7 50 40 85 95
원상회복율(%) 45.2 25 20 30 35
흐름성(㎜) 0 10 5 8 5
연화점(℃) 96.5 85 88 80 90
신도(㎝) 32 30 28 20 30
점도(cp) 2000 2500 2000 2000 3000
경도(Hs) 15 25 30 45 40
인장강도(㎏f/㎠) 41 20 15 10 20
신장율(%) 690 300 200 150 200
저온유연성 합격 합격 불합격 합격 불합격
상용성 합격 합격 합격 합격 합격
접착강도(㎏f/㎠) 18.6 8.5 5.2 6 8
풍화저항성 합격 합격 합격 합격 합격
염저항성 합격 합격 합격 합격 합격
전기저항성 합격 합격 합격 합격 합격
방수성 합격 합격 합격 합격 합격
측정방법
1) 침입도, 원상회복율, 흐름성, 상용성: ASTM D 5329
2) 신도, 연화점, 점도, 풍화저항성, 염저항성 및 전기 저항성: ASTM D 113, ASTM D 36, ASTM D 4402, ASTM D 822, ASTM B 117 및 ASTM D 150
3) 경도, 인장강도, 신장율, 저온유연성, 접착강도 및 방수성: KS M 6518, KS M 3006, KS M 3734, KS M 5000, KS M 3816 및 KS F 2451
비교예 5
미연방 캘리포니아주 도로교통국 루프용 실란트 시방서의 에라스토머 실란트(Elastomeric sealant) 규격값.
비교예 6
미연방 캘리포니아주 도로교통국 루프용 실란트 시방서의 아스팔트 에멀젼 실란트(Asphaltic emulsion sealant) 규격값.
비교예 7
미연방 캘리포니아주 도로교통국 루프용 실란트 시방서의 핫-멜트 고무화 아스팔트 실란트(Hot-Melt Rubberized Asphalt sealant) 규격값.
비교예 8
미연방 텍사스주 도로교통국 루프용 실란트 시방서의 일액형 수분경화형 실란트 규격값.
비교예 9
미연방 텍사스주 도로교통국 루프용 실란트 시방서의 이액형 고강도 실란트 규격값.
비교예 10
미연방 텍사스주 도로교통국 루프용 실란트 시방서의 가열식 실란트 규격값.
시험항목 비교예5 비교예6 비교예7 비교예8 비교예9 비교예10
콘침입도(d㎜) 35max.
원상회복율(%) 25max.
흐름성(㎜) 5max.
연화점(℃) 82max.
신도(㎝) 30max. 10min.
점도(cp) 125max. 2500~3500max.
경도(Hs) 85max.
인장강도(㎏f/㎠) 35.2min. 1.4min. 6.8min.
신장율(%) 400max. 2min. 50min. 10min.
저온유연성
상용성 합격 합격 합격
접착강도(㎏f/㎠) 10.5min 3.38min 14min 3.5min.
풍화저항성 합격
염저항성 합격
전기저항성 합격
방수성 합격
미연방 캘리포니아주 및 텍사스주 도로교통국 시방서 규격값 시험방법
비교예 5
1) 경도, 인장강도, 신장율 및 저온유연성: ASTM D 2240 및 ASTM D 412
2) 풍화저항성, 염저항성 및 전기 저항성: ASTM D 822, ASTM B 117 및 ASTM D 150
비교예 6
1) ASTM D 2939, ASTM D 2523
비교예 7
1) 침입도, 원상회복율, 흐름성 및 상용성: ASTM D 5329
2) 신도, 연화점, 점도: ASTM D 113, ASTM D 36 및 ASTM D 4402
비교예 8∼10
ASTM C 190, ASTM D 638, ASTM D 5329, ASTM D 113
상기 표 1과 표 2를 살펴보면, 아로마틱계 공정유, 파라핀계 공정유, 나프탄계 공정유, 벙커-C유를 적용한 비교예 2∼5의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물은 접착력이 감소하고 저온유연성이 떨어지고, 탄성체의 함량이 없거나 줄며, 접착력 감소, 연화점 감소함으로써 미연방 루프용 실란트 규격에 미달됨을 알 수 있다. 또한, 실시예 1과 비교예 5∼10과 비교해 보면, 실시예 1의 실란트 조성물은 미연방 도로교통국 시방서의 루프용 실란트 종류별 규격에 만족함을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물은 파라핀계 점탄성 합성오일의 적절한 함량으로 뛰어난 저온유연성을 보이며, 접착력 증대, 낮은 점도의 물성을 갖게 하고, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 적절한 함량으로 뛰어난 내열성 및 감온성의 물성을 지닌다.
이러한 본 발명의 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물은 아스팔트 및 콘크리트도로의 차량검지기 보호용 실란트로 사용하게 되면 내열성, 탄성, 접착력, 저온유연성 및 감온성이 우수하여 검지기의 파손을 방지하며, 도로수명 연장을 기여할 수 있다. 또한, 폐자원인 폐타이어 고무분말을 재활용하여 우수한 물성을 갖는 실란트 조성물을 얻은 기술을 확보함으로써 환경보호에 기여할 수 있다.

Claims (10)

  1. 아스팔트 20∼70중량%, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체 1∼30중량%, 석유수지 0.5∼40중량%, 수소화 처리된 윤활기유 또는 다른 성상을 갖는 수소화 처리된 윤활기유의 혼합물 70∼80중량%에 유동점 강하제 및 점도지수 향상제로 구성된 첨가제 20∼30중량%을 합성시킨 합성오일로써 유동점이 -60℃이며, 점도지수(25℃)는 200cp, 인화점은 250℃이상인 파라핀계 점탄성 합성오일 0.5∼30중량%, 폐타이어 고무분말 5∼20중량% 및 무기충전제 10∼50중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아스팔트로는 연화점이 30∼100℃이고, 침입도가 30∼175d㎜인 것을 특징으로 하는 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폐타이어 고무분말의 입자 크기는 30∼40메쉬인 것을 특징으로 하는 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 석유수지는 방향족계 석유수지, 쿠마론인덴수지, 지방족계 석유수지 및 수첨 디사이클로펜타디엔계 석유수지로 이루어진 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택된 것을 특징으로 하는 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 조성물이 가소제 또는 연화제로 벙커-C유, 디옥틸프탈레이트(DOP), 트리크레질포스페이트(TCP), 나프텐계 공정유, 파라핀계 공정유 및 방향족계 공정유로 이루어진 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택된 성분을 더욱 포함하며, 그 첨가량이 0.5∼30중량%인 것을 특징으로 하는 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 무기충전제가 탈크, 실리카, 돌로마이트, 수산화마그네슘, 석분 및 제강슬래그로 이루어진 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택된 것을 특징으로 하는 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 유동점 강하제는 염소화파라핀과 나프탈렌의 축합물, 염소화파라핀과 페놀의 축합물, 폴리 알킬 메타크릴레이트, 페놀과 파라핀의 축합물 및 파라핀과 프탈산의 축합물로 이루어진 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택된 것을 특징으로 하는 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 점도지수 향상제는 폴리-이소-부틸렌, 올레핀 공중합체, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-말레익산 에스테르 공중합체 및 폴리-메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택된 것을 특징으로 하는 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물.
  10. a) 아스팔트 20∼70중량%에 수소화 처리된 윤활기유 또는 다른 성상을 갖는 수소화 처리된 윤활기유의 혼합물 70∼80중량%에 유동점 강하제 및 점도지수 향상제로 구성된 첨가제 20∼30중량%을 합성시킨 합성오일로써 유동점이 -60℃이며, 점도지수(25℃)는 200cp, 인화점은 250℃이상인 파라핀계 점탄성계 합성오일 0.5∼30중량%를 부가하여 150 내지 180℃의 온도에서 혼합시키는 단계; 및
    b) 상기 혼합물에 폐타이어 고무분말 5∼20중량%, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체 1∼30중량%, 석유수지 0.5∼40중량%, 무기충전제 10∼50중량%를 부가하여 150∼200℃의 온도에서 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량검지기 보호용 아스팔트계 실란트 조성물의 제조방법.
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