KR101406680B1 - 부착 증진제를 포함하는 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물과 이의 제조방법 및 에어졸 스프레이를 사용한 상기 조성물의 분사 방법 - Google Patents

부착 증진제를 포함하는 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물과 이의 제조방법 및 에어졸 스프레이를 사용한 상기 조성물의 분사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부착 증진제를 포함함으로써, 부착력이 향상된 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물에 관한 것으로, 이러한 바인더 조성물을 에어졸 스프레이 용기에 충진한 후, 스프레이 방법으로 분사하는 방법을 포함한다. 본 발명의 아스팔트 택코팅 바인더 조성물은, 전체 바인더 조성물 100중량%를 기준으로, 아스팔트 40~60중량%, 블로운 아스팔트 2.5~10%, 점도-경화 조절제 30~50중량%, 층간부착증진제 0.1~1중량%를 포함하고, 아스팔트 콘크리트 혼합물 포장 후 환경적 또는 외부 요인으로 인해 발생되는 여러 가지 형태의 하자(Pot-hole, Crack 등)를 보수할 때, 본 발명의 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물을 에어졸 스프레이 용기에 충진한 후, 스프레이 방식으로 이를 분사함으로써 피착면과 보수재의 부착성능을 향상시킴은 물론 균일한 코팅 두께를 확보할 수 있으며, 간편하고 손쉬운 작업으로 빠른 시공성을 확보할 수 있는 장점이 있다.

Description

부착 증진제를 포함하는 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물과 이의 제조방법 및 에어졸 스프레이를 사용한 상기 조성물의 분사 방법 {Asphalt Tack-Coating Binder Composition with Adhesion Promotor and Preparation ＆ Spray Method Thereof}
본 발명은 부착 증진제를 포함하는 부착력이 향상된 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물에 관한 것으로, 이러한 바인더 조성물을 에어졸 스프레이 용기에 충진한 후, 스프레이 방법으로 분사하는 방법을 포함한다.
좀 더 자세하게는, 아스팔트 콘크리트 혼합물 포장 후 환경적 또는 외부 요인으로 인해 발생되는 여러 가지 형태의 하자(Pot-hole, Crack 등)를 보수할 때, 본 발명의 부착 증진제를 포함하는 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물을 에어졸 스프레이 용기에 충진한 후, 스프레이 방식으로 이를 분사함으로써 피착면과 보수재의 부착성능을 향상시킴은 물론 균일한 코팅 두께를 확보할 수 있으며, 간편하고 손쉬운 작업으로 빠른 시공성을 확보할 수 있는, 부착 증진제를 포함하는 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물 및 에어졸 스프레이 용기를 사용한 상기 바인더 조성물의 분사 방법에 관한 것이다.
도로포장용 재료로 사용되는 아스팔트는 기후 변화에 취약한 문제점이 있는데, 특히 최근 빈번하게 발생하고 있는 폭설, 폭우 등의 이상 기후로 인해 아스팔트 포장 도로 상에 포트홀(Pot-hole), Crack 등의 파손이 증가하고 있다.
좀 더 구체적으로 살펴보면, 최근 6년간 도로시설물 등 안전사고로 인한 서울시 배상건수는 2471건이며, 이중 약 70%(1745건)가 포트홀(Pot-hole)과 관련된 것으로, 사고배상금도 23억6500만원으로 전체(44억3700만원)의 53%에 달하는 등 포트홀(Pot-hole)로 인한 피해가 증가 하고 있는 추세이다.
매년 증가하는 포트홀(Pot-hole)을 보수하기 위해서는, 부착력 및 공용성이 확보된 보수재를 사용하고, 충분한 다짐을 실시하여 보수면과 보수재의 층간 박리를 방지하고, 기존 포장과의 부착력을 향상시킴으로써, 포트홀(Pot-hole)이 다시 발생하는 것을 방지하여야 한다.
하지만 통상적으로 포트홀을 보수하기 위해 사용되는 상온 보수재는 시공이 간편하고 빠른 양생으로 교통 개방이 빠른 시간 내에 이루어지는 장점이 있으나, 유화 및 컷백 아스팔트를 바인더로 사용하기 때문에 일반 가열 아스팔트에 비해 부착력이 약한 단점이 있으므로, 보수면에 택코팅제(Tack-coating agent)를 사용한 전처리 작업을 실시한 후 보수재를 포설해야만 보수면과의 접착력을 향상시켜 2차 파손을 예방할 수 있다.
그러나 신설구간이나 전면 보수의 경우에는 대부분 아스팔트 디스트리뷰터(distributor)를 사용한 택코팅제(Tack-coating agent)의 살포를 통해 시공이 이루어지고 있는 방면, 포트홀(Pot-hole)과 같은 국부적인 보수의 경우는 택코팅제(Tack-coating agent)를 살포 할 수 있는 적절한 시공방법 및 장비가 개발되어 있지 않아 택코팅제(Tack-coating agent)를 이용한 전처리 작업은 이루어지고 않고 있다.
이러한 택코팅(Tack-coating) 재료로 사용되는 유화아스팔트는 일반 아스팔트에 유화수를 혼합한 것으로, 접착력이 약하여 층간 분리를 일으키기 쉽고, 경화가 매우 느린 속도로 진행되어 장시간 동안 양생 시킨 후 보수재를 포설하게 된다. 따라서 작업시간이 오래 걸리고, 오랜 시간 동안 교통 혼잡을 초래하는 문제점이 있다. 또한 하절기에는 큰 문제없이 시공 및 저장이 가능하지만, 동절기에는 영하의 온도에서는 제품이 동결될 수도 있어 시공 및 저장성에 문제점이 나타날 수 있고, 제품의 안정성 확보가 어려운 단점이 있다. 또한 유화아스팔트의 특성상 계절에 따른 온도 및 기타 주변의 환경 요건 등에 따라 경화시간이 변화하므로 일정한 경화시간을 확보할 수 없는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 등록특허 제10-0853874호에서는 저분자량 폴리에틸렌(PE-Wax), 석유수지(Hydrocarbon Resin)등과 같은 저분자량 폴리머로 개질함으로써, 침입도를 감소시키고, 연화점 및 경도를 증가시킴으로써, 향상된 접착력과 낮은 점착성과 광택을 갖는 유화아스팔트를 제시하였으나, 저분자량 폴리머의 첨가로 인한 경도 증가 및 동절기 영하의 온도에서 택코팅 층이 파괴되는 등의 유연성 감소의 문제점이 여전히 존재하였다. 이를 개선하기 위해 액상 고분자를 첨가할 수 있으나, 액상 고분자의 첨가로 인한 원가 상승 및 첨가된 고분자로 인한 점도 증가로 스프레이 분사가 곤란한 문제점이 여전히 존재한다.
또한 등록특허 제10-0853874호는 급경성 유화아스팔트 조성물의 산가를 높여 반응을 빠르게 진행되도록 아스팔트 대비 1∼10중량%의 활성제를 첨가함으로써, 양생시간을 단축시켜 조기 교통 개방이 가능한 유화 아스팔트를 제시하고 있다. 하지만 상기 특허발명은 화학 첨가제를 통해 반응시간만을 조절 했을 뿐이며, 강도 또는 접착력 등의 물성 개선이 이루어지지 않아, 층간 분리 등의 문제점은 여전히 남아 있다.
본 발명은 이러한 종래의 기술들이 여전히 갖고 있는 경화시간 지연 및 접착력 저하의 문제점을 개선하기 위하여 휘발성이 높은 유기용매 사용하여 경화 시간을 단축하고, 아스팔트의 부착성능을 향상 시킬 수 있는 실란을 첨가하여 피착면과 부착면의 부착력을 향상시킬 수 있는 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물을 제공하고, 이를 휴대용 에어졸 스프레이 용기에 담아, 스프레이 분사 방식으로 시공에 적용함으로써, 포트홀(Pot-hole), 균열(Crack) 등의 부위와 같은 소규모 작업 현장 보수를 간단하고 균일한 두께로 도포할 수 있는 장점을 제공한다.
등록특허공보 제10-0853874호(2008년 8월 26일 등록공고) 등록특허공보 제10-0853874호(2008년 8월 26일 등록공고)
본 발명은 상기 배경이 되는 기술에서 언급했던 택코팅(Tack-Coating) 재료와 소규모 보수 시에 사용되는 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물의 시공 방법 등이 갖는 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명에서 사용되는 유기실란(Organic Silane)은 층간 혼합물의 부착성능을 향상시켜 층간분리를 방지하고, 물이나 수분에 대한 안정성을 확보할 수 있으며, 휘발성이 높은 유기 용제를 사용함으로써 경화가 빠르게 진행되어 양생 및 시공 시간을 단축시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 휴대가 용이하고 장소와 공간에 구애받지 않고 누구나 손쉽게 스프레이 방식의 분사를 통해 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더를 피착면에 도포함으로써, 시공이 빠르고 간편하며 균일한 두께의 피막을 형성시킬 수 있는, 경화시간의 조절이 가능한 휴대용 에어졸 스프레이 용기를 활용한 분사 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 저점도 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더는, 전체 바인더 조성물 100중량%를 기준으로 스트레이트 아스팔트 또는 천연 아스팔트 40~60 중량%; 블로운 아스팔트 2.5~10 중량%; 점도-경화 조절제 30~50 중량%; 및 층간부착증진제 0.1~1 중량%;를 포함하며, 이들 혼합물을 고르게 분산시켜 제조한 상기 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물 50~60중량%와 분사제 50~40중량%를 에어졸 스프레이 용기에 담아, 스프레이 방식으로 이를 분사하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 다른 실시 형태로는, 1) 침입도 60 내지 100인 스트레이트 아스팔트 40~60중량%와 침입도 10 내지 30인 블로운 아스팔트 2.5~10중량%를 140~180℃의 온도 범위에서 가열 용융하여 혼합하는 제1 단계; 2) 상기 용융 혼합된 아스팔트를 60~80℃로 냉각한 후 층간 부착 증진제 0.1~1중량%를 투입하여 균일하게 혼합하는 제2 단계; 3) 상기 2)단계까지 제조된 혼합물에 점도-경화 조절제를 50~30중량%를 추가로 투입하여 분산하는 제3 단계를 포함하는 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물의 제조방법을 포함한다(단, 여기서 각 성분의 중량%는 최종적으로 제조된 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물 100중량%를 기준으로 한 값이다).
본 발명의 또 다른 실시형태는, 상기 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물의 제조방법으로 제조된 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물 50~60중량%와 분사제 50~40중량%를 캔용기 내부에 채운 후, 상기 분사제의 압력에 의해 스프레이 방식으로 분사하는 시공 방법을 포함한다.
본 발명에서 사용되는 층간부착증진제는 R1-Si(OC2H5)3, R2-Si(OCH3)3, R3-SiH(OCH3)2, R4-SiH(OC2H5)2 로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 실란 화합물인 것이 바람직한데, 여기서, R1은 H-, methyl기, ethyl기, allyl기, phenyl기, vinyl기, 3-aminopropyl기, 3-glycidyloxypropyl기 또는 3-mercaptopropyl기일 수 있고, R2는 H-, methyl기, ethyl기, isobutyl기, phenyl기, 3-chloropropyl기, 3-mercaptopropyl기, 3-aminopropyl기, N-aminoethyl-3-aminopropyl기 또는 3-methacryloxy기일 수 있으며, R3는 γ-aminopropyl기 또는 N-aminoethyl-3-aminopropyl기 일 수 있고, R4는 3-aminopropyl기 또는 methyl기 일 수 있다.
또한 상기 점도-경화 조절제는 유기물질로 이루어진 유기용매(Organic Solvent)를 사용하는 것이 바람직하며, 구체적인 점도-경화 조절제는, 사이클로헥사놀, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 다이클로로메테인, 클로로폼, 다이클로로에테인, 트라이클로로에테인, 테트라클로로에테인, 다이클로로에틸렌, 트라이클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 클로로벤젠, 올소-다이클로로벤젠 ,1뷰탄올, 2뷰탄올, 아이소뷰탄올, 아이소펜탄올, 아이소프로판올,에틸에테르, 다이옥세인, 테트라하이드로뷰테인,아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 아세트산아이소프로필, 아세트산뷰틸, 아세트산아이소뷰틸, 아세트산펜틸, 아세트산아이소펜틸 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸뷰틸케톤(MBK), 메틸아이소뷰틸케톤(MIBK),글리콜에테르(셀로솔브),에틸렌글리콜모노메틸에테르(메틸셀로솔브),에틸렌글리콜모노에틸에테르(에틸셀로솔브),에틸렌글리콜모노에틸에테르아세텔(셀로솔브아세테이트),에틸렌글리콜모노뷰틸에테르(뷰틸셀로솔브)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상의 유기용매인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 부착 증진제를 포함하는 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물과 에어졸 스프레이 용기을 사용한 분사방법은, 포트홀(Pot-Hole), 균열(Crack) 등 소규모 보수시에 휴대가 용이하고, 장소와 공간에 구애받지 않으면서 누구나 손쉽게 스프레이 분사 방식으로 향상된 접착력과 빠른 경화 시간을 갖는 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더를 피착면에 도포할 수 있는 장점이 있다.
이러한 장점으로 인해 간편하고 신속한 시공이 가능하고 균일한 피막 두께를 형성시킬 수 있으며, 피착면과 보수재와의 부착성능을 향상시킴은 물론 신속한 경화로 인해 작업의 효율성을 증대시키고, 조기 교통개방이 가능한 효과가 있다.
도 1은 부착증진제를 0.5% 포함하는 실험예 3의 아스팔트 택코팅 바인더를 사용하여 부착성능을 확인한 사진이다.
도 2는 부착증진제를 포함하지 않은 비교예 1의 아스팔트 택코팅 바인더의 부착성능을 확인한 사진이다.
도 3은 기존의 상용제품인 RS(C)-4 유화 아스팔트를 사용한 바인더의 부착성능을 확인한 사진이다.
도 4는 기존의 상용제춤인 RC-1 컷백 아스팔트 바인더의 부착성능을 확인한 사진이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 형태에 따른 부착 증진제를 포함하는 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물 및 이의 제조방법과 에어졸 스프레이 용기을 사용한 분사방법을 구체적으로 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명에서는, 스트레이트 아스팔트(침입도 60~100)와 블로운 아스팔트(침입도10~30)을 140~180℃에서 가열 용융시켜 혼합한 후, 용융 혼합된 아스팔트를 60~80℃의 온도에서 층간 부착 증진제와 점도-경화 조절제를 차례로 투입하여 분산시킴으로써, 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물을 제조한 후, 에어졸 스프레이 용기에 분사제와 함께 충전하여 완성된다.
이때 아스팔트에 블로운 아스팔트를 용융 혼합하는 온도가 140℃ 이하가 되면, 낮은 온도로 인해 블로운 아스팔트가 완전하게 용융되지 않아, 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물의 성능을 발휘하지 못하게 될 뿐만 아니라, 완전 용융되지 않은 블로운 아스팔트의 입자가 캔 용기의 분사 노즐을 막게 된다. 용융 혼합 온도가 180℃를 초과할 경우에는 부착증진제 및 점도-경화제의 투입 온도인 60~80℃ 까지 냉각 시간이 길어지게 되고, 결과적으로 공정 시간이 오래 걸리는 문제점이 발생한다.
상기 스트레이트 아스팔트와 블로운 아스팔트를 용융 혼합시킨 후 제조된 아스팔트가, 60℃ 이하의 온도에서 점도-경화 조절제를 혼합하게 되면, 제조된 혼합 아스팔트의 점도가 높아 혼합이 제대로 이루어지지 못하게 되고, 80℃를 초과할 경우에는 점도-경화 조절제가 휘발되어 적정 배합비를 유지할 수 없는 문제점이 발생한다.
상기 아스팔트는 피착면에 피막을 형성하여 보수재와 부착력을 증대시키기 위한 것으로써 스트레이트 아스팔트 또는 천연 아스팔트(트리니다드 아스팔트, 길소나이트 등)가 사용될 수 있다. 상기 아스팔트의 조성비는 40~60중량%인 것이 바람직한데, 상기 함량이 40중량% 미만일 경우 파착면에 형성되는 고형분이 감소하여 피막의 강도 및 부착력이 저하되며, 보수재와의 층간 분리가 발생하는 문제점이 있다. 또한 60중량%를 초과하게 되면 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물의 점도를 증가시킴으로써, 후속단계에서 스프레이 분사가 어렵게 되는 문제점이 발생한다.
또한 블로운 아스팔트는, 주원료인 석유 아스팔트를 220℃~250℃의 고온으로 가열한 후, 공기를 불어넣어 공기에 의한 산화반응 및 중축합반응(polycondensation)을 시켜 탄성력이 큰 아스팔트로 제조한 것으로, 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물의 충격 저항력을 높여 피막의 내구성을 향상시킨다. 상기 블로운 아스팔트의 조성비는 2.5~10중량 %인 것이 바람직한데, 상기 함량이 2.5중량% 미만일 경우 피막의 충격 저항력이 감소되어, 피착면에 형성된 피막이 파괴되는 문제점이 있으며, 10중량%를 초과하게 되면 경도를 증가시키고 유연성을 감소시킴으로써, 동절기와 같은 영하의 온도에서 표층 아스팔트 콘크리트 타설시 택코팅 층이 파괴되는 문제점이 발생된다.
본 발명에서 사용되는 부착 증진제는 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물의 부착강도를 증대시킴으로써, 피착면 또는 보수재와의 층간 분리 문제점을 개선시키는 효과가 있다. 상기 부착 증진제는 내수성의 실란(silane)계 합성물이며, 구체적으로는 R1-Si(OC2H5)3, R2-Si(OCH3)3, R3-SiH(OCH3)2, R4-SiH(OC2H5)2 로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 실란 화합물이다. 여기서, R1은 H-, methy기l, ethyl기, allyl기, phenyl기, vinyl기, 3-aminopropyl기, 3-glycidyloxypropyl기 또는 3-mercaptopropy기일 수 있고, R2는 H-, methy기l, ethyl기, isobutyl기, phenyl기, 3-chloropropyl기, 3-mercaptopropyl기, 3-aminopropyl기, N-aminoethyl-3-aminopropyl기 또는 3-methacryloxy기일 수 있으며, R3는 γ-aminopropyl기 또는 N-aminoethyl-3-aminopropyl기 일 수 있고, R4는 3-aminopropyl기 또는 methyl기 일 수 있다.
더욱 구체적으로 설명하면, 상기 R1-Si(OC2H5)3의 예로 알릴트리에톡시실란(allyltriethoxysilane), 트리에톡시실란(triethoxysilane), 페닐트리에톡시실란(phenyltriethoxysilane), 비닐트리에톡시실란(vinyltriethoxysilane), 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane), 메틸트리에톡시실란(methyltriethoxysilane), 에틸트리에톡시실란(ethyltriethoxysilane), 3-글리시딜옥시프로필트리에톡시실란(3-glycidyloxypropyltriethoxysilane), 3-메르캅토프로필트리에톡시실란(3-mercaptopropyltriethoxysilane) 등으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 혼합물이 있다.
또한, 상기 R2-Si(OCH3)3의 예로는 3-클로로프로필트리메톡시실란(3-chloropropyltrimethoxysilane), 3-메르캅토프로필트리메톡시실란(3-mercaptopropyltrimethoxysilane), 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-aminopropyltrimethoxysilane), N-아미노에틸-3-아미노프로필-트리메톡시실란(N-aminoethyl-3-aminopropyl-trimethoxysilane), 트리메톡시실란(trimethoxysilane), 메틸트리메톡시실란(methyltrimethoxysilane), 에틸트리메톡시실란(ethyltrimethoxysilane), 3-메타크릴옥시트리메톡시실란(3-methacryloxytrimethoxysilane), 이소부틸트리메톡시실란(isobutyltrimethoxysilane), 페닐트리메톡시실란(phenyltrimethoxysilane) 등으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 혼합물이 있다.
그리고 상기 R3-SiH(OCH3)2의 구체적인 예로는 γ-아미노프로필메틸디메톡시실란(γ-aminopropylmethyldimethoxysilane), N-아미노에틸-3-아미노프로필-디메톡시메틸실란(N-aminoethyl-3-aminopropyl-dimethoxymethysilane) 등으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 혼합물을 들 수 있으며, 상기 R4-SiH(OC2H5)2로는 3-아미노프로필디에톡시실란(3-aminopropyldiethoxysilane), 메틸디에톡시실란(methyldiethoxysilane) 등으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
내수성인 부착 증진제의 함량은 0.1~1중량%인 것이 바람직한데, 상기 함량이 0.1중량% 미만이면 바인더 물성에 미치는 효과가 미미하여 부착면과의 부착 강도가 낮을 뿐만 아니라 층간 분리 문제점을 해결할 수 없으며, 함량이 1중량%를 초과하면 원가가 상승하게 되어 제품의 가격 경쟁력이 떨어지는 문제점이 있다.
점도-경화 조절제로는 유기물질로 이루어진 유기용매(Organic Solvent)가 바람직한데, 상온에서 고체인 아스팔트 바인더가 스프레이로 분사가 가능한 유동성을 가지도록 함과 동시에 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물을 피착면에 고르게 도포한 후, 휘발성이 높은 특성으로 인해 건조가 빠르게 이루어짐으로써, 피막을 단시간에 형성한다.
구체적인 점도-경화 조절제는, 사이클로헥사놀, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 다이클로로메테인, 클로로폼, 다이클로로에테인, 트라이클로로에테인, 테트라클로로에테인, 다이클로로에틸렌, 트라이클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 클로로벤젠, 올소-다이클로로벤젠 ,1뷰탄올, 2뷰탄올, 아이소뷰탄올, 아이소펜탄올, 아이소프로판올,에틸에테르, 다이옥세인, 테트라하이드로뷰테인,아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 아세트산아이소프로필, 아세트산뷰틸, 아세트산아이소뷰틸, 아세트산펜틸, 아세트산아이소펜틸 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸뷰틸케톤(MBK), 메틸아이소뷰틸케톤(MIBK),글리콜에테르(셀로솔브),에틸렌글리콜모노메틸에테르(메틸셀로솔브),에틸렌글리콜모노에틸에테르(에틸셀로솔브),에틸렌글리콜모노에틸에테르아세텔(셀로솔브아세테이트),에틸렌글리콜모노뷰틸에테르(뷰틸셀로솔브) 중에서 적어도 1종 이상 선택되는 것이 바람직하다.
상기 점도-경화 조절제 함량은 30~50중량%인 것이 바람직한데, 상기 함량이 30중량% 미만이면 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더의 점도가 높아져 스프레이 분사가 가능할 정도의 유동성을 갖기 어려우며, 함량이 50중량%를 초과할 경우에는 아스팔트 택코팅 바인더 함량이 김소함에 따라 피착면에 형성되는 피막의 강도 및 부착력이 저하되어 보수재와의 층간분리가 발생되는 등의 문제점이 발생한다.
이와 같은 방법과 조성으로 제조된 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더는 피착면과 보수재와의 부착성능을 향상시킬 수 있으며, 휘발성이 높은 유기용제를 사용하기 때문에 피착면에 도포된 후 약 30분 이내에 피막이 형성되며, 스프레이 분사 가능하도록 유동성을 갖게 된다.
상기 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더는 액화 석유 가스를 원료로 하는 분사제와 함께 에어졸 스프레이 용기에 충진되고, 용기 내의 분사제는 쉽게 기화되어 용기 내부를 고압의 상태로 만들어, 스프레이 노즐을 누르면 용액에 담긴 튜브의 입구가 열려 고압으로 압축된 액체가 스프레이 형태로 분사되도록 한다.
본 발명의 에어졸 스프레이 용기를 이용한 분사 방식은 휴대성이 뛰어나고 사용이 간편하며, 도포가 용이하므로 작업시간의 단축 및 조기 교통 개방이 가능하다. 또한, 균일한 두께의 코팅을 형성할 수 있어물성의 구현력이 뛰어나며, 균열(Crack), 포트홀(Pot-Hole) 등과 같은 소규모 하자 보수시에 사용자의 활용성과 시공 편리성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 구체적인 실시를 위해 다음의 표 1과 같은 조성에 대하여 점도, 건조시간, 골재 박리 저항성 및 에어졸 분사 시험 테스트와 같은 구체적인 실험을 수행하였으며, 이를 통해 본 발명의 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물의 우수성을 기존의 상용제품과 비교하였다.
각각의 실험예 및 비교예에서 사용된 스트레이트 아스팔트는 침입도 60-80인 제품이고, 블로운 아스팔트는 침입도 20-30제품, 부착 증진제는 에틸트리메톡시실란, 점도-경화조절제는 유기용매인 톨루엔(toluene)을 사용하였으며, 비교를 위한 상용제품으로는 현재 시공 현장에서 택코팅제로 널리 사용되는 RS(C)-4(유화 아스팔트), RC-1(컷백 아스팔트) 제품을 사용하였으며, 구체적인 물성의 측정 방법은 다음과 같다.
1) 점도는 KS F 2392의 시험 방법에 따라 회전식 점도계(브룩필드사의 RVDVII+)를 사용 하여 25℃에서 측정하였다.
2) 건조시간은 각 택코팅제를 Baker Applicator( YOSHIMITU사의 YBA-4) 을 이용하여 은페지 위에 12.5㎛ 두께로 도포 한 후 측정하였다.
3) 박리 저항성은 KS F 2380의 시험 방법에 따라 5mm 골재 100g에 각 택코팅제를 5.5g를 붓고 골재와 혼합 건조 시킨 시료를, 80℃의 증류수에 넣고 30분 후 박리된 골재와 박리되지 않은 입자를 분류하고 그 개수를 측정하였다.
4) 에어졸 분사 시험은, 420g 기준 에어졸 스프레이 용기에 택코팅제와 분사제(DM+LPG) 가스를 6 : 4 비율로 충진 한 후 소정 단위의 아스팔트 혼합물 몰드에 분사하여 분사 형태 및 피막 형태를 평가하였다. 분사형태의 판정기준에 의하면, 각각 ‘◎ : 스프레이 분무 분사 가능’, ‘X : 스프레이 분무 분사 불가’를 의미하고, 피막형태의 판정 기준에 의하면 각각 ‘◎:최상의 피막’, ‘○:양호한 피막’, ‘△:피막이 무름’, ‘X:피막형성불가’를 의미한다.
원료 실험예1 실험예2 실험예3 실험예4 실험예5 비교예1 상용제품
RS(C)-4 RC-1
스트레이트 아스팔트 75.5 66 56.5 47 37.5 57 - -
블로운 아스팔트 4 3.5 3 2.5 2 3
부착증진제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 -
점도경화조절제 20 30 40 50 60 40
합계 100 100 100 100 100 100
물성 점도(cP) 20,000 300 35 10 6 36 54.7 2,000
고형분(%) 80 70 60 50 40 60 52.86 76.25
건조시간(분) X 30 24 20 16 24 60 50
골재 피막 박리유ㄹ(%) X 10 10 10 50 50 60 50
스프레이분사시험 분사형태 X ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ X
피막형성상태 X ◎ ◎ ◎ X ◎ ◎ X
상기 표 1의 결과에서 알 수 있듯이, 실험예 5의 고형분 함량은 50중량% 이하로, 골재 피막 박리율이 높고, 피막 형성 형태가 양호하지 않은 문제점을 나타내었더. 이는 택코팅 바인더의 점도가 10c.p 이하로 낮아, 상기 택코팅 바인더가 피착면의 공극 속으로 침투됨에 따라 결과적으로 피막을 형성하는 고형분 잔량의 감소에 기인한 것으로 판단되며, 피착면에 형성된 피막 역시 고형분의 양이 적어 부착 증진제를 포함하더라도 접착력이 저하되는 것으로 인해 골재의 박리 저항성이 감소하는 것으로 해석된다.
한편, 실험예1은 고형분의 함량이 70중량% 초과하고, 점도가 20,000cP로 붓이나 롤러 등으로도 일정한 두께의 피막 도장이 불가능하여, 골재 피막 박리율과 같은 박리 저항성이나 건조 시간을 측정할 수 없었다. 또한 택코팅 바인더 자체의 점도가 과도하게 높아져서 에어졸 형태로 스프레이 분사 자체가 불가능 하였다.
따라서 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 고형분의 함량 및 점도는 실험예 2, 3 및 4와 같이, 고형분 함량이 50중량%에서부터 70중량%, 점도가 10cP~300cP의 범위로 조절되는 것이 바람직함을 확인할 수 있었으며, 이러한 조성비에서 스프레이 분사는 물론 피막의 형태가 양호해지고, 골재에 대한 접착이 향상됨을 알 수 있었다. 또한 택코팅제의 건조 및 피막 형성이 30분 이내이므로, 통상적인 시공 시작 후 교통 개방이 2시간 이내에 이루어지는 균열(Crack), 포트홀(Pot-Hole) 등과 같은 소규모의 부분 보수 시공에 적합하다.
일반적으로 택코팅 바인더의 건조시간이 지연되면, 보수재의 포설 및 경화 시간이 증가하고, 결과적으로 교통 개방 시간이 늦어지므로 교통혼잡 등을 더욱 가중시키는 등의 문제점이 발생 된다. 따라서 건조 시간이 30분 이상인 택코팅 바인더는 균열, 포트홀과 같은 소규모 부분 보수 부위의 시공재에 적합하지 않다.
상기 실험예 2, 3 및 4의 건조시간은 각각 30분 이하로, 종래에 널리 업계에서 택코팅제로 사용되어 왔던 RS(C)-4 및 RC-1의 건조 시간(약 50~60분, 표 1의 상용제품 참조)에 비해 신속하게 건조가 이루어짐을 알 수 있는데, 이는 RS(C)-4 및 RC-1에 혼합된 유화수 및 가솔린에 비해 본 발명의 아스팔트 택코팅 바인더의 점도-경화 조절제인 유기 용제가 극성이 높은 방향족 화합물이므로 휘발성이 높기 때문인 것으로 판단된다.
또한 골재에 대한 박리저항성을 측정한 결과, 부착증진제를 포함하는 본 발명의 실험예 2, 3, 및 4는 택코팅 바인더의 골재에 대한 피막율(=100 - 박리율(%))이 90% 이상의 값을 나타내었는데, 부착증진제가 포함되지 않은 비교예 1의 경우(피막율 약 50%) 및 기존의 상용 제품인 RS(C)-4 및 RC-1(피막율 40~50%)에 비해 높은 피막율을 나타내었다.
이는 부착증진제로 사용된 유기실란이 실리콘화 반응을 통해 실란올(Silanol)의 친수성 그룹이 실록산(Siloxane)의 소수성 그룹으로 변환되는 화학반응을 통해, 바인더와 골재간의 결합 시 알칼로이드로 구성되어진 골재의 극성 표면을 비극성 표면으로 전환시킴으로써 강력한 부착 효과를 나타내는 것으로 이해된다.
다음의 표 2에 제시된 실험예 6 내지 10과 비교예 2는 부착 증진제 양의 변화에 따른 본 발명의 택코팅제 바인더의 골재에 대한 피막 박리율 측정한 결과이며, 부착 증진제는 에틸트리메톡시실란, 점도-경화조절제는 유기용매인 톨루엔(toluene)를 사용하였다.
원료 실험예6 실험예7 실험예8 실험예9 실험예10 비교예2
스트레이트 아스팔트 56.92 56.9 56.5 56 55.8 57
블로운 아스팔트 3 3 3 3 3 3
부착 증진제 0.08 0.1 0.5 1 1.2 -
점도경화증진제 40 40 40 40 40 40
합계 100 100 100 100 100 100
골재 피막 박리율(%) 55 15 10 5 5 50
실험예 6의 경우에는 골재 피막 박리율이 55%로, 부착 증진제를 포함하지 않은 비교예 2와 비교해보면 거의 유사한 수준에 해당하지만, 부착증진제의 소량 첨가로 인해 부착 성능이 떨어지는 결과를 나타내었다.
실험예 7, 8 및 9의 경우 모두 골재 피막 박리율이 20% 미만의 값을 나타내었고, 이는 부착증진제의 첨가로 인해, 골재에 대한 부착력이 월등히 향상되는 것을 의미한다. 실시예 10의 경우 1% 이상인 1.2%를 첨가 하더라도 부착력 향상의 효과는 1% 첨가한 경우와 거의 동일하므로, 경제적인 측면을 고려해볼 때, 부착증진제의 투입량은 0.1 중량% ~ 1 중량%의 범위가 적절한 것으로 판단된다.
상기 실시예 1과 실시예 2에서 효과를 확인하였던, 본 발명의 부착증진제를 포함한 에어로졸 형태의 아스팔트 택코팅 바인더 조성물을 스프레이 캔에 적용한 후, 이를 사용하여 하자 보수구간에 대한 현장 시공을 실시하여 시공의 편리성과 효과를 확인하였다.
좀 더 구체적으로는, 시공하고자 하는 피착면을 청소하여 이물질을 제거 한 후, 시공하고자 하는 피착면으로 부터 약 20-30cm 거리를 확보하고 상기 스프레이 캔을 기울여 본 발명의 아스팔트 택코팅 바인더 조성물을 분사 하였다. 분사 후 20 내지 30분의 건조 시간을 가진 후 피막 상태를 확인 하였다.
에어로졸 형태의 아스팔트 택코팅 바인더를 포함하는 스프레이 용기는 간단한 버튼 조작으로 내용물이 스프레이 형태로 분사되는 구조이며, 분사량 조절이 용이하고, 사용자가 원하는 두께로 균일한 도포가 가능한 장점이 있다. 또한, 휴대성이 편리하여 모서리 및 수직면 등과 같이 시공이 까다로운 피착면의 살포가 용이하며, 피착면에 도포된 택코팅제의 고휘발성 용제가 30분 이내 휘발되어 피막을 형성하기 때문에 후속 보수재의 포설 시간을 단축 할 수 있어 최종적으로 전체 시공시간을 단축할 수 있다. 건조 후 피막은 피착면과 강한 접착력을 보이며, 외부 압력에 박리되거나 파괴되지 않는 높은 강도를 갖는 것을 확인하였다.

Claims (5)

  1. 전체 바인더 조성물 100중량%를 기준으로, 스트레이트 아스팔트 또는 천연 아스팔트 40~60 중량%; 블로운 아스팔트 2.5~10 중량%; 점도-경화 조절제 30~50 중량%; 및 층간부착증진제 0.1~1 중량%;를 포함하고, 이들이 균일하게 혼합된 것을 특징으로 하는 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 점도-경화 조절제는, 사이클로헥사놀, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 다이클로로메테인, 클로로폼, 다이클로로에테인, 트라이클로로에테인, 테트라클로로에테인, 다이클로로에틸렌, 트라이클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 클로로벤젠, 올소-다이클로로벤젠 ,1뷰탄올, 2뷰탄올, 아이소뷰탄올, 아이소펜탄올, 아이소프로판올,에틸에테르, 다이옥세인, 테트라하이드로뷰테인,아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 아세트산아이소프로필, 아세트산뷰틸, 아세트산아이소뷰틸, 아세트산펜틸, 아세트산아이소펜틸 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸뷰틸케톤(MBK), 메틸아이소뷰틸케톤(MIBK),글리콜에테르(셀로솔브),에틸렌글리콜모노메틸에테르(메틸셀로솔브),에틸렌글리콜모노에틸에테르(에틸셀로솔브),에틸렌글리콜모노에틸에테르아세텔(셀로솔브아세테이트),에틸렌글리콜모노뷰틸에테르(뷰틸셀로솔브)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상의 유기용매인 것을 특징으로 하는 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 층간부착증진제는, R1-Si(OC2H5)3, R2-Si(OCH3)3, R3-SiH(OCH3)2 및 R4-SiH(OC2H5)2 로이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 혼합물인 유기 실란 화합물인 것을 특징으로 하는 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물(단, 여기서 R1은 H-, methyl기, ethyl기, allyl기, phenyl기, vinyl기, 3-aminopropyl기, 3-glycidyloxypropyl기 또는 3-mercaptopropyl기일 수 있고, R2는 H-, methyl기, ethyl기, isobutyl기, phenyl기, 3-chloropropyl기, 3-mercaptopropyl기, 3-aminopropyl기, N-aminoethyl-3-aminopropyl기 또는 3-methacryloxy기일 수 있으며, R3는 γ-aminopropyl기 또는 N-aminoethyl-3-aminopropyl기 일 수 있고, R4는 3-aminopropyl기 또는 methyl기 일 수 있다.)
  4. 제3항에 있어서,
    상기 R1-Si(OC2H5)3은, 알릴트리에톡시실란(allyltriethoxysilane), 트리에톡시실란(triethoxysilane), 페닐트리에톡시실란(phenyltriethoxysilane), 비닐트리에톡시실란(vinyltriethoxysilane), 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane), 메틸트리에톡시실란(methyltriethoxysilane), 에틸트리에톡시실란(ethyltriethoxysilane), 3-글리시딜옥시프로필트리에톡시실란(3-glycidyloxypropyltriethoxysilane) 및 3-메르캅토프로필트리에톡시실란(3-mercaptopropyltriethoxysilane) 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 혼합물이고,
    상기 R2-Si(OCH3)3는, 3-클로로프로필트리메톡시실란(3-chloropropyltrimethoxysilane), 3-메르캅토프로필트리메톡시실란(3-mercaptopropyltrimethoxysilane), 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-aminopropyltrimethoxysilane), N-아미노에틸-3-아미노프로필-트리메톡시실란(N-aminoethyl-3-aminopropyl-trimethoxysilane), 트리메톡시실란(trimethoxysilane), 메틸트리메톡시실란(methyltrimethoxysilane), 에틸트리메톡시실란(ethyltrimethoxysilane), 3-메타크릴옥시트리메톡시실란(3-methacryloxytrimethoxysilane), 이소부틸트리메톡시실란(isobutyltrimethoxysilane) 및 페닐트리메톡시실란(phenyltrimethoxysilane) 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 혼합물이며,
    상기 R3-SiH(OCH3)2은, γ-아미노프로필메틸디메톡시실란(γ-aminopropylmethyldimethoxysilane) 및 N-아미노에틸-3-아미노프로필-디메톡시메틸실란(N-aminoethyl-3-aminopropyl-dimethoxymethysilane) 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 혼합물이며,
    상기 R4-SiH(OC2H5)2는 3-아미노프로필디에톡시실란(3-aminopropyldiethoxysilane) 및 메틸디에톡시실란(methyldiethoxysilane)중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물 50~60중량%와 분사제 50~40중량%를 에어졸 스프레이 용기에 담은 후, 스프레이 방식으로 상기 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더 조성물을 분사하는 것을 특징으로 아스팔트 택코팅(Tack-Coating) 바인더의 시공 방법.
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