KR101496145B1 - 파라핀 왁스 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파라핀 왁스와 동시에 용융가능한 열가소성 중합체 패키징 물질 내에 함유된 파라핀 왁스에 관한 것이다.

Description

파라핀 왁스 조성물 {PARAFFIN WAX COMPOSITION}

본 발명은 중합체 패키징 필름 내 파라핀 왁스 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 필름을 이용하여 왁스 물질을 둘러싸서, 그 결과 패키지를 형성하는, 한정된 크기 및 형상을 갖는 왁스 물질의 패키징을 위한 방법, 및 비투멘 및 왁스의 배합물 제조 방법에서의 상기 패키지의 용도에 관한 것이다. 또한, 패키징 필름 내 파라핀 왁스 조성물, 및 이를 비투멘 조성물에 혼입시키는 방법에 관한 것이다.

대부분의 파라핀 왁스의 보편적 특징은 이들이 상온에서 고체 또는 반-고체이고, 상승된 온도에서 액체라는 점이다. 공급처로부터 최종 사용 위치까지의 이송 동안, 상온에서 고체인 고용융점 파라핀 왁스는 통상 고체 상태이고, 고체 형상 물품, 예를 들어, 펠릿, 블록 또는 플레이트 (흔히 섬유와 조합됨) 로서 취급된다.

고체화는 통상 고체화 장치, 예컨대 냉각 벨트 또는 프릴탑 및 에너지 집약적 공정을 필요로 한다. 더욱이, 수득된 생성물은, 예를 들어, 중력압 하에서, 이송 동안 종종 블로킹 문제를 야기한다. 대안적으로는, 충분히 높은 용융점 또는 경도를 갖는 오직 매우 높은 비등 부분이 이용되도록, 왁스가 증류 및 처리되 어야 한다. 이는 까다로우며, 에너지 소비 과정을 필요로 한다.

용융점이 더 낮은 파라핀 물질은 통상 벌크로 또는 용기에 담아 이송한다. 벌크로 이송할 경우, 이들을 충분히 높은 온도에서 유지하여, 용이한 펌프작업 및 이용을 가능케하는 충분히 낮은 점도를 유지시켜야 한다. 용기, 예를 들어, 금속 드럼 또는 위험물용 중형산적용기 (ibc) 에 담아 이송할 경우, 왁스 온도가 통상 상온으로 떨어져, 제품이 고체 또는 반-고체가 된다. 이후, 일반적으로 이 용기는 이송되고, 상온에서 저장된다.

상기 왁스 조성물의 선적 방법은 패키징 물질의 처분 및 비용에 관한 문제를 일으킨다. 사용 전, 제품의 취급이 가능하도록 용기 및 이들이 담고 있는 물질을 가열해야 한다. 이는 특정 가열 장치, 과량의 열을 필요로 하며, 과열점으로 인해 물질 및 용기에 손상을 줄 수 있다. 이는 또한 상승된 온도에서의 번잡한 취급을 수반한다.

더욱이, 잔류 왁스를 용기로부터 제거하는 것이 어려우며, 또한 실제 사용량이 잔류 분량 만큼 줄어든다. 사용된 용기는 또한 종종 내부의 잔류 왁스로 인해 폐기 처분되어야 한다. 또한, 용기는, 적절한 가열 기기의 부재 하에서는 접착제를 이들 용기로부터 떼어내기 위해 상당량의 물리적 힘을 가해야 한다는 기타 어려움을 발생시켜, 왁스의 취급을 어렵고 불편하게 만든다.

상기 단점은, 예를 들어, EP-A-1534802 에 기술된 바와 같은 피셔-트롭시 유래 생성물과 같은, 응고점 (congealing point) 이 95 ~ 120 ℃ 인 미세결정성 왁스 생성물을 이송시킬 경우, 더욱더 부각된다. 이러한 왁스 생성물의 연질도 (softness) 는, 더 높은 주위 온도에서 고체 물질로서의 이들의 취급을 특히 어렵게 만들며, 이송 동안, 용융 생성물로서는 응고 온도 초과의 온도에서의 유지를 필요로하기 때문에 취급이 어렵고, 경제적으로 종종 적절하지 않다.

따라서, 이러한 물질의 냉각, 저장 및 이송을 위한 적절한 수단을 고안해야 할 필요가 여전히 남아있다. 또한, 상기한 왁스 생성물은 다양한 용도를 위한 비투멘용 첨가제로서 매우 적절하다. 그러므로, 효율적 방식으로 비투멘과 배합되고 이송될 수 있는 패키징된 파라핀 왁스를 갖는 것이 바람직하다.

이는 왁스 조성물을 포함하고 있으면서 왁스와 함께 용융가능한 패키지를 디자인하는, 본 발명에 따른 방법 및 생성물에 의해 달성되었다. 따라서, 본 발명은 파라핀 왁스와 동시에 용융가능한 열가소성 중합체 패키징 물질 내에 함유된 파라핀 왁스를 포함하는 파라핀 왁스 조성물에 관한 것이다.

바람직하게는, 열가소성 중합체 패키징 물질이 65 내지 240 ℃ 범위의 용융점을 갖는 중합체 필름이다.

용융점 및 연화점은 소기의 적용물에 따라 숙련된 판독자에 의해 결정될 수 있다. 통상, 상기 물질은 95 ℃ 이상의 연화점 (이는 이것이 용융 왁스 내로 붓는 것을 가능하게 하기 때문), 및, 배합시, 열가소성 물질이 액체 비투멘으로 용융되어 들어가도록 하는 용융점을 갖는 것이다. 바람직하게는 열가소성 중합체 물질의 고리 및 볼 연화점 ("softening point") 이 90 ℃ 초과, 더욱 바람하게는 약 100 ℃ 초과, 더더욱 바람직하게는 약 120 ℃ 초과이다. 열가소성 중합체 물질은 용융 왁스의 온도를 견디기에 충분히 높은 연화점을 가져야 한다. 고리 및 볼 연화점은 ASTM D36 에 의해 측정될 수 있다.

바람직하게는, 열가소성 중합체 패키징 물질의, 시험 방법 IS: 2508 에 의해 측정된 다트 충격 강도가 900 gm 이상이다. 이는 자유 낙하 다트 방법 (Free-Falling Dart Method) 에 의해 플라스틱 필름의 내충격성을 측정하는 방법이다.

본 발명에 따른 패키징 물질로서 사용하기 위한 예시적 열가소성 중합체 물질은 비제한적으로 에틸렌, 프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 부틸렌 공중합체를 포함한다. 대안적으로는, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트의 공중합체, 예컨대 에틸렌, 프로필렌 또는 부틸렌과 공중합된 부틸, 프로필, 에틸 또는 메틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트가 또한 사용될 수 있다. 에폭시-관능화 공중합체, 예컨대 에틸렌, 부틸 아크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트의 삼원중합체가 또한 이들로 만들어진 패키징 물질의 내충격성 및 유연성의 개선을 위해 사용될 수 있다. 천연 또는 합성 고무가 또한 사용될 수 있다; 비제한적 예에 스티렌-부타디엔-스티렌 (SBS), 스티렌-부타디엔 고무 (SBR), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 (SEBS) 또는 에틸렌-프로필렌 디엔 단량체 (EPDM) 로 만들어진 삼원중합체가 포함된다. 본 발명에 사용하기에 특히 바람직한 플라스틱 또는 중합체 물질은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 스티렌-부타디엔-스티렌, 스티렌-부타디엔, 스티렌-인덴-스티렌, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트의 공중합체, 에틸렌-비닐-아세테이트, 혼성배열(atactic) 폴리프로필렌, 광물성 또는 천연 또는 합성 섬유, 및 이의 혼합물로부터 선택된다. 상기 물질은 직조 또는 비직조 시트 또는 백 (bag) 의 형태일 수 있다.

본 발명에 따른 왁스 조성물과 유사하게, 패키징된 고온 용융 감압식 접착제 (hot melt pressure sensitive adhesive) 가 US 5,373,682, US 6,430,898, US 5,527,491 및 WO-A-2006/050108 에 개시되어 있다. 상기 문헌에 개시된 패키징 필름은 모두 고분자량 중합체를 기재로 한 것으로, 이는, 고온 용융 접착제 적용물 내에서, 용융 후, 용융된 접착제와 균질하게 배합되지 않을 수 있는데, 이는 중합체성 물질의 고점도에 기인한 것으로, 겔화 및 덩어리 형성을 야기하고, 일반적으로 비균질 조성물을 생성시킬 수 있다.

출원인은 놀랍게도, 파라핀성 왁스, 특히 고분자량 피셔-트롭시 왁스를, 파라핀 왁스와 동시에 용융가능한 열가소성 중합체 패키징 물질에 담아 활용할 경우, 비투멘 적용물에서, 겔화 또는 덩어리가 관찰되지 않음을 발견하였다.

바람직하게는, 열가소성 중합체 패키징 물질이 하기로 이루어지는 군으로부터 선택된다: 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 에틸렌 및 에틸렌/비닐 아세테이트, 에틸렌 아크릴레이트, 에틸렌 메타크릴레이트, 에틸렌 메틸 아크릴레이트, 에틸렌 메틸 메타크릴레이트의 공중합체, 삼원중합체, 에틸렌 및 1,6-모노- 또는 디-불포화 단량체의 공중합체, 폴리아미드, 폴리부타디엔 고무, 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카르보네이트, 혼성배열 폴리-알파-올레핀, 예컨대 혼성배열 폴리프로필렌, 열가소성 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴 및 기타 단량체 예컨대 부타디엔, 스티렌의 공중합체, 폴리메틸 펜텐, 폴리페닐렌 술파이드, 방향족 폴리우레탄; 스티렌-아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 엘라스토머, 또한, A-B, A-B-A, A-(B-A)n-B, (A-B) n-Y 블록 공중합체 (여기서, A 블록은 폴리비닐 방향족 블록을 포함하고, B 블록은 고무성 중간블록을 포함하고, 이는 부분적으로 수소화될 수 있음).

더욱 바람직하게는, 열가소성 중합체 패키징 물질이 폴리올레핀, 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌이다.

열가소성 중합체 패키징 물질은 연속적 필름, 직조, 또는 비직조 물질을 형성할 수 있다.

바람직하게는, 이는 연속적 필름을 형성한다. 필름은 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다. 블로킹 내성 및 기계적 안정성의 개선을 위해, 열가소성 중합체 패키징 물질은 바람직하게는 다중층 필름을 형성한다. 대안적으로는, 단일층이 비용 절감을 만족시킬 수 있다. 필름의 두께는, 백 또는 필름이 사용될 적용물에 따라 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 바람직하게는, 전체 필름 두께가 50 내지 500 마이크로미터의 범위, 더욱 바람직하게는 65 내지 95 마이크로미터의 범위, 더욱 바람직하게는 75 내지 85 마이크로미터의 범위이다.

열가소성 중합체 물질은, 패키징에서의 이용을 위해 US-A-5,452,800 에 기술된 바와 같이 밀봉가능한 백 또는 필름으로 형성될 수 있다. 매우 적절한 중합체성 열가소성 물질은, 예를 들어, 비투멘을 위해 상기 물질에 의해 제공되는 소위 폴리백이다. 이러한 폴리백은 통상 75 내지 85 마이크로미터 범위 두께의 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 필름을 포함하고, 다양한 형상으로 입수가능하다. 백 물질은 바람직하게는 용융점이 60℃ 내지 240 ℃, 더욱 바람직하게는 100℃ 내지 200 ℃ 의 범위이고, 연화 이전의 내열성이 120 ℃ 를 초과하고, 패키징된 파라핀 왁스 물질이, 일단 최종 적용에서 비투멘에 첨가되면, 비투멘 품질에 어떠한 네거티브 효과도 갖지 않을 것이다.

파라핀 왁스는 바람직하게는 응고점이 85 내지 150 ℃, 더욱 바람직하게는 90 내지 135 ℃, 더욱 바람직하게는 95 내지 125 ℃, 더더욱 바람직하게는 100 내지 120 ℃ 이다.

파라핀 왁스는 바람직하게는 IP 376 에 의해 측정된, 43 ℃ 에서의 0.1 mm 로 나타낸 PEN 값이 5 초과, 더욱 바람직하게는 IP 376 에 의해 측정된, 43 ℃ 에서의 0.1 mm 로 나타낸 PEN 값이 7 초과이다. 파라핀 왁스는 바람직하게는 IP 376 에 의해 측정된, 43 ℃ 에서의 PEN 이 350 미만이다. 파라핀 왁스는 더더욱 바람직하게는 응고점이 85 내지 120℃ 이고, IP 376 에 의해 측정된, 43 ℃ 에서의 0.1 mm 로 나타낸 PEN 이 5 초과이다.

파라핀 왁스는 바람직하게는 피셔-트롭시 방법에서 수득되는 바와 가이 실질적으로 선형인 파라핀 왁스의 수소이성질화 반응 (hydroisomerisation) 에 의해 수득된다. 요구되는 응고점을 갖는 왁스는 수소이성질화 생성물로부터의 증류에 의해 단리될 수 있으며, 또는 대안적으로는 상기 연질 파라핀 왁스가 수소이성질화 생성물로부터 직접 수득되도록 수소이성질화 반응으로의 공급물이 선택된다.

상기 수소이성질화 반응으로 수득된 파라핀 왁스의 특성은 상기 수소이성질화 반응에 의해 수득된 왁스 및 90% 초과의 n-알칸을 함유하는 FT 파라핀을 배합함으로써 적절히 개질할 수 있다.

후자의 예는, 예를 들어, 시판되는 제품 SASOBIT, Paraflint H1 및 Sarawax SX100 및 Sarawax SX105 이다. Paraflint H1 은 Sasol-Moore and Munger 사로부터 입수가능하다. Sarawax 제품은 Shell MDS Malaysia Sdn Bhd 사로부터 입수가능하다.

피셔-트롭시 합성의 예 및 상기 연질 왁스 (비투멘) 첨가제로의 경로는 WO-A-02102941, EP-A-1498469, WO-A-2004009739 및 EP-A-1268712 에 기재되어 있다.

출원인은 매우 적절한 파라핀 왁스가, 피셔-트롭시 왁스로부터 중간 증류물이 제조되는 하기 방법의 부생성물로서 수득될 수 있음을 발견하였다. 이 방법은 하기 단계를 포함한다: (a) 피셔-트롭시 생성물을 수소첨가분해(hydrocracking)/수소이성질화(hydroisomerisating) 하는 단계, (b) 단계 (a) 의 유출물을 1회 이상 증류분리하여, 중간 증류 연료 분획 및 500 내지 600 ℃ 의 초기 비등점을 갖는 연질 파라핀 왁스 첨가제를 수득하는 단계. 상기 첨가제는 바람직하게는 진공 증류 단계에서 잔류물 분획으로서 수득된다. 상기 방법에 의해 수득된 왁스의 43 ℃ 에서의 PEN 값은, 필요에 따라, 상기 왁스를 출발 피셔-트롭시 생성물로부터 증류에 의해 단리된 왁스 분획과 함께 배합함으로써 감소시킬 수 있다. 상기 분획, 바람직하게는 수소화처리되어 산소처리물(oxygenates) 및 올레핀이 제거되고 90 내지 120 ℃ 의 응고점을 갖는 분획은 43 ℃ 에서 더 낮은 PEN 값을 갖는 실질적으로 노말한 파라핀 왁스이다. 상기 성분을 더욱 연질인 왁스와 함께 배합함으로써, 43 ℃ 에서의 PEN 에 대해 조절된 값이 수득될 수 있다.

중간 증류의 주요 생성물의 상업적 기대 수율과 병행하여 소기의 PEN 및 응고점을 갖는 왁스 첨가제 생성물을 수득하기 위하여는, 비교적 중질 피셔-트롭시 생성물로부터 출발하는 것이 유리함을 발견하였다.

상기 비교적 중질 피셔-트롭시 생성물은 탄소수 30 이상의 화합물을 적절하게는 30 중량% 이상, 바람직하게는 50 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 55 중량% 이상 갖는다. 또한, 피셔-트롭시 생성물에서, 탄소수가 적어도 60 또는 그 이상인 화합물 및 탄소수가 30 이상인 화합물의 중량비는 적절하게는 0.2 이상, 바람직하게는 0.4 이상, 더욱 바람직하게는 0.55 이상이다. 바람직하게는, 상기 피셔-트롭시 생성물은 0.925 이상, 바람직하게는 0.935 이상, 더욱 바람직하게는 0.945 이상, 더욱더 바람직하게는 0.955 이상의 ASF-알파값 (Anderson-Schulz-Flory 사슬 성장 인자) 을 갖는 C₂₀₊ 분획을 포함한다.

단계 (a) 에 공급되는 피셔-트롭시 생성물의 초기 비등점은 400 ℃ 이하의 범위일 수 있으나, 200 ℃ 미만이 바람직하다. 바람직하게는, 탄소수 4 이하의 임의의 화합물 및 상기 범위의 비등점을 갖는 임의의 화합물이 피셔-트롭시 합성 생성물로부터 분리된 후, 상기 피셔-트롭시 합성 생성물이 단계 (a) 에서 사용된다. 피셔-트롭시 생성물에 더하여 또한 다른 분획이 단계 (a) 에서 추가적으로 가공될 수 있다. 가능한 다른 분획은 적절하게는 단계 (b) 에서 수득된 임의의 과잉 미세결정성 왁스일 수 있다.

이러한 피셔-트롭시 생성물은 비교적 중질 피셔-트롭시 생성물을 생산하는 임의의 공정에 의해 수득될 수 있다. 모든 피셔-트롭시 공정이 그러한 중질 생성물을 생산하지는 않는다. 적절한 피셔-트롭시 공정의 예는 WO-A-9934917 에 기재되어 있다. 이러한 공정에 의해 상기한 바와 같은 피셔-트롭시 생성물을 생산할 수 있다.

피셔-트롭시 생성물은 황 및 질소-함유 화합물을 포함하지 않거나 또는 매우 소량 포함할 것이다. 이는, 불순물을 거의 함유하지 않는 합성 가스를 사용하는 피셔-트롭시 반응으로부터 유도된 생성물에 대해 전형적이다. 황 및 질소 수준은 일반적으로 검출한계 미만, 통상적으로 황에 대하여는 5 ppm 및 질소에 대하여는 1 ppm 미만일 것이다. 파라핀 왁스는 또한 그렇게 낮은 황 및 질소 수준을 가질 것이다. 공정 조건 및 상기 공정을 어떻게 수행하는 지에 대한 기타 지시 사항은 WO-A-2004009739 에서 출원인에 의해 이미 보고되어 있다.

본 발명은 또한 패키징된 왁스 조성물에 관한 것으로서, 여기서, 조성물 내 파라핀 왁스는 피셔-트롭시 공정으로부터 유래된다. 바람직하게는, 파라핀 왁스가 하기 단계를 포함하는 방법에 의해 수득된다: (a) 피셔-트롭시 생성물을 수소첨가분해/수소이성질화하는 단계, (b) 단계 (a) 의 유출물을 1회 이상 증류분리하여, 중간 증류 연료 분획 및 500 내지 600 ℃ 의 초기 비등점을 갖는 연질 파라핀 왁스 첨가제를 수득하는 단계.

본 발명에 따른 파라핀 왁스 조성물 파라핀 왁스를 포함한다. 이 파라핀 왁스는, 그 자체로의 파라핀 왁스 (즉, 주로 파라핀, 예컨대 n- 및 이소-파라핀을 포함하고 (예를 들어, 98 중량% 초과의 양), 오직 소량의 시클로-파라핀 및/또는 올레핀을 포함함), 또는 파라핀 왁스 및 하나 이상의 첨가제의 조성물일 수 있다. 파라핀 왁스 및 하나 이상의 첨가제의 조성물은 바람직하게는 85 중량% 초과의 파라핀, 바람직하게는 85 중량% 초과, 더욱 바람직하게는 90 중량% 초과, 더욱 바람직하게는 95 중량% 초과, 더욱 바람직하게는 98 중량% 초과, 더욱 바람직하게는 98.5 중량% 초과, 더더욱 바람직하게는 99 중량% 초과의 파라핀 왁스를 포함한다. 파라핀 왁스 및 하나 이상의 첨가제의 조성물 내 첨가제는, 적용시 왁스 조성물의 취급 특성 및/또는 왁스 조성물을 갖는 비투멘 배합물의 특성을 개선시키도록 하는 것일 수 있다.

본 발명은 또한, 열가소성 중합체 패키징 물질 내에 액체 왁스를 넣는 것을 포함하는, 상기 청구내용 중 어느 하나에 따른 패키징된 왁스 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.

필름을 이용하여 물질을 둘러싸서 한정된 크기 및 형성을 갖는 파라핀 왁스 패키지를 생성시키는, 왁스 물질을 패키징하기 위한 임의의 방법이 본질적으로 적절하다.

바람직하게는, 상기 방법이, 공압출 방법을 이용하는 왁스 생성물의 패키징, 이로써 형성되는 결과적 패키징, 및 비투멘 및 왁스의 배합 공정에서의 패키지의 용도를 포함한다.

왁스 패키지는, WO-A-02/061009 및 WO-A-04/037671, US-A-6, 230,890, US-A-5,806,285, US-A-5,401,455, US-A-5,715,654, US-A-4,039,485 US-A-5,373,682, US-A-5,401,455, US-A-6,155,029, US-A-6,138,441, US-A-5,669,207 및 US-A-5,942,082 에 개시된 바와 같은, 패키징된 고온 용융 접착제를 위한 방법과 유사하게 제조될 수 있다.

본 발명은 또한 본원에서 앞서 기술된 바와 같은 열가소성 중합체 패키징 물질 내에 함유된 파라핀 왁스를 액체 비투멘에 첨가함으로써 액체 비투멘 및 파라핀 왁스를 배합하는 방법에 관한 것이다. 이는 열가소성 중합체 물질의 용융점이 액체 비투멘의 온도이거나 또는 그 미만인 것을 필요로 한다.

본 발명은 비투멘 조성물 내 패키징된 파라핀 왁스의 용도, 및 상기 방법에 의해 제조된 비투멘 조성물에 관한 것이다.

비투멘 조성물은 모터 차량 및 비행기를 위한 노면 (road surface) 으로서 널리 적용된다. 이러한 조성물은 또한 아스팔트로서 언급되며, 비투멘 및 모래, 자갈, 왕모래 등과 같은 골재 (aggregates) 를 포함한다. 첨가제는 노면으로 사용하기 위한 비투멘 조성물의 특정 특성을 개선하기 위해 널리 적용된다.

US-A-6588974, WO-A-0216499 및 AU-B-200137219 에는 첨가제로서 피셔-트롭시 파라핀 (FT 파라핀) 을 포함하는 비투멘 조성물이 개시되어 있다. US-A-6588974 에 따르면, 피셔-트롭시 파라핀 첨가제는 90% 초과의 n-알칸과 잔류물인 이소-알칸의 혼합물이다. FT 파라핀 첨가제를 첨가하는 이점은, 상기 첨가제가 상승된 온도, 예를 들어, 135 ∼ 180 ℃ 에서 비투멘 조성물의 점도를 낮춘다는 것이다. 이는 노면 제작 시 상기 온도에서 비투멘 혼합물을 사용하기 때문에 유리하다. 즉, 상기 첨가제가 비투멘 조성물의 작업성을 개선한다.

상기 문헌에 따르면, FT 파라핀은 탄소수 30 내지 100 의 사슬 길이를 갖는다. AU-B-200137219 에는 SASOBIT (SASOBIT 는 등록 상표임) 로서 시판되는 피셔-트롭시 파라핀 첨가제가 예시되어 있다. SASOBIT 에 대한 2003. 11. 11 자에 제작된 제품 명세서에 따르면, DIN-ISO 02207 에 따른 응고 범위는 Sasol Wax GmbH, Hamburg 에 의해 공개된 바와 같이 99 ℃ 이하이다.

경질의 고용융점 FT 파라핀 왁스 첨가제의 첨가에 의해 직면하는 문제점은 첨가제의 함량 증가시 프라스 포인트 (Fraass point) 가 동일하게 유지되거나 심지어 증가한다는 것이다. 프라스 포인트 (EN12593) 는 저온에서의 비투멘 혼합물의 취성에 대한 지표이다. 이 시험에서, 비투멘의 결합제의 시료를 금속 플레이트 상에 적용한다. 상기 플레이트를 냉각속도가 일정하게 유지되도록 하고, 결합제층이 파쇄될 때까지 반복적으로 구부린다; 첫 번째 크랙이 나타나는 온도가 프라스 파쇄 포인트로서 기록된다. 예를들어, 노면이 추운 기후를 갖는 지역에서 제작될 경우, 낮은 프라스 포인트가 바람직하다.

출원인은 이제 매우 노말한 파라핀 왁스 대신에 약간 이성질화된 파라핀 왁스를 사용함으로써 프라스 포인트를 저하시킬 수 있음을 발견하였다. 출원인은 또한 상승된 온도에서의 점도가, 최신의 노말 파라핀 FT 파라핀 첨가제를 사용하는 경우에 비해, 더 낮다는 것을 추가로 발견하였다.

바람직하게는 이러한 배합된 왁스의 응고점 및 43 ℃ 에서의 PEN 이 앞서 기술된 바와 같은 특성을 갖는다.

출원인은 또한 왁스를 앞서 개시된 바와 같이 열가소성 중합체성 물질로 패키징하면, 특정 가열 장비에 대한 필요 없이도, 이송 및 비투멘 이용 위치에서의 이용이 가능케됨을 알아내었다.

비투멘 조성물은 바람직하게는 침투력이 1 내지 450 mm/10 범위이고, 연화점이 30 내지 130 ℃ 이고, 침투도 (penetration index) 가 +9 내지 -3 이고, 60℃ 에서의 점도가 10 내지 20,000 Pas 인 비투멘 성분을 포함한다.

비투멘 조성물에서, 파라핀 왁스의 함량은 바람직하게는 0.5 내지 10 중량% 이다.

바람직하게는, 왁스를 피셔-트롭시 생성물로부터 증류에 의해 단리된 응고점이 90 내지 120℃ 인 노말 파라핀 왁스 분획과 배합시킬 수 있다. 비투멘 조성물은 더욱 바람직하게는 응고점이 85 내지 120℃ 이고, IP 376 에 의해 측정된, 43 ℃ 에서의 0.1 mm 로 나타낸 PEN 이 5 초과인 파라핀 왁스를 포함한다.

본 발명의 특히 바람직한 구현예는, 응고점이 85 내지 120℃ 이고, IP 376 에 의해 측정된, 43 ℃ 에서의 0.1 mm 로 나타낸 PEN 이 5 초과이며, 비투멘 첨가제로서 사용하기에 적절한 형태이고, 앞서 개시된 바와 같이, 열가소성 중합체 물질에 쌓여진 파라핀 왁스이다. 이 패키징된 첨가제는 또한 연질 파라핀 왁스 첨가제로서 본 출원서에 언급될 것이다.

통상적으로 상기 응고점 및 PEN 값을 조합하여 갖는 상기 패키징된 연질 파라핀 왁스 첨가제는 이소-파라핀이 주된 구성성분이다. 그러나, 이소-파라핀의 양은 상기 비등 범위에서 정량하기 어렵다. 이러한 이유로, 더욱 용이하게 정량할 수 있는 물성이 사용된다. 연질 파라핀 왁스 첨가제의 응고점은 85 내지 120℃ 이고, IP 376 에 의해 측정된, 43 ℃ 에서의 0.1 mm 로 나타낸 PEN 은 5 초과이다. 바람직하게는 상기 왁스의 응고점이 90 ℃ 초과이다.

프라스 온도를 유의하게 낮추기 위하여는, 43 ℃ 에서의 0.1 mm 로 나타낸 PEN 이 7 초과, 더욱 바람직하게는 8 초과, 더욱더 바람직하게는 10 초과인 연질 파라핀 왁스를 사용하는 것이 바람직하다. 43 ℃에서의 PEN 은 바람직하게는 350 미만이다. EN1427 에 따른 연화점의 증가 및 프라스 온도의 저하 둘 모두를 달성하고자 한다면, 43 ℃ 에서의 PEN 은 바람직하게는 5 내지 70, 더욱 바람직하게는 7 내지 70 이다. 450 ℃ 에서의 TBC-GLC 회수율은 2 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 1 중량% 미만이다. 왁스의 연질도는 제조 공정의 공정 조건의 조정 및/또는 연질 왁스 및 경질 왁스의 배합에 의해 영향받을 수 있는데, 여기서 경질 왁스는, 예를 들어, SASOBIT 또는 Sarawax SX100 또는 Sarawax SX105 유형 왁스 제품 (Shell MDS Malaysia Sdn Bhd 사제) 과 같은 더욱 노말한 파라핀성 왁스일 수 있다.

본 발명에 유용한 비투멘 등급은 EN 1426 에 따라 측정된 1 내지 450 mm/10 의 범위의 침투력을 갖는 것들을 포함한다. 적절한 비투멘의 연화점은 30 내지 130 ℃, 바람직하게는 40 내지 100 ℃ 범위일 수 있다 (EN 1427 에 따라 측정됨). 적절한 비투멘의 침투도는 +9 내지 -3 일 수 있다. 60 ℃ 에서의 점도는 10 내지 20,000 Pas 일 수 이다.

본 발명에 따른 비투멘 조성물 중의 연질 파라핀 왁스 첨가제의 함량은 20 중량% 이하, 바람직하게는 0.1 내지 20 중량%, 더욱더 바람직하게는 0.5 내지 10 중량%, 더욱더 바람직하게는 3 중량% 초과일 수 있다. 출원인은 부분적으로 이성질화된 파라핀 왁스가 사용되는 경우, 프라스 온도가 저하되고, 심지어 상기 부분적으로 이성질화된 파라핀 왁스의 고함량에서조차 그러하다는 것을 발견하였다. 실질적인 노말 파라핀 왁스 대신에, 예를 들어, 시판되는 SASOBIT 제품을 고함량으로 사용하는 경우, 프라스 온도는 출발 비투멘에 대해 개선되지 않는다.

패키징된 연질 파라핀 왁스 첨가제는 임의의 적절한 방법을 사용하여 비투멘과 배합될 수 있다. 예를 들어, 첨가제는 용융된 상태로 비투멘에 첨가될 수 있다. 그렇지만 바람직하게는, 비투멘이 첨가제 및 중합체성 열가소성 물질을 용해 또는 분산시키기에 충분한 온도에서, 용융 상태 (molten state) 일 수 있다. 적절한 온도는 120 내지 230 ℃, 바람직하게는 130 내지 190 ℃ 범위이다.

비투멘에 충분한 첨가제를 첨가하여, 요구되는 최종 농도의 왁스/비투멘 배합물을 제조하는 것이 가능할 수 있다. 그러나, 특정 적용에서는, 첨가제 및 비투멘의 농축된 배합물 또는 "마스터배치" 를 제조하는 것이 바람직할 수 있으며, 이를 첨가제-비함유 비투멘 또는 낮은 첨가제 농도의 비투멘과 혼합하여 요구되는 최종 조성물을 제조할 수 있다. 적절하게는, 마스터배치가 첨가제를 10 내지 30 중량% 의 농도로 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 비투멘 조성물은 아스팔트 조성물을 형성하기 위한 골재용 결합제로서 사용될 수 있다. 이러한 조성물에서 사용되는 골재는 화강암과 같은 통상적인 골재를 포함한다. 임의로는, 예컨대 석회암 및 셀룰로오스로 이루어진 충전재가 비투멘의 조성물 내에 또한 포함될 수 있다. 모래 및 먼지가 또한 존재할 수 있다.

파라핀 왁스 첨가제 이외에 기타 첨가제가 또한 존재할 수 있다. 가능한 기타 첨가제의 예로서는, 엘라스토머와 같은 중합체, 예컨대 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체; 플라스토머, 예컨대 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 폴리 에틸렌, 및 상기 중합체의 조합물, 반응성 중합체, 예컨대 반응성 에틸렌 삼원중합체, 아크릴레이트 공중합체, 가교제, 예컨대 황 및 황-함유 화합물, 접착 도프 및 IP 부스터, 예컨대 폴리인산이 있다.

본 발명에 따른 비투멘 조성물이 골재와 함께 결합제로서 사용되는 경우, 비투멘 조성물은 전체 아스팔트 조성물의 1 내지 20 중량%, 바람직하게는 2 내지 15 중량%, 더욱 바람직하게는 4 내지 10 중량%, 가장 바람직하게는 4 내지 7 중량%를 형성할 수 있다. 전체 조성물 중 골재 함량은 50 중량% 초과, 바람직하게는 60 중량% 초과, 더욱 더 바람직하게는 70 중량% 초과, 예컨대 75 내지 90 중량% 일 수 있다. 아스팔트 조성물의 나머지는 모래, 셀룰로오스 및/또는 석회암을 포함할 수 있다.

아스팔트 조성물을 제조하는 경우, 파라핀 왁스 패키지를 바람직하게는 골재 및/또는 충전재의 존재 하에서 비투멘에 첨가한다. 골재 및/또는 충전재를 첨가하기 전에 첨가제를 비투멘과 혼합하는 것 또한 가능하다.

앞서 기술된 바와 같은 아스팔트 조성물은 다양한 표면, 특히, 예를 들어, 화물 주차장, 고속도로 노면, 비행장, 주택가 노면, 주유소 포코트(forecourts), 주차장, 유도로 (taxi-ways) 및 진입로 (driveways) 를 위한 포장재 및 커버재로서 사용될 수 있다.

비투멘 조성물은 또한 비투멘 조성물을 포함하는 노말 파라핀 왁스에 대한 US-A-6588974 (이는 참고문헌으로서 삽입됨) 의 교시에 따라 소위 탑-층 및 서브-층에서 유익하게 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 비투멘 조성물은 또한, 예를 들어, 비행장 표면의 콘크리트 성분을 고정하기 위해 사용되는 소위 조인트 실란트의 일부로서, 또는 루핑 펠트 (roofing felt) 조성물의 일부로서 사용될 수 있다.

Claims (21)

1. 파라핀 왁스와 동시에 용융가능한 열가소성 중합체 패키징 물질 내에 함유된 파라핀 왁스를 포함하는 파라핀 왁스 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 열가소성 중합체 패키징 물질이, 65 내지 240 ℃ 범위의 용융점을 갖는 중합체 필름인, 패키징된 왁스 조성물.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열가소성 중합체 패키징 물질이, 시험 방법 IS: 2508 에 의해 측정된 기계적 강도 (다트 충격 강도 > 900 gm) 를 갖는, 패키징된 왁스 조성물.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열가소성 중합체 패키징 물질이 하기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 패키징된 왁스 조성물: 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 에틸렌 및 에틸렌/비닐 아세테이트, 에틸렌 아크릴레이트, 에틸렌 메타크릴레이트, 에틸렌 메틸 아크릴레이트, 에틸렌 메틸 메타크릴레이트의 공중합체, 삼원중합체, 에틸렌 및 1,6-모노- 또는 디-불포화 단량체의 공중합체, 폴리아미드, 폴리부타디엔 고무, 폴리에스테르, 혼성배열 폴리프로필렌을 포함하는 혼성배열 폴리-알파-올레핀, 열가소성 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴 및 이와 공중합가능한 기타 단량체의 공중합체, 폴리메틸 펜텐, 폴리페닐렌 술파이드, 방향족 폴리우레탄; 스티렌-아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 엘라스토머, 또한, A-B, A-B-A, A-(B-A)n-B, (A-B) n-Y 블록 공중합체 (여기서, A 블록은 폴리비닐 방향족 블록을 포함하고, B 블록은 고무성 중간블록을 포함하고, 이는 부분적으로 수소화될 수 있음).
5. 제 4 항에 있어서, 열가소성 중합체 패키징 물질이 폴리올레핀인 패키징된 왁스 조성물.
6. 제 2 항에 있어서, 필름이 다중층화된 패키징된 왁스 조성물.
7. 제 2 항 또는 제 6 항에 있어서, 필름 두께가 50 내지 500 마이크로미터의 범위인 패키징된 왁스 조성물.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 파라핀 왁스의 응고점이 85 내지 120℃ 이고, IP 376 에 의해 측정된, 43 ℃ 에서의 0.1 mm 로 나타낸 이의 PEN 이 5 초과인 패키징된 왁스 조성물.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 파라핀 왁스의 IP 376 에 의해 측정된, 43 ℃ 에서의 PEN 이 7 초과인 패키징된 왁스 조성물.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 파라핀 왁스의 IP 376 에 의해 측정된, 43 ℃ 에서의 PEN 이 350 미만인 패키징된 왁스 조성물.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 파라핀 왁스가 피셔-트롭시 공정에서 유래되는 패키징된 왁스 조성물.
12. 제 11 항에 있어서, 파라핀 왁스가 하기 단계를 포함하는 방법에 의해 수득되는 패키징된 파라핀 왁스 조성물:

    (a) 피셔-트롭시 생성물을 수소첨가분해(hydrocracking) / 수소이성질화 (hydroisomerisating) 하는 단계,

    (b) 단계 (a) 의 유출물을 1회 이상 증류분리하여, 중간 증류 연료 분획, 및 500 내지 600 ℃ 의 내부 비등점을 갖는 연질 파라핀 왁스 첨가제를 수득하는 단계.
13. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 패키징된 왁스 조성물의 제조 방법으로서, 상기 열가소성 중합체 패키징 물질 내에 액체 왁스를 넣는 것을 포함하는 방법.
14. 액체 비투멘에 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 열가소성 중합체 패키징 물질 내에 함유된 파라핀 왁스를 첨가함으로써 액체 비투멘 및 파라핀 왁스를 배합하는 방법으로서, 열가소성 중합체 물질의 용융점이 액체 비투멘의 온도이거나 또는 그 미만인, 방법.
15. 제 14 항에 따른 방법에 의해 수득가능한 비투멘 조성물로서, 비투멘 성분이 1 내지 450 mm/10 범위의 침투력, 30 내지 130 ℃ 의 연화점, +9 내지 -3 의 침투력, 10 내지 20,000 Pas 의 60 ℃ 에서의 점도를 갖는, 조성물.
16. 제 15 항에 있어서, 파라핀 왁스의 함량이 0.5 내지 10 중량% 인 비투멘 조성물.
17. 제 15 항에 있어서, 패키징된 파라핀 왁스가, 피셔-트롭시 생성물로부터 증류에 의해 단리된 90 내지 120 ℃ 의 응고점을 갖는 노말 파라핀 왁스 분획과 배합되고,

    상기 파라핀 왁스가 하기 단계를 포함하는 방법에 의해 수득되는, 비투멘 조성물:

    (a) 피셔-트롭시 생성물을 수소첨가분해(hydrocracking) / 수소이성질화 (hydroisomerisating) 하는 단계,

    (b) 단계 (a) 의 유출물을 1회 이상 증류분리하여, 중간 증류 연료 분획, 및 500 내지 600 ℃ 의 내부 비등점을 갖는 연질 파라핀 왁스 첨가제를 수득하는 단계.
18. 골재 및 1 내지 20 중량% 의, 제 15 항에 따른 비투멘 조성물을 포함하는 아스팔트 조성물.
19. 제 18 항에 있어서, 노면 (road surface) 으로서 사용되는 아스팔트 조성물.
20. 제 18 항에 있어서, 루핑 펠트 (roofing felt) 물질로서 사용되는 아스팔트 조성물.
21. 제 4 항에 있어서, 폴리에스테르가 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리카르보네이트에서 선택되고, 기타 단량체가 부타디엔 또는 스티렌에서 선택되는 패키징된 왁스 조성물.