KR101651526B1 - 철도 노반용 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 함유한 아스팔트 개질제 및 상기 아스팔트 개질제의 제조방법 - Google Patents

철도 노반용 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 함유한 아스팔트 개질제 및 상기 아스팔트 개질제의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 함유한 철도 노반용 아스팔트 개질제 및 상기 아스팔트 개질제의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체에 티올(thiol) 및 페놀(phenol) 구조를 포함하는 내구 개선제가 결합되고, 아민 구조 및 방향족 구조를 포함하는 내구 안정제가 선택적으로 결합된 철도 노반용 아스팔트 개질제 및 상기 아스팔트 개질제의 제조방법에 관한 것이다.

Description

철도 노반용 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 함유한 아스팔트 개질제 및 상기 아스팔트 개질제의 제조방법{ASPHALT MODIFIER CONTAINING STYRENE-BUTADIENE-STYRENE BLOCK COPOLYMER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 함유한 아스팔트 개질제 및 상기 아스팔트 개질제의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체에 티올(Thiol) 및 페놀(Phenol) 구조를 포함하는 내구 개선제가 결합되고, 아민 구조 및 방향족 구조를 포함하는 내구 안정제가 선택적으로 결합되어 철도 노반에서 요구하는 장기 내구성을 만족시키는 아스팔트 개질제 및 상기 아스팔트 개질제의 제조방법에 관한 것이다.
국내 철도 궤도 시스템은 자갈 도상과 콘크리트 도상으로 대별되며, 이러한 자갈 도상과 콘크리트 도상은 침목에서 전달되는 하중을 넓게 분산시켜 노반에 전달하고 침목을 소정 위치에 고정시키는 역할을 한다. 자갈 도상은 시공성, 초기건설비, 소음 등에 유리하지만, 계속되는 열차운행에 따라 궤도 파괴가 진행됨으로써 이에 따른 유지보수 노력이 소요되는 단점이 있다. 또한, 콘크리트 도상은 안전성, 보수노력 감소, 내구성 등에서 유리하지만, 초기 투자비가 다소 많이 소요되며 시공기간이 길어서 불리하다는 단점이 있다.
이에 따라 자갈 도상의 유지보수가 용이하지 않다는 단점과 콘크리트 도상의 높은 투자비 및 시공기간의 장기화라는 단점을 해소함과 동시에 자갈 도상과 콘크리트 도상에서 가지는 장점들을 보완하기 위해서 최근 아스팔트 도상의 개발이 관심을 가지고 있다.
철도용 아스팔트 도상에 적용되는 아스팔트는 개질 아스팔트는 장기 저장 안정성을 확보하여야 한다. 구체적으로, 아스팔트 바인더는 건식 방식보다는 습식 방식이 안정적인 품질확보와 현장 플랜트 생산시 작업성에도 유리하기 때문에 철도 적용시 현장에서의 파손을 줄이고 장기 공용성을 증진하기 위해서 반드시 필요한 검토 사항이다.
아스팔트는 상온에서 흑색을 띄며, 끈끈한 반고체 상태의 매우 점성이 높은 재료로 종류는 단단한 정도를 기준으로 하여 여러 등급으로 구분되며, 이와 관련하여 침입도, 점도 및 공용성 등급이 있다.
아스팔트는 ASTM D946에 의한 아스팔트의 침입도 시험결과를 이용해서 아스팔트를 분류할 수 있다. 침입도는 표준 침을 기준 온도에서 규정된 하중 및 시간 동안 아스팔트에 관입된 양을 아스팔트의 침입도로 규정하는 시험으로, 구체적으로 25 ℃에서 아스팔트의 경도를 나타내는 지수로서, 아스팔트에 규정된 침의 바늘로 100 g의 힘으로 5초 동안 눌렀을 때의 침의 관입 깊이를 0.1 mm 단위로 나타낸 값으로 이 값이 작을수록 단단한 아스팔트를 의미한다.
상기 침입도에 의한 등급에는 40 ~ 50, 60 ~ 70, 85 ~ 100, 120 ~ 150, 200 ~ 300 등의 5가지 표준 침입도 등급 범위가 있고, 침입도 40 ~ 50의 아스팔트는 침입도 200 ~ 300의 아스팔트 보다 단단한 아스팔트이다. 국내에서 생산되는 대표적인 도로포장용 아스팔트는 침입도 85 ~ 100(AP-3) 및 침입도 60 ~ 70(AP-5)의 2종류가 있다.
한편, 아스팔트는 사용 중 고온에 노출되면 점성이 높게 되어 고온 소성이 발생하며 저온에서는 외부 충격에 의해 잘 깨지는 특성을 가지게 되어 저온 균열을 유발하는 문제가 있다.
이러한 아스팔트의 온도 민감성을 개선하는 방법으로 대중화된 것이 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체와 같은 고분자를 혼합하여 사용하는 방법이 있으며, 이 같은 첨가제에 의해 물성을 향상시킨 아스팔트를 ‘개질 아스팔트’라 지칭한다[J. of materials science 36, 2001, P451-460].
개질 아스팔트는 고온에서 고분자를 혼합하여 용해시키기 때문에 필연적으로 열과 공기 중에 있는 산소에 의해 고분자 구조가 변하게 된다. 고분자가 열에 의해 노화가 일어나면 고분자 사슬에 라디칼 구조를 형성하게 되며, 이렇게 생성된 라디칼은 다른 고분자 사슬과 결합하여 경화를 일으키거나 산소와 반응하여 퍼옥사이드를 형성하게 된다. 이렇게 생성된 퍼옥사이드는 열에 의해 분해되어 새로운 라디칼 구조를 만들게 되고, 도 1에서 나타낸 바와 같이 이러한 과정을 반복하면서 고분자의 물성을 급격히 저하시키게 된다.
이를 방지하기 위하여 사용하는 것이 산화방지제(또는 열안정제)이다. 상기 산화방지제는 메카니즘에 따라 1차 산화방지제와 2차 산화방지제로 구분할 수 있다. 상기 1차 산화방지제는 고분자가 열에 의해 생성된 라디칼구조와 결합하여 안정된 구조를 만들어서 더 이상 라디칼 생성이 되지 않게 하는 역할을 하게 되며 상기 2차 산화방지제는 라디칼 및 산소와 반응하여 생성된 퍼옥사이드와 반응하여 새로운 라디칼 생성을 억제하는 역할을 한다.
대표적인 1차 산화방지제로는 페놀구조가 있으며 2차 산화방지제로는 티올 및 인계산화방지제가 있다. 이러한 산화방지제들은 고분자의 내구성 및 수명을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
개질 아스팔트의 성능은 아스팔트 공용성 등급(PG : Perfomance Grade) 규격에 따라 구분된다. 이러한 아스팔트 공용성 등급은 DSR과 BBR등의 장비를 사용하여, 노화, 소성변형, 피로균열 및 저온균열 등의 5가지 성능에 의해 구분할 수 있다.
한편, 아스팔트 공용성 등급은 PG 00-00으로 표시된다. 일예로써, PG 76-22는 적어도 76℃까지는 아스팔트로서의 내구성과 지지력을 유지할 수 있는 물리적 성상을 가지고, -22℃까지는 도로 포장시 결합재로서 저온에 대한 내구성이 있음을 나타낸다. 그러므로 개질 아스팔트는 아스팔트의 공용성 등급을 높게 받을수록 고성능 개질 아스팔트로 분류 된다.
철도 노반용 개질 아스팔트를 제조하는 방법은 대형 용융 설비에서 아스팔트에 펠렛이나 크럼 형태의 3 ~ 10 중량부의 개질제(스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체 등)를 투입하여 용융시킨 후 아스콘 공장 등으로 이송하여 골재와 개질 아스팔트를 혼합하는 습식 타입과, 아스콘 공장에서 골재와 아스팔트를 혼합할 때 5 ~ 15 중량부의 개질제를 투입하여 아스콘을 제조하는 건식 타입이 있다.
일반적으로 건식 타입보다는 습식 타입이 안정적인 품질확보와 현장 플랜트 생산시 작업성에도 유리하고 대량 생산이 가능하기 때문에 고성능을 요구하고 긴 구간의 도로나 철도 노반에 사용할 경우 개질아스팔트 제조에 경우 습식 타입이 많이 선호되고 있다.
일반적으로 습식 타입으로 개질 아스팔트를 제조할 때 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체와 PG 64-22 아스팔트를 가지고 높은 공용 등급(PG 76-22)을 가진 개질아스팔트를 만들기 위해서는 약 4.5~5중량부의 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체를 사용하게 된다. 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체는 상전이 온도가 존재하고 고온 물성 강화를 위해서는 분자량이 높아야하기 하는데 분자량이 높으면 상전이 온도가 높고 사슬의 얽힘 현상 때문에 용해 속도가 매우 느리게 된다.
또한, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체의 사용량이 증가함에 따라 아스팔트의 고온 물성이 개선되는 반면, 아스팔트 대비 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체의 함량이 농도가 높아지면 용해속도가 느리게 되고, 제조된 개질아스팔트의 점도가 높아져 혼합물 제조와 시공할 때 다짐이 어려워 제조 및 시공 온도를 높여야 하는 문제점이 있다. 스타이렌-부타디엔-스타이렌 블록공중합체의 용해속도가 느리면 생산성이 떨어지고, 혼합물 제조 및 시공온도를 높이면 아스팔트 및 개질제가 열노화가 촉진 되어 도로 수명이 단축되는 문제점이 있다.
또한, 습식 타입으로 제조된 개질아스팔트의 경우 시공현장에서 멀리 떨어진 별도의 공장에서 개질제를 만들기 때문에 필연적으로 발생하는 문제가 보관안정성이다. 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체를 가지고 제조된 개질아스팔트의 경우 고온에서 장시간 보관 및 이동시 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체가 아스팔트와 분리되는 현상이 발생하게 된다. 통상 이를 해결하기 위하여 황과 같은 가교제를 사용하는데 이러한 가교제를 많이 사용할 경우에는 개질아스팔트의 분자량을 높이고 과량의 황을 사용할 경우 이산화황과 같은 물질을 발생시켜 가교제를 최소한 사용하여 상분리 억제를 하는 방법의 개발이 필요한 실정이다.
또한, 아스팔트의 경우 장단기 노화를 거치면 점성이 약해지고 탄성이 강해져 외부 충격이나 변화에 쉽게 부러지게 된다. 철도 노반에 아스팔트가 사용되는 경우 유지보수가 일반 도로에 비해 용이하지 않기 때문에 장기 내구성 및 저온에 대한 저항성 확보가 시급하다.
본 발명은 높은 공용등급을 가지면서 아스팔트에 용해속도가 빨라 습식 타입의 개질아스팔트 제조가 용이한 동시에, 상분리 특성, 내구성 및 저온물성이 우수한 철도 노반용 아스팔트 개질제 및 상기 아스팔트 개질제의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 100 중량부 당 티올(thiol) 및 페놀(phenol) 구조를 포함하는 하기 구조식 1로 표시되는 내구 개선제가 8중량부 내지 20중량부 포함된 철도 노반용 아스팔트 개질제를 제공할 수 있다.
[구조식 1]
Figure 112016046522549-pat00017
(단, R1=CnH2n+1 (n은 0 내지 3의 정수), m은 6 내지 12의 정수)
일 실시예에 있어서, 상기 내구 개선제는 액상형인 철도 노반용 아스팔트 개질제를 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 100중량부에 하기 구조식 2로 표시되는 아민(amine) 및 방향족(aromatic) 구조를 3 중량부 내지 5중량부 포함하는 화합물이 포함된 내구 안정제를 더 포함하는 철도 노반용 아스팔트 개질제를 제공할 수 있다.
[구조식 2]
Figure 112016046522549-pat00018
(단, R2=CxH2x+1 (x는 4 내지 9의 정수))
본 발명은 또한 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 아스팔트 개질제 2중량부 내지 10중량부 및 아스팔트 90중량부 내지 98 중량부를 포함하는 철도 노반용 아스팔트 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명은 또한 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 반응기에 투입하는 (i) 단계; 상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 40℃ 내지 80℃ 조건에서 500rpm 내지 2,000rpm으로 교반하는 (ii) 단계; 상기 (ii) 단계에서 교반 공정이 진행되는 반응기에 첨가제 1을 투입하여 상기 첨가제 1을 상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체에 500rpm 내지 2,000rpm으로 교반하여 함침시키는 (iii) 단계; 및 냉각하는 (iv) 단계를 포함하며, 상기 첨가제 1은 하기 구조식 1로 표시되는 철도 노반용 아스팔트 개질제의 제조방법을 제공할 수 있다.
[구조식 1]
Figure 112016046522549-pat00019
(단, R1=CnH2n+1 (n은 0 내지 3의 정수), m은 6 내지 12의 정수)
일 실시예에 있어서, 상기 (iii) 단계에서 하기 구조식 2로 표시되는 첨가제 2를 추가적으로 투입하는 단계를 포함하는 화합물인 철도 노반용 아스팔트 개질제의 제조방법을 제공할 수 있다.
[구조식 2]
Figure 112016046522549-pat00020
(단, R2=CxH2x+1 (x는 4 내지 9의 정수))
본 발명에서 제조한 철도 노반용 아스팔트 개질제는 용해도 및 보관 안정성이 우수하고, 상기 아스팔트 개질제를 포함하는 개질 아스팔트의 노화에 대한 내구성이 향상되면서 동시에 공용성 등급이 높은 개질 아스팔트를 제조할 수 있고, 또한 상분리 특성이 우수한 개질 아스팔트를 제조할 수 있다.
도 1은 개질 아스팔트가 공기 중의 산소에 의해 물성이 저하되는 현상을 메커니즘으로 나타낸 것이다.
상기 기술한 바와 같이, 종래의 개질 아스팔트를 만들기 위해 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 사용하는 경우, 고온에서 장시간 보관 및 이동하기 위해 황과 같은 가교제를 사용함으로써 이산화황과 같은 유해물질이 발생하거나 노화를 거치면서 외부 충격이나 변화에 쉽게 부러지는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 발명자들은 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체에 티올구조 및 페놀구조를 포함하는 내구 개선제가 결합되도록 함으로써 상분리, 장기 내구성 및 저온 물성이 우수한 아스팔트 개질제를 제공하고자 관련된 실험을 반복하였다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체에 티올(thiol) 및 페놀(phenol) 구조를 포함하는 내구 개선제가 결합된 아스팔트 개질제를 제공할 수 있다.
상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 성분 함량은 특별히 한정되지 않으나, 상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 100중량부 당 스티렌 함량이 25중량부 내지 40중량부일 수 있고, 바람직하게는 28중량부 내지 35중량부, 더 바람직하게는 29중량부 내지 34중량부 일 수 있다.
상기 스티렌 함량이 25중량부 미만인 경우 상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 탄성이 감소하여 아스팔트 개질 시 연화점이 감소하여 개질 아스팔트 제조가 어려울 수 있고, 40중량부 초과인 경우 플라스틱 특성이 강하게 발휘되어 아스팔트를 개질한 효과가 크지 않을 수 있다.
상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 중량 평균 분자량은 특별히 한정되지 않으나, 80,000g/mol 내지 150,000g/mol 일 수 있고, 바람직하게는 90,000g/mol 내지 140,000g/mol, 더 바람직하게는 95,000g/mol 내지 130,000g/mol 일 수 있다.
상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 중량 평균 분자량이 100,000g/mol 미만인 경우 아스팔트를 개질한 효과가 발휘될 수 없을 수 있고, 250,000g/mol 초과인 경우 점도와 상전이 온도가 지나치게 상승하여 상기 아스팔트 개질제의 용해 속도가 저하될 수 있다.
상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 형태는 특별히 한정되지 않으나, 선형 또는 가지형 블록 공중합체 일 수 있고, 선형인 경우 아스팔트와 혼합하였을 때 점도가 낮아 시공에 유리할 수 있다는 점에서 바람직하게는 선형일 수 있다.
상기 부타디엔 중 비닐(vinyl)기 함량이 상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 100중량부 당 35중량부 내지 45중량부일 수 있다. 상기 비닐기 함량이 35중량부 미만인 경우 개질 아스팔트의 상분리 억제 효과가 낮을 수 있고, 45중량부 초과인 경우 상기 아스팔트 개질제의 결정화가 진행되어 개질 아스플트의 탄성이 악화될 수 있다.
상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체는 크기가 0.5㎜ 내지 8㎜ 일 수 있다. 상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체는 크기가 0.5㎜ 미만인 경우 아스팔트 개질제에 의한 정전기 현상이 발생하여 시공이 어려울 수 있고, 8㎜ 초과인 경우 아스팔 개질제가 아스팔트에 용해되는 속도가 지나치게 느릴 수 있다.
상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체는 겉보기 비중(apparent specific gravity)이 0.4 이하인 펠렛(pellet) 형상일 수 있다. 상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 비중이 0.4 초과인 경우 액상형 내구 개선제 및 액상형 내구 안정제의 함침이 어려워 장기 보관이 어려울 수 있다.
본 발명에 따른 상기 내구 개선제는 하기 구조식 1로 표시될 수 있다.
[구조식 1]
Figure 112016046522549-pat00021
(단, R1=CnH2n+1 (n은 0 내지 3의 정수), m은 6 내지 12의 정수)
상기 구조식 1에서 나타낸 바와 같이, 상기 내구 개선제는 스티렌 블록을 포함하여 아스팔트 및 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체와 상용성이 발휘할 수 있고, 티올 및 페놀 구조를 포함하여 개질 아스팔트의 내구성을 증진시킬 수 있으며, 티올 구조에 의해 황과의 반응을 촉진하여 개질 아스팔트의 상분리 억제를 위해 첨가되는 황의 사용량을 최소화할 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어 ‘아스팔트’는 첨가제가 혼합되지 않은 상태를 지칭하며, ‘개질 아스팔트’는 아스팔트에 첨가제가 홉합된 것을 지칭한다.
상기 구조식 1에서 티올 구조와 결합되어 있는 탄화수소(C2mH2m+1)의 탄소수 n이 6 미만인 경우 상온에서 점도가 상승하게 되어 개질 아스팔트의 점성을 유지하기 어려울 수 있고, 12 초과인 경우 상기 구조식 1에 의한 입체장애(steric hindrance)가 지나치게 발생하게 되어 아스팔트와의 상용성이 감소하거나 티올 구조의 활성이 감소할 수 있다.
상기 구조식 1에서 페놀 구조에 결합되어 있는 탄화수소(R)의 탄소수가 3 초과인 경우 상기 구조식 1에 의한 입체장애가 지나치게 발생하게 되어 페놀 구조의 활성이 감소할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 내구 개선제는 액상형일 수 있다. 상기 내구 개선제가 액상 구조인 경우 개질 아스팔트의 온도 민감성을 개선시킬 수 있다.
본 발명에 따른 상기 내구 개선제는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 100중량부 당 3중량부 내지 20중량부일 수 있다. 상기 내구 개선제의 함유량이 3중량부 미만인 경우 상기 내구 개선제의 농도가 미미하여 아스팔트와 혼합시 개질 아스팔트의 온도민감성, 내구성 및 상분리 특성이 개선되지 않을 수 있고, 20중량부 초과인 경우 상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체에 상기 내구 개선제가 충분히 흡수되지 않음으로써 장기 보관시 개질제의 응집을 발생시킬 수 있고, 개질 아스팔트 제조시 아스팔트 용해속도가 느려지거나 보관 안정성이 감소할 수 있다.
본 발명은 또한 상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체에 아민(amine) 및 방향족(aromatic) 구조를 포함하는 화합물이 결합된 내구 안정제를 더 포함하는 아스팔트 개질제를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 내구 안정제는 하기 구조식 2로 표시될 수 있다.
[구조식 2]
Figure 112016046522549-pat00022
(단, R2=CxH2x+1 (x는 4 내지 9의 정수))
상기 구조식 2에서 나타낸 바와 같이, 상기 내구 안정제는 아민 및 방향족 구조를 포함함으로써 골재와 아스팔트의 결합력을 향상시키거나 개질 아스팔트의 열안정성을 향상시킴으로써 개질 아스팔트의 온도 민감성을 개선시킬 수 있다.
상기 구조식 2에서 아민 구조와 결합되어 있는 탄화수소(R, R2=CxH2x+1 )의 탄소수 X가 4 미만인 경우 상온에서 고상으로 존재하여 개질 아스팔트의 온도 민감성이 악화될 수 있고, 9 초과인 경우 개질 아스팔트의 점도가 지나치게 상승할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 내구 안정제는 액상형일 수 있다. 상기 내구 안정제가 액상 구조인 경우 개질 아스팔트의 온도 민감성을 개선시킬 수 있다.
본 발명에 따른 상기 내구 안정제는 스티렌-부타디엔-스티렌 100중량부 당 1중량부 내지 5중량부일 수 있다. 상기 내구 개선제의 함유량이 1중량부 미만인 경우 상기 내구 개선제의 농도가 미미하여 골재와 아스팔트의 결합력 및 개질 아스팔트의 열안정성이 개선되지 않을 수 있고, 5중량부 초과인 경우 상기 내구 안정제와 상기 내구 개선제가 서로 응집하여 아스팔트가 잘 용해되지 않을 수 있다.
본 발명은 또한 상기 내구 개선제 및 내구 안정제를 포함하는 아스팔트 개질제 2중량부 내지 10중량부 및 아스팔트 90중량부 내지 98 중량부를 포함하는 개질 아스팔트 조성물을 제공할 수 있고, 상기 개질 아스팔트 조성물은 바람직하게는 습식형 일 수 있다.
본 발명은 또한 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 반응기에 투입하는 (i) 단계; 상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 40℃ 내지 80℃ 조건에서 교반하는 (ii) 단계; 상기 (ii) 단계에서 교반 공정이 진행되는 반응기에 첨가제 1을 투입하여 상기 첨가제 1을 상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체에 함침시키는 (iii) 단계; 및 냉각하는 (iv) 단계를 포함하며, 상기 첨가제 1은 하기 구조식 1로 표시되는 아스팔트 개질제의 제조방법을 제공할 수 있다.
[구조식 1]
Figure 112016046522549-pat00023
(단, R1=CnH2n+1 (n은 0 내지 3의 정수), m은 6 내지 12의 정수)
상기 (ii)단계 및 (iii)단계에서 교반속도는 500rpm 내지 2,000rpm 일 수 있다. 상기 교반속도가 500rpm 미만인 경우 불균일한 교반이 진행되어 아스팔트 개질제에 의한 개질 아스팔트의 상분리 억제 특성 및 수분민감성이 악화될 수 있고, 2,000rpm 초과인 경우 지나친 발열로 아스팔트 개질제가 응집되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 상기 (iii) 단계에서 하기 구조식 2로 표시되는 첨가제 2를 추가적으로 투입하는 단계를 포함하는 아스팔트 개질제의 제조방법을 제공할 수 있다.
[구조식 2]
Figure 112016046522549-pat00024
(단, R2=CxH2x+1 (x는 4 내지 9의 정수))
상기 첨가제 2는 상기 첨가제 1에 필요에 따라 선택적으로 추가되어 개질 아스팔트의 내구 안정성 및 수분 민감성을 개선시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 아스팔트 조성물은 본 발명의 목적에 어긋나지 않는 범위에서 산화방지제, 열안정제, 대전방지제, 활제 등을 더 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 이하의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
<준비예 1> 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 샘플 1(SBS 1) 준비
중량평균분자량이 120,OOO g/mol이고 스티렌 함량이 33 중량부, 부타디엔 중 비닐함량이 40 중량부, 겉보기 비중이 0.3 이고 평균 펠렛 크기가 3mm인 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 샘플 1을 준비하였다.
<준비예 2> 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 샘플 2(SBS 2) 준비
중량평균분자량이 120,OOO g/mol이고 스티렌 함량이 33 중량부, 부타디엔 중 비닐함량이 25 중량부, 겉보기 비중이 0.3 이고 평균 펠렛 크기가 3mm인 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 샘플 2를 준비하였다.
<준비예 3> 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 샘플 3(SBS 3) 준비
중량평균분자량이 120,OOO g/mol이고 스티렌 함량이 33 중량%, 부타디엔 중 비닐함량이 40 중량%, 겉보기 비중이 0.5 이고 평균 펠렛 크기가 3mm인 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 샘플 3을 준비하였다.
<준비예 4> 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 샘플 4(SBS 4) 준비
SBS 4: 중량평균분자량이 120,OOO g/mol이고 스티렌 함량이 33 중량%이며 부타디엔 중 비닐함량이 40 중량%이며 겉보기 비중이 0.7 이고 평균 펠렛 크기가 3mm인 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체 샘플 4를 준비하였다.
<준비예 5> 액상형 내구 개선제 1 준비
하기 구조식 1에서 n=1, m=8을 만족하는 4,6-비스(옥틸티오메틸)-o-크레졸(4,6-bis(octylthiomethyl)-o-cresol) 액상형 내구 개선제 1을 준비하였다.
[구조식 1]
Figure 112016046522549-pat00025
(단, R1=CnH2n+1 (n은 0 내지 3의 정수), m은 6 내지 12의 정수)
<준비예 6> 액상형 내구 개선제 2 준비
하기 구조식 1에서 n=1, m=13을 만족하는 4,6-비스(트리데실티오메틸)-o-크레졸(4,6-bis(tridecylthiomethyl)-o-cresol)을 준비하였다.
[구조식 1]
Figure 112016046522549-pat00026
(단, R1=CnH2n+1 (n은 0 내지 3의 정수), m은 6 내지 12의 정수)
<준비예 7> 액상형 내구 안정제 준비
하기 구조식 2에서 x=6을 만족하는 내구 안정제를 준비하였다.
[구조식 2]
Figure 112016046522549-pat00027
(단, R2=CxH2x+ 1 (x는 4 내지 9의 정수))
<실시예 1> SBS 1에 내구 개선제 1이 결합한 아스팔트 개질제 제조
상기 준비예 1에서 준비한 SBS 1을 믹서에 투입하고, 60℃ 조건에서 1,000rpm 으로 교반하면서, 상기 준비예 5에서 준비한 8중량부(SBS 1 100중량부 기준)의 액상형 내구 개선제 1을 투입하여 SBS 1에 함침시킨 후, 교반을 멈추고 냉각하여 아스팔트 개질제를 제조하였다.
<실시예 1-1> 개질 아스팔트 제조
상기 실시예 1에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제를 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시켜 개질 아스팔트를 제조하였다.
<실시예 2> SBS 1에 내구 개선제 1이 결합한 아스팔트 개질제 제조
상기 준비예 1에서 준비한 SBS 1을 믹서에 투입하고, 60℃ 조건에서 1,000rpm 으로 교반하면서, 상기 준비예 5에서 준비한 15중량부(SBS 1 100중량부 기준)의 액상형 내구 개선제 1을 투입하여 SBS 1에 함침시킨 후, 교반을 멈추고 냉각하여 아스팔트 개질제를 제조하였다.
<실시예 2-1> 개질 아스팔트 제조
상기 실시예 2에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제 1을 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시켜 개질 아스팔트를 제조하였다.
<실시예 3> SBS 1에 내구 개선제 1 및 내구 안정제가 결합한 아스팔트 개질제 제조
상기 준비예 1에서 준비한 SBS 1을 믹서에 투입하고, 60℃ 조건에서 1,000rpm 으로 교반하면서, 상기 준비예 5에서 준비한 8중량부(SBS 1 100중량부 기준)의 액상형 내구 개선제 1 및 상기 준비예 7에서 제조한 4중량부(SBS 1 100중량부 기준)의 액상형 내구 안정제를 투입하여 SBS 1에 함침시킨 후, 교반을 멈추고 냉각하여 아스팔트 개질제을 제조하였다.
<실시예 3-1> 개질 아스팔트 제조
상기 실시예 3에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제 1을 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시켜 개질 아스팔트를 제조하였다.
<실시예 4> SBS 2에 내구 개선제 1이 결합한 아스팔트 개질제 제조
상기 준비예 2에서 준비한 SBS 2를 믹서에 투입하고, 60℃ 조건에서 1,000rpm 으로 교반하면서, 상기 준비예 5에서 준비한 8중량부(SBS 1 100중량부 기준)의 액상형 내구 개선제 1을 투입하여 SBS 1에 함침시킨 후, 교반을 멈추고 냉각하여 아스팔트 개질제를 제조하였다.
<실시예 4-1> 개질 아스팔트 제조
상기 실시예 4에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제를 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시켜 개질 아스팔트를 제조하였다.
<비교예 1> SBS 1 만으로 이루어진 아스팔트 개질제 제조
상기 준비예 1에서 준비한 SBS 1을 아스팔트 개질제로 준비하였다.
<비교예 1-1> 개질 아스팔트 제조
상기 비교예 1에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제를 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시켜 개질 아스팔트를 제조하였다.
<비교예 2> SBS 3에 내구 개선제 1이 결합한 아스팔트 개질제 제조
상기 준비예 3에서 준비한 SBS 3를 믹서에 투입하고, 60℃ 조건에서 1,000rpm 으로 교반하면서, 상기 준비예 5에서 준비한 8중량부(SBS 1 100중량부 기준)의 액상형 내구 개선제 1을 투입하여 SBS 3에 함침시킨 후, 교반을 멈추고 냉각하여 아스팔트 개질제를 제조하였다.
<실시예 2-1> 개질 아스팔트 제조
상기 비교예 2에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제를 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시켜 개질 아스팔트를 제조하였다.
<비교예 3> SBS 4에 내구 개선제 1이 결합한 아스팔트 개질제 제조
상기 준비예 4에서 준비한 SBS 4를 믹서에 투입하고, 60℃ 조건에서 1,000rpm 으로 교반하면서, 상기 준비예 5에서 준비한 8중량부(SBS 1 100중량부 기준)의 액상형 내구 개선제 1을 투입하여 SBS 4에 함침시킨 후, 교반을 멈추고 냉각하여 아스팔트 개질제를 제조하였다.
<비교예 3-1> 개질 아스팔트 제조
상기 비교예 3에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제를 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시켜 개질 아스팔트를 제조하였다.
<비교예 4> SBS 1에 내구 개선제 1이 결합한 아스팔트 개질제 제조
상기 준비예 1에서 준비한 SBS 1을 믹서에 투입하고, 60℃ 조건에서 1,000rpm 으로 교반하면서, 상기 준비예 5에서 준비한 25중량부(SBS 1 100중량부 기준)의 액상형 내구 개선제 1을 투입하여 SBS 1에 함침시킨 후, 교반을 멈추고 냉각하여 아스팔트 개질제를 제조하였다.
<비교예 4-1> 개질 아스팔트 제조
상기 비교예 4에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제를 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시켜 개질 아스팔트를 제조하였다.
<비교예 5> SBS 1에 내구 개선제 2가 결합한 아스팔트 개질제 제조
상기 준비예 1에서 준비한 SBS 1을 믹서에 투입하고, 60℃ 조건에서 1,000rpm 으로 교반하면서, 상기 준비예 6에서 준비한 8중량부(SBS 1 100중량부 기준)의 액상형 내구 개선제 2를 투입하여 SBS 1에 함침시킨 후, 교반을 멈추고 냉각하여 아스팔트 개질제를 제조하였다.
<비교예 5-1> 개질 아스팔트 제조
상기 비교예 5에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제를 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시켜 개질 아스팔트를 제조하였다.
<비교예 6> SBS 1과 내구 개선제 1이 혼합된 아스팔트 개질제 제조
상기 준비예 1에서 준비한 SBS 1과 상기 준비예 6에서 준비한 8중량부(SBS 100중량부 기준)의 액상형 내구 개선제 1을 단순히 혼합한 아스팔트 개질제를 준비하였다.
<비교예 6-1> 개질 아스팔트 제조
상기 비교예 6에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제를 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시켜 개질 아스팔트를 제조하였다.
<실험예 1> 아스팔트 개질제의 용해도 평가
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 6에서 제조한 아스팔트 개질제에 대하여 용해도 평가를 수행하였다.
아스팔트내 용해도 평가는 일본도로협회에서 제정한 포장시험법 편람에 기재되어 있는 ‘개질 아스팔트의 시료제작법’을 참고하여 아스팔트 내 아스팔트 개질제의 분산 시간을 구하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구체적으로, 190℃의 AP 5 아스팔트에 아스팔트 개질제 5 중량부를 투입하고 3,000rpm으로 혼합시켜 아스팔트 개질제가 완전히 용해되는 시간을 측정하였다.
하기 표 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 내구 개선제 및 내구 안정제가 결합된 SBS 아스팔트 개질제를 사용한 실시예 1 내지 4의 경우, SBS만으로 구성된 아스팔트 개질제를 사용한 비교예 1 내지 6 대비 아스팔트에 대한 용해속도가 빠름을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1에서 제조한 아스팔트 개질제의 경우, 비교예 6에서 제조한 아스팔트 개질제 대비 용해속도가 향상됨을 확인할 수 있었다. 즉, 액상형 내구 개선제를 SBS와 별개의 아스팔트 개질제로 사용한 경우보다, 내구 개선제가 SBS 블록 공중합체에 함침된 경우 아스팔트 개질제의 용해속도가 크게 향상되었음을 확인할 수 있었다.
<실험예 2> 아스팔트 개질제의 보관 안정성 평가
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 6에서 제조한 아스팔트 개질제에 대하여 보관 안정성 평가를 수행하였다.
개질제의 보관 안정성 평가를 위하여 펠렛 형상의 개질제에 1kg/cm2 정도의 하중을 가한 상태에서 60℃ 조건에서 24시간 방치한 다음 상온으로 냉각하였다. 상온에서 냉각 후 펠렛이 서로 뭉쳐 있으면 불합격, 펠렛이 뭉쳐 있지 않으면 합격으로 판정하였다.
하기 표 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 내구 개선제 및 내구 안정제가 결합된 SBS 아스팔트 개질제를 사용한 실시예 1 내지 4의 경우, SBS만으로 구성된 아스팔트 개질제를 사용한 비교예 1 내지 6 대비 모두 보관 안정성이 우수함을 확인할 수 있었다.
<실험예 3> 개질 아스팔트의 노화에 대한 내구성 평가
상기 실시예 1-1 내지 4-1 및 비교예 1-1 내지 6-1에서 제조한 개질 아스팔트에 대하여 노화에 대한 내구성 평가를 수행하였고, 노화에 대한 내구성은 신도 측정을 통해 평가하였다.
구체적으로, 신도 측정은 상기 실시예 1-1 내지 4-1 및 비교예 1-1 내지 6-1에서 제조한 개질 아스팔트 제조 후 ASTM D113 방법으로 15℃ 조건에서 수행하였다. 상기 신도 측정 시험은 인장길이를 측정하여 균열저항성과 점착성을 모사한 실험으로, 신도가 높다는 것은 균열저항성과 점착성이 우수하다는 것을 의미하며, 결국 노화에 대한 내구성이 크다는 것을 의미한다.
하기 표 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 내구 개선제 및 내구 안정제가 결합된 SBS 아스팔트 개질제를 사용한 실시예 1-1 내지 4-1의 경우, SBS만으로 구성된 아스팔트 개질제를 사용한 비교예 1-1 내지 6-1 대비 개질 아스팔트의 노화에 대한 내구성이 높음을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1-1에서 제조한 개질 아스팔트의 경우, 비교예 6-1에서 제조한 개질 아스팔트 대비 노화에 대한 내구성이 향상됨을 확인할 수 있었다. 즉, 액상형 내구 개선제를 SBS와 별개의 아스팔트 개질제로 사용한 경우보다, 내구 개선제가 SBS 블록 공중합체에 함침된 경우 개질 아스팔트의 노화에 대한 내구성이 크게 향상되었음을 확인할 수 있었다.
<실험예 4> 개질 아스팔트의 공용성 등급 평가
상기 실시예 1-1 내지 4-1에서 제조한 개질 아스팔트에 대하여 공용성 등급(PG: Performance Grade) 평가를 수행하였고, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
아스팔트 공용성 등급은 PG 00-00으로 표시되며, PG 76-22는 적어도 76℃까지는 아스팔트로서의 내구성과 지지력을 유지할 수 있는 물리적 성상을 가지고, -22℃까지는 도로 포장시 결합재로서 저온에 대한 내구성이 있음을 나타낸다.
하기 표 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 내구 개선제 및 내구 안정제가 결합된 SBS 아스팔트 개질제를 사용한 실시예 1-1 내지 4-1의 경우, PG 76-22으로 표시되어 공용성 등급이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
용해시간
(min)		 보관
안정성		 신도(cm) PG
등급
RTFO 전 RTFO 후
실시예 1 65 합격
실시예 1-1 35 19 76-22
실시예 2 45 합격
실시예 2-1 48 25 76-22
실시예 3 57 합격
실시예 3-1 38 23 76-22
실시예 4 66 합격
실시예 4-1 39 18 76-22
비교예 1 100 불합격
비교예 1-1 21 8
비교예 2 120 불합격
비교예 2-1 34 19
비교예 3 150 불합격
비교예 3-1 35 19
비교예 4 42 불합격
비교예 4-1 50 26
비교예 5 67 불합격
비교예 5-1 36 12
비교예 6 100 불합격
비교예 6-1 29 14
<실시예 5> SBS 1에 내구 개선제 1이 결합한 아스팔트 개질제 제조
상기 준비예 1에서 준비한 SBS 1을 믹서에 투입하고, 60℃ 조건에서 1,000rpm 으로 교반하면서, 상기 준비예 5에서 준비한 8중량부(SBS 1 100중량부 기준)의 액상형 내구 개선제 1을 투입하여 SBS 1에 함침시킨 후, 교반을 멈추고 냉각하여 아스팔트 개질제를 제조하였다.
<실시예 5-1> 황이 포함된 개질 아스팔트 제조
상기 실시예 5에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제를 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시킨 후, 상기 실시예 5에서 제조한 아스팔트 개질제 100중량부 당 2중량부의 황을 투입하여 1시간 동안 교반하여, 개질 아스팔트를 제조하였다.
<실시예 6> SBS 1에 내구 개선제 1이 결합한 아스팔트 개질제 제조
상기 준비예 1에서 준비한 SBS 1을 믹서에 투입하고, 60℃ 조건에서 1,000rpm 으로 교반하면서, 상기 준비예 5에서 준비한 8중량부(SBS 1 100중량부 기준)의 액상형 내구 개선제 1을 투입하여 SBS 1에 함침시킨 후, 교반을 멈추고 냉각하여 아스팔트 개질제를 제조하였다.
<실시예 6-1> 황이 포함된 개질 아스팔트 제조
상기 실시예 6에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제를 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시킨 후, 상기 실시예 6에서 제조한 아스팔트 개질제 100중량부 당 3중량부의 황을 투입하여 1시간 동안 교반하여, 개질 아스팔트를 제조하였다.
<실시예 7> SBS 2에 내구 개선제 1이 결합한 아스팔트 개질제 제조
상기 준비예 2에서 준비한 SBS 2를 믹서에 투입하고, 60℃ 조건에서 1,000rpm 으로 교반하면서, 상기 준비예 5에서 준비한 8중량부(SBS 1 100중량부 기준)의 액상형 내구 개선제 1을 투입하여 SBS 2에 함침시킨 후, 교반을 멈추고 냉각하여 아스팔트 개질제를 제조하였다.
<실시예 7-1> 황이 포함된 개질 아스팔트 제조
상기 실시예 7에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제를 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시킨 후, 상기 실시예 7에서 제조한 아스팔트 개질제 100중량부 당 2중량부의 황을 투입하여 1시간 동안 교반하여, 개질 아스팔트를 제조하였다.
<실시예 8> SBS 2에 내구 개선제 1이 결합한 아스팔트 개질제 제조
상기 준비예 2에서 준비한 SBS 2를 믹서에 투입하고, 60℃ 조건에서 1,000rpm 으로 교반하면서, 상기 준비예 5에서 준비한 8중량부(SBS 1 100중량부 기준)의 액상형 내구 개선제 1을 투입하여 SBS 2에 함침시킨 후, 교반을 멈추고 냉각하여 아스팔트 개질제를 제조하였다.
<실시예 8-1> 황이 포함된 개질 아스팔트 제조
상기 실시예 8에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제를 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시킨 후, 상기 실시예 8에서 제조한 아스팔트 개질제 100중량부 당 3중량부의 황을 투입하여 1시간 동안 교반하여, 개질 아스팔트를 제조하였다.
<비교예 7> SBS 1 만으로 이루어진 아스팔트 개질제 제조
상기 준비예 1에서 준비한 SBS 1을 아스팔트 개질제로 준비하였다.
<비교예 7-1> 황이 포함된 개질 아스팔트 제조
상기 비교예 7에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제를 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시킨 후, 2중량부의 황을 투입하여 1시간 동안 교반하여, 개질 아스팔트를 제조하였다.
<비교예 8> SBS 1 만으로 이루어진 아스팔트 개질제 제조
상기 준비예 1에서 준비한 SBS 1을 아스팔트 개질제로 준비하였다.
<비교예 8-1> 황이 포함된 개질 아스팔트 제조
상기 비교예 8에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제를 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시킨 후, 3중량부의 황을 투입하여 1시간 동안 교반하여, 개질 아스팔트를 제조하였다.
<비교예 9> SBS 2 만으로 이루어진 아스팔트 개질제 제조
상기 준비예 2에서 준비한 SBS 2를 아스팔트 개질제로 준비하였다.
<비교예 9-1> 황이 포함된 개질 아스팔트 제조
상기 비교예 9에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제를 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시킨 후, 3중량부의 황을 투입하여 1시간 동안 교반하여, 개질 아스팔트를 제조하였다.
<비교예 10> SBS 2 만으로 이루어진 아스팔트 개질제 제조
상기 준비예 2에서 준비한 SBS 2를 아스팔트 개질제로 준비하였다.
<비교예 10-1> 황이 포함된 개질 아스팔트 제조
상기 비교예 10에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제를 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시킨 후, 4중량부의 황을 투입하여 1시간 동안 교반하여, 개질 아스팔트를 제조하였다.
<실험예 5> 개질 아스팔트의 상분리 특성 평가
상기 실시예 1-1, 5-1 내지 8-1 및 비교예 1-1, 7-1 내지 10-1에서 제조한 개질 아스팔트에 대하여 상분리 특성 평가를 수행하였다.
상기 실시예 1, 5 내지 8 및 비교예 1, 7 내지 10에서 제조한 5중량부의 아스팔트 개질제를 190℃ 95중량부의 AP 5 아스팔트에 투입하고 3,000rpm 으로 혼합하여 상기 아스팔트 개질제를 아스팔트에 완전히 용해시켰다. 이후, 상기 실시예 1-1, 5-1 내지 8-1 및 비교예 1-1, 7-1 내지 10-1에서 기술한 양의 황을 각각 투입한 다음 1시간 정도 교반 후 상온에서 24시간 방치 하고, 재 용해시켜 길이가 20cm이고 직경이 2.5cm인 튜브에 담고 163℃에서 72시간 동안 보관 후 상하부의 연화점을 측정하였다.
상하부의 연화점 차이가 작을수록 상분리 특성이 우수함을 나타내며, 표 2에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 내구 개선제 및 내구 안정제가 결합된 SBS 아스팔트 개질제를 사용한 실시예 1-1, 5-1 내지 8-1의 경우, 황을 적게 사용하더라도 상분리에 대한 물성이 우수함을 확인할 수 있었다.
실시예 1 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8
상하부
연화점 차이(℃)		 16 2 1 8 1.5
비교예 1 비교예 7 비교예 8 비교예 9 비교예 10
상하부
연화점 차이(℃)		 25 12 5 8 2

Claims (6)

  1. 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 100 중량부 당 티올(thiol) 및 페놀(phenol) 구조를 포함하는 하기 구조식 1로 표시되는 내구 개선제가 8중량부 내지 20중량부 포함된 철도 노반용 아스팔트 개질제.
    [구조식 1]
    Figure 112016046522549-pat00028

    (단, R1=CnH2n+1 (n은 0 내지 3의 정수), m은 6 내지 12의 정수)
  2. 제1항에 있어서, 상기 내구 개선제는 액상형인 철도 노반용 아스팔트 개질제.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 100중량부에 하기 구조식 2로 표시되는 아민(amine) 및 방향족(aromatic) 구조를 3 중량부 내지 5중량부 포함하는 화합물이 포함된 내구 안정제를 더 포함하는 철도 노반용 아스팔트 개질제.
    [구조식 2]
    Figure 112016046522549-pat00029

    (단, R2=CxH2x+1 (x는 4 내지 9의 정수)
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 따른 아스팔트 개질제 2중량부 내지 10중량부 및 아스팔트 90중량부 내지 98 중량부를 포함하는 철도 노반용 아스팔트 조성물.
  5. 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 반응기에 투입하는 (i) 단계;
    상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 40℃ 내지 80℃ 조건에서 500rpm 내지 2,000rpm으로 교반하는 (ii) 단계;
    상기 (ii) 단계에서 교반 공정이 진행되는 반응기에 첨가제 1을 투입하여 상기 첨가제 1을 상기 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체에 500rpm 내지 2,000rpm으로 교반하여 함침시키는 (iii) 단계; 및
    냉각하는 (iv) 단계를 포함하며,
    상기 첨가제 1은 하기 구조식 1로 표시되는 철도 노반용 아스팔트 개질제의 제조방법.
    [구조식 1]
    Figure 112016046522549-pat00030

    (단, R1=CnH2n+1 (n은 0 내지 3의 정수), m은 6 내지 12의 정수)
  6. 상기 제5항에 있어서,
    상기 (iii) 단계에서 하기 구조식 2로 표시되는 첨가제 2를 추가적으로 투입하는 단계를 포함하는 화합물인 철도 노반용 아스팔트 개질제의 제조방법.
    [구조식 2]
    Figure 112016046522549-pat00031

    (단, R2=CxH2x+1 (x는 4 내지 9의 정수)
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