KR101683353B1 - 유황-개질 아스팔트 에멀전 및 바인더 조성물 - Google Patents

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Abstract

공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전은 점증제, 유화제, 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더, 선택적으로 비누화제 용액을 조합하여 제조된다. 아스팔트 에멀전의 생성 동안, 이들의 성분 또는 조합은 275 ℉를 초과하지 않는다. 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전 잔사물은 텍사스 교통 증발 회수 절차부를 이용하여 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전을 처리하여 제조된다. 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물은 유리 황 또는 원소 황, 선형 알칸 물질, 선택적으로 포화-백본 고분자 개질제, 선택적으로 비-수성 산, 및 베이스 아스팔트를 조합하여 제조된다. 상기 아스팔트 바인더의 생성 동안, 이들의 성분 또는 조합은 275 ℉를 초과하지 않는다.

Description

유황-개질 아스팔트 에멀전 및 바인더 조성물 {SULFUR-MODIFIED ASPHALT EMULSION AND BINDER COMPOSITIONS}
본 발명은 아스팔트 바인더 및 에멀전 조성물에 관한 것이다. 좀더 구체적으로, 본 발명은 유황-확장 아스팔트 바인더 (sulfur-extended asphalt binders) (SEABs) 및 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전 (sulfur-extended asphalt binder emulsions) (SEABEs)에 관한 것이다.
아스팔트-코팅된 골재 및 고온 아스팔트 혼합물과 같은 아스팔트를 함유하는 물질의 제조 및 공정 동안, 300 ℉ 이상의 온도에서 작업은 작업자 및 이들의 장비에 문제점을 유발할 수 있다. 300 ℉를 초과하는 온도에서, 원소 황 및 자연적으로 존재하는 이종유기 화합물과 같은, 아스팔트 또는 비투멘 혼합에 존재하는 황 및 황 화합물은 통상적으로 상기 아스팔트에서의 다른 구성분 및 공기와 반응을 시작한다. 상기 황 반응의 주요 생산물 중 하나는 황화수소 가스이다. 소량의 황화수소는 자극물 (irritant)이지만, 많은 양은 사람에게 독성이다. 유사하게, 공기 중에서 산화하는 가열된 황은 이산화황을 형성하고, 이것은 유독한 악취 (noxious odor)가 있고, 공기 오염원이다.
황, 특히, "유리 황 (free sulfur)" 또는 "원소" 황은 풍부하고 저렴한 물질이다. 원소 황은 비-스위트 천연 가스 (non-sweet natural gas) 및 석유 공정의 부산물이다. 유리 황의 공급원은 석유 정제 및 가스 스위트닝 공장 (gas sweetening plant)을 포함한다. 천연 가스 및 석유로부터 추출된 황의 양 때문에, 다수의 황 생산자는 원소 황을 폐기물로 생각한다.
다른 것은 아스팔트 바인더에 대한 확장제 (expander) 또는 필러 (filler)로서 폐 황의 사용이 시도되었지만, 제한된 성공이 있었다. 이러한 노력은 통상적으로 단지 총 조성물의 약간의 퍼센트까지만, 상기 아스팔트 바인더에 소량의 황을 혼입하는데 성공하였다.
기술분야의 당업자는 황이, 대략 305 ℉에서 시작하는, 사람에게 독성이 있는, 황화수소 (H2S) 가스를 형성하는 것으로 이해한다. 상기 온도에서 및 그 이상에서, 탄화수소 환경에서 유리 황은 탄화수소를 탈수소화하고, 황화수소를 형성한다. 산소 존재하에서 고온으로 황의 가열은, 사람에게 독성이 있고, 공기 오염원인, 이산화황을 형성한다. 환경뿐만 아니라 작업자를 위하여 더욱 편안하고 안정한, 300 ℉ 이하의 온도에서 작업가능한 아스팔트 물질의 조합을 발견하는 것이 바람직하다.
원소 황에 대해 상업적 사용을 발견하는 것은 또한 바람직하다. 상업적 생산물에 황의 혼입은 많은 사람이 생각하는 잠재적 "폐"기물을 실용 가치를 갖는 생산물로 변형할 수 있다.
공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전 (Performance Grade sulfur-extended asphalt binder emulsion)은 상기 에멀전의 총 중량에 대해 0.1% 내지 3% 범위의 점증제 (viscosifier), 0.1% 내지 5% 범위의 유화제 (emulsifier), 21.7% 내지 89.8% 범위의 베이스 수용액 (base aqueous solution), 및 10% 내지 70% 범위의 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더를 포함한다. 상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더는 275 ℉를 초과하지 않는 온도에서 상기 아스팔트 바인더 조성물의 총 중량에 대해 10% 내지 50% 범위의 유리 황, 0.1% 내지 5% 범위의 선형 알칸 물질, 및 38% 내지 89.9% 범위의 베이스 아스팔트 (base asphalt)를 조합하여 제조된다. 상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전은 275 ℉를 초과하지 않는 온도에서 유지된다. 상기 아스팔트 에멀전은 ASTM D 244 시험 방법을 이용하여 결정된 바와 같은 적어도 3시간 동안 저장 안정성을 유지하도록 작동가능하다. 상기 에멀전의 구현 예는 상기 아스팔트 에멀전의 총 중량의 0.1% 내지 0.3% 범위로 비누화제 (saponification agent)를 포함한다. 상기 에멀전의 구현 예는 ASTM D 244 시험 방법을 이용하여 결정된 바와 같은 24시간 동안 0.0의 저장 안정성 값을 갖는다.
상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전 잔사물은 텍사스 교통 증발 회수 절차부 (Texas Department of Transportation Evaporation Recovery Procedure)을 사용하여 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전을 처리하여 제조된다. 상기 에멀전 잔사물의 구현 예는 무궤도 택 코팅 (trackless tack coating)을 포함한다.
공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물은 상기 아스팔트 바인더 조성물의 총 중량에 대해 10% 내지 50% 범위의 유리 황, 0.1% 내지 5% 범위의 선형 알칸 물질, 및 38% 내지 89.9% 범위의 베이스 아스팔트를 포함한다. 상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더는 275 ℉ 초과하지 않는 온도에서 유지된다.
개시된 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 및 공용성 등급 아스팔트 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전은 작업자가 300 ℉ 이하의 온도에서, 조성물을 혼합 및 블렌드하고, 기술분야에 조성물을 적용하기 위해 골재 및 다른 물질과 조합하거나 또는 직접적으로 이들 생산물을 사용하는 것을 허용한다. 감소된 혼합 및 적용 온도는 황화수소 및 이산화황을 형성하는 가능성을 상당히 제한한다. 이것은, 결국, 아스팔트 바인더 및 아스팔트 바인더 에멀전 사용자 안정성을 개선시킬 뿐만 아니라 거기에 혼입된 상당한 양의 유리 황을 갖는 생산물을 사용하는 부정적인 환경적 영향을 감소시킨다.
감소된 작동 온도는 또한 더 큰 경제적 효율에 기여한다. 개시된 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 및 공용성 등급 아스팔트 에멀전은 300 ℉ 이하의 제작 및 작업 온도를 유지할 수 있다. 이러한 감소된 온도에서, 이들은 300 ℉보다 높은 온도를 유지하는 것을 요구하는 전통적인 고온 혼합 아스팔트 물질에 비해 형성 및 적용 동안 더 적은 에너지를 요구한다.
상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 및 공용성 등급 아스팔트 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전은 "폐" 황에 대한 중요한 상업적 및 실용적 배출수단이다. 상기 아스팔트 조성물은 AASHTO (The American Association of State Highway and Transportation Officials) 공용성 등급 아스팔트 바인더 사양 M 320 (Performance Graded Asphalt Binder Specification M 320)을 충족하고, 초과한다. PG-평가 아스팔트 바인더 및 에멀전은, 막대한 양의 아스팔트-계 물질을 사용하는, 도로 및 고속도로 수리 및 건설 프로젝트에 대해 상업적으로 적절하다. 상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더는 적어도 10중량% 및 50중량%까지의 유리 황을 함유한다. 상기 공용성 등급 아스팔트 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전의 주성분은 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더이다.
개시된 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 및 공용성 등급 아스팔트 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전의 특성은 더 따뜻한 기후에 대해 특히 적합하다. 개시된 아스팔트 바인더 및 아스팔트 바인더 에멀전은 베이스 아스팔트 물질에 대해 특정한 원하는 물리적 및 화학적 관련 특성에서 개선을 나타낸다.
본 발명의 이들 및 다른 특성, 관점 및 장점은 하기 바람직한 구현 예의 상세한 설명, 청구항, 및 첨부된 도면을 참조하여 더욱 이해될 것이다.
도 1은 택 코트 접착 전단 시험 (Tack Coat Bond Shear Test)을 수행하는데 유용한 명시된 샘플 장치를 갖는 마쉘 시험 기계 (Marshall Testing machine)의 사진이다.
발명의 내용, 도면의 간단한 설명 및 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 및 청구항을 포함하는, 본 명세서는 본 발명의 (공정 또는 방법 단계를 포함하는) 특별한 특징에 관련한다. 기술분야의 당업자들은 본 발명이 모든 가능한 조합을 포함하고, 본 명세서에 기재된 특정 특징의 사용을 포함하는 것으로 이해한다. 기술분야의 당업자들은 본 발명이 명세서에 제공된 구현 예의 설명에 의해 제한되지 않는 것으로 이해한다. 본 발명의 주제는 오직 본 명세서 및 첨부된 청구항의 사상에서 제외하고는 제한되지 않는다.
기술분야의 당업자는 또한 특정 구현 예를 설명하기 위해 사용된 용어가 본 발명의 범주 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해한다. 명세서 및 청구항을 해석하는데 있어서, 모든 용어는 각 용어의 상황에 일관되게 가장 광범위한 가능한 방식으로 해석될 수 있다. 본 명세서 및 청구항에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 특별한 언급이 없는 한 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 같은 동일한 의미를 갖는다.
본 명세서 및 청구항에서 사용된 바와 같은, 용어들의 "단수"는 특별한 언급이 없는 한, 복수를 의미를 포함한다. 동사 "포함한다" 및 이의 관련된 형태는 비-독점적인 방식으로 원소, 성분 또는 단계를 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 언급된 원소, 성분 또는 단계는, 별도의 언급이 없는 한, 존재하거나, 활용되거나 또는 다른 원소, 성분 또는 단계와 조합될 수 있다. "선택적으로" 및 이의 다양한 형태는 나중에 기술된 사건 또는 상황이 발생할 수 있거나 또는 발생하지 않은 수 있다는 것을 의미한다. 상기 기재는 사건 또는 상황이 발생하고, 발생하지 않는 예를 포함한다.
공간적 용어는 다른 사물 또는 사물의 그룹에 상대적으로 사물의 상대적 위치 또는 사물의 그룹을 기술한다. 상기 공간적 관계는 수직 및 수평 축에 따라 적용한다. 배향 및 관계성 단어는, 특별한 언급이 없는 한, 설명의 편리를 위한 것이고 제한하는 것은 아니다.
범위의 값이 본 명세서 또는 청구항에 제공된 경우, 상한 및 하한뿐만 아니라 상한 및 하한 사이의 중간값을 포괄하는 것으로 이해된다. 본 발명은 제공된 어떤 특정 배제되어야 하는 간격의 더 작은 범위를 포괄하고 경계를 나타낸다.
본 명세서에 언급된 모든 공보는, 인용된 공보와 관련된, 방법 또는 물질, 또는 모두를 기술하고 개시하기 위한 참조로서 혼입된다. 본 명세서에 논의된 공보는 오로지 본 출원의 출원일 이전에 이들의 개시에 대해 제공된다. 본 발명이 종래의 발명에 의한 이러한 공보보다 선행할 자격이 없는 것을 인정하는 것으로 해석되는 것은 아니다. 더욱이, 공보에 대한 공개일은 실제 공개일과는 다를 수 있고, 이것은 독립적인 확인이 요구될 수 있다.
참고가 둘 이상의 한정된 단계를 포함하는 방법에 대해 본 명세서 및 청구항에서 만들어진 경우, 상기 정의된 단계는 가능성을 배제하는 상황을 제외하고는 어떤 순서로 또는 동시에 수행될 수 있다.
공용성 등급 아스팔트 유황-확장 아스팔트 바인더
공용성 등급 (PG) 유황-확장 아스팔트 바인더 (SEAB) 에멀전 (E)은 PG SEAB, 점증제, 유화제, 및 베이스 수성 유체 (base aqueous fluid)로 구성된다. PG SEABE의 구현 예는 비누화제를 포함한다.
PG 유황-확장 아스팔트 바인더는 베이스 아스팔트 물질, 유리 황 및 선형 알칸 물질의 반응 생산물이다. 구현 예는 산을 포함한다. 또 다른 구현 예는 포화-백본 고분자 개질제 (saturated-backbone polymer modifier)를 포함한다.
공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더
PG SEAB는 블렌딩 공정 동안 반응하는 여러 가지 아스팔트 바인더 성분의 생산물이다. PG SEAB는 베이스 아스팔트, 원소 황, 및 적어도 하나의 선형 알칸 물질로 구성된다. 구현 예는 산을 포함한다. 또 다른 구현 예는 포화-백본 고분자 개질제를 포함한다.
베이스 아스팔트
PG SEAB는 베이스 아스팔트 물질을 포함한다. 베이스 아스팔트 물질로서 유용한 비투멘은 석유 증류 (예를 들어, 진공 테일 (vacuum tail); 석탄, 타르 샌드 또는 오일 쉐일 공정; 또는 자연적으로 발생하는 공급원 (예를 들어, Trinidad Lakes)로부터 기원할 수 있다. 상기 베이스 아스팔트 물질은 단일 물질 또는 여러 가지 베이스 아스팔트의 블렌드일 수 있다.
모든 아스팔트는 아스팔텐을 함유한다. 아스팔텐은 큰 다환 방향족 분자 (polycyclic aromatic molecules)의 클러스터 (cluster)를 포함한다. 상기 아스팔텐의 구조는 특정 순서 또는 규칙이 없이, 시클로-알칸, 시클로-알켄, 및 길이에서 30 탄소 (C30)까지 다환 분자로부터 확장하는 알칸 및 알켄 사슬을 포함한다. 아스팔텐은 또한 다른 물질과 반응할 수 있는 기능성 모이어티 (moieties)를 가질 수 있다. 기능성 모이어티는 알코올, 카르복실산, 케톤, 페놀, 아민, 아미드, 설파이드 (sulfide), 설폭사이드 (sulfoxide), 술폰 (sulfone), 술폰산 (sulfonic acid) 및 바나듐, 니켈 및 철로 킬레이트된 포르피린 고리 (porphyrin ring)를 포함한다. 아스팔텐은 또한 벤조티오핀, 피롤, 및 피리딘 고리를 포함하는, 이들의 전체 다환 구조의 이종유기 방향족 고리부를 가질 수 있다.
아스팔트는 말텐 상 (maltenes phase)에서 아스팔텐의 콜로이달 분산이다. 상기 아스팔텐 상보다 좀더 이동성인, 말텐 상은, 아스팔텐 수지, 극성 및 비-극성 방향족, 환형족 포화 탄화수소 (예를 들어, 나프텐), 및 직쇄 및 장-쇄 포화 탄화수소를 포함한다. 이론에 제한되는 것을 의도하지는 않지만, 상기 말텐 상에서 극성 방향족은 아스팔텐 상에 존재할 수 있는 극성 관능기와 상호작용하여, 상기 아스팔텐에 대한 분산제가 되는 경향이 있다고 믿어진다. 그러한 경향이 있는 하나는 n-알칸-계 용매를 사용한 분산으로부터 말텐을 적어도 부분적으로 추출할 수 있고; 아스팔텐은 이러한 처리에 저항한다.
아스팔텐을 함유하는 모든 아스팔트는 PG SEAB에서 베이스 아스팔트로서 적절하다. 아스팔텐 농도는 상기 베이스 아스팔트의 공급원에 의존하여 기능성 및 양에서 변할 수 있다. 상기 베이스 아스팔트의 아스팔텐 함량은 상기 베이스 아스팔트의 약 0.01 중량% 내지 약 30 중량%의 범위이다. 적절한 베이스 아스팔트는 AASHTO 공용성 등급 아스팔트 바인더 사양 M 320의 공용성 등급표 ("표 1")을 사용하여 "공용성 등급"이 될 수 있는 이들 아스팔트를 포함한다.
원소 황
상기 PG SEAB는 "유리 황" 또는 원소 황을 함유한다. 상기 원소 황은 단일 황 원자뿐만 아니라 복합물에서의 황을 포함할 수 있고, α- 황 (사방정계 황 (orthorhombic sulfur)), β-황 (단사정계의 황 (monoclinic sulfur)), 및 "카테나 (catena)" 황을 포함하는, 다른 황 원자에 공유적으로 결합한다. 황 원자의 사슬 또는 고리는 몇몇의 황 원자로부터 수백 개의 공유연결된 황 원자까지의 범위일 수 있다. 원소 황의 모든 동소체 (allotropes)는 PG SEAB에 사용하는데 적절하다. 동소체의 광범위한 다양성 때문에, 원소 황은 많은 다른 고체 및 액체 형태에서 확인되고, 이의 환경에 대한 변형에 기초한 형태들 사이에서 변화될 수 있다.
이종유기 화합물을 포함하는, 탄소, 수소 또는 다른 원자 종과 같은, 비-황 원자와 공유적으로 결합된 황은 "유리 황" 또는 원소 황이 아니다.
상기 원소 황의 공급원은 자연적으로 발생하거나 또는 천연가스 및 석유 생산 및 처리 공정으로부터 잔사물 및 최종산물일 수 있다. 예를 들어, 천연 가스 스위트닝 공정은 종종 원소 황 전환 유닛 ("클라우스 유닛 (claus unit)")에 대한 황화수소를 포함한다.
원소 황은 어떤 상당한 양의 불순물을 함유하지 않을 수 있다. 염, 할로겐 및 이종유기 화합물은 상기 SEAB 성분 혼합물 내에 발생하는 반응을 간섭할 수 있다.
선형 알칸 물질
상기 PG SEAB은 또한 선형 알칸 물질을 포함한다. 상기 선형 알칸 물질은 화학식 C n H2 n +2의 비분지형 알칸이고, 여기서 "C"는 탄소에 대한 주기율표 원소 기호이고, "H"는 수소의 기호이며, n은 약 18 내지 약 150 범위의 정수 값이다.
선형 알칸 물질은 자연적으로 발생할 수 있거나 또는 합성으로 기원할 수 있다. 이들은 약 C18 내지 약 C150의 탄소수 (carbon count)를 갖는 여러 가지 선형 알칸의 정제된 물질 또는 블렌드일 수 있다. 선형 알칸 물질의 블렌드는, 약 C25 내지 약 C70 범위의 탄소수를 갖는 비분지 알칸인, 역청질 (bituminous) 파라핀 왁스를 포함한다. 역청질 파라핀 왁스는 선형 알칸의 타입 및 블렌드에 의존하여, 약 80 ℉ 내지 약 170 ℉의 용융 범위를 갖는다. 적절한 선형 알칸 물질의 다른 공급원은 피셔-트롭쉬 왁스 (Fischer-Tropsch waxes), 세레신 왁스 (ceresin waxes), 몬탄 왁스 (montan waxes), 오조케라이트 (ozocerite), 피트 왁스 (peat waxes), 파라핀 왁스 (paraffin waxes), 미세결정질 왁스 (microcrystalline wax), 바셀린 (petroleum jelly), 비-파라핀 왁스 (non-paraffin wax), 천연 왁스 (natural wax), 카누바 왁스 (carnuba was), 벌 왁스 (bees wax), 칸델리아 왁스 (candelilla wax), 쉘락 왁스 (shellac wax), 캐스터 왁스 (castor wax), 라이스 왁스 (rice wax), 개질된 천연 왁스 (modified natural waxes), 부분 합성 왁스 (partially synthetic waxes), 폴리에틸렌 왁스 (polyethylene waxes), 중합된 α-올레핀 왁스 (polymerized α-olefin waxes), 치환된 아미드 왁스 (substituted amide waxes) 및 에스테르화 또는 비누화제로 개질된, 화학적으로 개질된 왁스를 포함한다.
상업적으로 이용가능한 선형 알칸 물질은, 비-파라핀성 선형 알칸 피셔-트롭쉬 왁스인, SASOBIT (Sasol Wax Americas; Shelton, Conn.)을 포함한다. 이들 물질은 약 C40 내지 C100을 초과하는 범위의 탄소수 및 약 185 ℉ 내지 약 239 ℉ 범위의 용융점을 갖는다.
포화- 백본 고분자 개질제
상기 PG SEAB의 구현 예는 포화 탄소 백본을 갖는 고분자 개질제를 포함한다. 상기 고분자 개질제의 탄소 백본은 모든 다른 모이어티 및 관능기가 매달리는 단일 공유 결합을 갖는 탄소 원자의 사슬이다. 포화-백본 고분자 개질제는 호모중합체, 공중합체, 삼원중합체 (terpolymer), 사원중합체 (tetrapolymer), 및 고차 중합체 조합을 포함한다. 반복하는 중합된 단량체 단위의 분포 패턴 (distribution pattern)은 무작위의, 선택적, 디-블럭, 트리-블럭, 테트라-블럭, 그래프트된-블럭, 및 다른 분포 조합을 포함한다. 상기 포화된-백본 고분자 개질제는 측면 분지 (side branching), 단-쇄 분지, 또는 장-쇄 분지를 가질 수 없다.
포화-백본 고분자 개질제를 형성하는데 유용한 대표 단량체는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐 및 약 30개의 탄소수를 갖는 다른 올레핀과 같은 선형 알파 올레핀; 이소부틸렌, 이소헥센, 2-헥센, 2-옥텐, 3-옥텐을 포함하는, 다른 비-알파 모노-올레핀; 아크릴레이트 및 부틸아크릴레이트; 무수말레인산 (maleic anhydride); 푸마르산염 (fumarates); 말레에이트 에스테르 (maleate esters); 글리시딜 메타크릴레이트 (glycidyl methacrylate) 및 하이드록시에틸 메타크릴레이트 (hydroxyethyl methacrylate)를 포함하는, (메타)크릴레이트 에스테르 ((meth)acrylate esters); (메타)크릴산 ((meth)acrylic acid); 및 p-메틸스티렌 (p-methylstyrene)을 포함한다.
상기 포화-백본 고분자 개질제 상에 반응성 관능기는 다른 PG SEAB 구성분 상에 상응하는 관능기와 반응 및 공유 결합을 형성할 수 있다. 이러한 그룹을 포함하도록 고분자를 개질하기 위한 공지의 방법은 그래프팅 (grafting), 블럭 부가 (block addition), 및 반응성 모이어티를 이미 포함하는 단량체의 혼입을 포함한다. 상기 반응성 관능기는 상기 베이스 아스팔트 물질에서 반응성 모이어티 및 유리 황과 반응할 수 있다. 상기 관능기는 상승된 온도, 촉매의 존재, 또는 산성 또는 알칼리 매체를 포함하는, 다른 공정 조건 하에서 반응할 수 있다. 반응성 관능기는 1차 및 2차 알코올, 1차 및 2차 아민, 산무수물, 에폭사이드, 및 불포화 탄소를 갖는 다른 분자의 부분 (즉, 이중 및 삼중-결합 탄소)을 포함한다.
상업적으로 이용가능한 포화-백본 고분자 개질제의 예는 ELVALOY AM, 4170 및 1050을 포함하는, 명칭 ELVALOY (E.I. du Pont de Nemours and Co.; Wilmington, Del.)로 시판되는 탄성 삼원중합체이다. 이론에 제한되는 것을 의도하지는 않지만, 이러한 삼원중합체는 에틸렌, 부틸 아크릴레이트, 및 글리시딜 메타크릴레이트 단량체의 삼원-중합으로부터 유도된 반복 단위를 포함한다. 상기 글리시딜 모이어티는 에폭사이드 반응을 통해 아스팔트에 존재하는 반응성 관능기에 결합할 수 있다.
비-수성 산
상기 PG SEAB의 구현 예는 비-수성 산을 포함한다. 산은 포화-백본 고분자 개질제 및 베이스 아스팔트에서 확인된 것을 포함하여, 상기 아스팔트 바인더 성분에 확인된 반응성 관능기 사이에 공유 결합 반응을 촉진한다. 상기 비-수성 산은 또한 유리 황 및 다른 아스팔트 바인더 성분 사이에 반응을 촉진할 수 있다.
상기 PG SEAB에 대하여, 유용한 비-수성 산은 인산을 포함한다. 인산은 폴리인산 (PPA) 및 과인산 (superphosphoric acid) (SPA)을 포함한다. 폴리인산은 화학식 H(PO3H) n OH을 갖는 인의 산소산 (oxyacid)이고, 여기서 "P"는 인에 대한 주기율표의 기호이고, "H"는 수소에 대한 주기율표의 기호이며, "O" 는 산소에 대한 주기율표의 기호이고, n는 분자에서 인 단위의 수를 나타내는 정수이다. PPAs의 상업적 혼합물은 오르소- (ortho-) (n = 1), 피로- (pyro-) (n = 2), 트리- (n = 3), 테트라- (n = 4) 및 고차 응축된 사슬 산 (condensed chain acids)의 혼합물을 갖는다. 바람직한 PPA 농도는, 폴리인산의 완벽한 가수분해시 형성하는 인산의 당량을 나타내는, 약 95% 내지 약 118% 인산 (H3PO4) 농도 당량의 범위이다.
공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물 범위
PG SEAB는 총 바인더 조성물의 약 10 중량% 내지 약 50 중량% 범위의 유리 황, 총 바인더 조성물의 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량% 범위의 선형 알칸 물질, 및 총 바인더 조성물의 약 38 중량% 내지 약 89.9 중량% 범위의 베이스 아스팔트의 반응성 조합의 생산물이다. 상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더는 275 ℉를 초과하지 않는 온도에서 유지된다.
상기 포화-백본 고분자 개질제를 포함하는 PG SEAB의 구현 예에 있어서, 이것은 상기 아스팔트 바인더 조성물의 총 중량의 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량% 범위로 존재한다.
상기 비-수성 산을 포함하는 PG SEAB의 구현 예에 있어서, 이것은 상기 아스팔트 바인더 조성물의 총 중량에 의해 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량% 범위로 존재한다.
공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더를 생산
PG SEAB를 형성하기 위해 조성물의 첨가 및 블렌딩은 어떤 순서로도 일어날 수 있다. 비-제한 예는 미리-가열되고 교반된 베이스 아스팔트 물질에 개별적으로 성분을 첨가하는 단계를 포함한다. 상기 다른 PG SEAB 성분의 첨가는 개별적으로 또는 함께 일어날 수 있다.
블렌딩은 상기 아스팔트 바인더 성분 모두를 함께 함유하는데 적절한 조합된 부피의 용기 또는 장치에서 일어난다. 하나 이상의 용기 또는 장치는 혼입된 성분에 의존하여 다양한 중간 블렌드 조합을 블렌드할 수 있다. 상기 블렌딩 장치는, 용융 상태에 도달하는데 상기 베이스 아스팔트를 허용하기에 충분히 뜨겁지만, 유리 황 또는 이종 유기 황-내재 분자를 포함하는 반응으로부터 황화수소 및 이산화황의 형성을 유발하기에 충분히 뜨겁지 않은, 275 ℉을 초과하지 않는 온도에서 베이스 아스팔트 및 중간 블렌드를 유지하는 것을 돕는다. 블렌딩 장치는 첨가 동안 상기 아스팔트 바인더 성분의 혼입을 보장하기 위하여 상기 용융 베이스 아스팔트 및 중간 블렌드에서 순환을 유도한다.
아스팔트 바인더 성분을 서로 첨가하는 경우, 중간 블렌드는 형성된다. 각 PG SEAB 성분이 첨가된 후, 상기 중간 블렌드가 균질 또는 균질-유사 혼입을 보장하기 위한 기간 동안 조합을 계속하는 것이 바람직하다. 상기 베이스 아스팔트에 특정한 아스팔트 바인더 성분 또는 중간 블렌드를 조합하기 위해 요구된 시간은 첨가된 상기 아스팔트 바인더 성분의 혼화성 ( miscibility) 및 형태 및 혼합 온도에서 베이스 아스팔트 또는 중간 블렌드와의 이의 혼화성에 의존한다. 몇몇 성분은 혼입을 보장하기 위해 가열된 베이스 아스팔트 또는 중간 블렌드에 계량 (metering)을 요구할 수 있다. 중간 블렌드 또는 혼합물에 각 아스팔트 바인더 성분의 조합은 통상적으로 약 일 분 내지 약 한 시간이 소요된다. 기술분야의 당업자는 특정 아스팔트 바인더 성분을 균일한 중간 블렌드로의 조합을 허용하기 위한 적절한 시간의 양을 알고 있다.
적절한 용기 및 장치는 상기 아스팔트 바인더 성분들을 함께 미리-가열하고 중간 블렌드로 조합한다. 이러한 적절한 용기 및 장치는 핸드 블렌더를 갖는 금속 캔 (metal cans), 반응기, 버킷 (bucket), 혼합 보울 (bowls), 탱크, 및 저- 또는 고-전단 혼합 프로세서를 포함한다. 기술분야의 당업자는 아스팔트 바인더 성분을 조합하기 위한 적절한 장치 또는 용기를 선택할 수 있다. 불혼화성 (immiscibility)의 수준이 존재하는 경우 균일한 성분 혼입을 보장하기 위해 중간 블렌드의 전단 혼합을 허용하는, 용기 또는 장치, 또는 일련의 용기 또는 장치를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 베이스 아스팔트 및 중간 블렌드의 온도는 가열 및 혼합 공정 동안 다소 변할 수 있다; 그러나, 상기 베이스 아스팔트 및 상기 중간 블렌드의 온도는 상기 PG SEAB 생산 공정 동안 어떤 점에서나 275 ℉를 초과하지 않는다. 부가하여, 중간 블렌드에 첨가하기 전에 개별적 아스팔트 바인더 성분의 온도는 275 ℉를 초과하지 않는다. 온도를 제한하는 것은, 이러한 개별적인 실행 블렌딩 작동에 유해할 수 있는, 황화수소 및 이산화황 가스의 형성을 방지한다. 더 낮은 온도를 유지하는 것은 또한 최종 블렌드에서 전체 혼입 때까지 상기 아스팔프 바인더 성분 사이에 원하지 않는 화학적 반응을 방지한다.
어떤 선택적 성분을 포함하는, 모든 상기 아스팔트 바인더 성분의 첨가 및 조합시, 최종 중간 혼합물은 형성된다. 최종 중간체 블렌드는, 약 5 분 내지 약 2 시간의 범위를 포함하는, 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더의 형성을 위한 충분한 기간 동안 275 ℉을 초과하지 않는 온도에서 계속 조합하고 교반한다. 상기 교반은 상기 PG SEAB를 생성하는데 필요한 동안 오직 일어나는 것이 바람직하다. 저 또는 고-전단 혼합을 사용하는 교반은 바람직하다; 그러나 상기 베이스 아스팔트 물질에 황의 첨가시 고-전단 혼합이 요구되는 것으로 예상된다. 기술분야의 당업자는 과도한 실험 없이 최종 중간 블렌드로부터 아스팔트 바인더의 형성을 허용하기에 적절한 시간의 양을 알고 있다.
공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 반응
이론에 의한 제한을 의도하는 것은 아니지만, 하나 이상의 화학적 반응이 발생하는 온도에서 최종 중간 블렌드의 교반 동안 상기 PG SEAB의 형성 및 이의 바람직한 특성의 징후를 결과하는 것으로 믿어진다. 베이스 아스팔트, 및 만약 존재한다면, 상기 포화-백본 고분자 개질제에 반응성 모이어티의 황화 (sulfurization)는 275 ℉ 이하의 온도에서 일어날 수 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 경우에 있어서, 상기 유리 황은 불포화 결합에 가까운 포화 탄소와 화학적으로 반응한다. 유리 황은 상기 말텐 상에서 극성-방향족 화합물을 포함하는, 상기 베이스 아스팔트의 부분 및 상기 포화-백본 고분자 개질제의 부분을 포함하는 황-반응성 모이어티와 반응할 수 있다. 유리 황은 상기 베이스 아스팔트 및 상기 포화-백본 고분자 개질제의 부분을 가교시키는 폴리황화물 사슬을 형성할 수 있다. 이러한 황화 반응은, 더 많은 겔-유사 물리적 특성을 갖는 베이스 아스팔트를 결과하는, 상기 베이스 아스팔트의 말텐 상의 물리적 특징을 변경시킨다. 존재하는 경우, 상기 인산은 또한 이들 상호작용에 기여할 수 있다.
몇몇의 미결합 유리 황은 상기 조성물의 베이스 아스팔트 부로 용해될 수 있다. 상기 베이스 아스팔트에 공유적으로 결합된 황을 포함하는, 아스팔트 바인더 조성물에서 다른 분자와 극성 상호작용은, 아스팔텐 또는 말텐 상으로 유리 황의 양을 용해시키는 것을 허용할 수 있다. 용해된 황의 양은 상기 PG SEAB의 물리적 및 화학적 관점에서 역할을 수행할 수 있다.
약간의 유리 황은 상기 PG SEAB의 약 20 중량%을 초과하는 양에서 아스팔트 바인더 내에 물리적 또는 결정질 구조를 합칠 수 있고, 형성할 수 있다. 상기 응집된 유리 황은 표준 아스팔트 산업 시험을 통해 식별할 수 있는, 모듈러스 (modulus)를 포함하는, 상기 조성물의 다른 특성을 제공하는 아스팔트 바인더에 기계적 특성을 부여할 수 있다. 상기 베이스 아스팔트 물질과 비교한 물리적 거동 및 시험 반응의 변화는 바람직하다.
상기 PG SEAB 조성물에 존재하는 경우, 상기 포화 백본 고분자 개질제에 반응성 기능적 모이어티는, 다른 포화 백본 고분자 개질제 및 베이스 아스팔트 물질과 공유적으로 결합할 수 있다. 상기 포화 백본 및 베이스 아스팔트 사이의 공유 결합은 거대분자의 커다란 3-차원 네트워크를 형성할 수 있는 큰 아스팔텐 거대분자의 가교 네트워크를 발생시킬 수 있다. 내부가교된 거대분자는 상기 PG SEAB의 특성을 더욱 변형시키는, 유리 황 및 선형 알칸 물질을 포함하는, 다른 성분의 상대적 이동을 더 입체적으로 저해할 수 있다.
점증제
상기 PG SEAB 에멀전은 현탁된 고체 및 점성 액체에 지지체 및 두께를 제공하기 위한 점증제를 포함한다.
유용한 점증제는 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오스 (EHEC), 하이드록시에틸 셀룰로오스 (HEC) 및 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스를 포함하는, 셀룰로오스-계 레올로지 개질제를 포함한다. 대표 상업적 셀룰로오스-계 개질제는 NATROSOL HEC 250HHR (Hercules Inc.; Wilmington, DE); BERMOCOLL E 431 FQ, E 511 X, EBM 8000, CCM 894, EHM 500, and M 800 X (Akzo Nobel Functional Chemicals AB; Stenungsund, Sweden); 및 BENECEL K200M (Ashland Aqualon Functional Ingredients; Wilmington, DE)를 포함한다. 알려진 유용한 상업적 점증제는 BERMOCOLL EM 7000 FQ (Akzo Nobel Functional Chemicals AB; Stenungsund, Sweden), 비-이온성 에틸 메틸 하이드록시에틸 셀룰로오스를 포함한다.
다른 유용한 점증제는 또한 비-셀룰로오스 레올로지 (rheology) 개질제를 포함한다. 비-셀룰로오스-계 수성 레올로지 개질제는 BERMODOL PUR 2150 (Akzo Nobel Functional Chemicals; Brewster, NY) 및 ALCOGUM L 265 (Akzo Nobel Surface Chemistry LLC; Chicago, IL)를 포함한다. BERMODOL PUR 2150는 폴리우레탄 및 에톡실레이트된/프로폭실레이트된 알코올을 함유한다. ALCOGUM L 265는 아크릴레이트-계 에멀전 공중합체를 함유한다.
유화제 ( emulsifier )
상기 PG SEAB 에멀전은 표면에 에멀전의 적용 때까지 물/아스팔트 바인더 제형에 화학적 안정성을 제공하기 위한 유화제를 포함한다. 적용시, 상기 아스팔트 에멀전은 파괴되고, 상기 사전 유화된 아스팔트는 아스팔트 바인더 시멘트의 잔사물 층을 형성하는, 적용된 표면상에 응집한다.
상기 PG SEAB은 음이온성, 양이온성, 및 비-이온성 유화제를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 아스팔트 에멀전은 에멀전화제 (emulsifying agent)로 음이온성 또는 양이온성 유화제를 혼입한다. 유용한 음이온성 유화제는 지방산 및 오일을 포함한다. 알칼리 물질을 함유하는 수용액에서 음이온성 유화제는 비누화된 에멀전을 형성할 수 있다. 유용한 양이온성 유화제는 지방 디아민, 폴리아민, 및 개질된 탤로 아민 (tallow amine)을 포함한다. 산성 물질을 함유하는 수용액에서 양이온성 유화제는 비누화된 에멀전을 형성할 수 있다. 몇몇 에톡시화 알코올 및 알킬 페놀 에톡실레이트를 포함하는, 비-이온성 유화제는 음이온성 및 양이온성 유화제 모두와 연관하여 또는 이들 자체에 의해 에멀전을 생산하도록 작동할 수 있다.
상업적 유화제의 예는, 완결성 (slow-setting) 음이온성 아스팔트 에멀전용 유화제 ("SS"; REDICOTE E-9, EM33, E-70, and E-7000 products (Akzo Nobel Surface Chemistry LLC; Chicago, IL); ASFIER N-400LN (Kao Corp.; Tokyo, Japan); 및 TERGITOL NP-40 and NP-70 (Dow Chemical; Midland, MI)인, REDICOTE E-7600 (Akzo Nobel Surface Chemistry LLC; Chicago, IL)을 포함한다.
비누화제
상기 PG SEAB 에멀전의 구현 예는 비누화제를 포함한다. 상기 비누화제는 상기 아스팔트 에멀전이 비누화된 아스팔트 에멀전으로 변형에 의해 상기 PG SEAB 에멀전을 안정화시키는 것을 돕는다. 비누화제의 적절한 양 및 타입과 관련하여, 상기 아스팔트 에멀전에 음이온성 또는 양이온성 유화제가 상기 아스팔트 에멀전을 비누화시키는, 복합체를 형성한다. 상기 비누화된 아스팔트 에멀전은 물리적으로 좀더 안정적이고, 고체 및 점성 액체를 현탁하는데 더 길게 지속하며, 통상적으로 이가-이온 함유 미네랄 및 염과 같은, 아스팔트 에멀전을 불안정화할 수 있는 잠재적 에멀전 불순물의 존재에서 화학적으로 더욱 안정하다. 연관된 알칼리 비누화제는 수산화나트륨 및 수산화칼륨을 포함한다. 연관된 산성 비누화제는 염산의 수용액을 포함한다.
베이스 수성 유체
상기 PG SEAB 에멀전은 상기 아스팔트 바인더 고체를 전달하도록 에멀전 조성물의 균형을 위한 물을 포함한다. 적절한 베이스 수성 유체는 탈이온수, 수돗물 및 신선한 물; 불포화된, 염분이있는 (brackish), 천연의, 포화된, 및 과-포화된 염수 (salt waters); 천연의, 염 돔 (salt dome), 석유 생산 부산물 (petroleum production byproduct), 및 합성 소금물 (synthetic brines); 해수 (seawater); 광천수 (mineral waters); 및 하나 이상의 용해된 염, 미네랄, 또는 유기물을 함유하는 다른 음료수 및 비-음료수를 포함한다. 바람직하게는, 상기 베이스 수성 유체는 신선한 또는 탈염수 (demineralized water)이다. 몇몇 지역 규제 당국은 중질 이온화된 유체로부터 과잉의 유출 액체의 동식물에 대한 잠재적 독성에 기인하여 아스팔트 에멀전을 적용하는데 염수의 사용을 허용하지 않는다. 부가하여, 칼슘 및 마그네슘의 염을 포함하는, 이온성 종은 이온성 유화제를 사용하는 아스팔트 에멀전을 불안정하게 할 수 있다. 이러한 아스팔트 에멀전은 상기 에멀전을 안정화하기 위해 부가적인 비누화제가 요구할 것이다.
공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전 조성물 범위
상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀젼은 상기 에멀젼의 총 중량에 의해 약 0.1 % 내지 약 3% 범위의 점증제, 약 0.1% 내지 약 5% 범위의 유화제; 약 10% 내지 약 70% 범위의 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 및 약 21.7% 내지 약 89.8% 범위의 베이스 수용액을 포함한다. 상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더는 275 ℉를 초과하지 않는 온도에서 유지된다. 상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전은 275 ℉를 초과하지 않는 온도에서 유지된다. 상기 아스팔트 에멀전은 ASTM D 244 시험 방법을 이용하여 결정된 바와 같은 적어도 약 3시간 동안 저장 안정성을 유지하도록 작동가능하다.
비누화제를 포함하는 상기 PG SEABE의 구현 예에 있어서, 이것은 총 조성물의 중량에 의해 약 0.1 중량% 내지 약 0.3 중량% 범위로 존재한다.
비누화제를 함유하는 PG SEABE의 pH는 변할 수 있다. 상기 비누화제를 포함하는 상기 PG SEABE의 구현 예에 있어서, 상기 pH는 약 9 내지 약 12의 범위이다.
공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전을 생산
PG SEABE를 형성하기 위한 성분의 첨가 및 혼합은 어떤 순서로도 일어날 수 있다. 비-제한 예는 상기 PG SEAB 및 수성 성분을 개별적으로 가열하는 단계 및 그 다음 275 ℉ 초과하지 않는 온도에서 고 전단 하에서 함께 혼합시키는 단계를 포함한다. 성분 첨가는 개별적 또는 함께 일어날 수 있다.
혼합은 상기 아스팔트 에멀젼 성분의 모두를 함께 함유하도록 적절하게 조합된 부피의 용기 또는 장치에서 일어난다. 하나 이상의 용기 또는 장치는 혼입된 성분에 의존하여 다양한 중간 조합을 혼합할 수 있다. 예를 들어, 어떤 용기는 PG SEAB 및 다른 비-수용성 성분을 가열 및 혼합할 수 있는 반면, 다른 용기는 수-용성 성분을 혼합 및 가열한다. 상기 혼합 장치는 275 ℉를 초과하지 않는 온도에서 PG SEABE 성분의 온도를 유지하고, 수-용성 성분의 경우에 있어서, 200 ℉ 하에 베이스 수용액에서 혼합한다. 낮은 처리 온도는 상기 PG SEAB로 에멀전화 동안 물의 플래싱 (flashing) 뿐만 아니라 상기 PG SEAB로부터 황화수소 및 이산화황 형성 및 방출을 피한다.
에멀전 성분을 서로 첨가하는 경우, 중간 혼합물은 형성된다. 각각 PG SEABE 성분 첨가 후, 중간 혼합물이 균질 또는 균질-유사 혼입을 보장하기 위한 기간 동안 혼합을 계속하는 것이 바람직하다. 특별한 아스팔트 에멀전 성분을 중간 혼합물로 혼합하기 위해 요구된 시간은 첨가된 아스팔트 에멀전 성분의 형태 및 혼화성 및 혼합온도에서 중간 혼합물이 갖는 이의 혼화성에 의존한다. 몇몇 성분들은 혼입을 보장하기 위해 가열된 중간 혼합물로의 계량을 요구할 수 있다. 상기 아스팔트 에멀전 성분의 혼합은 약 1 분 내지 약 1 시간이 소요될 수 있다. 기술 분야의 당업자는 중간 에멀젼 혼합물로 도달하기 위한 특정 아스팔트 에멀전 성분의 혼합을 허용하기 위한 적절한 시간을 알고 있다.
적절한 용기 및 장치는 상기 아스팔트 에멀젼 성분들을 함께 중간 혼합물로 미리-가열 및 조합한다. 적절한 용기 및 장치는 핸드 블렌더를 갖는 금속 캔, 반응기, 버킷, 혼합 보울, 탱크, 및 저- 또는 고-전단 혼합 프로세서를 포함한다. 기술분야의 당업자는 아스팔트 바인더 성분을 조합하기 위한 적절한 장치 또는 용기를 선택할 수 있다. 성분 혼입을 보장하기 위해 중간 혼합물의 전단 혼합을 허용하는, 용기 또는 장치, 또는 일련의 용기 또는 장치를 사용하는 것이 바람직하다.
전술된 이유를 위하여 275 ℉ 이하의 온도에서 아스팔트 에멀전 성분 및 중간 혼합물을 처리하는 것이 중요하다. 상기 아스팔트 에멀전 성분 및 중간 혼합물의 온도는 가열 및 혼합 공정 동안 다소 변할 수 있지만; 상기 PG SEAB 및 중간 혼합물의 온도는 상기 PG SEABE의 제조 동안 어떤 점에서도 275 ℉를 초과하지 않는다. 온도를 제한하는 것은, 이러한 개별적인 실행 혼합 작동에 유해할 수 있는, 황화수소 및 이산화황 가스의 형성을 방지하고, 이것은 상기 아스팔트 에멀전의 플래싱 또는 비등을 방지한다.
어떤 선택적 성분을 포함하는, 모든 아스팔트 에멀전 성분의 조합 및 첨가시, 최종 중간 혼합물은 형성된다. 최종 중간 혼합물은 약 1 분 내지 약 1 시간의 범위를 포함하는, 상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전의 형성에 대한 충분한 기간 동안 200 ℉ 미만의 온도에서 혼합 및 교반을 계속한다. 상기 교반은 상기 PG SEABE을 생성하는데 필요한 만큼만 일어나는 것이 바람직하다. 고-전단 또는 콜로이달 혼합을 사용하는 교반은 바람직하다. 기술분야의 당업자는 과도한 실험 없이 최종 중간 혼합물로부터 상기 아스팔트 에멀전의 형성을 허용하는 적절한 시간의 양을 알고 있다.
공용성 등급 아스팔트 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전 및 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더의 사용
상기 PG SEABE가 PG SEAB에 혼입되기 때문에, 상기 아스팔트 에멀전의 파괴시 잔사물의 품질은 베이스 아스팔트 및 황의 혼합물을 간단히 유화시키는 것이 비교적 더 좋다. 상기 PG SEABE 제형에 도입되고 결합된 상당한 양의 황은 확장된 온도 범위에 대한 전반적 유연성 (flexibility)을 유지하는 반면, 상기 잔사물에서 원하는 기계적 강도를 부여한다.
PG SEAB 및 PG SEABE는 또한 저-온 적용에서 상당한 양의 "폐" 황을 사용하기 위한 비히클 (vehicle)을 제공한다. 275 ℉를 초과하지 않는 제작 온도로 PG SEAB, 베이스 아스팔트 및 유리 황을 포함하는, PG SEABE 성분의 온도를 유지하는 것은, 작업자 및 장비 주변에 황화수소 및 산화 황을 형성하는 위험을 완전하게 방지한다.
PG SEABE는 놀랍게도 안정하다. PG SEABE의 구현 예는 적어도 24시간 동안 실온 (~25 ℃)에서 안정하게 유지한다. PG SEABE의 구현 예는 적어도 3시간 동안 실온에서 안정하게 유지한다. 이러한 안정성은 PG SEAB를 함유하는 PG SEABE의 작업부에 대해 용이한 제작, 수송 및 적용을 허용한다. 부가하여, 부가적인 사용자 훈련이 PG SEABE을 사용하기 위해 (도입 및 물질 안전을 제외하고) 필요하지 않고 - 이것은 보통의 상업적 아스팔트 에멀젼 적용 장비 및 기술을 사용하여 적용된다.
PG SEABE는 무궤도 택 코트 (trackless tack coatings), 다른 아스팔트 코팅에 대한 프라이머 (primers for other asphalt coatings), 부분보수 및 포장 보수 (patching and pavement repair), 포그 실 (fog sealing), 칩 실 (chip seals), 미세 표면 결합 (micro surface binding), 슬러리 실 (slurry seals), 토양 안정화 (soil stabilization), 및 전체 깊이 교정 (full depth reclamation) (FDR) 공정을 포함하는, 택 코팅으로 유용하다.
PG SEAB는 공용성 등급 표 ("표 1"의 AASHTO 공용성 등급 아스팔트 바인더 사양 M 320)를 사용한 "공용성 등급"이다. PG SEAB는 상당히 더 강하고, 더 우수한 온도 성능을 가지며, 이것이 만들어진 PG-등급의 베이스 아스팔트보다 중간-온도 택 코트 적용에 대해 우수한 공급원 물질을 제공한다.
PG SEAB는 칩 실; 에멀전; 포장 표면에 대한 보수 조성물 및 적용; 루핑; 지붕에 루핑 시트를 접착 또는 루핑 섬유에 대해 피복된 방수를 포함하는, 방수; 스틸 및 철을 포함하는, 다른 산업적 보호 구조 및 파이프용 스프레이 코팅; 트랙 코트; 및 무궤도 택 코트에 대해 유용하다.
PG SEAB는 골재와 블렌딩하는데 유용하다. PG SEAB는 상기 PG SEAB가 총 골재 혼합물의 약 1 부피% 내지 약 10 부피%의 범위에 있도록, 인공의 또는 천연의 골재와 블렌드할 수 있다. PG SEAB/골재 블렌드는 광범위한 온도범위에서 고속도로, 도시 거리, 포장 길, 항구, 이착륙장 및 보도를 포함하는, 포장 표면에 대해 유용하다.
특별한 구현 예의 실시 예는 공용성 등급 아스팔트 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전 및 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더를 더욱 이해하는 것을 촉진한다. 하기 실시 예들은 본 발명의 범주를 제한하거나 한정하지 않는다.
실시 예
실시 예 1-3: 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더
세 개의 대표 공용성 등급 (PG) 유황-확장 아스팔트 바인더 (SEABs) - 실시 예 1-3-은 PG 베이스 아스팔트, 유리 황, 및 선형 알칸 물질 (SASOBIT)의 조합이다. 실시 예 1 및 3은 비-수성 산 (PPA; 115% 인산 당량)의 양을 포함한다. 실시 예 1 및 2는 포화-백본 고분자 개질제 (ELVALOY 1050)의 양을 포함한다. 하기 표 1의 값은 총 PG SEAB 조성물의 중량 %이다.
실시 예 1-3 PG SEABs의 조성물
실시 예 1-3 PG SEAB 조성물 (전체의 중량 %)

---		 기초
아스팔트 1
(PG 64-22)		 기초
아스팔트 2
(PG 64-28)
유리 황		 PPA
(115% eq.)		 고분자
개질제
(ELVALOY)		 선형 알칸
(SASOBIT)
실시 예 1 74.5 --- 20.0 0.5 1.0 4.0
실시 예 2 75.0 --- 20.0 --- 1.5 3.5
실시 예 3 --- 76.0 20.0 0.5 --- 3.5
조합 동안 실시 예 1-3 PG SEAB 성분 및 중간 블렌드의 온도는 상기 PG SEAB 블렌딩 공정의 어떤 부분동안 275 ℉를 초과하지 않는다. 실시 예 1에 대하여, 372.5 그램의 PG 64-22 베이스 아스팔트는 다른 PG SEAB 성분의 혼입 이전에 15분 동안 275 ℉를 초과하지 않는 온도로 적절한 용기에서 가열한다. 저 전단에서 작동하는 실버선 혼합기 (Silverson Mixer)을 사용하여, 5 그램의 ELVALOY 1050은 가열된 베이스 아스팔트에 혼입하고, 60분 동안 블렌딩한다. 2.5 그램의 PPA은 가열된 중간 혼합물에 혼입하고, 60분 동안 블렌딩한다. 100 그램의 유리 황은 100분 동안 가열된 중간 혼합물로 계량하고, 또 다른 한 시간 동안 고 전단 하에서 혼합한다. 20 그램의 SASOBIT은 가열된 중간 혼합물에 혼입하고, 한 시간 동안 고 전단에서 블렌딩하여, 실시 예 1 PG SEAB를 형성한다.
AASHTO는 표준 아스팔트 바인더 특성 시험 공정을 제공한다. 표 2-6에 제공된 결과는 AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) 공용성 등급 아스팔트 바인더 사양 표준 (Performance Graded Asphalt Binder Specification standards)에 기초한 표준 실험의 결과이다. 상기 AASHTO 표준은 PG 아스팔트 바인더 사양 시스템을 사용하는 아스팔트 바인더의 공용성 등급의 결정을 안내한다.
AASHTO T 316은 동적 전단 시험 (Dynamic Shear Test)을 수행하기 위해 기술분야의 당업자를 위한 절차를 제공한다. 상기 시험은 각 아스팔트 바인더의 점성 및 탄성 거동 모두를 특징짓기 위해 동적 전단 레오미터 (dynamic shear rheometer)을 사용한다. 상기 복합 전단 모듈러스 (G*) 값은 반복 전단 변형에 대한 총 저항이다. 상기 위상 각 (phase angle) (δ)은 적용된 전단 응력 및 최종 전단 변형 사이의 래그 (lag)이다. 위상 각에 의해 분할된 복합 전단 모듈러스는 파스칼로, 동적 전단을 제공한다.
롤링 박막 오븐 시험 (Rolling Thin Film Oven Test) (RTFOT)은 포장 표면에 적용된 경우 단-기간 숙성 아스팔트를 모의 실험한다. AASHTO T 240는 RTFOT 시험을 실행하기 위한 절차이다. 질량 시험에 대하여, 음성 질량 값 (negative mass value)은 원래 및 가공된 샘플 사이의 질량 손실을 나타낸다.
압력 숙성 잔사물 (Pressure Aging Residue) (PAR) 시험은 압력-숙성 용기 (pressure-aging vessel) (PAV)에서 20시간 동안 100 ℃ 및 300 psi에서 유지된 아스팔트 바인더 샘플을 사용한다. 상기 아스팔트 바인더 샘플의 PAV 숙성은 7 내지 10 년에 동안 진행되는 숙성을 모의 실험한다. 벤딩 빔 레오미터 (BBR) 시험은 크리프 강성 값 (creep stiffness value)을 제공한다. 상기 BBR은 강성 모두를 측정하고, 시험으로 60 초에 숙성된 샘플에 대한 마스터 강성 곡선 (m)의 굽은 기울기의 추정 f 값을 제공한다.
베이스 아스팔트 바인더 PG 64-22 및 PG 64-28 베이스 아스팔트 물질, 유도된 RTFOT 물질 및 유도된 PAR물질 뿐만 아니라 개질되지 않은 실시 예 1-3 상에 공용성 등급 시험의 결과는 ("참 (True)' 공용성 등급"으로 표 2-6에 기재된) 물질에 대한 AASHTO M 320 공용성 등급 및 연속 등급을 확립하기 위한 유용한 정보를 제공한다.
PG 64-22 베이스 아스팔트에 대한 공용성 등급 시험 결과
특성 AASHTO
시험 방법		 시험 조건 측정 단위 사양 제한 결과
원래 바인더
인화점 T 48 --- ℃ 230 최소 318
비중 T 228 15.6 ℃ --- --- 1.035
침투 T 49 25 ℃;
5 초에서
1 00g 중량		 데시밀리미터 --- 69
점도
 T 316 135 ℃ 파스칼-초 3.0 최대 0.428
동적 전단 (G*/δ) T 315 --- --- --- G* δ G*/
sin(δ)
--- --- 64 ℃;
10 라디안/초		 킬로파스칼 1.0 최소 1.250 88.1 1.250
--- --- 70 ℃;
10 라디안/초		 킬로파스칼 1.0 최소 0.604 89.3 0.604
RTFOT 후
질량 변화 T 240 --- % -0.027
동적 전단 (G*/δ) T 315 --- --- --- G* δ G*/
sin(δ)
--- --- 64 ℃;
10 라디안/초		 킬로파스칼 2.2 최소 2.610 85.4 2.600
--- --- 70 ℃;
10 라디안/초		 킬로파스칼 2.2 최소 1.220 87.1 2.610
압력 숙성 잔사물 (Pressure Aging Residue)
동적 전단 (G*/δ) T 315 --- --- --- G* δ G*/
sin(δ)
--- --- 25 ℃;
10 라디안/초		 킬로파스칼 5000 최대 10000 44.6 7050
--- --- 19 ℃;
10 라디안/초		 킬로파스칼 5000 최대 3940 51.4 3080
크리프 강성 T 313 -12 ℃ 메가파스칼 60초에서 300 최대 강성 160
--- --- -12 ℃ m 값 60초에서 0.300 최소 0.354
--- --- -18 ℃ 메가파스칼 60초에서 300 최대 강성 338
--- --- -18 ℃ m 값 60초에서 0.300 최소 0.290
'참'공용성 등급 --- --- ℃ --- 64.6-27.1
AASHTO M 320 바인더 등급 --- --- PG --- 64-22
유효 온도
범위		 --- --- △℃ --- 91.7
PG 64-28 베이스 아스팔트에 대한 공용성 등급 시험 결과
특성 AASHTO
시험방법		 시험조건 측정단위 사양제한 결과
원래 바인더
연화점 T 48 --- ℃ 230 최소 268
비중 T 228 15.6 ℃ --- --- 1.037
침투 T 49 25 ℃;
5초에서
100g 중량		 데시
밀리미터		 --- 89
점도 T 316 135 ℃ 파스칼-초 3.0 최대 0.462
동적 전단
(G*/δ)		 T 315 --- --- --- G* δ G*/
sin (δ)
--- --- 64 ℃; 10 라디안/초 킬로
파스칼		 1.0 최소 1.110 85.3 1.110
--- --- 70 ℃; 10 라디안/초 킬로
파스칼		 1.0 최소 0.553 87.2 0.554
RTFOT 후
질량 변화 T 240 --- % 1.0 최대 -0.132
동적 전단
(G*/δ)		 T 315 --- --- --- G* δ G*/
sin(δ)
--- --- 64 ℃; 10 라디안/초 킬로
파스칼		 2.2 최대 2.890 79.8 2.930
--- --- 70 ℃; 10 라디안/초 킬로
파스칼		 2.2 최대 1.42 82.2 1.430
압력 숙성 잔여물
동적 전단
(G*/δ)		 T 315 --- --- --- G* δ G*/
sin(δ)
--- --- 16 ℃; 10 라디안/초 킬로
파스칼		 5000 최대 8810 45.6 6290
--- --- 19 ℃; 10 라디안/초 킬로
파스칼		 5000 최대 5570 48.4 4160
크리프
강성		 T 313 -18 ℃ 메가
파스칼		 60초에서
300 최대강성		 209
--- --- -18 ℃ m 값 60초에서
0.300 최대		 0.350
--- --- -24 ℃ 메가
파스칼		 60초에서
300최대강성		 439
--- --- -24 ℃ m 값 60초에서
0.300 최대		 0.264
"참" 공용성 등급 --- --- ℃ --- 64.9-30.9
AASHTO M 320 바인더등급 --- --- PG --- 64-28
유효온도
범위		 --- --- Δ℃ --- 95.8
실시 예 1 PG SEAB에 대한 공용성 등급 시험 결과
특성 AASHTO
시험 방법		 시험 조건 측정 단위 사양 제한 결과
원래 바인더
비중 T 228 15.6 ℃ --- --- 1.132
점도 T 316 135 ℃ 파스칼-초 3.0 최대 0.260
동적 전단 (G*/δ) T 315 --- --- --- G* δ G*/
sin(δ)
--- --- 82 ℃; 10 라디안/초 킬로파스칼 1.0 최소 1.710 53.1 2.140
--- --- 88 ℃; 10 라디안/초 킬로파스칼 1.0 최소 0.831 54.9 1.020
After RTFOT
질량 변화 T 240 --- % --- -0.694
동적 전단 (G*/δ) T 315 --- --- --- G* δ G*/
sin(δ)
--- --- 82 ℃; 10 라디안/초 킬로파스칼 2.2 최소 2.180 55.3 2.660
--- --- 88 ℃; 10 라디안/초 킬로파스칼 2.2 최소 1.080 57.0 1.290
압력 숙성 잔사물
동적 전단 (G*/δ) T 315 --- --- --- G* δ G*/
sin(δ)
--- --- 25 ℃; 10 라디안/초 킬로파스칼 5000 최대 5440 38.1 3360
--- --- 22 ℃; 10 라디안/초 킬로파스칼 5000 최대 7830 36.4 4650
크리프 강성 T 313 -6 ℃ 메가파스칼 60초에서 300 최대 강성 84
--- --- -6 ℃ m 값 60초에서 0.300 최소 0.301
--- --- -12 ℃ 메가파스칼 60초에서 300 최대 강성 158
--- --- -12 ℃ m 값 60초에서 0.300 최소 0.275
'참'공용성 등급 --- --- ℃ --- 83.6-16.2
AASHTO M 320 바인더 등급 --- --- PG --- 82-16
유효 온도 범위 --- --- △℃ --- 99.8
실시 예 2 PG SEAB에 대한 공용성 등급 시험 결과
특성 AASHTO
시험 방법		 시험 조건 측정단위 사양 제한 결과
원래 바인더
비중 T 228 15.6 ℃ --- --- 1.131
점도 T 316 135 ℃ Pascal-초 3.0 최대 0.228
동적 전단 (G*/δ) T 315 --- --- --- G* δ G*/
sin(δ)
--- --- 82 ℃; 10 라디안/초 킬로파스칼 1.0 최소 0.891 57.7 1.050
--- --- 88 ℃; 10 라디안/초 킬로파스칼 1.0 최소 0.450 58.4 0.528
After RTFOT
질량 변화 T 240 --- % --- -0.690
동적 전단 (G*/δ) T 315 --- --- --- G* δ G*/
sin(δ)
--- --- 76 ℃;
10라디안/초		 킬로파스칼 2.2 최소 2.730 54.8 3.350
--- --- 82 ℃;
10라디안/초		 킬로파스칼 2.2 최소 1.410 55.2 1.710
압력 숙성 잔사물
동적 전단
(G*/δ)		 T 315 --- --- --- G* δ G*/
sin(δ)
--- --- 22 ℃;
10라디안/초		 킬로파스칼 5000 최대 7820 54.8 4890
--- --- 19 ℃;
10라디안/초		 킬로파스칼 5000 최대 11300 36.6 6750
크리프 강성 T 313 -12 ℃ 메가파스칼 60초에서 300 최대 강성 146
--- --- -12 ℃ m 값 60초에서 0.300 최소 0.301
--- --- -18 ℃ 메가파스칼 60초에서 300 최대 강성 289
--- --- -18 ℃ m 값 60초에서 0.300 최소 0.265
'참'공용성 등급 --- --- ℃ --- 79.8-22.2
AASHTO M 320 바인더 등급 --- --- PG --- 76-22
유효 온도 범위 --- --- △℃ --- 101.7
실시 예 3 PG SEAB에 대한 공용성 등급 시험 결과
특성 AASHTO
시험방법		 시험 조건 측정단위 사양 제한 결과
원래 바인더
비중 T 228 15.6 ℃ --- --- 1.139
점도 T 316 135 ℃ 파스칼-초 3.0 최대 0.226
동적 전단
(G*/δ)		 T 315 --- --- --- G* δ G*/
sin(δ)
--- --- 76 ℃; 10 라디안/초 킬로파스칼 1.0 최소 1.630 77.5 1.670
--- --- 82 ℃; 10 라디안/초 킬로파스칼 1.0 최소 0.614 81.1 0.622
RTFOT 후
질량 변화 T 240 --- % -0.811
동적 전단
(G*/δ)		 T 315 --- --- --- G* δ G*/
sin(δ)
--- --- 76 ℃; 10 라디안/초 킬로파스칼 2.2 최소 3.130 66.8 3.410
--- --- 82 ℃; 10 라디안/초 킬로파스칼 2.2 최소 1.770 69.0 1.900
압력 숙성 잔사물
동적 전단
(G*/δ)		 T 315 --- --- --- G* δ G*/
sin(δ)
--- --- 19 ℃; 10 라디안/초 킬로파스칼 5000 최대 7970 38.3 4940
--- --- 16 ℃; 10 라디안/초 킬로파스칼 5000 최대 11500 36.8 6870
크리프 강성 T 313 -12 ℃ 메가파스칼 60 초에서
300 최대강성 		102
--- --- -12 ℃ m 값 60 초에서 0.300 최소 0.323
--- --- -18 ℃ 메가파스칼 60 초에서
300 최대강성		 198
--- --- -18 ℃ m 값 60 초에서
0.300 최소 		0.297
'참'공용성 등급 --- --- ℃ --- 79.1-27.3
AASHTO M 320
바인더 등급		 --- --- PG --- 76-22
효과적인
온도 범위		 --- --- △℃ --- 106.4
표 2-6에 나타낸 바와 같이, 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 실시 예 1-3 모두는 이들의 각각 베이스 아스팔트에 비해 광범위한 유효 온도 범위를 입증한다. 실시 예 1-3 PG SEAB는 약 95 ℃ 내지 약 115 ℃의 유효 온도 범위를 갖는다. 표 4는 실시 예 1이 99.8 ℃의 유효 온도 범위를 갖는 것을 보여준다. 표 5는 101.7 ℃의 유효 온도 범위를 갖는 실시 예 2를 보여준다. 반대로, 표 2는 PG 64-22 베이스 아스팔트가 91.7 ℃의 유효 온도 범위를 갖는 것을 보여준다. 실시 예 1 및 2는 이것이 기원하는 베이스 아스팔트 바인더보다 적어도 8 ℃ 더 광범위한 유효 온도 범위를 갖는다. 실시 예 2는 원래의 베이스 아스팔트 바인더보다 10 ℃ 더 넓은 유효 온도 범위를 갖는다. 표 3은 PG 64-28 베이스 아스팔트 바인더가 95.8 ℃의 유효 온도 범위를 갖는 것을 나타내는 반면, 표 6은 실시 예 3이 9 ℃ 초과하여 차이나는, 106.4 ℃의 유효 온도 범위를 갖는 것을 나타낸다. 이들의 베이스 아스팔트에 걸친 실시 예 1-3에 대한 더 넓은 유효 온도 범위는 실험실적 아스팔트 바인더 조성물이 이의 제공 수명에 대해 계절적 및 지역적 온도 변화를 견디기 위해 작동가능한 것으로 나타난다.
실시 예 1-3은 이들이 포함하는 PG-등급 베이스 아스팔트 물질에 대한 유사한 등급보다 적어도 12 ℃ 더 높은 AASHTO 공용성 등급 아스팔트 바인더 사양 M 320 바인더 등급을 갖는다. 표 4 및 5는 실시 예 1 및 2에 대해 상기 PG 바인더 등급 고온 값이 표 2에 제공된 PG 64-22 바인더 등급 고온보다 각각 18 ℃ 및 12 ℃ 더 높은 것을 보여준다. 표 6은 실시 예 3에 대해 상기 PG 바인더 등급 고온 값이 표 3에 제공된 PG 64-28 바인더 등급 고온보다 12 ℃ 더 높은 것을 나타낸다. 더 높은 고온 등급은 실시 예 1-3이 이들의 베이스 아스팔트 물질 성분보다 더 높은 7-일 평균 온도의 조건에 대해 더욱 적당하다는 것을 나타낸다. 실시 예 1-3은 이들이 포함하는 베이스 아스팔트보다 더 따듯한 환경에 대해 더욱 적절하다.
개질되지 않은 PG SEAB 실시 예 1-3의 점도 값은 이들의 각각 베이스 아스팔트 물질보다 모두 더 낮다. 상기 점도 값은 "원래 바인더" 하에 각 표에 있다. 표 6에 따른 실시 예 3의 점도 값은 베이스 아스팔트 물질 PG 64-28에 대한 점도의 절반 미만이다. 상기 베이스 아스팔트 물질 PG 64-22에 대한 실시 예 1 및 2에 대한 점도의 감소는 약 40%이다. 모든 세 개 개질되지 않은 실시 예 1-3에 대한 점도 값은 그들이 각각의 베이스 아스팔트 물질보다, 스프레이 코팅 및 아스팔트 에멀전을 생성하는 다른 물질을 포함하여, 혼합하는데 더욱 적절하다는 것을 나타낸다. 실시 예 1-3의 점도는 AASHTO T 316 시험 방법에 기초하여 0.200 초과 및 0.300 미만 파스칼-초이다.
실시 예 1-3: 택 코트 접착 전단 강도
택 코트 접착 전단 강도는 아스팔트-코팅된 골재를 포함하는, 아스팔트 물질들 사이의 택 코트의 접착의 측정이다. 현장에 있어서, 택 코팅은, 아스팔트 물질의 다른 층, 예를 들어, 도로의 기반으로 작용하는 베이스 층 및 교통 및 기후 조건을 견디기 위해 설계된 상부 층을 서로 접착시킨다.
실시 예 1-3의 상대적 접착 강도를 결정하기 위해 유용한 비교는 접착 에멀전으로 적용된 전통적 택 코트 접착과 비교이다. 표 7은 비교 SS-1h 택 코트 에멀전 조성물의 조성을 제공한다. 상기 비교 에멀전은 이의 제형의 일부로서 PG 64-22 베이스 아스팔트 바인더를 갖는다.
비교 SS-1h PG 64-22 아스팔트 에멀전
SS-1h 비교 에멀전 조성물
(총 조성물의 중량%)
성분 조성물 (wt %)
PG 64-22 베이스 아스팔트 바인더 60.00
REDICOTE E-7000 2.90
ALCOGUM L 265 0.20
수산화 나트륨 (50 wt %) 0.15
물 (100%까지) 36.75
용액의 pH 11.5
에멀전의 안정성 (24 h) 우수
실시 예 1-3의 특성에 대한 또 다른 유용한 비교는 비개질된 PG 베이스 아스팔트 물질 (PG 64-22)의 직접 "고온 택" 적용에 대한 것이다. 순수 "고온 택" 바인더는 더 낮은 계절적 온도가 드물게 발생하는 더 따뜻한 기후에서 사용을 확인한다.
택 코트 접착 전단 시험에 대한 절차는 Sholar, Gregory A., et al., Preliminary Investigation of a Test Method to Evaluate Bond Strength of Bituminous Tack Coats, Research Report FL/DOT/SMO/02-459, State of Florida (Oct. 2002) ("Sholar")에 제공된 절차에 기초한다. 상기 시험의 수정판은 계면 전단 (interfacial shear)에 대한 택 코트 접착의 강도를 결정하는데 유용하다.
상기 택 코트 접착 전단 시험은 두 개의 고온 혼합 아스팔트 층 사이에 적용된 택 코트 접착의 접착 전단 강도를 결정한다. 상기 택 코트 접착 전단 시험의 일부인, 샘플 제조는 316 ℉에 트래픽 수준 (Traffic level) C SUPERPAVE 고온 혼합으로 구성된 제1 층을 내려놓는 단계를 포함한다. 상기 고온 혼합은 큰 비율의 조지아 화강암 (Georgia granite) 및 작은 비율의 모래를 함유한다. 제1 층의 아스팔트 바인더 함량은 약 5%이다. 상기 제1 층의 콤팩션 (Compaction)은 공극율 (air void)이 약 3-5 부피%의 범위에 있도록, 선회다짐기 (gyratory compactor)로 296 ℉에서 발생한다. 상기 제1 층은 대기 온도 조건 (~ 77 ℉)을 달성하기 위해 밤샘을 조건으로 한다.
샘플 제조는 또한 상기 제1 층으로 실시 예 1-3의 샘플, 비교 SS-1h 택 코트 에멀전 조성물, 및 비교 PG 64-22 베이스 아스팔트 물질을 적용하는 단계를 포함한다. 상기 단계는 제곱 야드당 약 0.03 gallon 고체의 용적 측정의 확산 (volumetric spread)에서 제1 층을 코팅하기 위해 각 택 코트 샘플을 적용하는 단계를 포함한다. 실시 예 1-3 및 SS-1h 비교 에멀전 조성물의 적용은 180 ℉에 일어한다. "고온 택"으로서 PG 64-22 베이스 아스팔트 비교의 적용은 250 ℉에서 일어난다. 모든 택 코트 샘플들은 상기 택 코트의 상부에 제2 층의 적용 및 컴팩션 (compaction) 전에 상기 제1 층상에 2시간 동안을 조건으로 한다.
샘플 제조는 또한 마찰 과정 혼합 (Friction course mix) (FC-6) 트래픽 수준 (Traffic level) C SUPERPAVE 고온 혼합으로 구성된 제2 층을 내려놓는 단계를 포함한다. 상기 제2 층용 고온 혼합은 큰 비율의 조지아 화강암 및 작은 비율의 모래를 함유한다. 상기 제2 층의 컴팩션은 공극율이 약 6-8 부피%의 범위에 있도록 일어난다. 상기 조합된 제1 층/택 코트/제2 층은 밤샘을 조건으로 실온을 달성한다.
샘플 제조는 또한 각 택 코트 조성물용 제1 층/택 코트/제2 층의 코어 샘플을 취하는 단계를 포함하고, 그 다음 전단 시험을 위해 상기 코어 샘플을 준비한다. 각각의 코어 샘플은 전단 시험 전에 6시간 동안 세 개의 시험 온도 (15 ℃, 25 ℃, 40 ℃) 중 하나의 조건에 놓인다.
전문화된 샘플 장치를 갖는 마쉘 시험 기계 (Marshall Testing machine)는 각각 코어 샘플에 대해 전단 시험을 실행한다. 상기 마쉘 시험 기계의 사진은 도 1 참조. 각각 코어 샘플에 적용된 하중 속도는 분당 2 인치이다. 상기 마쉘 시험 기계는 변형-조절 기반에서 작동한다. 상기 전단 플레이트 사이의 갭은 인치의 3/16th이다.
상기 택 코트 접착 전단 시험 평가를 위한 온도는 Sholar 절차를 위해 제공된 온도와 다르다. 세 개의 온도는 더 넓은 온도 스펙트럼을 가로질러 택 코트 접착 성능을 나타내는 반면, 상기 Sholar 절차는 오직 단일 온도에 대한 것이다. 더 넓은 온도 스펙트럼은 더 높은 온도 제공 범위를 반영한다. 정상 대기 조건 (25 ℃)에서 높은 접착 강도는 바람직하지만; 그러나 더 낮은 온도에서 접착 강도는 또한 상기 접착이 넓은 작동 온도 범위를 갖기 위해 바람직하다. 더 높은 온도에서 전통적으로 잘 수행하는 택 코트는 통상적으로 조기 파단 또는 균열에 기인하여 더 낮은 온도에서 더 잘 수행하는 않는다.
표 8은 실시 예 1-3에 대한 택 코트 접착 전단 시험, 비교 SS-1h 택 코트 에멀전 조성물, 및 "고온 택"으로 적용된 비교 PG 64-22 베이스 아스팔트 물질의 결과를 나타낸다. 택 코트 접착에 대한 측정 단위는 제곱인치 (psi) 당 파운드이다.
실시 예 1-3, SS-1h 에멀전, 및 PG 64-22 "고온 택"에 대한 택 코트 접착 전단 강도 시험
택 코트 접착 전단 강도 (psi)
　 시험 온도 (℃)
물질 15 ℃ 25 ℃ 40 ℃
PG 64-22 베이스 아스팔트 350.2 169.0 53.9
SS-1h 비교 에멀전 411.8 225.7 60.0
실시 예 1 456.4 226.0 51.0
실시 예 2 383.7 211.9 51.0
실시 예 3 410.1 185.9 53.7
표 8에 나타낸 바와 같이, 실시 예 1-3은 15 ℃ 및 25 ℃ 시험 온도에서 "고온 택" PG 64-22 베이스 아스팔트 물질을 능가하고, 40 ℃ 시험 온도에서 유사하다. 이것은 모든 실시 예가 PG 64-22 베이스 아스팔트 물질보다 더 높은 온도 공용성 등급 물질임에 따라 예상되지 않는다. 전통적으로, 더 높은 온도 등급의 물질은 더 낮은 범위에서 잘 수행되지 않지만; 그러나, 상기 택 코트 접착 전단 강도 결과는 더 높은 온도 등급의 실시 예 1-3이 더 낮은 및 중간 시험 온도에서 순수 PG 64-22 물질을 능가하는 것을 나타낸다. 실시 예 1은 15 ℃에서 베이스 아스팔트 PG 64-22에 걸친 접착 전단 강도에서 30% 개선 및 25 ℃에서 33% 개선을 나타낸다.
상기 택 코트 접착 전단 강도 시험은 또한 실시 예 1-3이 비교 SS-1h 택 코트 에멀전 조성물의 성능에 유리한 비교를 나타낸다. 실제로, 실시 예 1은 15℃ 및 25 ℃ 시험 조건 모두에서 SS-1h을 능가한다. 이러한 결과는 택 코팅 조성물에서 상기 PG SEAB의 사용가능성을 직접적으로 보여준다.
15 ℃의 택 코트 접착 전단 강도 시험 온도에서, 실시 예 1-3은 약 380 psi 내지 약 500 psi 범위의 택 코트 접착 강도 값을 갖는다. 25 ℃의 택 코트 접착 전단 강도 시험 온도에서, 실시 예 1-3은 약 182 psi 내지 약 250 psi 범위의 택 코트 접착 강도 값을 갖는다.
실시 예 4-6: 공용성 등급 아스팔트 에멀전
공용성 등급 (PG) 유황-확장 아스팔트 바인더 (SEAB) 에멀전 (E)의 예 - 실시 예 4 -는 실시 예 1 PG SEAB, 점증제 (BERMACOLL EM 7000 FQ), 유화제 (REDICOTE E-7600), 비누화제 (NaOH) 및 물의 조합이다. 표 9의 값은 총 PG SEABE 조성물의 중량%이다.
실시 예 4 PG SEABE의 조성물
실시 예 4 공용성 등급 에멀전 조성물
(총 조성물의 중량%)
성분 조성물 (wt %)
실시 예 1 PG SEAB 60.00
REDICOTE E-7600 2.90
BERMACOLL EM 7000 FQ 0.20
수산화 나트륨 (50 wt %) 0.15
물 (100%까지) 36.75
용액의 pH 11.7
에멀전의 안정성 (24 h) 우수
실시 예 4 PG SEABE 성분 및 중간 혼합물의 온도는 상기 블렌딩 공정의 어떤 부분 동안 275 ℉ 초과하지 않는다. 실시 예 4에 대하여, 600 그램의 실시 예 1 PG SEAB는 275 ℉를 초과하지 않는 온도로 적절한 용기에서 가열한다. 실험실 콜로이드 밀은 약 115 ℉에서 29.0그램의 유화제, 약 367.5 그램의 물 및 약 1.5 그램의 비누화제를 혼합한다. 가열된 실시 예 1 PG SEAB를 유화제/베이스 용액에 첨가한 후, 상기 중간 혼합물은 높은 설정에서 5 분 동안 콜로이드 밀에서 블렌드한다. 실시 예 1/에멀전/베이스 중간 혼합물은 2 그램의 점증제를 함유하는 금속 용기로 이동하고, 여기서 상기 물질을 완전히 혼입하기 위하여 느리게 교반되고, 실시 예 4 PG SEABE를 형성한다.
AASHTO 및 ASTM (American Society for Testing and Materials) 모두는 공용성 등급 아스팔트 에멀전 및 상기 에멀전으로부터 최종 잔사물에 대한 여러 가지 시험 방법학을 갖는다. ASTM D 997 및 AASHTO M 140은 음이온성 아스팔트 에멀전을 시험하기 위한 사양이다.
"TxDoT 증발 방법" (Texas Department of Transportation), "TxDoT Evaporation Recovery Procedure" 및 ASTM D 7497 "Method B"와 같은 기술분야의 당업자에게 알려진 ASTM D 7497-09의 수정판 ("Standard Practice for Recovering Residue from Emulsified Asphalt using Low Temperature Evaporative Technique")은 실시 예 4 조성물로부터 공용성 등급 아스팔트 에멀전 잔사물을 생산한다. 상기 TxDoT 증발 회수 절차는 잔사물을 생산하는데 시간이 적게 걸리는 장점을 제공하고, 아스팔트 에멀전이 현장 적용후 파괴되고 건조하는 정확한 방법을 모의 실험하며, 최근 아스팔트 에멀전 조성물에 존재하는 중합체 및 다른 개질제를 손상시키는 것으로부터 증가된 온도를 방지한다.
본 출원의 시간 이후로 출원인이 알고있는 지식에 한에서, ASTM 또는 AASHTO도 표준 실행 또는 절차로서 "방법 B"를 형식적으로 승인하지 않지만; 그러나, 여러 가지 문헌은 TxDoT 증발 회수 절차 및 아스팔트 에멀전 잔사물을 발생하기 위한 이의 사용을 설명한다. 상기 TxDoT 증발 회수 절차는 매트의 표면에 가로질러 0.015"의 두께로 아스팔트 에멀전의 샘플을 드로잉하기 위해 실리콘 베이킹 매트 (silicone baking mat)를 사용한다. 강제-공기 대류 오븐은 대략 6시간 동안 140 ℉로 상기 아스팔트 에멀전 샘플을 따뜻하게 한다. 상기 기간의 말단에서, 상기 아스팔트 에멀전 잔사물은 시험을 위해 준비한다. 기술분야의 당업자는 ASTM D 7497 절차의 이러한 변형을 수행하기 위한 필수적 장비 및 다른 공정은 알고있다. Laurand Lewandowski, "Performance Based Emulsion Testing -Residue Testing" Presentation (for AEMA-ARRA-ISSA Annual Meeting), slide 17 (dated March 5, 2010) (PRI Asphalt Tech., Inc.)을 참조.
ASTM 및 AASHTO 아스팔트 에멀전 잔사물 시험 절차는 상기 PG SEADE의 잔사물에 대한 시험 절차를 기술하고 있다. 상기 아스팔트 에멀전 잔사물의 강성이 300 MPa 초과하는 온도는 제한 강성 온도 (limiting stiffness temperature)이다. 상기 시험은 벤딩 빔 레오미터를 사용한다. 상기 시험 결과는 상기 공용성 등급 아스팔트 에멀전 실시 예 4 및 TxDoT 증발 회수 절차를 사용하여 형성된 이의 아스팔트 에멀전 잔사물 모두에 대한 것을 표 10에 나타낸다.
실시 예 4 PG SEABE 및 이의 잔사물에 대한 시험 결과
특성 시험 방법 시험 조건 측정의 단위 결과
실시 예 4 액체 에멀전
점도 (Saybolt Furol) ASTM D 244 77 ℉ 초 303
저장 안정성 ASTM D 244 24 시간 % 0.0
체 시험 ASTM D 244 --- % 0.03
실시 예 4 잔사물 시험
잔사물 ASTM D 6997 --- 중량% 62.8
침투 ASTM D 5 25 ℃ 데시밀리미터 71
연성 (Ductility) ASTM D 113 25 ℃에서
5 cm/min.		 센티미터 10
TCE에서 용해도 ASTM D 2042 --- % 92.5
동적 전단 (G*/δ) AASHTO T 315 82 ℃;
1.0 분;
10 라디안/초
킬로파스칼		 1.550

---
---		 88 ℃;
1.0 분;
10 라디안/초
킬로파스칼		 0.645
제한 강성 온도 AASHTO T 315 --- ℃ 85.0
표 10은 공용성 등급 아스팔트 에멀전 실시 예 4가 안정한 PG SEAB 에멀전인 것을 나타낸다. 24-시간 설정 기간 후, 시험 용기의 하부에 존재하는 고체는 없다. 상기 공용성 등급 아스팔트 에멀전에 대한 저장 안정성은, 상기 공용성 등급 아스팔트 에컬전의 주성분인, 상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더에 유리 황의 양을 제공하는 놀라운 결과이다. 유리 황이 몇몇 퍼센트 이상으로 물에 혼화할 수 없다는 것은 기술분야의 당업자에게 잘 알려져 있는데, 그래서 상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더에 포함된 양을 현탁하는 것은 예상 밖이다.
상기 공용성 등급 아스팔트 에멀전 실시 예 4의 잔여 물질의 82 ℃에서 1.550 kPa의 동적 전단 값은 에멀전 잔여 물질이 무궤도 택 코팅으로 유용하다는 것을 나타낸다. 상기 잔사물 물질은 25 ℃에서 점착성 (tackiness)이 없는 것으로 나타난다. 상기 동적 전단 값은 실시 예 4 에멀전 잔사 물질이 표면에 적용한 후 전단 응력 하에서 쉽게 변형되지 않는다는 것을 나타낸다. 변형에 대한 저항은 상기 에멀전 잔사물이 적용 후 다른 것으로부터 떨어져 벗겨지는 것을 허용하지 않고 다른 아스팔트 바인더/골재 층을 함께 유지하여 잘 수행하는 것을 의미한다.
실시 예 2 및 3은 또한 단-수명인, 실시 예 4와 다른, PG SEABE를 제조한다. 표 11 및 12는, 각각 실시 예 2 및 3에 기초한 에멀전인, 실시 예 5 및 6에 대한 제형을 나타낸다. 표 11 및 12의 값은 총 PG SEABE 조성물의 중량 퍼센트이다.
실시 예 5 PG SEABE의 조성물
실시 예 5 공용성 등급 에멀전 조성물
(총 조성물의 중량%)
성분 조성물 (wt %)
실시 예 2 PG SEAB 60.00
REDICOTE E-7600 2.90
BERMACOLL EM 7000 FQ 0.20
수산화나트륨 (50 wt %) 0.15
물 (100%까지) 36.75
용액의 pH 11.8
에멀전의 안정성(24 h) 대략 3 시간
실시 예 5 PG SEABE의 조성물
실시 예 6 공용성 등급 에멀전 조성물
(총 조성물의 중량%)
성분 조성물 (wt %)
실시 예 3 PG SEAB 60.00
REDICOTE E-7600 2.90
BERMACOLL EM 7000 FQ 0.20
수산화나트륨 (50 wt %) 0.15
물 (100%까지) 36.75
용액의 pH 11.2
에멀전의 안정성 (24 h) 대략 4 시간
실시 예 5 및 6의 잔사물은 파단 (breaking)시 무궤도 택 코트 (trackless tack coat)을 형성한다. 실시 예 4의 잔사물과 유사한, 잔여 물질은 25 ℃에서 점착성을 나타내지 않는다. 실시 예 5는 실시 예 2의, 비-수성 산을 포함하지 않는 PG SEAB를 함유한다. 실시 예 6은 실시 예 3의, 포화-백본 고분자 개질제를 포함하지 않는 PG SEAB을 함유한다. 실시 예 4는 유리 황, 비-수성 산, 고분자 개질제, 및 선형 알칸 물질을 함유하는, 실시 예 1을 함유한다. 실시 예 5 및 6은 적용의 위치에 근접하여 혼합이 일어나는 곳에서 사용될 수 있다.

Claims (56)

  1. 에멀전의 총 중량에 기초하여 0.1% 내지 3% 범위의 점증제;
    에멀전의 총 중량에 기초하여 0.1% 내지 5% 범위의 유화제;
    에멀전의 총 중량에 기초하여 21.7% 내지 89.7% 범위의 베이스 수용액; 및
    에멀전의 총 중량에 기초하여 10% 내지 70% 범위의 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더를 포함하며, 여기서 상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더는 아스팔트 바인더 조성물의 총 중량에 기초하여 10% 내지 50% 범위의 유리 황, 0.1% 내지 5% 범위의 선형 알칸 물질, 및 38% 내지 89.7% 범위의 베이스 아스팔트를 포함하여 제조되며;
    여기서 상기 아스팔트 에멀전은 적어도 3시간 동안 저장 안정성을 유지하도록 작동가능한 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 점증제는 비-이온성 셀룰로오스-계 레올로지 개질제를 포함하는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 유화제는 완결성 음이온성 유화제를 포함하는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 에멀전의 총 중량에 기초하여 0.1% 내지 0.3% 범위의 비누화제를 더욱 포함하는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 비누화제는 수산화나트륨의 수용액인 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  6. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 아스팔트 에멀전은 9 내지 12의 pH 값을 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  7. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 선형 알칸 물질은 피셔-트롭쉬 왁스인 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  8. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 선형 알칸 물질은 40 이상의 탄소수를 가지며, 239 ℉ 이하의 용융 온도를 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  9. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 선형 알칸 물질은 18 내지 150 범위의 탄소수를 가지며, 80 ℉ 내지 239 ℉ 범위의 용융 온도를 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  10. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 베이스 아스팔트는 AASHTO 공용성 등급 아스팔트 바인더 사양 M 320의 공용성 등급 아스팔트인 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  11. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 베이스 아스팔트는 PG 64-22 아스팔트를 포함하는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  12. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 베이스 아스팔트가 PG 64-28 아스팔트를 포함하는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  13. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 아스팔트 바인더는 상기 아스팔트 바인더 조성물의 총 중량에 기초하여 0.1% 내지 5% 범위의 포화-백본 고분자 개질제를 더욱 포함하는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 포화-백본 고분자 개질제는 1차 및 2차 알코올, 1차 및 2차 아민, 산무수물, 에폭사이드, 불포화 탄소 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 반응성 모이어티를 더욱 포함하는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 포화-백본 고분자 개질제는 글리시딜 메타크릴레이트의 중합으로부터 적어도 부분적으로 유도된 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  16. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 아스팔트 바인더는 상기 아스팔트 바인더 조성물의 총 중량에 기초하여 0.1% 내지 2% 범위의 비-수성 산을 더욱 포함하는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 비-수성 산은 95% 내지 118% 인산 농도 당량 범위의 농도를 갖는 폴리인산인 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  18. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더는 AASHTO 공용성 등급 아스팔트 바인더 사양 M 320의 공용성 등급 아스팔트 바인더인 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  19. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더는 95 ℃ 내지 115 ℃의 아스팔트로서 작동가능하기에 유효한 온도 범위를 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  20. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더는 상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더를 생성하기 위해 사용된 베이스 아스팔트에 대한 아스팔트로서 작동가능하기에 유효한 온도 범위보다 적어도 8 ℃ 더 넓은 아스팔트로서 작동가능하기에 유효한 온도 범위를 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  21. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더는 상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더를 생성하기 위해 사용된 베이스 아스팔트에 대한 고온 등급보다 적어도 12℃ 더 높은 AASHTO 공용성 등급 아스팔트 바인더 사양 M 320 바인더 등급 고온 값을 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  22. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더는 AASHTO T 316 시험 방법을 이용하여 결정되었을 때 상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더를 생성하기 위해 사용된 베이스 아스팔트의 점도 값보다 적어도 35% 낮은 점도 값을 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  23. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더는 AASHTO T 316 시험 방법을 이용하여 결정되었을 때 0.200 파스칼-초 내지 0.300 파스칼-초의 범위에서 점도 값을 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  24. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더는 15 ℃에서 측정된 택 코트 접착 전단 시험을 이용하여 결정되었을 때 370 psi 내지 475 psi의 범위에서 택 코트 접착 전단 강도 값을 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  25. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더는 15 ℃에서 측정된 택 코트 접착 전단 시험을 이용하여 결정되었을 때 상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더를 생성하기 위해 사용된 베이스 아스팔트의 택 코트 접착 전단 강도 값보다 적어도 30% 초과하는 택 코트 접착 전단 강도 값을 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  26. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물은 25 ℃에서 측정된 택 코트 접착 전단 시험을 이용하여 결정되었을 때 175 psi 내지 250 psi 범위의 택 코트 접착 전단 강도 값을 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  27. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더는 25 ℃에서 측정된 택 코트 접착 전단 시험을 이용하여 결정되었을 때 상기 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더를 생성하기 위해 사용된 베이스 아스팔트의 택 코트 접착 전단 강도 값보다 적어도 33% 초과하는 택 코트 접착 전단 강도 값을 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
  28. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    ASTM D 244 시험 방법을 이용하여 결정되었을 때 24-시간 동안 0.0의 저장 안정성 값을 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 에멀전.
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  31. 삭제
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  33. 아스팔트 바인더 조성물의 총 중량에 기초하여 10% 내지 50% 범위의 유리 황, 상기 아스팔트 바인더 조성물의 총 중량에 기초하여 0.1% 내지 5% 범위의 선형 알칸 물질, 및 상기 아스팔트 바인더 조성물의 총 중량에 기초하여 38% 내지 89.7% 범위의 베이스 아스팔트를 포함하는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  34. 청구항 33에 있어서,
    상기 선형 알칸 물질은 피셔-트롭쉬 왁스인 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  35. 청구항 33 또는 34에 있어서,
    상기 선형 알칸 물질은 40 이상의 탄소수를 갖고, 239 ℉ 이하의 용융 온도를 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  36. 청구항 33 또는 34에 있어서,
    상기 선형 알칸 물질은 18 내지 150의 범위의 탄소수를 갖고, 80 ℉ 내지 239 ℉의 범위의 용융 온도를 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  37. 청구항 33 또는 34에 있어서,
    상기 베이스 아스팔트는 AASHTO 공용성 등급 아스팔트 바인더 사양 M 320의 공용성 등급 아스팔트인 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  38. 청구항 33 또는 34에 있어서,
    상기 베이스 아스팔트는 PG 64-22 아스팔트를 포함하는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  39. 청구항 33 또는 34에 있어서,
    상기 베이스 아스팔트는 PG 64-28 아스팔트를 포함하는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  40. 청구항 33 또는 34에 있어서,
    상기 아스팔트 바인더 조성물의 총 중량에 기초하여 0.1% 내지 5% 범위의 포화-백본 고분자 개질제를 더욱 포함하는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  41. 청구항 40에 있어서,
    상기 포화-백본 고분자 개질제는 1차 및 2차 알코올, 1차 및 2차 아민, 산 무수물, 에폭사이드, 불포화탄소 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 반응성 모이어티를 더욱 포함하는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  42. 청구항 40에 있어서,
    상기 포화-백본 고분자 개질제는 글리시딜 메타크릴레이트의 중합으로부터 적어도 부분적으로 유도된 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  43. 청구항 33 또는 34에 있어서,
    상기 아스팔트 바인더 조성물의 총 중량에 기초하여 0.1% 내지 2%의 범위의 비-수성 산을 더욱 포함하는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  44. 청구항 43에 있어서,
    상기 비-수성 산은 95% 내지 118% 인산 농도 당량 범위의 농도를 갖는 폴리인산인 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  45. 청구항 33 또는 34에 있어서,
    상기 아스팔트 바인더는 AASHTO 공용성 등급 아스팔트 바인더 사양 M 320의 공용성 등급 아스팔트 바인더인 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  46. 청구항 33 또는 34에 있어서,
    상기 아스팔트 바인더는 95 ℃ 내지 115 ℃의 아스팔트로서 작동가능하기에 유효한 온도 범위를 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  47. 청구항 33 또는 34에 있어서,
    상기 아스팔트 바인더를 생성하기 위해 사용된 베이스 아스팔트에 대한 아스팔트로서 작동가능하기에 유효한 온도 범위보다 8 ℃ 내지 10 ℃ 더 넓은 범위의 아스팔트로서 작동가능하기에 유효한 온도 범위 값을 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  48. 청구항 33 또는 34에 있어서,
    상기 아스팔트 바인더를 생성하기 위해 사용된 베이스 아스팔트에 대한 고온 등급보다 12 ℃ 내지 18 ℃ 더 높은 범위의 AASHTO 공용성 등급 아스팔트 바인더 사양 M 320 바인더 등급 고온 값을 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  49. 청구항 33 또는 34에 있어서,
    AASHTO T 316 시험 방법을 이용하여 결정되었을 때 아스팔트 바인더를 생성하기 위해 사용된 베이스 아스팔트의 점도 값보다 40% 내지 50% 더 낮은 점도 값을 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  50. 청구항 33 또는 34에 있어서,
    AASHTO T 316 시험 방법을 이용하여 결정되었을 때 0.200 파스칼-초 내지 0.300 파스칼-초의 범위인 점도 값을 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  51. 청구항 33 또는 34에 있어서,
    15 ℃에서 측정된 택 코트 접착 전단 시험을 이용하여 결정되었을 때 370 psi 내지 475 psi 범위의 택 코트 접착 전단 강도 값을 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  52. 청구항 33 또는 34에 있어서,
    15 ℃에서 측정된 택 코트 접착 전단 시험을 이용하여 결정되었을 때 아스팔트 바인더를 생성하기 위해 사용된 베이스 아스팔트의 택 코트 접착 전단 강도 값보다 적어도 30% 초과하는 택 코트 접착 전단 강도 값을 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  53. 청구항 33 또는 34에 있어서,
    25 ℃에서 측정된 택 코트 접착 전단 시험을 이용하여 결정되었을 때 175 psi 내지 250 psi 범위의 택 코트 접착 전단 강도 값을 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  54. 청구항 33 또는 34에 있어서,
    25 ℃에서 측정된 택 코트 접착 전단 시험을 이용하여 결정되었을 때 아스팔트 바인더를 생성하기 위해 사용된 베이스 아스팔트의 택 코트 접착 전단 강도 값보다 적어도 33% 초과하는 택 코트 접착 전단 강도 값을 갖는 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  55. 청구항 33 또는 34에 있어서,
    상기 아스팔트 바인더는 ASTM D 244 시험 방법을 이용하여 결정되었을 때 24시간 동안 0.0의 저장 안정성 값을 갖는 아스팔트 바인더 에멀전을 형성하기 위해 작동가능한 공용성 등급 유황-확장 아스팔트 바인더 조성물.
  56. 삭제
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