KR101802412B1 - 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제 및 이의 제조방법, 그리고 이를 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 - Google Patents

자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제 및 이의 제조방법, 그리고 이를 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아스팔트 콘크리트 내 혼합시, 아스팔트의 물성을 개선시키고, 이로 인하여 골재와 골재 사이의 접착성을 향상시켜 내부 응집력을 증가시킴으로써, 아스팔트 콘크리트의 강도를 향상시킬 수 있는 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제 및 이의 제조방법, 그리고 이를 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트에 관한 것으로서, 아스팔트의 점도가 낮아져 작업성이 향상되고 이로 이하여 양생시간이 단축되어 공사기간을 줄일 수 있다. 또한, 개질 첨가제 내 아크릴 에멀젼으로 인하여 아스팔트의 접착력이 향상되어 골재 간의 결합력을 향상시킴으로써, 아스팔트 콘크리트에 필요한 마샬안정도값 및 흐름값의 개선이 이루어지게되어 신재골재의 사용량을 최소화할 뿐만 아니라, 산업폐기물인 폐아스팔트 콘크리트를 재활용하여 사용함으로써 산업상 유용한 용도를 갖도록 재활용하여 환경을 보호하고 경제성을 높일 수 있다. 또한, 개질 첨가제 내 열가교제를 포함함으로써, 고온에서 가교결합 성질을 활용하여 아스팔트의 물성을 향상시켜 아스팔트 콘크리트의 소성변형, 비로균열, 마모, 탈리저항성 등 내구성능을 향상시킬 수 있다.

Description

자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제 및 이의 제조방법, 그리고 이를 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트{Self-crosslinking recycled asphalt additive and and its manufacturing method thereof, recycled cold asphalt concrete mixture contaning the same}
본 발명은, 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아스팔트 콘크리트 내 혼합시, 아스팔트의 물성을 개선시키고, 이로 인하여 골재와 골재 사이의 접착성을 향상시켜 내부 응집력을 증가시킴으로써, 아스팔트 콘크리트의 강도를 향상시킬 수 있는 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제 및 이의 제조방법, 그리고 이를 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트에 관한 것이다.
아스팔트는 석유원유의 성분 중에서 휘발성 유분이 대부분 증발하고 난 후의 잔류물로서, 고온에서는 점성이 높은 액체 또는 반고체 상태를 유지하지만, 상온 이하의 온도에서는 딱딱하게 굳어지는 물성을 가지고 있다. 또, 아스팔트는 가소성이 풍부하고 방수성, 전기절연성, 접착성 등이 크며, 화학적으로 안정한 특징을 가지고 있기 때문에, 도로, 다리, 경주용 트랙, 공항 활주로 및 유도로 등의 표면을 포장하는 포장재료나 방수재 등의 건축 재료에 널리 적용되고 있다.
특히, 포장에 사용되는 아스팔트는 고형의 또는 반고형의 역청재료로, 일반적으로 석유 정제 공정으로부터 얻어지거나 추출되는 것을 사용할 수 있으며, 파라핀 및 방향족 탄화수소 및 헤테로고리 화합물들이 포함되어 있다.
구체적으로 아스팔트는 성능에 따라 침입도 등급과 공용성 등급으로 구분되어 있으며, 침입도 등급은 ASTM D946에 따라 측정된 아스팔트의 침입도를 근거로 아스팔트를 분류한 등급으로, 표준 침을 기준 온도에서 규정된 하중 및 시간 동안 아스팔트에 관입시켜, 그 관입량을 아스팔트의 침입도로 규정한다. 구체적으로 설명하면, 침입도는 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, 침입도의 값이 작을수록 아스팔트의 굳기가 단단함을 의미한다. 이러한 침입도를 근거로 아스팔트는 40~50, 60~70, 85~100, 120~150, 200~300의 5가지 표준 등급으로 분류된다. 즉, 침입도 40~50의 아스팔트는 침입도 200~300의 아스팔트 보다 단단한 아스팔트이다. 국내에서 생산되는 대표적인 도로포장용 아스팔트는 침입도 85~100(AP-3) 등급과 침입도 60~70(AP-5) 등급의 2 종류가 있다.
또한, 아스팔트의 성능을 구분하는 다른 등급으로서 공용성 등급은 'PG XX-YY'의 형태로 등급을 나타내며, 이때 XX는 고온 등급을 의미하고, -YY는 저온 등급을 의미한다. 고온 등급이 높다는 의미는 아스팔트 포장 도로가 고온 및 중하중에 잘 견뎌 소성변형 저항성이 우수하다는 것으로 해석할 수 있으며, 최저 저온 등급이 낮다는 의미는 저온 균열에 강하다는 의미로 해석할 수 있다. 예를 들면, PG 58-22는 예상되는 포장의 최고 사용온도가 58℃이고, 최저 사용온도가 -22℃임을 나타낸다. 국내에서 사용되는 대표적인 도로포장용 아스팔트의 공용성 등급은 PG 64-22이다.
캐나다나 러시아 같은 극저온 지역에서는 동절기에 날씨가 매우 춥기 때문에 아스팔트 포장에서 저온 균열이 쉽게 발생한다. 이러한 저온 균열은 아스팔트 포장의 파손을 촉진하여 아스팔트 포장의 수명을 단축시키기 때문에, 도로의 장기 공용성을 향상시키기 위해서는 아스팔트 포장에서 발생하는 저온 균열에 대한 문제점을 해결해야 한다.
이를 해결하기 위해서는 PG 등급 기준으로 최저 사용온도가 낮은 아스팔트를 사용해야 한다. 하지만 일반적으로 아스팔트의 경우 최저 사용온도가 낮아지면 최고 사용온도도 함께 낮아지는 경향이 있어 하절기에는 소성변형이 발생할 수 있다는 단점이 있다.
아스팔트의 공용성 등급을 개선하는 방법으로서, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 폴리올레핀계 수지, 스티렌-부타디엔 고무, 폐타이어 분말 등의 고분자형의 개질제를 혼합하여 사용하는 방법이 가장 일반적이다.
이러한 첨가제에 의해 물성을 개선시킨 아스팔트를 '개질 아스팔트'라 일컫는다. 개질 아스팔트 제조를 위한 첨가제로서 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체가 가장 널리 사용되고 있는데, 이러한 아스팔트 개질제들은 아스팔트와의 상용성이 떨어져, 아스팔트와 혼합이 어렵고, 이로 인하여 혼화시 고속전단 혼합기를 사용하여야 한다.
그러나, 최근 원유 가격의 상승과 에너지 절감 정책으로 인해 정유 시설의 고도화가 지속적으로 이루어지면서, 정유 부산물인 아스팔트내 아스팔텐의 함량이 높아지고 있다. 상기 아스팔텐은 방향족 탄화수소의 집합체로서 말단에 극성 관능기를 많이 포함하고 있기 때문에 극성 관능기가 없는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체와의 상용성이 매우 낮다.
따라서, 아스팔트 조성물 내 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 포함할 경우, 가공시간이 크게 증가될 뿐만 아니라, 개질된 아스팔트 조성물의 탄성 저하 등 아스팔트의 품질 저하를 유발하고 있다.
이 같은 문제에 대해 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 블록 공중합체의 분자량을 조절하거나 커플링 효과를 부가할 수 있도록 상기 블록 공중합체의 분자 미세 구조를 변경하는 방법, 또는 가공 보조제로서 오일 등의 첨가제를 투입하는 방법 등이 제안되었다.
그러나, 이러한 방법을 적용하더라도 다양한 품질 편차를 갖는 아스팔트 각각에 대해 개질 방법이 개발되어야 하기 때문에 궁극적인 해결방법이 되지 못하고 있다.
등록특허 제1672888호(2016.11.04 등록공고)은 과립형 저점도 중온 아스팔트용 개질제 조성물, 그 제조방법, 이를 사용한 중온 개질 아스팔트, 및 중온 개질 아스팔트 혼합물의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 과립형으로 이루어져 있어 아스팔트와의 혼합 속도가 빠르고, 점도가 낮아 시공 온도 제어가 용이하며, 아스팔트의 고온에서의 소성변형 저항성 및 탄성 회복력이 우수한 과립형 저점도 중온 아스팔트용 개질제 조성물, 그 제조방법, 이를 사용한 중온 개질 아스팔트, 및 중온 개질 아스팔트 혼합물이 제시되어 있다.
그러나, 상기 종래의 기술의 경우 아스팔트를 개질하기 위하여 스티렌계 공중합체 사용함으로써, 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 발생되고 이로 인하여 아스팔트 콘크리트 조성물의 생산성이 떨어지고, 혼합물 제조 및 시공온도를 높이면 아스팔트 및 개질제가 열노화가 촉진 되어 도로 수명이 단축되는 문제점이 있다.
등록특허 제1672888호(2016.11.04 등록공고)
본 발명은, 아스팔트의 물성을 개질시켜 아스팔트 콘크리트의 강도를 향상시킬 수 있는 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제에 관한 것으로서, 상기 개질 첨가제를 통해 아스팔트의 물성을 개질시켜 아스팔트 콘크리트 시공시, 골재 사이의 접착성을 향상시키고, 화학적 안정성을 부여하여 아스팔트 콘크리트에 필요한 마샬안정도값 및 흐름값을 향상시킬 수 있는 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제 및 이의 제조방법, 그리고 이를 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트를 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 형태는, 아크릴 에멀젼; 계면활성제; 색소; 및 물;을 포함하고, 상기 아크릴 에멀젼은, 스티렌계 화합물, 아크릴산염계 화합물, 유화제, 열가교제 및 물을 포함할 수 있다.
상기 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제는, 아크릴 에멀젼 100 중량부에 물 15 ~ 40 중량부, 계면활성제 0.01 ~ 0.5 중량부 및 색소 0.01 ~ 0.6 중량부가 포함된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
바람직하게는 상기 아크릴 에멀젼은, 스티렌계 화합물 20 ~ 30 wt%, 아크릴산염계 화합물 7 ~ 20 wt%, 유화제 0.1 ~ 10 wt%, 열가교제 1 ~ 5 wt% 및 물 55 ~ 65 wt%를 포함할 수 있다.
상세하게 상기 열가교제는, 메티롤멜라민(methylol melamine), 알킬화 메티롤멜라민, 에테르화 멜라민, N-메틸올아크릴아미드(n-methylolacrylamide), 글리시딜메타크릴레이트(glycidyl methacrylate), N,N,N',N'-테트라글리시딜-m-크실릴렌아민(N,N,N',N'-tetraglycidyl-m-xylyleneamine), 에틸렌글리콜디글리시딜에테르(ethylene glycol diglycidyl ether), 디글리시딜에테르(diglycidyl ether), 디글리시딜아닐린(diglycidyl aniline), 디글리시딜아민(diglycidyl amine), 톨릴렌디이소시아네이트(tolylen diisocyanate) 및 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate)로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 사용할 수 있으며 상기 유화제는, 인산 에스테르계 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태는 스티렌계(styrene) 화합물과 아크릴산염계 화합물, 유화제, 열가교제 및 물을 포함하여 아크릴 에멀젼을 제조하는 단계; 제조된 아크릴 에멀젼에 계면활성제와 제1 색소를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 제1 혼합단계; 물과 제2 색소를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 제2 혼합단계; 및 상기 제1 혼합물과 제2 혼합물을 혼화하여 개질 첨가제를 제조하는 혼화단계;를 포함하여 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제를 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 아크릴 에멀젼을 제조하는 단계는, 스티렌계 화합물 20 ~ 30 wt%, 아크릴산염계 화합물 7 ~ 20 wt%, 유화제 0.1 ~ 10 wt%, 열가교제 1 ~ 5 wt% 및 물 55 ~ 65 wt%를 혼합하여 아크릴 에멀젼을 제조할 수 있다.
바람직하게는 제1 혼합단계는, 상기 아크릴 에멀젼 100 중량부에, 계면활성제 0.01 ~ 0.5 중량부, 제1 색소 0.005 ~ 0.5 중량부를 혼합하여 제1 혼합물을 제조할 수 있으며, 상기 제2 혼합단계는, 상기 아크릴 에멀젼 100 중량부를 기준으로 물 15 ~ 40 중량부에, 제2 색소 0.005 ~ 0.1 중량부를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 것이 바람직하다.
상기 혼화 단계는, 제1 혼합물과 제2 혼합물을 1 ~ 4 : 1 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 형태는 상기 언급된 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제 또는 상기 언급된 제조방법으로 제조된 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제가 포함된 상온 재생 아스팔트 콘크리트이다.
본 발명의 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제를 사용하여 아스팔트 콘크리트 혼화시 아스팔트의 점도가 낮아져 작업성이 향상되고 이로 이하여 양생시간이 단축되어 공사기간을 줄일 수 있다.
또한, 개질 첨가제 내 아크릴 에멀젼으로 인하여 아스팔트의 접착력이 향상되어 골재 간의 결합력을 향상시킴으로써, 아스팔트 콘크리트에 필요한 마샬안정도값 및 흐름값의 개선이 이루어지게되어 신재골재의 사용량을 최소화할 뿐만 아니라, 산업폐기물인 폐아스팔트 콘크리트를 재활용하여 사용함으로써 산업상 유용한 용도를 갖도록 재활용하여 환경을 보호하고 경제성을 높일 수 있다.
또한, 개질 첨가제 내 열가교제를 포함함으로써, 고온에서 가교 결합 성질을 활용하여 아스팔트의 물성을 향상시켜 아스팔트 콘크리트의 소성변형, 비로균열, 마모, 탈리저항성 등 내구성능을 향상시킬 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
본 명세서 내에서 "○계 화합물"은, 분자 구조 내 ○원자, ○분자, ○염, ○기(관능기, 작용기 또는 functional group)가 포함된 화합물을 의미하는 것으로서, 넓은 의미로는 동일한 계열 화합물이면 즉, 분자 구조 내 ○분자가 포함된 상이한 "○계 화합물" 1종 이상이 포함된 혼합물을 의미할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제 및 이의 제조방법, 그리고 이를 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트에 관하여 보다 상세히 설명하고자 한다.
먼저, 본 발명의 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제는, 유화 아스팔트의 연성을 향상시켜 아스팔트 콘크리트의 강인성, 강도를 향상시킬 뿐만 아니라 아스팔트 콘크리트 조성물 내 포함된 골재 사이의 결합력을 향상시킴으로써, 아스팔트 콘크리트의 마샬안정도값 및 흐름값의 개선을 통해 고품질의 아스팔트 콘크리트를 제공할 수 있다.
바람직하게는 본 발명의 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제는, 아크릴 에멀젼; 계면활성제; 색소; 및 물;을 포함할 수 있고, 상세하게는 아크릴 에멀젼을 통해 유화 아스팔트의 접착력을 향상시킴으로써 아스팔트 콘크리트 조성물의 강도를 향상시킬 수 있으며, 계면활성제는 아스팔트 콘크리트 시공시 유화아스팔트와 개질첨가제를 상온에서 혼합시 불안정한 분자상태를 안정시키고, 색소는 무색의 띄는 개질 첨가제를 육안으로 구별 가능하게 시각적 효과를 부여할 수 있다.
좀 더 구체적으로 본 발명의 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제의 성분에 관하여 살펴보면, 유화아스팔트에 접착력을 부여하여 아스팔트 콘크리트의 강도를 향상시킬 수 있는 아크릴 에멀젼은, 스티렌계 화합물, 아크릴산염계 화합물, 유화제, 열가교제 및 물을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 스티렌계 화합물 20 ~ 30 wt%, 아크릴산염계 화합물 7 ~ 20 wt%, 유화제 0.1 ~ 10 wt%, 열가교제 1 ~ 5 wt% 및 물 55 ~ 65 wt%를 포함할 수 있다.
상기 아크릴 에멀젼 내 포함된 스티렌계 화합물 및 아크릴산염계 화합물은 상기 열가교제를 통해 공중합 반응하여 아크릴계 공중합체를 형성할 수 있으며 이 때 스티렌계 화합물은 스티렌(C6H8) 단량체가 포함된 화합물이면 특별히 한정되지 않고 사용 가능하나 바람직하게는 스티렌(styrene, C6H8) 화합물을 사용할 수 있으며, 상기 아크릴산염계 화합물은 아크릴산 단량체가 포함된 화합물이면 특별히 한정되지 않고 사용 가능하다.
바람직하게는 본 발명의 아크릴 에멀젼의 전체 중량에 대하여 스티렌계 화합물 20 ~ 30 wt%, 아크릴산염계 화합물 7 ~ 20 wt%로 혼합되는 것이 바람직한데, 상기 비율을 벗어나게 되는 경우 아스팔트와 혼화시 고분자인 스티렌계 화합물 또는 아크릴산염계 화합물이 지나지게 많거나 적어 원하는 아스팔트 개질 효과를 기대하기 어렵다.
또한, 상기 아크릴산염계 화합물은 바람직하게는 부틸아크릴레이트(butyl acrylate), 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate) 및 에틸아크릴레이트(ethyl acrylate) 중 선택된 적어도 1종 이상을 포함하여 사용할 수 있다.
일 예로, 상기 스티렌계 화합물이 아크릴 에멀젼의 전체 중량 내 20 ~ 30 wt%포함될 경우 상기 아크릴산염계 화합물은 아크릴 에멀젼의 전체 중량 내 부틸아크릴레이트가 5 ~ 10 wt%, 메틸메타크릴레이트가 1 ~ 5 wt%, 에틸아크릴레이트가 1 ~ 5 wt%가 포함될 수 있으며, 상기 비율은 반복된 실험을 통해 스티렌계 화합물과 아크릴산염계 화합물이 열가교제를 통해 아크릴계 공중합체를 형성하여 아스팔트의 물성인 접착력과 강도를 증가시킬 수 있는 가장 바람직한 혼합, 함량비율이다.
상기 유화제는 아크릴 에멀젼은 화학적으로 안정화시키기 위해 포함되는 것으로서, 상기 아크릴 에멀젼의 전체 중량 내 0.1 ~ 10 wt% 포함될 수 있다. 상기 유화제의 함량이 0.1 wt% 미만일 경우 에멀젼화되지 않고 상분리가 발생되어 아스팔트 콘크리틔 내구성이 저하될 수 있고, 10 wt%를 초과하게 될 경우 점도가 저하되어 아스팔트와 혼화시 혼화성이 저하되어 박리되거나 균열이 발생될 수 있다.
상기 유화제는 인산 에스테르계 화합물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 인산 에스테르염과 아민계 화합물의 반응물인 인산 에스테르 아민염을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 인산 에스테르염과 1차 아민계 화합물을 반응시킨 반응물인 인산 에스테르 1차 아민염을 사용할 수 있다.
구체적으로 상기 인산 에스테르 아민염 내 에스테르기는, 이소프로필, 메틸-아밀(1,3-디메틸 부틸이라고 불리기도 한다), 2-에틸헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 도데실, 부타데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실, 에이코실 중 하나일 수 있다.
본 발명의 아크릴 에멀젼 내 포함되는 열가교제는 상기 스티렌계 화합물과 아크릴산염계 화합물을 가교시켜 공중합 화합물인 아크릴 공중합체를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 아스팔트 콘크리트 혼화시 고온에서 가교 결합 성질을 활용하여 아스팔트의 물성을 향상시켜 아스팔트 콘크리트의 소성변형, 비로균열, 마모, 탈리저항성 등 내구성능을 향상시킬 수 있다.
상기 열가교제는 일반적으로 스티렌 단량체와 아크릴산염계 단량체를 가교시킬 수 있는 물질이면 특별히 한정되지 않고 사용 가능하나, 바람직하게는 메티롤멜라민(methylol melamine), 알킬화 메티롤멜라민, 에테르화 멜라민, N-메틸올아크릴아미드(n-methylolacrylamide), 글리시딜메타크릴레이트(glycidyl methacrylate) ,N,N,N',N'-테트라글리시딜-m-크실릴렌아민(N,N,N',N'-tetraglycidyl-m-xylyleneamine), 에틸렌글리콜디글리시딜에테르(ethylene glycol diglycidyl ether), 디글리시딜에테르(diglycidyl ether), 디글리시딜아닐린(diglycidyl aniline), 디글리시딜아민(diglycidyl amine), 톨릴렌디이소시아네이트(tolylen diisocyanate) 및 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate)로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 아크릴 에멀젼 내 열가교제는 아크릴 에멀젼 전체중량 내 1 ~ 5 wt% 포함될 수 있는데, 1 wt% 미만으로 포함될 경우 스티렌계 화합물과 아크릴산염계 화합물 간의 공중합, 가교 반응이 충분히 발생되지 않아 아스팔트의 물성을 개선할 수 있는 아크릴계 공중합체의 함량이 적어 아스팔트 개질제로서의 효과를 기대하기 어렵고, 5 wt%를 초과하게 될 경우 점성이 높아져 아스팔트 콘크리트 내 혼화성이 떨어지고, 이로 인하여 아스팔트 콘크리트의 시공성도 저하될 수 있다.
따라서, 상기 아크릴 에멀젼은 열가교제로 인하여 고온에서 가교반응, 중합반응을 일으키는 자기 가교형 성질을 가지고 있어, 아스팔트의 온도가 높아질수록 점도 저하로 인하여 유동 변형을 일으키는 것을 방지할 뿐만 아니라, 기계적 안정성이 뛰어나 내수성 및 내마모성이 우수하고, 우수한 강도 발현효과가 있다. 또한, 화학적 안정성이 우수하여 색소 혼합시 안정성이 우수하여 균일한 색상발현 및 색소 혼합에 따른 아스팔트의 내구성 저하를 방지함으로써, 이를 포함하여 아스팔트 콘크리트 조성물 제조시 품질이 우수한 아스팔트콘크리트를 시공할 수 있다.
본 발명의 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제는 아크릴 에멀젼 100 중량부, 상기 아크릴 에멀젼 100 중량부를 기준으로, 물 15 ~ 40 중량부, 계면활성제 0.01 ~ 0.5 중량부 및 색소 0.01 ~ 0.6 중량부가 포함될 수 있다. 상기 계면활성제는 아스팔트와 개질첨가제가 상온에서 혼합시 불안정한 분자상태를 안정시키기고, 혼화력을 증가시킬 뿐만 아니라, 아스팔트 콘크리트 조성물 내 포함되어, 아스팔트 콘크리트 시공 후, 높은 혼화성으로 인하여 크랙, 균열, 박리 방지를 위한 것으로서 상기 아크릴 에멀젼 100 중량부를 기준으로 0.01 ~ 0.3 중량부 포함될 수 있다.
상기 계면활성제는 일반적으로 사용되는 계면활성제이면 한정되지 않고 사용가능하나 바람직하게는 아스팔트와 다른 성격의 계면활성제를 사용할 수 있다. 예를 들어, 아스팔트로 양이온성을 띄는 유화아스팔트, 계면활성제는 음이온성 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다.
일반적으로 고분자 폴리머가 포함되어 아스팔트의 물성을 개질시키기 위한 개질 첨가제는 흰색, 투명색을 띄는 것에 비해 본 발명의 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제는 육안으로 구별 가능할 뿐만 아니라 시각적 효과를 부여하기 위하여 유색을 띄도록 색소를 포함할 수 있다. 상기 색소는 일반적으로 색상발현을 위하여 사용하는 것이면 한정되지 않고 사용 가능하나 바람직하게는 파란색 계열의 염료면 특별히 한정되지 않고 사용 가능하다.
상기 색소는 시각적 효과를 부여하기 위하여 개질 첨가제를 발색시킬 뿐만 아니라, 수분증발을 방지하여 개질 첨가제의 화학적 안정성을 부여하여 저장성을 향상시킬 뿐만 아니라, 분산성을 증가시켜 아스팔트 콘크리트 조성물이 급격히 굳는 것을 방지하여 시공성을 향상시킬 수 있다.
상기 색소는 상기 아크릴 에멀젼 100 중량부를 기준으로 0.01 ~ 0.6 중량부포함되는 것이 바람직하며, 상기 색소의 함량이 0.01 중량부 미만일 경우 상기 상온 재생 아스팔트 조성물의 물성 향상에 미치는 효과가 미미하고, 0.6 중량부 초과하게 되면 개질 첨가제의 화학적 안정성을 떨어뜨려 상분리가 발생될 수 있다.
본 발명의 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제는 아스팔트 콘크리트 조성물내 포함시, 아크릴계 공중합체와 같은 유기물 성분과, 골재, 색소, 채움재 등과 같은 무기물 성분 사이의 결합력을 증가시키기 위하여 커플링제로 실란 화합물이 더 포함될 수 있다. 이러한 실란 커플링제로는 알콕시 실란(메틸트리메톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란 등), 아미노 실란(3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(베타-아미노에틸)-감마-아미노프로필트리메톡시실란 등), 에폭시 실란(3-글리시독시프로필트리메톡시실란 등), 아크릴 실란(3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 등), 메르캅토 실란(3-메르캅토프로필트리메톡시실란 등), 불소 실란(Fluorine silane), 메타크릴옥시 실란(감마-메타크릴옥시프로필-트리메톡시실란 등), 비닐 실란(비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란 등) 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 실란 커플링제는 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제 100 중량부를 기준으로 바람직하게는 0.1 ~ 1 중량부 포함될 수 있으며, 상기 실란 커플링제의 함량이 상기 범위를 벗어나게 되는 경우 유기물 성분과 무기물 성분 간의 혼화력 및 접착력이 저하되어 아스팔트 콘크리트 양생시, 균열, 크랙, 박리되어 내구성 및 품질이 저하되거나, 불순물 함량이 높아져 제품의 품질 신뢰도가 저하될 수 있다.
본 발명의 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제는 고분자인 아크릴산염계 화합물, 스티렌계 화합물 및 열가교제가 혼합된 고분자 혼합물 형태이거나, 상기 아크리란염계 화합물, 스티렌계 화합물 및 열가교제가 화학반응 또는 중합반응 통해 공중합 화합물이 포함된 혼합물 형태일 수 있다. 상기 개질 첨가제가 고분자 혼합물 형태일 경우, 아스팔트 콘크리트 조성물 내 혼합시 화학반응 또는 중합반응을 통해 상기 아크리란염계 화합물, 스티렌계 화합물 및 열가교제가 반응하여 공중합 화합물을 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태는, 스티렌계(styrene) 화합물과 아크릴산염계 화합물, 유화제, 열가교제 및 물을 포함하여 아크릴 에멀젼을 제조하는 단계; 제조된 아크릴 에멀젼에 계면활성제와 제1 색소를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 제1 혼합단계; 물과 제2 색소를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 제2 혼합단계; 및 상기 제1 혼합물과 제2 혼합물을 혼화하여 개질 첨가제를 제조하는 혼화단계;를 포함하여 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제를 제조하는 방법에 관한 것이다.
바람직하게는 아크릴 에멀젼을 제조하는 단계는, 스티렌계 화합물 20 ~ 30 wt%, 아크릴산염계 화합물 7 ~ 20 wt%, 유화제 0.1 ~ 10 wt%, 열가교제 1 ~ 5 wt% 및 물 55 ~ 65 wt%를 혼합하여 아크릴 에멀젼을 제조하는 것으로서, 상기 아크릴 에멀젼 내 포함된 구체적인 성분과 혼합비율은 상기에 언급하였으므로 여기서는 생략하기로 한다.
제조된 아크릴 에멀젼에 계면활성제와 제1 색소를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 제1 혼합단계는, 상기 아크릴 에멀젼 100 중량부에, 상기 아크릴 에멀젼 100 중량부를 기준으로 계면활성제 0.01 ~ 0.5 중량부, 제1 색소 0.005 ~ 0.5 중량부를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 것이 바람직하다.
상기 제2 혼합단계는, 상기 아크릴 에멀젼 100 중량부를 기준으로 물 15 ~ 40 중량부에, 제2 색소 0.005 ~ 0.1 중량부를 혼합하여 제2 혼합물을 제조할 수 있으며, 상기 제1 혼합단계의 제1 색소와 상기 제2 혼합단계의 제2 색소는 본 발명의 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제의 발색을 위한 것으로서, 서로 동일한 색상을 발현하는 색소 또는 서로 상이한 색상을 발현하는 색소일 수 있다.
바람직하게는 상기 제1 색소 및 제2 색소는 카라멜 색소, 청색 잉크, 흑색 잉크, 청색 염료 중 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 제1 혼합단계에서 제조된 제1 혼합물과 제2 혼합단계에서 제조된 제2 혼합물을 혼합하는 혼화단계를 통해 본 발명의 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제를 제조할 수 있는데, 이 때 상기 제1 혼합물과 제2 혼합물은 1 ~ 4 : 1 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다.
본 발명의 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제 제조시, 1차 혼합물과 2차 혼합물을 각각 제조한 후, 이를 혼화단계를 통해 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제를 혼합하여 상기 개질 첨가제를 제조하는 것이 바람직한데, 이는 상기 아크릴 에멀젼의 화학적 안정성을 유지시켜 상분리 또는 화학반응이 진행되지 않게 하기 위함이다.
상기 혼화단계에서 제1 혼합물과 제2 혼합물의 혼합비율이 상기 범위를 벗어나게 되는 경우 개질 첨가제의 화학적 안정성이 떨어져 상분리현상이 발생되거나 저장성이 저하될 수 있으며, 아스팔트의 물성을 개선효과가 미미하여 고강도, 소성변형, 피로, 포트홀 또는 온도 균열 등의 파손으로 도로의 내구연한이 증가된 고품질의 아스팔트 콘크리트 혼합물을 제공하기 어렵다.
또한, 상기 혼화과정에서 아스팔트 콘크리트 내 유기물 성분과 무기물 성분 간의 접착력을 높이기 위하여 실란 커플링제를 더 포함할 수 있으며, 상기 실란 커플링제에 관한 구체적인 설명은 상기에 언급하였으므로 여기서는 생략하기로 한다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 형태는, 상기 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제 또는 상기 언급된 제조방법으로 제조된 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제가 포함된 상온 재생 아스팔트 콘크리트일 수 있다.
바람직하게는 순환골재 50 ~ 67 wt%, 신재골재 30 ~ 40 wt%, 채움재 1 ~ 5 wt%, 유화아스팔트 0.1 ~ 0.9 wt%, 상기 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제 0.5 ~ 1 wt% 및 물 1 ~ 10 wt%를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 아스팔트 콘크리트 조성물의 사용양태 및 사용방법에 따라 바람직한 양으로 적절히 조절하여 사용될 수 있다.
상세하게는 상기 아스팔트 콘크리트는, 본 발명의 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제를 통해 아스팔트의 물성을 개질시켜 골재 간 결합력이 증가되고, 아스팔트 콘크리트의 양생시간이 단축시키고, 이로 인하여 아스팔트 콘크리트에 필요한 마샬안정도값 및 흐름값의 개선이 이루어지게되어 아스팔트 콘크리트의 강도를 향상시켜 우수한 물성을 가지는 아스팔트 콘크리트를 제공할 수 있다.
또한, 가열하지 않고 상온에서 아스팔트 콘크리트를 시공할 수 있기 때문에 가열 아스팔트 혼합물에 비하여 연료비 절감효과와 동시에 이산화탄소 발생량을 저감할 수 있고, 아스팔트의 가열 산화 열화에 의한 품질 및 성능 저하를 방지할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예를 살펴본다. 그러나 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.
[제조예 1]
개질 첨가제의 제조
아크릴 에멀젼, 계면활성제, 색소 및 물을 혼합하여 개질 첨가제인 실시예 1 및 비교예 1 ~ 4를 제조하였다.
먼저, 아크릴 에멀젼 750 Kg에 계면활성제 0.5 Kg, 색소 1(카라멜 색소) 2.7 Kg, 색소 2(스탬프 잉크-청색) 0.04 Kg을 혼합하여 제1 혼합물을 제조한 후, 물 249 Kg에 색소 3(세정제) 0.1 Kg를 혼합한 제2 혼합물을 제조한 다음, 상기 제1 혼합물 753.24 Kg과 제2 혼합물 249.1 Kg을 섞여 개질 첨가제인 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 4를 제조하였다.
상기 아크릴 에멀젼은, 하기 표 1과 같은 비율로 스티렌계 화합물(styrene) 230 g, 아크릴산염계 혼합물(butyl acrylate, methyl methacrylate 및 ethyl acrylate) 150 g, 유화제(인산 에스테르 1차 아민염) 20 g, 열가교제(n-methylolacrylamide) 30 g 및 물 570 g을 혼합하여 제조하였다.
상기 인산 에스테르 1차 아민염은,
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
스티렌계
화합물
(styrene)		 230 230 230 230 230 230 230
아크릴산염계
혼합물
(butyl acrylate,
methyl methacrylate 및 ethyl acrylate)		 150 70 200 65 210 150 150
유화제
(인산 에스테르 1차 아민염)		 20 20 20 20 20 20 -
열가교제
(n-methylolacrylamide)		 30 30 30 30 30 - 30
물 570 650 520 655 510 600 590
합계 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000
(단위 : g)
[제조예 2]
상온 재생 아스팔트 조성물의 제조
순환골재, 신재골재, 채움재, 유화아스팔트, 상기 제조예 1에서 제조된 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 4의 개질첨가제 및 물을 하기 표 2와 같은 비율로 혼합하여 상온 재생 아스팔트 조성물이 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 5의 상온 재생 아스팔트 조성물을 제조하였다.
상기 순환골재 및 신재골재는 "KS F 2357"에 명시된 품질에 따라 밀도 2.50 % 이상, 흡수율 3.0 %, 마모율 40 % 이하인 골재를 사용하고 상기 유화아스팔트는 (주)동서유화의 MSC-2를 사용하였으며, 채움재로는 석회석분을 사용하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
신
골재		 25 mm
이하
(wt%)		 1,060
(29.4)		 1,060 1,060 1,060 1,060 1,060 1,060 1,068
(29.7)
순환골재 20 mm
이하
(wt%)		 684
(19.0)		 684 684 684 684 684 684 689
(19.1)
10 mm
이하
(wt%)		 1,573
(43.7)		 1,573 1,573 1,573 1,573 1,573 1,573 1,585
(44.0)
채움재
(wt%)		 103
(2.9)		 103 103 103 103 103 103 103
(2.9)
유화
아스팔트
(wt%)		 29
(0.8)		 29 29 29 29 29 29 29
(0.8)
개질첨가제
(wt%)		 25
(0.8)		 25 25 25 25 25 25 -
물
(wt%)		 126
(3.5)		 126 126 126 126 126 126 126
(3.5)
합계 3,600 3,600 3,600 3,600 3,600 3,600 3,600 3,600
(단위 : g)
[실험예 1]
상온 재생 아스팔트 콘크리트의 마샬안정도 및 흐름도 측정
상기 제조예 2에서 제조된 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 5의 상온 재생 아스팔트 조성물을 사용하여 각각 101.6 mm × 63 mm 크기로 시험공시체를 제작한 뒤, KS I 3022 : 2014에 따라 물성을 측정하였다.
상기 시험공시체는 스패튤러를 사용하여 몰드 주위를 15회 중앙을 10회 다져서 표면을 고르며, 상기 재활용 상온 아스팔트 조성물인 비교예 1 ~ 5 및 실시예 1의 마샬 다짐은 50 회 실시하였으며, 선회다짐은 KS F 2377에 따른 선회다짐기를 사용하여 다짐하였으며, 다짐온도는 25 ℃로 하였다. 그리고, 60 ℃의 오븐에서 48 시간 양생하였으며, 양생이 끝난 시험공시체는 실내에서 2 ~ 3시간 방치 후 탈형하고, 25 ℃의 공기욕조에서 2시간 방치시켰다
마샬안정도 및 흐름값(시험방법 KS F 2337) 시험은 아스팔트 혼합물(아스팔트 콘크리트)의 실내 다짐으로 만들어진 원주형 공시체에 대한 소성 흐름 저항력을 측정하기 위한 방법으로 상기 제조된 공시체를 50.8 ㎜/min 속도로 하중을 가할 때 견딜 수 있는 최대 하중(마샬안정도)과 최대하중 하 총 수직변위(흐름값) 측정하였다.
KS F 2337에 따라, 상기 상온 재생 아스팔트 콘크리트를 기층용으로 사용시, 상기 마샬 안정도값은 3,500 N 이상, 흐름값은 10 ~ 50 (1/100 cm)을 만족하는 것이어야 하며, 마샬안정도가 높을수록 강도가 우수한 아스팔트 콘크리트이다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
마샬
안정도
(N)		 41,138 38,987 40,081 29,528 37,877 31,098 35,125 28,339
흐름값 34.7 35.1 43.14 41.98 51.09 39.14 52.01 53.38
상기 표 3의 결과를 살펴보면, 본 발명의 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제가 포함된 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4의 마샬안정도가 개질첨가제가 포함되지 않은 비교예 5에 비하여 전체적으로 높아 강도가 향상되어 내구성이 높은 아스팔트 콘크리트를 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.
좀 더 구체적으로 살펴보면, 비교예 1의 경우에는 개질 첨가제가 포함되지 않은 비교예 5에 비해서는 마샬안정도가 약간 향상되었으나, 실시예 2에 비하여 9,000 이상 측정값이 차이가 있음을 확인할 수 있었으며, 비교예 2 및 비교예 4의 경우에는 고분자 함량에 비하여 유화제의 함량이 낮아 혼화성이 떨어져 흐름값이 기준치를 만족하지 못하였고, 비교예 3의 경우에는 열가교제가 포함되지 않은 개질 첨가제를 포함함으로써, 마샬안정도 값이 실시예 1과 10,000 이상 차이남을 확인할 수 있었다.
따라서, 상기 결과로부터 본 발명의 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제를 사용하여 상온 재생 아스팔트 콘크리트를 제조할 경우, 마샬안정도가 우수하고, 흐름값이 낮아 높은 강도와 내구성이 우수하고 시공성이 향상된 고품질 아스팔트 콘크리트를 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다.
[실험예 2]
상온 재생 아스팔트 콘크리트의 간접인장강도
상기 제조예 1의 실시예 1과 동일한 제조방법으로 개질 첨가제를 제조하되,유화제로 황산 에스테르염인 로릴황산나트륨(비교예 6), 인산 에스테르염인 인산에스테르나트륨(비교예 7), 인산 에스테르 2차 아민염(실시예 4)을 사용하여 실시예 4 및 비교예 6,7의 개질 첨가제를 제조하였다.
제조된 개질 첨가제를 사용하여 상기 제조예 2의 실시예 1과 동일한 제조과정을 통해 상온 재생 아스팔트 콘크리트인 시험공시체를 제조하였으며, 상기 개질첨가제 내 유화제의 성분에 다른 아스팔트 콘크리트의 물성변화를 측정하기 위하여 KS F 2382에 따라 간접인장강도 시험을 진행하였으며, 상세하게는 온도 조절 장치에 넣고, 정해진 온도에서 6시간 동안 보관한 후, 재하 헤드의 하부 스트립 위에 상기 시험편을 놓고, 상기 시험편 상부에 상부 스트립을 놓고, 금속 막대는 시료의 지름을 지나는 수직면에 중심을 맞추어 거치시켰다. 하중은 50 mm/min의 속도로 재하하면서 최대 하중에 도달되어 하중이 감소될 때까지 측정하였다.
상기 측정된 최대 하중값을 이용하여 간접인장강도를 구하였다.
간접인장강도(MPa, kgf/cm2) SΓ = (2P)/(πDh)
P : 시험편의 파괴 하중(Kgf)
D : 시험편의 지름(cm)
h : 시험편의 높이(cm)
KS F 2337에 따라, 상기 상온 재생 아스팔트 콘크리트를 기층용으로 사용시, 간접인장강도는 건조상태일 때 0.11 이상을 만족해야 한다.
실시예 1 실시예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7
간접인장강도(건조상태)
(MPa)		 0.27 0.21 0.05 0.08 0.1
아스팔트 콘크리트 혼합물의 간접인장강도는 아스팔트 콘크리트에 탄성을 부여하여 지속적으로 하중을 가해졌을 때 균열저항정도를 측정하기 위한 것으로서, 상기 표 3의 결과를 살펴보면, 비교예 5는 개질 첨가제가 포함되지 않아 가장 낮은 간접인장강도 측정치를 보였으며, 비교예 6 또는 비교예 7은 유화제로 황산 에스테르염 또는 인산 에스테르염를 사용하여 아스팔트와 개질 첨가제 간의 혼화력 및 화학 안정성이 저하되어 간접인장강도가 기준치를 만족하지 못했음을 확인할 수 있었다.
또한, 인산 에스테르 아민염을 유화제로 사용한 실시예 1 및 실시예 4의 경우에는 1차 아민염을 사용한 실시예 1에 비하여 2차 아민염이 포함된 실시예 4는 간접인장강도의 기준치는 만족하였으나, 낮은 측정값을 보였다.
따라서, 본 발명의 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제 내 포함되는 유화제로 인산 에스테르 아민염, 특히 인산 에스테르 1차 아민염을 사용하는 것이 좀 더 우수한 물성(아스팔트 콘크리트의 탄성을 향상시켜 균열저항력을 향상)을 가진 상온 재생 아스팔트 콘크리트를 시공하기 위해서는 바인더를 더 추가하는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.

Claims (11)

  1. 아크릴 에멀젼; 계면활성제; 색소; 및 물;을 포함하고,
    상기 아크릴 에멀젼은, 스티렌계 화합물 20 ~ 30 wt%, 아크릴산염계 화합물 7 ~ 20 wt%, 유화제 0.1 ~ 10 wt%, 열가교제 1 ~ 5 wt% 및 물 55 ~ 65 wt%를 포함하며,
    상기 열가교제는, 메티롤멜라민(methylol melamine), 알킬화 메티롤멜라민, 에테르화 멜라민, N-메틸올아크릴아미드(n-methylolacrylamide), 글리시딜메타크릴레이트(glycidyl methacrylate), N,N,N',N'-테트라글리시딜-m-크실릴렌아민(N,N,N',N'-tetraglycidyl-m-xylyleneamine), 에틸렌글리콜디글리시딜에테르(ethylene glycol diglycidyl ether), 디글리시딜에테르(diglycidyl ether), 디글리시딜아닐린(diglycidyl aniline), 디글리시딜아민(diglycidyl amine), 톨릴렌디이소시아네이트(tolylen diisocyanate) 및 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate)로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제는,
    아크릴 에멀젼 100 중량부에,
    물 15 ~ 40 중량부, 계면활성제 0.01 ~ 0.5 중량부 및 색소 0.01 ~ 0.6 중량부가 포함된 것을 특징으로 하는, 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유화제는, 인산 에스테르계 화합물인 것을 특징으로 하는, 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제.
  6. 스티렌계 화합물 20 ~ 30 wt%, 아크릴산염계 화합물 7 ~ 20 wt%, 유화제 0.1 ~ 10 wt%, 열가교제 1 ~ 5 wt% 및 물 55 ~ 65 wt%를 포함하여 아크릴 에멀젼을 제조하는 단계;
    제조된 아크릴 에멀젼에 계면활성제와 제1 색소를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 제1 혼합단계;
    물과 제2 색소를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 제2 혼합단계; 및
    상기 제1 혼합물과 제2 혼합물을 혼화하여 개질 첨가제를 제조하는 혼화단계;를 포함하고,
    상기 열가교제는, 메티롤멜라민(methylol melamine), 알킬화 메티롤멜라민, 에테르화 멜라민, N-메틸올아크릴아미드(n-methylolacrylamide), 글리시딜메타크릴레이트(glycidyl methacrylate), N,N,N',N'-테트라글리시딜-m-크실릴렌아민(N,N,N',N'-tetraglycidyl-m-xylyleneamine), 에틸렌글리콜디글리시딜에테르(ethylene glycol diglycidyl ether), 디글리시딜에테르(diglycidyl ether), 디글리시딜아닐린(diglycidyl aniline), 디글리시딜아민(diglycidyl amine), 톨릴렌디이소시아네이트(tolylen diisocyanate) 및 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate)로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 혼합단계는,
    상기 아크릴 에멀젼 100 중량부에, 계면활성제 0.01 ~ 0.5 중량부, 제1 색소 0.005 ~ 0.5 중량부를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 것을 특징으로 하는, 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2 혼합단계는,
    상기 아크릴 에멀젼 100 중량부를 기준으로 물 15 ~ 40 중량부에, 제2 색소 0.005 ~ 0.1 중량부를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 것을 특징으로 하는, 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제의 제조방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 혼화 단계는,
    제1 혼합물과 제2 혼합물을 1 ~ 4 : 1 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는, 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제의 제조방법.
  11. 제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 한 항의 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제; 또는
    제6항 및 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 자기 가교형 아스팔트용 개질 첨가제;를 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101910135B1 (ko) 2018-01-04 2018-10-23 우정건설 주식회사 반응성 화학 첨가제를 사용한 생산온도저감형 중온 아스팔트 혼합물 제조방법 및 그 아스팔트 혼합물
CN111471311A (zh) * 2020-05-26 2020-07-31 西安永和科技有限公司 光能相变沥青改性剂及其制备方法
KR20220111894A (ko) 2021-02-03 2022-08-10 디카본 주식회사 열가소성 폐플라스틱을 활용한 친환경 아스팔트 개질 조성물 및 그 제조방법
CN116769399A (zh) * 2023-07-31 2023-09-19 三亚瑞泽双林混凝土有限公司 一种用于临海建筑的防腐涂料及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000086372A (ja) 1998-09-08 2000-03-28 Lion Corp コンクリート表面増強剤
KR101023425B1 (ko) 2010-02-19 2011-03-24 김병채 중온 아스콘 조성물
KR101082635B1 (ko) 2009-03-10 2011-11-10 주식회사 엘지화학 점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제 및 이의 제조방법
KR101392513B1 (ko) 2013-04-29 2014-05-07 주식회사 누보켐 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물용 개질 유화 아스팔트 및 그의 제조 방법
KR101465702B1 (ko) * 2014-06-30 2014-12-02 한성이앤씨(주) 개질 아스팔트 조성물 및 그 제조방법
KR101645321B1 (ko) * 2016-01-19 2016-08-03 박종훈 상온 재생 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 시공방법
KR101654614B1 (ko) * 2016-02-03 2016-09-06 삼원환경산업(주) 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물 및 이를 사용한 아스팔트 콘크리트 시공방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000086372A (ja) 1998-09-08 2000-03-28 Lion Corp コンクリート表面増強剤
KR101082635B1 (ko) 2009-03-10 2011-11-10 주식회사 엘지화학 점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제 및 이의 제조방법
KR101023425B1 (ko) 2010-02-19 2011-03-24 김병채 중온 아스콘 조성물
KR101392513B1 (ko) 2013-04-29 2014-05-07 주식회사 누보켐 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물용 개질 유화 아스팔트 및 그의 제조 방법
KR101465702B1 (ko) * 2014-06-30 2014-12-02 한성이앤씨(주) 개질 아스팔트 조성물 및 그 제조방법
KR101645321B1 (ko) * 2016-01-19 2016-08-03 박종훈 상온 재생 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 시공방법
KR101654614B1 (ko) * 2016-02-03 2016-09-06 삼원환경산업(주) 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물 및 이를 사용한 아스팔트 콘크리트 시공방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101910135B1 (ko) 2018-01-04 2018-10-23 우정건설 주식회사 반응성 화학 첨가제를 사용한 생산온도저감형 중온 아스팔트 혼합물 제조방법 및 그 아스팔트 혼합물
CN111471311A (zh) * 2020-05-26 2020-07-31 西安永和科技有限公司 光能相变沥青改性剂及其制备方法
KR20220111894A (ko) 2021-02-03 2022-08-10 디카본 주식회사 열가소성 폐플라스틱을 활용한 친환경 아스팔트 개질 조성물 및 그 제조방법
CN116769399A (zh) * 2023-07-31 2023-09-19 三亚瑞泽双林混凝土有限公司 一种用于临海建筑的防腐涂料及其制备方法

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