KR102248700B1 - 칩핑 골재 코팅용 조성물 및 이를 이용한 칩핑 골재 코팅방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칩핑 골재 코팅용 조성물 및 이를 이용한 칩핑 골재 코팅방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 칩핑 골재를 코팅용 조성물로 코팅함으로써 아스팔트 포장체로부터 칩핑 골재의 이탈을 사전에 방지할 수 있고, 제조 과정에서 칩핑 골재가 서로 들러붙지 않으며, 칩핑 골재의 살포 시에 아스팔트 포장면에 용이하게 부착될 수 있는 칩핑 골재 코팅용 조성물 및 이를 이용한 칩핑 골재 코팅방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 칩핑 골재 코팅용 조성물은 개질 아스팔트 100 중량부, 그리고 계면활성제 0.05 ~ 1.0 중량부, 그리고 왁스 0.01 ~ 2.0 중량부, 그리고 이형용 폴리머 0.1 ~ 10.0 중량부를 포함한다.

Description

칩핑 골재 코팅용 조성물 및 이를 이용한 칩핑 골재 코팅방법{COATING COMPOSITION FOR CHIPPING AGGREGATE AND COATING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 칩핑 골재 코팅용 조성물 및 이를 이용한 칩핑 골재 코팅방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 칩핑 골재를 코팅용 조성물로 코팅함으로써 아스팔트 포장체로부터 칩핑 골재의 이탈을 사전에 방지할 수 있고, 제조 과정에서 칩핑 골재가 서로 들러붙지 않으며, 칩핑 골재의 살포 시에 아스팔트 포장면에 용이하게 부착될 수 있는 칩핑 골재 코팅용 조성물 및 이를 이용한 칩핑 골재 코팅방법에 관한 것이다.

매스틱 아스팔트는 석회석분, 채움재, 천연 아스팔트 분말을 주재료로 하는 특수 아스팔트 포장재를 말하며, 구스 아스팔트, 아스팔트 꿀레 등으로도 불린다.

이는 위 주재료가 적절한 비율로 배합된 혼합액, 골재, 모래, 석회석분, 채움재 등을 고온에서 혼합한 후 포설하는 방식으로 시공되며, 매스틱 아스팔트 혼합물에 섞이는 혼합액은 기존의 가열아스팔트 용액과는 달리 온도나 하중변화에 의해 일어나는 단점들을 모두 극복할 수 있는 높은 결합력과 내구성 및 방수성을 갖는다.

특히, 매스틱 아스팔트 혼합물은 고온에서 일정 시간 가열혼합하면, 그 혼합물은 화산에서 분출된 용암이 흘러내리는 것처럼 유동성이 매우 뛰어나며 자연냉각되므로, 별도의 다짐 공정을 수행하지 않아도 포장층을 일체화시킬 수 있다는 장점이 추가된다.

다만, 이러한 매스틱 아스팔트에 의해 형성된 포장체의 표면은 대단히 매끄러운 구조를 취하게 되므로, 차량의 주행에 대한 미끄럼 저항을 높이기 위하여 그 표면에 칩핑(chipping) 골재를 살포하는 등 별도의 처리를 수행하여야 한다.

그러나 종래에는 위 칩핑 골재로서 일반 골재를 별도의 코팅 없이 그대로 살포하여 매스틱 아스팔트 포장체와의 결합력이 좋지 못했기 때문에 결국 이는 골재의 이탈이 왕왕 발생하는 결과를 초래하여 계획된 미끄럼 저항성을 확보할 수 없게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 아스팔트 포장체로부터 칩핑 골재의 이탈을 효과적으로 방지할 수 있는 칩핑 골재 코팅용 조성물의 제공을 목적으로 한다.

또한 칩핑 골재를 상기 코팅용 조성물로 코팅 시에 칩핑 골재가 서로 들러붙지 않도록 하여 칩핑 골재를 고르게 분포시킬 수 있게 되는데, 고르게 분포된 칩핑 골재를 통해 아스팔트 포장면에 이들의 살포 시 우수한 미끄럼 저항성이 확보될 수 있는 칩핑 골재 코팅용 조성물의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명에 따른 칩핑 골재 코팅용 조성물 은, 개질 아스팔트 100 중량부, 그리고 계면활성제 0.05 ~ 1.0 중량부, 그리고 왁스 0.01 ~ 2.0 중량부, 그리고 이형용 폴리머 0.1 ~ 10.0 중량부를 포함한다.

또한 상기 이형용 폴리머는 올레핀계 폴리머를 포함하되, Tg가 30 ~ 190℃인 것을 포함한다.

또한 본 발명에 따른 칩핑 골재 코팅방법은, 칩핑 골재 및 상기 칩핑 골재 전체 중량 대비 상기 칩핑 골재 코팅용 조성물 1 ~ 10 중량%를 교반기에 투입하는 투입 단계, 그리고 상기 교반기에 투입된 혼합물을 60 ~ 170℃ 온도 하에서 5 ~ 30 분간 교반하는 교반 단계, 그리고 상기 교반 단계를 마친 후 온도를 60℃ 이하로 낮추는 감온 단계, 그리고 상기 혼합물에 라텍스를 첨가하는 라텍스 첨가 단계를 포함한다.

또한 상기 라텍스는 상기 칩핑 골재 전체 중량 대비 1 ~ 10 중량%를 포함한다.

상기 구성, 단계 및 특징을 갖는 본 발명은 칩핑 골재를 본 발명에 따른 칩핑 골재 코팅용 조성물로 코팅시켜 아스팔트 포장체 상에 살포 후에 살포된 칩핑 골재가 아스팔트 포장면으로부터 탈락하는 문제를 효과적으로 방지할 수 있는 장점을 갖는다.

또한 칩핑 골재를 코팅용 조성물로 코팅 시에 칩핑 골재가 서로 들러붙지 않도록 방지하여 고르게 분포된 칩핑 골재를 만들 수 있게 되는데, 이들을 아스팔트 포장면에 살포했을 때 우수한 미끄럼 저항성을 확보할 수 있게 되는 장점을 갖는다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명은 칩핑 골재 코팅용 조성물 및 이를 이용한 칩핑 골재 코팅방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 칩핑 골재를 코팅용 조성물로 코팅함으로써 아스팔트 포장체로부터 칩핑 골재의 이탈을 사전에 방지할 수 있고, 제조 과정에서 칩핑 골재가 서로 들러붙지 않으며, 칩핑 골재의 살포 시에 아스팔트 포장면에 용이하게 부착될 수 있는 칩핑 골재 코팅용 조성물 및 이를 이용한 칩핑 골재 코팅방법에 관한 것이다.

이와 같이 코팅용 조성물에 의해 코팅된 칩핑 골재가 아스팔트 포장체에 살포되는 경우 코팅용 조성물과 아스팔트 포장체 사이의 친화력에 의해 우수한 결합력을 발휘할 수 있게 되고, 종래기술과 달리 칩핑 골재의 이탈을 방지할 수 있으며, 이로 인하여 우수한 미끄럼 저항성을 확보할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 칩핑 골재 코팅용 조성물은 개질 아스팔트 100 중량부, 계면활성제 0.05 ~ 1.0 중량부, 왁스 0.01 ~ 2.0 중량부 및 이형용 폴리머 0.1 ~ 10.0 중량부를 포함한다.

먼저 개질 아스팔트에 대해 살펴보면, 상기 개질 아스팔트는 당 업계에서 일반적으로 사용되는 개질 아스팔트로서, 아스팔트시멘트에 합성수지나 고무 등이 첨가된 아스팔트를 의미한다.

이러한 개질 아스팔트의 실시예로 스티렌부타디엔스티렌(SBS), 스티렌부타디엔러버(SBR), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 스티렌이소프렌스티렌(SIS) 개질제 등이 첨가된 아스팔트가 사용될 수 있고, 또한 꼭 위와 같은 실시예로 한정될 필요는 없으며, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 개질 아스팔트가 사용되어도 무방하다. 또한 개질 아스팔트 이외에도 일반 아스팔트(AP-5)를 사용하여도 무방하다.

그리고 상기 칩핑 골재 코팅용 조성물을 구성하는 각각의 화합물들은 개질 아스팔트 100 중량부를 기준으로 서술하기로 한다.

그 다음으로 계면활성제에 대해 살펴보면, 상기 계면활성제는 칩핑 골재를 코팅할 때 아스팔트를 고르게 코팅시키기 위해 사용되는 것이다.

이러한 계면활성제의 실시예로 설포네이트계 계면활성제, 설페이트계 계면활성제, 올레핀계 계면활성제, 아민계 계면활성제, 지방산 계면활성제 등을 사용할 수 있으며, 꼭 위와 같은 실시예로 한정할 필요는 없다.

그리고 상기 계면활성제는 0.05 ~ 1.0 중량부가 포함될 수 있는데, 0.05 중량부 미만으로 포함하는 경우에는 칩핑 골재에 코팅용 조성물 코팅 시에 코팅이 완전히 이루어지지 않게 되는 문제가 발생하고, 1.0 중량부를 초과하여 포함하는 경우에는 경제적이지 못하다.

그 다음으로 왁스에 대해 살펴보면, 상기 왁스는 칩핑 골재 코팅용 조성물을 구성하는 화합물들의 점도를 낮춰주는 역할을 하는데, 결과적으로는 칩핑 골재의 코팅 시에 코팅용 조성물이 칩핑 골재에 고르게 코팅될 수 있게 된다.

이러한 왁스의 실시예로 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌계 왁스, 아미드 왁스, 몬탄 왁스, 석유 파라핀 등을 사용할 수 있고, 꼭 이에 한정하는 것은 아니다.

그리고 상기 왁스는 0.01 ~ 2.0 중량부가 포함될 수 있는데, 0.01 중량부 미만으로 포함하는 경우에는 점도 감소 효과가 적어지게 되고, 2.0 중량부를 초과하여 포함하는 경우에는 골재 탈락의 원인이 될 수가 있다.

그 다음으로 이형용 폴리머에 대해 살펴보면, 상기 이형용 폴리머는 더운 환경에서 골재가 서로 들러붙지 않게 만들기 위해 첨가되는 것이다. 그리고 상기 이형용 폴리머는 Tg가 30 ~ 190℃ 해당되는 것이 바람직한데, Tg가 30℃ 미만에 해당하는 경우에는 코팅된 칩핑 골재가 서로 쉽게 달라붙게 되어 사용 시에 다시 분리를 시켜야 하는 번거로움이 발생하게 되고, Tg가 190℃를 초과하는 경우에는 칩핑 골재의 살포 시에 포장면 아스팔트에 부착이 용이하지 못하게 된다는 문제가 발생하게 된다.

그리고 상기 이형용 폴리머의 실시예로 올레핀계 폴리머가 사용될 수 있으며, 0.1 ~ 10.0 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 0.1 중량부 미만으로 포함하는 경우에는 이형 효과가 적게 되어 칩핑 골재가 서로 달라붙게 되고, 10.0 중량부를 초과하여 포함하는 경우에는 경제적이지 못하다.

그 다음으로 칩핑 골재로는 화강함, 현무암 등의 아스팔트용 골재가 사용될 수 있으며, 그 입경이 3 ~ 25mm에 해당하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

그 다음으로 이하에서는 칩핑 골재의 코팅방법에 대해 살펴보기로 한다.

칩핑 골재 및 상기 칩핑 골재 전체 중량을 기준으로 상기 코팅용 조성물 1 ~ 10 중량%를 회전식 또는 드럼식 교반기에 투입하는 투입 단계를 실시한다.

그리고 상기 교반기에 투입된 혼합물(칩핑 골재 및 코팅용 조성물)을 60 ~ 170℃ 온도 하에서 5 ~ 30분 간 교반하는 교반 단계를 실시한다.

그리고 상기 교반 단계를 마친 후 온도를 60℃ 이하로 낮추는 감온 단계를 실시한 후에 고형분의 라텍스를 칩핑 골재 전체 중량 대비 1 ~ 10 중량%를 첨가하는 라텍스 첨가 단계를 실시하여 골재 부탁을 방지하는 방법을 부가적으로 사용할 수 있다.

그리고 상온에서 냉각하는 냉각 단계를 거쳐 코팅용 조성물로 코팅된 칩핑 골재가 완성된다.

그리고 상기 라텍스가 첨가됨으로써 칩핑 골재끼리 서로 달라붙는 것을 방지할 수 있게 된다.

이러한 라텍스의 실시예로 SBS, 아크릴 등의 아스팔트에 통상적으로 사용될 수 있는 것이 사용되며, 상기 라텍스가 1 중량% 미만으로 첨가되는 경우에는 코팅이 완전하게 이루어지지 않아 칩핑 골재가 서로 달라붙게 될 수 있고, 10 중량%를 초과하여 첨가되는 경우에는 칩핑 골재를 건조시키는데 비용이 많이 들어 경제적이지 못하다. 다만 라텍스 첨가는 40℃이상의 하절기에만 필요하며 서늘한 곳에 보관될 경우 이 과정을 생략할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 코팅용 조성물은 아스팔트의 함량을 줄이는 대신 기능성 첨가제 1 중량부를 더 포함할 수 있고, 상기 기능성 첨가제를 첨가함으로써 대기 중에 존재하는 질소 산화물, 유기 할로겐 화합물, 악취 가스 등을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

상기 기능성 첨가제는 바인더 100 중량부, 티타늄테트라 이소프로폭사이드 12 중량부, 백금이온 0.3 중량부, 폴리페닐메틸실록산 12 중량부, 폴리디메톡시실란 40 중량부, 폴리염화포스포니트릴 5 중량부, 이소토 3.8 중량부, 초산비닐 2 중량부, 수산화아연 0.1 중량부 및, 옥시란중합물 0.1 중량부를 포함한다.

각각의 구성 별로 살펴보면 상기 바인더로는 실리콘 알콕사이드가 사용될 수 있고, 이하 기능성 첨가제의 각 조성물의 함량은 바인더 100 중량부를 기준으로 한다.

그 다음으로 상기 티타늄테트라 이소프로폭사이드는 이산화티타늄의 전구체로, 후술할 백금 이온과 교반되어 이산화티타늄의 컨덕션 밴드와 밸런스 밴드 사이의 에너지 갭을 감소시킨 백금-이산화티타늄을 생성시킨다.

따라서 이러한 백금-이산화티타늄은 자외선 영역뿐만 아니라 가시광선 영역에서도 활성상태를 만들 수 있게 되고, 활성상태에서 전자와 홀이 표면으로 이동해 각각 산소, 수산기와 결합하여 라디칼을 형성시킴으로써 질소 산화물, 유기 할로겐 화합물 등을 제거할 수 있게 된다.

그리고 티타늄테트라 이소프로폭사이드는 ((CH₃)₂CHO)₂Ti(C₅H₇O₂)₂의 화학식을 갖는 것이 사용될 수 있으며, 상기 티타늄테트라 이소프로폭사이드는 12 중량부가 포함되고, 12 중량부 미만으로 사용되는 경우에는 질소 산화물, 유기 할로겐 화합물 등을 효과적으로 제거할 수 없으며, 12 중량부를 초과하여 사용되는 경우에는 좁은 에너지 밴드 간격을 형성하기 힘들다.

그 다음으로 백금이온은 상기 티타늄테트라 이소프로폭사이드와 교반되어 백금-이산화티타늄을 생성시키게 되며, 클로로백금산 등으로부터 얻을 수 있고, 교반 과정은 통상의 방법을 따를 수 있다. 이러한 백금이온은 0.3 중량부가 포함되고, 0.3 중량부 미만으로 사용되는 경우에는 백금-이산화티타늄의 에너지 밴드 간격을 효과적으로 줄일 수 없고, 0.3 중량부를 초과하여 사용되는 경우에는 경제적이지 못하다.

그 다음으로 폴리페닐메틸실록산은 상기한 백금-이산화티타늄과 교반되어 백금-이산화티타늄의 활성 상태를 억제시켜주는 물질로서 상기 코팅용 조성물을 구성하는 물질들을 상기 백금-이산화티타늄이 급격하게 산화시키는 것을 방지하게 되며, 백금-이산화티타늄과 동일한 양을 첨가하는 것이 바람직하다.

그 다음으로 폴리디메톡시실란과 폴리염화포스포니트릴은 상기 폴리페닐메틸실록산을 분해시켜주는 물질로 사용되는데, 백금-이산화티타늄과 폴리페닐메틸실록산을 교반시킨 이후에 첨가되며, 상기 폴리페닐메틸실록산을 서서히 분해시키면서 활성 상태가 억제되었던 백금-이산화티타늄이 산화 작용을 수행할 수 있게 된다. 그리고 이러한 폴리디메톡시실란은 40 중량부, 폴리염화포스포니트릴은 5 중량부가 사용되는 것이 바람직하고, 각각 40 중량부, 5 중량부 미만으로 사용하는 경우에는 상기 폴리페닐메틸실록산의 분해 속도가 너무 느려져 백금-이산화티타늄의 산화력 감소로 이어질 수 있고, 각각 40 중량부, 5 중량부를 초과하여 사용하는 경우에는 상기 폴리페닐메틸실록산의 분해 속도가 너무 빨라져 백금-이산화티타늄의 강한 산화력으로 인해 상기 코팅용 조성물에 악영향을 미칠 수 있다.

즉, 상기 폴리디메톡시실란과 상기 폴리염화포스포니트릴을 통해 상기 폴리페닐메틸실록산을 서서히 분해시켜 상기 코팅용 조성물을 구성하는 물질들이 칩핑 골재를 완전히 코팅시킨 후에 백금-이산화티타늄이 산화력을 발휘할 수 있도록 만드는 것이다.

그 다음으로 이소토는 상기 코팅용 조성물의 점도를 증가시켜 주는 역할을 하는데, 후술하게지만 초산비닐, 수산화아연 및 옥시란중합물에 의해 알칼리 분위기를 갖는 칩핑 골재와의 접촉하기 이전에는 그 특성이 발현되지 않게 된다.

상기 이소토는 상기 코팅용 조성물의 저점도 특성에 의해 아스팔트 등으로 부터의 칩핑 골재의 탈락을 방지하기 위해 첨가되는 것이고, 3.8 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 3.8 중량부 미만으로 사용하는 경우에는 칩핑 골재의 탈락을 방지할 수 없게 되고, 3.8 중량부를 초과하여 사용하는 경우에는 경제성 저하 및 물성 저하가 발생할 수 있게 된다.

그 다음으로 초산비닐, 수산화아연 및 옥시란중합물은 알칼리 분위기에서 연화되거나 용해되는 물질들로, 상기 코팅용 조성물이 알칼리 분위기를 갖는 칩핑 골재에 접촉되기 이전에는 상기 초산비닐, 수산화아연 및 옥시란중합물이 이소토를 감싸 이소토의 증점 효과가 발휘되지 않다가 상기 코팅용 조성물이 칩핑 골재를 감싼 이후에는 상기 초산비닐, 수산화아연 및 옥시란중합물이 서서히 연화되거나 분해되면서 상기 이소토의 증점 효과가 천천히 발휘될 수 있게 된다. 그리고 수지 바인더에 해당하는 상기 초산비닐 2 중량부를 기준으로 하여, 알칼리 영역에서 용해도가 큰 수산화아연 0.1 중량부 및 알칼리 영역에서 용해도가 큰 옥시란중합물 0.1 중량부를 포함할 수 있는데, 상기 범위 미만으로 사용되는 경우에는 상기 이소토의 증점 효과를 억제시키기 힘들고, 상기 범위를 초과하여 사용되는 경우에는 칩핑 골재와 접촉된 이후에도 상기 이소토의 증점 효과를 얻기가 힘들게 된다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (4)

1. 개질 아스팔트 100 중량부;
   계면활성제 0.05 ~ 1.0 중량부;
   왁스 0.01 ~ 2.0 중량부; 및
   이형용 폴리머 0.1 ~ 10.0 중량부;
   를 포함하는 칩핑 골재 코팅용 조성물을 이용하여 칩핑 골재를 코팅하는 코팅방법에 있어서,
   칩핑 골재 및 상기 칩핑 골재 전체 중량 대비 상기 칩핑 골재 코팅용 조성물 1 ~ 10 중량%를 교반기에 투입하는 투입 단계;
   상기 교반기에 투입된 혼합물을 60 ~ 170℃ 온도 하에서 5 ~ 30 분간 교반하는 교반 단계;
   상기 교반 단계를 마친 후 온도를 60℃ 이하로 낮추는 감온 단계; 및
   상기 혼합물에 라텍스를 첨가하는 라텍스 첨가 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩핑 골재 코팅방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 이형용 폴리머는 올레핀계 폴리머를 포함하되, Tg가 30 ~ 190℃인 것을 특징으로 하는 칩핑 골재 코팅방법.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 라텍스는 상기 칩핑 골재 전체 중량 대비 1 ~ 10 중량%인 것을 특징으로 하는 칩핑 골재 코팅방법.