KR102399426B1 - 석유 슬랙 왁스 및 피셔-트롭쉬 왁스로 이루어진 왁스 혼합물을 포함하는 비튜멘 조성물, 비튜멘 조성물에서 상기 왁스 혼합물의 용도, 아스팔트 조성물에서 상기 비튜멘 조성물의 용도, 상기 비튜멘 조성물을 포함하는 아스팔트 조성물 및 이의 아스팔트 포장재의 제조방법 - Google Patents

석유 슬랙 왁스 및 피셔-트롭쉬 왁스로 이루어진 왁스 혼합물을 포함하는 비튜멘 조성물, 비튜멘 조성물에서 상기 왁스 혼합물의 용도, 아스팔트 조성물에서 상기 비튜멘 조성물의 용도, 상기 비튜멘 조성물을 포함하는 아스팔트 조성물 및 이의 아스팔트 포장재의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석유 슬랙 왁스 및 피셔-트롭쉬 왁스를 포함하는 비튜멘 조성물, 비튜멘 조성물에서 상기 왁스들의 용도, 아스팔트 조성물에서 상기 비튜멘 조성물의 용도, 상기 비튜멘 조성물을 포함하는 아스팔트 조성물 및 이의 아스팔트 포장재 및 구조재의 제조방법에 관한 것이다. 상기 비튜멘은 보다 우수한 가공 특성을 가짐이 입증되었다.

Description

석유 슬랙 왁스 및 피셔-트롭쉬 왁스로 이루어진 왁스 혼합물을 포함하는 비튜멘 조성물, 비튜멘 조성물에서 상기 왁스 혼합물의 용도, 아스팔트 조성물에서 상기 비튜멘 조성물의 용도, 상기 비튜멘 조성물을 포함하는 아스팔트 조성물 및 이의 아스팔트 포장재의 제조방법
본 발명은 석유 슬랙 왁스(petroleum slack wax) 및 피셔-트롭쉬(Fisher-Thropsch) 왁스로 이루어진 왁스 혼합물을 포함하는 비튜멘(bitumen) 조성물, 비튜멘 조성물에서 상기 왁스 혼합물의 용도, 아스팔트 조성물에서 상기 비튜멘 조성물의 용도, 상기 비튜멘 조성물을 포함하는 아스팔트 조성물 및 이의 아스팔트 포장재 및 구조재의 제조방법에 관한 것이다.
비튜멘은 천연에서 산출되거나 탄성-비스코스 특성을 갖는 유기 화합물들의 미정제 오일 수득 가능한 혼합물의 진공증류로부터 기인한다. 이는 점착성, 비휘발성, 밀봉성이고 비극성 용매 중에서 거의 불용성이다.
비튜멘은 건물의 코팅, 비튜멘 블랭크 등과 같은 다수의 건축 용도에서 사용된다. 가장 중요한 용도 중의 하나는 도로 포장용 아스팔트에서 쇄석 골재(stone aggregate)용 결합제로서의 용도이다.
아스팔트는 시간당 130 내지 350톤의 생산량을 갖는 대규모 혼합 설비에서 생산된다. 이러한 현대적 전자제어 공정에서, 상기 아스팔트 성분들을 계량, 혼합 및 균질화된다. 우선, 소정의 입자 크기 및 용량을 갖는 쇄석 골재를 드럼 건조기에 가한다. 상기 쇄석이 수반하는 습기를 증발시키고, 상기 요구되는 온도로 조정한다. 이후, 상기 골재를 탑으로 전달하여, 상기 탑에서 적절한 입자 크기 분포를 생성한다. 이어서, 상기 고온 비튜멘 및 기타 첨가제를 골재 위에 분사하고 연속식 드럼 혼합기 또는 퍼그 밀(pug mill) 뱃치 혼합기를 사용하여 상기 골재와 균질하게 혼합한다. 160 내지 180℃의 온도에서, 상기 용이하게 혼합되는 아스팔트를 이후 사일로 또는 트럭 내로 옮겨서 이를 필요로 하거나 포장할 건설 현장에 도달하게 할 수 있다.
상기 포장재의 층 및 트래픽 하중에 따라, 상기 광물 골재 크기의 그라데이션(gradation) 및 비튜멘 함유 결합제의 %가 상이한 다양한 유형의 아스팔트 혼합물이 사용 중이다. 아스팔트 혼합물 유형의 중요한 예는 기저층, 결합층 및 마모 코스용 아스팔트 콘크리트, 쇄석 매스틱 아스팔트 및 개립도 다공성 아스팔트이다. 추가의 아스팔트 혼합물 유형은 매스틱 아스팔트 또는 거스 아스팔트이며, 이는 200℃ 초과의 매우 높은 온도에서 생성되어 쏟을 수 있는 형태로 도포된다. 이는 기공이 거의 없는 아스팔트 층을 생성한다.
대안으로, 아스팔트 박층은 또한 포장될 표면 위에 상기 고온 비튜멘 함유 결합제를 분사하고 상기 고온 비튜멘 함유 결합제 위에 광물 골재를 분배하고 롤러를 사용하여 상기 골재를 상기 결합제 내로 가압함으로써 생성될 수 있다. 이러한 기술은 분사 및 칩(spray and chip) 또는 칩 밀봉(chip seal)으로 불리며, 특정한 골재 그라데이션을 요구한다.
아스팔트 혼합물 및 포장재는 상기 아스팔트의 고성능 및 만족스러운 성능을 보장하기 위해 엄격한 국내 및 국제 규정 및 표준의 제한을 받는다.
현재 아스팔트는 또한 새로운 포장도로가 건설되는 경우 재활용될 수 있다. 상기 재활용되는 포장재는 종종 RAP(재생 아스팔트 포장재)로 불린다. 이를 위해, 상기 노후된 아스팔트는 상기 포장재로부터 밀링되어 도포 가능한 그라데이션으로 분쇄되고 새로운 비튜멘 함유 결합제 및 쇄석 골재와 혼합되어 새로운 아스팔트와 적어도 같은 품질을 갖는 생성물을 제공할 것이다. 상기 재활용 아스팔트 중의 비튜멘 함유 결합제가 유효 수명 동안 노화에 의해 심하게 경화된 경우, 복원제가 혼합 생산 동안 첨가될 수 있다. 대부분의 RAP는 "저온 첨가 기술"을 적용하여 예열 없이 아스팔트 혼합 설비 내로 첨가된다. 최종 아스팔트 혼합 온도에 도달하는데 필요한 열 에너지는 상기 목적하는 온도로 가열되는 새로운 골재 및 비튜멘에 의해 도입되어야 한다. 상기 새로운 재료를 가열하기 위한 기술적 제한이 있으므로, 상기 저온 첨가 기술에 의해 첨가될 수 있는 RAP의 %는 상기 생성되는 아스팔트 혼합물의 20 내지 30중량%로 제한된다. 상기 최대 %는 특정한 아스팔트 혼합 유형에 달려 있다. 다만 몇 안되는 아스팔트 혼합 설비만이 RAP 예열을 위해 병렬식 가열 드럼을 구비한다. 이러한 "고온 첨가 기술"은 보다 높은 RAP %의 첨가를 허용한다.
상기 아스팔트 생성물의 특성을 개선시키기 위해 일반적으로 상이한 첨가제 또는 개질제가 사용될 수 있으며, 이들은 충전재(예: 수화 석회, 시멘트, 카본 블랙), 증량제(예: 황, 리그닌), 고무, 엘라스토머 중합체, 플라스토머 중합체, 수지, 섬유(예: 암면, 셀룰로스), 산화방지제, 탄화수소, 박리방지제, 오가노실란, 계면활성제 및 폐기물로부터 선택된다.
선행 기술로부터, 왁스가 고품질 아스팔트 혼합물 및 아스팔트 포장재를 생성하기 위한 비튜멘용으로 적합한 첨가제임이 공지되어 있다. 특히 파라핀 왁스 및 피셔-트롭쉬 왁스와 같은 탄화수소 왁스가 사용되어 왔다.
왁스는 일반적으로 대부분, 적하 융점(drop melting point)이 40℃ 초과이고 약간의 압력하에 닦을 수 있고 혼련 가능하거나 잘 깨지지 않고 20℃에서 투명하거나 불투명하며 분해되지 않으면서 40℃ 초과에서 용융하고 전형적으로 50 내지 90℃에서 용융하며 이례적인 경우 최대 200℃에서 용융하고 페이스트 또는 젤을 형성하고 열 및 전기의 전도체로서 불량한 화학적 조성물로서 정의된다.
왁스는, 예를 들면, 이들의 기원과 같은 다양한 항목에 따라 분류될 수 있다. 본원에서, 왁스는 두 가지 주요 그룹으로 나눌 수 있다: 천연 및 합성 왁스. 천연 왁스는 화석 왁스(예: 석유 왁스) 및 비-화석 왁스(예: 동물성 및 식물성 왁스)로 추가로 나눌 수 있다. 석유 왁스는 거정질 왁스(파라핀 왁스) 및 미정질 왁스(마이크로왁스)로 나눌 수 있다. 합성 왁스는 부분 합성 왁스(예: 아미드 왁스) 및 완전 합성 왁스(예: 폴리올레핀 왁스 및 피셔-트롭쉬 왁스)로 나눌 수 있다.
파라핀 왁스는 석유 진공 증류 컷(cut)으로부터 유래한다. 이들은 맑고 무취이며 식품 접촉을 위해 정제될 수 있다. 이들은 다양한 (주로) n-알칸 및 이소-알칸 뿐만 아니라 일부 사이클로알칸도 함유한다. 미가공 또는 미정제 파라핀 왁스(슬랙 왁스)는 다수의 단쇄를 갖는 고분지형 알칸("오일")을 갖는데, 이는 오일 제거시 제거될 수 있다. 상이한 분포 및 품질의 파라핀 왁스가 이들로부터 수득될 수 있다. 추가의 정제는 증류, 표백 및 수소화처리를 포함할 수 있다.
마이크로왁스는 석유 진공 증류 잔사의 아스팔트 제거, 방향족 제거 및 오일 제거로부터 유래한다. 이들은 분지형 및 환형 알칸이 풍부하고 일반적으로 50% 미만의 n-알칸을 함유한다.
합성 피셔-트롭쉬 왁스는 합성 가스(CO 및 H2)의 알칸으로의 촉매화 피셔-트롭쉬 합성으로부터 유래한다. 석유계 파라핀 왁스와 피셔-트롭쉬 왁스 사이에 상당한 주요한 차이가 있으며, 이는, 예를 들면, 결정화 및 유동학적 거동과 같은 일탈 특성을 생성시킨다. 상기 왁스/탄화수소에 대한 또 다른 공급원은 올레핀성 단량체의 올리고머화/중합으로부터 수득되고 가능하게는 후속적으로 수소화처리되는 생성물이다.
GB 2234512 A는 골재, 비튜멘을 포함하는 결합제, 및 왁스를 포함하는 점도 개질제를 포함하는 도로 포장 조성물을 기재한다. 상기 점도는 원래의 결합제에 비해 25% 이상 감소된다. 적합한 개질제는 미정질 왁스, 몬탄 왁스 또는 석탄 타르 왁스를 포함하지만 파라핀 왁스 또는 오일 슬랙 왁스는 포함하지 않는다. 상기 개질된 결합제는 주로 표면 드레싱(분사 및 칩)용이나 고온 혼합 아스팔트용을 의도한다. 아스팔트 재활용은 언급되지 않는다. 상기 공보까지 포함해서, 도로 포장 조성물용 파라핀 왁스의 존재는 아스팔텐의 대리석에 대한 흡착에 악영향을 미치므로 상기 비튜멘 조성물의 점도를 증가시키기 때문에 바람직하지 못한 것으로 여겨진다. 이는 본래 파라핀 왁스가 풍부한 석유 진공 잔사가 일반적으로 아스팔트 결합제로서 사용되지 않는 이유이다. GB 2234512 A는 비교적 낮은 침투성을 갖는 비교적 경질인 왁스(예: 미정질 왁스)가 비튜멘에서 점도 감소제로서 적합함을 발견하였다. 파라핀 왁스가 그러하듯이 상기 아스팔트의 모든 상태에서 상기 말텐 상과 완전히 혼합하는 대신, 상기 특허에 따르는 왁스는 상기 말텐과의 혼화성이 비교적 낮고, 비교적 저온에서 분산 상을 형성하여 이의 점도를 현저하게 감소시킨다.
EP 1017760 B1은 도로 포장용 아스팔트에서 이의 안정성을 증가시키기 위한 합성 피셔-트롭쉬 왁스의 용도를 기재한다. 피셔-트롭쉬 왁스는 높은 함량의 선형 탄화수소(>90중량%)를 가지며 높은 응고점(최대 105℃)을 가질 수 있다. 상기 아스팔트의 비튜멘 중에 피셔-트롭쉬 파라핀 왁스가 0.5중량% 이상이면 상기 아스팔트의 압밀도(compaction)가 더 높아지는 동시에 아스팔트 혼합 동안 액상 비튜멘의 점도가 감소되는 것으로 밝혀졌다.
피셔-트롭쉬 왁스는 더 낮은 혼합 온도(WMX-가온 혼합물 아스팔트)를 허용하지만, 현재 아스팔트 산업의 일부는 피셔-트롭쉬 왁스의 첨가로 인한 상기 비튜멘의 경도 증가 및 저온 취성을 문제시하는 것으로 밝혀졌다.
발견된 개선점을 토대로, 기타 첨가제와의 추가의 조합 및 비튜멘 중의 피셔-트롭쉬 왁스의 사용이 이후 수년 내에 제안되었다.
WO 02/1 6499 A1는 비튜멘용 탄화수소 내성, 바람직하게는 연료 내성 첨가제로서 왁스, 바람직하게는 합성 피셔-트롭쉬 왁스의 용도를 기재한다. 상기 왁스는 그 자체가 연료 내성이어서 상기 비튜멘의 연료에 대한 내성을 더 커지게 하고 이로부터 제조된 아스팔트의 압밀도를 증가시킴으로써 상기 아스팔트 중에서 상기 연료를 수용하는 공극의 수를 감소시키게 되어 있다.
WO 2008/101809 A1는 하나 이상의 파라핀을 0.5 내지 5.0중량%의 농도로 함유하는 내노화성 비튜멘 함유 조성물을 기재한다. 상기 내노화성은 압연 박막 오븐 시험(Rolling Thin Film Oven Test; RTFOT) 후 상기 비튜멘 함유 조성물의 링 및 볼 연화 온도의 비교적 적은 편차에 의해 반영된다. 상기 파라핀은 바람직하게는 상기 피셔-트롭쉬 합성에 의해 수득되는 합성 파라핀이다.
US 8772381 B2는 화학적 공격에 대한 내성을 개선시키기 위한 가교결합된 비튜멘/중합체 조성물에서 왁스의 용도를 기재한다.
US 8734581 B2는 윤활제 또는 첨가제를 함유하는 비튜멘 함유 포장 혼합물로서 개선된 압밀도로 인해 상기 혼합 온도보다 10 내지 55℃ 더 낮은 온도에서 이를 포장 및 압밀하도록 허용하는 상기 혼합물을 기재한다.
WO 2009/062925는 점착 촉진제를 포함하는 "가온 혼합"용 아스팔트 개질제를 기재한다.
US 2010/0227954 A1은 석유 아스팔트, 폴리올레핀 및 왁스를 포함하는 아스팔트 조성물 및 제품을 기재한다.
WO 2014/043021 A1은 비튜멘 원료, 폴리올레핀 및 임의로 하나 이상의 첨가제를 포함하는 비-블로윙 루핑용 비튜멘 조성물을 기재한다. 상기 조성물은 블로윙 공정을 필요로 하지 않으면서 산화된 비튜멘의 바람직한 특성을 수득하는데 사용된다.
EP 2058056 B1은 중고/재생 아스팔트의 재활용에 있어서 상기 재생 아스팔트의 비튜멘의 노화를 감소시키기 위한 오일과 같은 연화제와 함께 경화제로서의 합성 파라핀 왁스의 용도를 기재한다.
DE 202005003108 U1은 비튜멘, 하나 이상의 동물성 및/또는 식물성 오일 및/또는 지방, 및 하나 이상의 왁스를 포함하는 비튜멘 조성물을 기재한다. 한 예는, 피로 강도가 개선된 비튜멘을 수득하기 위한, 피셔-트롭쉬 왁스 및 평지씨유의 조합물의 용도이다.
US 2014/0076777 A1은 왁스성 비튜멘을 사용하고/하거나 3% 이상의 정제 왁스를 첨가하고 유동점 강하제를 첨가함으로써 아스팔트(즉, 비튜멘)를 업그레이드하는 방법을 기재한다. 상기 왁스는 상기 비튜멘의 점도를 감소시킬 것이고, 상기 유동점 강하제는 상기 비튜멘의 저온 성능을 개선시킬 것이다. 아스팔트 재활용은 언급되지 않는다.
시간 경과에 따라, 전문가들은 각각의 개별 왁스가 비튜멘에서 특정한 특성을 갖지만 상이한 왁스들의 조합 또는 이들 왁스와 기타 첨가제의 조합이 개별 성분들의 특성과 구분되는 특성을 나타낼 수 있음을 인식하였다. 예를 들면, 피셔-트롭쉬 왁스는 단독으로 비튜멘 및 아스팔트 혼합물의 가공 특성 및 이후 이로부터 수득되는 아스팔트의 안정성을 개선시킬 수 있다. 한편, 오일은 복원제로 작용함으로써 아스팔트가 재활용되도록 할 수 있다. 그러나, 아스팔트 생산 동안 비튜멘의 가공 파라미터를 개선시키는 동시에 최종 제품 중의 상기 비튜멘의 물리적 특성을 부정적으로 변경시키지 않는, 특히 상기 비튜멘 및 아스팔트의 경도 및 저온 취성의 증가가 거의 없는 어떠한 왁스 첨가제 또는 조합물도 선행 기술로부터 입수할 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 선행 기술의 단점을 극복하는 비튜멘 및 아스팔트 혼합물 가공에서 우수한 특성을 나타내지만 비튜멘의 물리적 특성에 어떠한 결정적인 영향도 미치지 않는 왁스 혼합물을 발견하는 것이다.
놀랍게도,
- 20 내지 80중량%의 석유 슬랙 왁스(PSW) 및
- 20 내지 80중량%의 피셔-트롭쉬 왁스(FTW)
로 이루어진 하나 이상의 왁스 혼합물로서, 상기 왁스 각각의 함량이 상기 하나 이상의 왁스 혼합물의 총 질량(= 100중량%)에 대해 것인 왁스 혼합물을 포함하는 비튜멘 조성물이 비튜멘 가공에서 우수한 특성을 나타냄을 발견하였다.
본 발명의 추가의 실시양태는 비튜멘 조성물에서, 바람직하게는 이의 가공 적성 및/또는 탄성 회복율을 개선시키기 위한 하나 이상의 왁스 혼합물의 용도이다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 아스팔트 조성물을 생산하기 위한, 특히 상기 아스팔트 조성물의 개선된 내압밀성, 내노화성 및/또는 저온 성능을 수득하기 위한 상기 비튜멘 조성물의 용도이다. 이는 저온 기후(10℃ 미만 또는 심지어 0℃ 미만)에서 장기간 지속되는 내구성 아스팔트에 대해서 뿐만 아니라 과하중 및/또는 과다 교통량 아스팔트 도로에 대해서도 적용 가능하다.
또 다른 실시양태에서, 상기 비튜멘 조성물, 쇄석 골재 및 충전재를 포함하는 아스팔트 조성물이 청구된다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따르는 비튜멘 조성물을 사용함으로써 아스팔트 포장재를 제조하는 방법을 포함한다.
비교적 낮은 점도와 같은 피셔-트롭쉬 왁스의 공지된 개선점이 존재하지만, 저온 취성 및 상기 비튜멘 및 이로부터 생성된 아스팔트의 경도 증가와 같은 가능한 단점이 최소화될 수 있다. 이는 원래의 비튜멘의 물리적 특성이 유지되면서 상기 비튜멘의 가공시의 개선이 달성됨을 의미한다.
더욱이, 본 발명에 따르는 비튜멘 조성물은 피셔-트롭쉬 왁스의 단독 사용에 비해 아스팔트 압밀 온도를 추가로 감소시키는데, 이는 상기 비튜멘 조성물 및 상기 아스팔트 혼합물에서 상기 왁스 혼합물의 결정화 개시가 30℃ 더 낮은 것으로 밝혀졌기 때문이다.
놀랍게도, 본 발명에 따르는 비튜멘 조성물은 현행 기술에 비해 저온 첨가 기술을 사용하여 아스팔트 조성물에서 재생 아스팔트를 증가된 양으로 가공하도록 하는 것으로 밝혀졌다.
또한, 본 발명에 따르는 비튜멘 조성물의 보다 우수한 가공 적성은 150℃ 미만의 온도에서 아스팔트 조성물의 도포 및/또는 압밀을 허용한다.
바람직한 실시양태에서, 상기 비튜멘 조성물은 0.5 내지 2.5중량%, 보다 바람직하게는 1.0 내지 2.0중량%의 상기 하나 이상의 왁스 혼합물을 포함한다.
상기 왁스 혼합물은 바람직하게는 30 내지 70중량%의 석유 슬랙 왁스 및 30 내지 70중량%의 피셔-트롭쉬 왁스로 이루어진다.
또한, 상기 왁스 혼합물은 보다 바람직하게는 50중량%, 가장 바람직하게는 40중량%의 석유 슬랙 왁스(PSW); 및 보다 바람직하게는 50중량%, 가장 바람직하게는 60중량%의 피셔-트롭쉬 왁스(FTW)로 이루어진다.
본 발명에 따르는 조성물에서 사용되는 석유 슬랙 왁스는 석유 진공 증류 컷으로부터 기인하는 미정제 또는 미가공 파라핀 왁스로서 정의되며, 이는 추가의 실시양태에 따라 표백되고/되거나 수소화처리된다(이는 본 발명의 이해에 따라 슬랙 왁스로도 정의된다). 이는 ASTM D 2161에 따르는 점도 등급의 견지에서 80 내지 600 SUS(SUS = "Saybolt Universal Seconds"), 바람직하게는 300 내지 600 SUS의 범위를 추가로 특징으로 할 수 있다.
상기 석유 슬랙 왁스는 바람직하게는 하기 특징 중의 하나 이상을 갖는다:
- ASTM D 938에 따르는 응고점이 65℃ 미만이다;
- ASTM D 7211-06에 따르는 MEK-오일 함량이 15중량% 초과이다;
- ASTM D 7042-11에 따르는 100℃에서의 동점도가 5 내지 10 mm2/s, 바람직하게는 6 내지 8 mm2/s이다;
- ASTM D 1321에 따르는 25℃에서의 니들 침투도가 50 1/10 mm 초과이다;
- n-알칸 함량이 60중량% 미만이다.
본 발명에 따르는 조성물에서 사용되는 피셔-트롭쉬 왁스는 합성 가스(CO 및 H2)의 알칸으로의 코발트- 또는 철-촉매화 피셔-트롭쉬 합성으로부터 유래하는 왁스로서 정의된다. 상기 합성의 미정제 생성물을 증류에 의해 액체 및 상이한 고체 분획들로 분리한다. 상기 왁스는 주로 n-알칸과 소수의 이소-알칸을 함유하고 기본적으로 사이클로알칸 또는 불순물(예: 황 또는 질소)을 함유하지 않는다. 그 대신, 올레핀의 수는 석유계 왁스에 비해 더 많다. 상기 피셔-트롭쉬 왁스는 응고점이 30℃ 내지 105℃이고 탄소쇄장이 탄소수 15 내지 65이다.
상기 피셔-트롭쉬 왁스는 바람직하게는 하기 특징들 중의 하나 이상을 갖는다:
- ASTM D 938에 따르는 응고점이 70℃ 초과, 바람직하게는 75℃ 초과, 보다 바람직하게는 75 초과 내지 85℃, 가장 바람직하게는 75 초과 내지 82℃이다;
- ASTM D 7211-06에 따르는 MEK-오일 함량이 5중량% 미만, 바람직하게는 2중량% 미만이다;
- ASTM D 7042-11에 따르는 100℃에서의 동점도가 5 내지 10 mm2/s, 바람직하게는 7 내지 9 mm2/s이다;
- ASTM D 1321에 따르는 25℃에서의 니들 침투도가 10 1/10 mm 미만이다;
- n-알칸 함량이 80중량% 초과이다.
상기 왁스 혼합물은 바람직하게는 하기 특징들 중의 하나 이상을 갖는다:
- ASTM D 938에 따르는 응고점이 70 내지 85℃, 바람직하게는 72℃ 내지 83℃, 보다 바람직하게는 75℃ 내지 82℃이다;
- ASTM D 7211-06에 따르는 MEK-오일 함량이 10중량% 미만이다;
- ASTM D 1321에 따르는 25℃에서의 니들 침투도가 15 내지 30 1/10 mm이다;
- n-알칸 함량이 60중량% 초과이다.
상기 n-알칸 함량은 가스 크로마토그래피에 의해 측정된다. 상기 유럽 왁스 연합의 표준 방법 001/03이 이를 위해 사용될 수 있다.
상기 피셔-트롭쉬 왁스 또는 상기 석유 슬랙 왁스가 바람직하게는 수소화처리되고, 보다 바람직하게는 둘 다 수소화처리된다. 상기 왁스 성분의 수소화처리는 이들을 포함하는 비튜멘 조성물의 내노화성을 개선시킨다.
이러한 이론에 결부되지 않지만, 이는 수소화처리 후 상기 왁스 성분 중의 불포화 탄화수소가 비교적 소량이라는 점으로부터 기인할 수 있다.
상기 피셔-트롭쉬 왁스의 수소화처리는 왁스 수소화처리 분야의 숙련자들에게 공지된 임의의 적합한 기술을 사용하여 촉매적으로 수행될 수 있다. 전형적으로, 상기 피셔-트롭쉬 왁스는 약 30 내지 약 70 bar, 예를 들면, 약 50 bar의 절대압 및 약 150 내지 약 250℃, 예를 들면, 약 220℃의 승온에서 NiSat 310(공급원: Sued-Chemie SA(Pty) Ltd, 남아프리카 1624, 클루어캅, 1 호른 스트리트 소재)과 같은 니켈 촉매의 존재하에 수소를 사용하여 수소화처리된다. 상기 피셔-트롭쉬 왁스의 수소화처리는 알콜과 같은 성분들 또는 산소 및 불포화 탄화수소(예: 올레핀)를 함유하는 기타 화합물이 수소와의 촉매 반응에 의해 알칸으로 전환되는 방법으로 이해되어야 한다. 이는 수소화이성체화 또는 수소화분해와 같은 분해 반응을 포함하지 않는다.
석유 슬랙 왁스는 방향족, 황 및 질소 화합물을 함유한다. 상기 슬랙 왁스는 80 내지 150 bar의 수소압, 250 내지 350℃의 온도와 같은 증강 조건하에 바람직하게는 0.3 내지 2h-1의 공간 속도에서 수소화처리함으로써 상기 기타 성분들로부터 자유로와질 수 있다. 석유 슬랙 왁스를 수소화처리하기에 적합한 바람직한 촉매는 황화된 Ni, Mo, W 촉매이다.
상기 비튜멘 조성물은 또한 엘라스토머(예: SBS 및 유사한 블록 공중합체) 및 플라스토머(예: EVA 또는 폴리올레핀)의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 중합체를 한 실시양태에 따라 7중량%까지 포함할 수 있다.
추가의 첨가제는 고무(예를 들면, 최대 25중량%), 수지(예를 들면, 최대 10중량%), 박리방지제(예를 들면, 최대 3중량%), 섬유(예를 들면, 최대 5중량%), 오가노실란(예를 들면, 최대 2중량%), 계면활성제 및/또는 점착촉진제(예를 들면, 최대 2중량%), 예를 들면, 아민, 아미드 또는 유기 인산 에스테르의 그룹으로부터 선택될 수 있다. 또한 (상기 청구된 왁스와 상이한) 추가의 탄화수소를 첨가할 수 있다.
이러한 아스팔트 조성물은 도로 포장, 공항 포장, 주유소 포장, 진입로 포장, 주차장 포장, 자전거 및 도보 경로 포장, 병참지 포장 또는 농로 포장에 사용될 수 있다.
또한, 상기 아스팔트 조성물은 바람직하게는 25중량% 초과, 바람직하게는 30중량% 초과, 보다 바람직하게는 40중량% 초과, 가장 바람직하게는 60중량% 초과의 재생 아스팔트를 함유한다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서,
- 상술한 비튜멘 조성물을 150 내지 190℃의 온도에서, 매스틱 아스팔트의 경우 최대 250℃의 온도에서 광물 골재 및 충전재와 혼합하여 아스팔트 조성물을 수득하는 단계;
- 상기 아스팔트 조성물을 트럭 또는 저장 사일로(storage silo) 내에 충전하는 단계;
- 이를 건설 현장으로 옮기는 단계;
- 상기 아스팔트 조성물을 상기 표면에 포장장치를 사용하여 도포하여 아스팔트 표면을 수득하는 단계; 및
- 상기 아스팔트 표면을 롤러를 사용하여 압밀하는 단계
를 포함하는 아스팔트 포장재의 제조방법(방법 A)이 청구된다.
상기 방법은 25중량% 초과, 바람직하게는 30중량% 초과, 보다 바람직하게는 40중량% 초과, 가장 바람직하게는 60중량% 초과의 재생 아스팔트를 이를 가열하지 않으면서 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서,
- 상술한 비튜멘 조성물을 상기 건설 현장으로 옮기는 단계;
- 상기 비튜멘 조성물을 상기 표면 위에 분사하는 단계;
- 상기 비튜멘 조성물의 고온층 위에 광물 골재를 분배하는 단계; 및
- 상기 광물 골재를 롤러를 사용하여 비튜멘 조성물 층으로 압착(pressing)하는 단계
를 포함하는 아스팔트 포장재의 제조방법(방법 B)이 청구된다.
실시예
실시예 1
DIN EN 12591에 따르는 등급 70/100(비개질)을 갖는 비튜멘 샘플을 비튜멘에 대해 40중량% Sasolwax C80M 및 60중량% Prowax 561 또는 1.5중량%의 피셔-트롭쉬 왁스(Sasobit)로 이루어진 1.5중량%의 왁스 혼합물 A(Sasobit Redux, 표 1 참조)과 혼합하였다.
왁스 혼합물 A, 상기 왁스 혼합물 A에서 사용되는 석유 슬랙 왁스 및 피셔-트롭쉬 왁스, 및 Sasobit의 특성
응고점[℃]
ASTM D 938		 25℃에서의
침투도[1/10mm]
ASTM D 1321		 100℃에서의
점도[mm2/s]
ASTM D 7042-11		 n-알칸 함량* 오일 함량
ASTM D 7211-06
왁스 혼합물 A(60% PSW1/40% FTW1 = Sasobit Redux 78.0 27 8.2 62.5 7.8
PSW1(Prowax 561, 공급원: ExxonMobil) 63.5 76 8.5 32.6 17.4
FTW1(Sasolwax C80M) 77.0 9 8.0 86.2 1.3
Sasobit 101.1 1 135℃에서
12.0		 89.9 <1.0
*: 유럽 왁스 연합의 표준 방법 001/03에 따르는 가스 크로마토그래피에 의해 측정
상기 왁스 혼합물 A의 응고점은 비교적 고융점 피셔-트롭쉬 왁스 성분 Sasolwax C80M에 의해 특징지워지므로, 이는 상기 적용 가능한 방법(ASTM D 938)의 정확도 내에서 상기 피셔-트롭쉬 왁스와 동일한 응고점을 갖는다.
상기 비튜멘 샘플의 특성은 DIN EN 1426에 따르는 니들 침투도, DIN EN 1427에 따르는 연화점(링 및 볼) 및 각각 DIN EN 14770에 따르는 복합 전단 모듈러스 G* 뿐만 아니라 상 각(phase angle) δ을 측정함으로써 결정하였으며, 후자는 동적 전단 유동계를 적용함으로써 측정한다. 높은 G* 및 낮은 δ 값은 상기 비튜멘 결합제의 높은 경도를 의미한다(표 2).
비튜멘 특성
파라미터[단위] 0%
첨가된 왁스
(100% 비튜멘)		 1.5%
왁스 혼합물 A
(98.5% 비튜멘)		 1.5%
Sasobit
(98.5% 비튜멘)
25℃에서의 침투도[0.1mm] 72.0 59.0 48.0
연화점 링 및 볼[℃] 48.8 50.4 57.4
40℃에서의 G*[Pa] 26840 49500 69170
50℃에서의 G*[Pa] 6169 7767 15240
60℃에서의 G*[Pa] 1671 1517 3684
40℃에서의 상 각 δ[°] 78.62 74.35 70.94
50℃에서의 상 각 δ[°] 83.35 81.20 75.51
60℃에서의 상 각 δ[°] 86.47 86.30 78.27
상기 왁스 혼합물 A는 상기 피셔-트롭쉬 왁스 Sasobit에 비해 상기 비튜멘의 니들 침투도, 연화점, 복합 모듈러스 및 상 각에 대해 훨씬 낮은 영향을 미침을 확인할 수 있다. 이들 결과는 석유 슬랙 왁스와 피셔-트롭쉬 왁스의 혼합물이 사용되는 경우 비튜멘의 경도에 대해 감소된 영향을 나타낸다.
본 발명에 따르는 왁스 혼합물을 포함하는 비튜멘의 가공에 대해 상기 첨가제의 영향을 측정하기 위해, 상기 비튜멘 조성물의 동점도를 상이한 가공 온도에서 플레이트 직경이 25 mm이고 플레이트 거리가 1mm인 병렬식 플레이트 점도계를 사용하여 측정하였다(표 3 참조).
상이한 가공 온도에서 비튜멘 조성물의 점도
전단율 50 Pa에서 120℃에서의 점도[mPa s] 전단율 30 Pa에서 135℃에서의 점도[mPa s] 전단율 10 Pa에서 160℃에서의 점도[mPa s]
70/100 비튜멘 1260 550 190
70/100 + 1.5% Sasobit 980 450 160
70/100 + 1.5% 왁스 혼합물 A 960 455 165
상기 결과로부터, 본 발명에 따르는 비튜멘 조성물은 상기 표준 비개질 비튜멘에 비해 훨씬 더 낮은 온도에서 적정한 점도로 가공될 수 있음을 확인할 수 있다. 상기 왁스 혼합물 A는 연질 비튜멘 등급의 경도에 대해 훨씬 더 적은 영향을 미침에도 불구하고 비튜멘에 대한 점도 감소가 기존 Sasobit와 거의 동일한 영향을 갖는다(표 2 참조).
실시예 2
DIN EN 12591에 따르는 등급 50/70(비개질)을 갖는 비튜멘을 1.5중량%의 왁스 혼합물 A(표 1 참조)와 혼합하였다. RTFOT(회전 박막 오븐 시험, ASTM D2872) 및 PAV(가압 노화 용기, DIN EN 14769)를 적용하는 실험실 노화 시뮬레이션 후, 상기 비튜멘의 저온 거동은 ASTM D6648에 따라 굴곡 빔 유동계(BBR)를 적용하는 m-값 및 S-값을 측정하고 이를 왁스가 없는 동일한 등급의 비튜멘과 비교함으로써 특징지워진다(표 4 참조). RTFOT는 아스팔트 혼합물 생성 동안 상기 비튜멘 노화를 시뮬레이션하기 위한 실험실에서 수행되고, PAV 노화는 아스팔트 포장재의 유효 수명 동안 상기 비튜멘 노화를 시뮬레이션하기 위해 수행된다. 상기 m-값 및 S-값 한계치는 초과하면 안되는 경도에 대한 파라미터이다. ASTM D6373/ASTM D7673에 따르면, 상기 BBR 시험은 상기 경도 한계치에 도달하는 온도를 측정하기 위해 상이한 온도에서 수행되었다.
RTFOT 및 PAV 노화 후 비튜멘 등급 50/70의 저온 경도 특성.
파라미터[단위] 50/70 비튜멘 50/70 + 1.5% 왁스 혼합물 A
BBR m-값 한계치 온도[℃] -13.8 -13.9
BBR S-값 한계치 온도[℃] -17.1 -17.6
본 발명에 따르는 왁스 혼합물 A는 상기 시험 방법의 정밀도를 고려하면 상기 비튜멘의 저온 경도를 변화시키지 않음이 밝혀졌다. 노화 후 비교적 낮은 경도 한계치 온도가 한랭 기후에서 아스팔트 포장재의 우수한 성능 및 내구성에 바람직하다.
실시예 3
실시예 2에서와 동일한 비튜멘 등급 50/70 뿐만 아니라 1.5중량%의 왁스 혼합물 A를 갖는 비튜멘을 사용하여 TL StB 07/1 3에 따르는 아스팔트 콘크리트 혼합물 AC 11 DS를 제조하였다. 상기 아스팔트 혼합물을 둘 다 145℃에서 압밀하고, 상기 파괴 온도를 DIN EN 12697-46에 따라 TSRST(열적 응력 제한 시료 시험)로 조사하여 상기 아스팔트의 저온 성능에 대한 정보를 수득하였다(표 5 참조). TSRST 동안, 아스팔트 시료는 상기 열 유도된 수축력이 상기 시료를 균열시킬 때까지 10℃/h로 냉각되면서 일정한 길이로 유지된다.
AC 11 DS의 TSRST 파괴 온도
파라미터[단위] 50/70 비튜멘 50/70 + 1.5% 왁스 혼합물 A
파괴 온도[℃] -20.4 -20.9
상기 결과는 또한 상기 시험 방법의 정밀도를 고려하면 아스팔트의 저온 거동이 상기 왁스 혼합물 A에 의해 영향을 받지 않음을 나타낸다.
실시예 4
중합체 개질된 비튜멘(PmB) 등급 25/55-55를 1.5중량%의 왁스 혼합물 A와 혼합하고, 이의 탄성 회복율을 DIN EN 13398에 따라 측정하고, 왁스가 없는 PmB와 비교하였다(표 6 참조). 중합체 개질된 비튜멘 등급은 성능 및 내구성이 증진된 아스팔트 포장재용으로 사용 중이다. 엘라스토머 함유 중합체 개질된 비튜멘 등급(PmB A)에 대한 TL 비튜멘-StB 07/13에 따르는 사양은 최소한의 탄성 회복율을 요구한다.
탄성 회복율 시험 결과
파라미터[단위] PmB 25/55-55 PmB 25/55-55 + 1.5% 왁스 혼합물 A
25℃에서의 탄성 회복율[%] 72 75
일반적으로, 선행 기술에 따르는 피셔-트롭쉬 왁스(Sasobit)는 PmB의 탄성 회복율을 감소시킨다. 본 발명에 따르는 왁스 혼합물은 상기 엘라스토머 개질된 비튜멘의 탄성 회복율을 감소시키지 않음이 밝혀졌다.
실시예 5
DIN EN 12591에 따르는 등급 70/100(비개질)을 갖는 비튜멘을, 50/70 품질의 결합제가 결과적으로 수득되도록 순수한 결합제 및 30중량% RAP-함량에 대해 1.5중량%의 왁스 혼합물 A, 새로운 골재 및 충전재와 혼합하여 TL 아스팔트-StB 07/13에 따라 아스팔트 기재층 혼합물 AC 32 T S를 제조하였다. 상기 생성된 결합제에서 왁스 혼합물 A의 양은 1.05중량%이었다. 비교용으로 동일한 비튜멘과 RAP를 사용하여 상기 왁스 혼합물(기준)을 첨가하지 않으면서 AC 32 T S 아스팔트 혼합물을 생성하였다. 상기 비튜멘 함유 결합제를 DIN EN 12697에 따라 상기 두 아스팔트 혼합물로부터 추출하고, 상기 특성을 실시예 1에서와 같이 측정하고 표 7에 나타내었다. 1.05중량%의 왁스 혼합물 A를 갖는 생성된 비튜멘 함유 결합제의 물리적 특성은 상기 왁스가 없는 비튜멘의 특성과 거의 동일한데, 이는 상기 왁스 혼합물이 보다 경질인 비튜멘 등급의 물리적 특성에 대해 어떠한 부정적 영향도 미치지 않음을 보여준다.
AC 32 T S 아스팔트 혼합물로부터 추출 후 비튜멘 특성.
파라미터[단위] 새로운 비튜멘 70/100 RAP 중의 노화된 비튜멘 왁스 첨가 없이 생성된 비튜멘(기준) 1.05% 왁스 혼합물을 갖도록 생성된 비튜멘
침투도(25℃)
[0.1mm]		 91 21 43 42
연화점
링 및 볼[℃]		 45.4 68.6 55 57
추가로, 표 3의 비튜멘 조성물을 사용하여 제조되는 아스팔트 혼합물의 내압밀도는 TP 아스팔트-StB Teil 10 B에 따르는 마샬 압밀 방법으로 측정되었다(표 8 참조).
표 7의 비튜멘 조성물로부터 수득한 아스팔트의 마샬 내압밀성
파라미터[단위] 0% 첨가제 1.5% 왁스 혼합물 A
내압밀성, 135℃에서 마샬[-] 29.1 25.8
본 발명에 따르는 비튜멘 조성물은 내압밀성을 감소시키므로 이로부터 제조된 아스팔트의 가공 적성을 증가시킴이 밝혀졌다.
실시예 6
표 10에 주어진 바와 같은 물리적 특성을 갖는 다양한 재활용 아스팔트 포장재로부터 추출한 비튜멘 샘플들은 50중량% PSW2 및 50중량% FTW2로 이루어진 왁스 혼합물 B 및 30중량% PSW2 및 70중량% FTW2로 이루어진 왁스 혼합물 C 1.5중량%로 개질되었다(표 9 참조).
왁스 혼합물 B, 왁스 혼합물 C, 및 이들 왁스 혼합물에서 사용되는 석유 슬랙 왁스(PSW) 및 피셔 트롭쉬 왁스(FTW)의 특성.
응고점[℃]
ASTM D 938		 25℃에서의 침투도
[1/10mm]
ASTM D 1321		 100℃에서의 점도[mm2/s]
ASTM D 7042-11		 n-알칸 함량* 오일 함량
ASTM D
7211-06
왁스 혼합물 B
(50% PSW2/50% FTW2)		 75.5 27 6.9
왁스 혼합물 C
(30% PSW2/70% FTW2)		 79 19 7.9
PSW2(Prowax 750,
공급원: ExxonMibil)		 54.0 78 8.0
FTW2(Sasolwax C80) 80 6 9.4 81.0 1.0
상기 비튜멘 샘플의 특성은 DIN EN 1426에 따르는 니들 침투도 및 DIN EN 1427에 따르는 연화점(링 및 볼)을 측정함으로써 측정하였다. 표 10에서의 결과는 본 발명에 따르는 비튜멘 조성물에서 왁스 혼합물 B 및 C가 매우 경질인 비튜멘 등급의 물리적 특성에 어떠한 부정적 영향도 미치지 않음을 보여준다.
비튜멘 특성
파라미터[단위] 0%
왁스 첨가
(100% 비튜멘)		 1.5% 왁스 혼합물 B
(98.5% 비튜멘)		 1.5% 왁스 혼합물 C
(98.5% 비튜멘)		 1.5% FTW2
(98.5% 비튜멘)
25℃에서의 침투도
[0.1mm]		 19.0 19.0 19.0 18
연화점
링 및 볼[℃]		 67.6 71.8 72.2 80.4
실시예 7
DIN EN 12591에 따르는 등급 50/70을 갖는 비튜멘을 1.5중량%의 탄화수소 왁스 혼합물 A, 골재 및 충전재와 혼합하여 아스팔트 마모 코스 혼합물 AC 11 D S를 생성하였다. 상기 아스팔트 혼합물을 DIN EN 12697-33에 따라 세그멘티드 롤러 압밀기를 사용하여 압밀하였다. 압밀하는 동안, 마샬 압밀(TP 아스팔트 StB Teil 10 B)에서와 동일한 방법을 적용하여 상기 아스팔트 혼합물의 내압밀성을 측정하였다. 상기 결과(표 11 참조)는 상기 탄화수소 왁스 혼합물 A가 내압밀성을 감소시킴을 보여준다.
본 발명에 따르는 비튜멘 조성물로 생성되는 상이한 압밀 온도에서의 아스팔트 혼합물의 내압밀성.
파라미터[단위] 0% 첨가제 1.5% 왁스 혼합물 A
95℃에서의 내압밀성 53 Nm 48 Nm
145℃에서의 내압밀성 38.5 Nm 36.5 Nm
실시예 8
아스팔트가 노화됨에 따라, 상기 비튜멘의 경도는 증가한다. DIN EN 14770에 따라 동적 전단 유동계로 측정된 복합 전단 모듈러스 G*는 비튜멘의 경도를 평가하기 위한 특징적인 값이다.
상기 비튜멘의 노화 거동을 기술하기 위해, G*는 상이한 노화 단계에 대해 측정되어야 한다. 이후, 노화 지수가 계산되었다. 즉, 노화후 G*를 노화전 G*로 나눈다. 상기 노화 지수가 작을수록 노화방지 효과가 더 커진다.
20중량% RAP를 갖는 TL 아스팔트-StB 07/13에 따르는 AC 16 B S 결합제 코스 아스팔트 혼합물로부터 비튜멘을 추출하고 DIN EN 14769(PAV - 가압 노화 용기)에 따라 노화시켰다. 원래 사용된 비튜멘의 등급은 25/55-55이었다. G*는 추출후와 상기 추출된 비튜멘의 PAV 노화후 측정되며, 상기 노화 지수가 계산되었다. 이는 2개의 변형태, 즉 왁스 혼합물 A를 사용한 개질이 있는 경우와 없는 경우에 대해 수행되었다. 하기 표 12는 상이한 시험 온도에서 노화 지수의 결과를 나타낸다.
PAV 노화 후 아스팔트 혼합물 AC 16 B S로부터 추출된 비튜멘 함유 결합제의 노화 지수.
노화 지수 G* pav/G* 5℃에서 10℃에서 15℃에서 20℃에서 25℃에서 30℃에서
왁스 비함유 1.529 1.549 1.649 1.894 2.098 2.154
1.2중량% 왁스 혼합물

함유		 1.126 1.150 1.203 1.387 1.529 1.682
상기 결과는 상기 왁스 혼합물 A를 갖는 변형태에 대한 노화 지수가 상기 첨가제가 없는 변형태에 대한 노화지수보다 더 낮음을 보여준다. 그러므로, 상기 왁스 혼합물은 상기 비튜멘에 대한 노화방지 효과를 갖는다.
실시예 9
비튜멘 50/70 중의 왁스 혼합물 A의 결정화 개시 온도는 ASTM D441 9-90에 따라 시차 주사 열량계(DSC) 기술을 적용하여 즉정하였다. 상기 결정화 개시 온도보다 고온에서, 상기 왁스 혼합물은 상기 비튜멘 조성물의 점도를 감소시키며, 이로써 상기 비튜멘 조성물로 제조된 아스팔트 혼합물의 가공 적성 및 압밀성을 개선시킨다.
상기 결과(표 13 참조)는 상기 왁스 혼합물 A가 57℃까지 내려가는 저온에서 개선된 아스팔트 압밀도를 제공하는 반면, 선행 기술의 피셔-트롭쉬 왁스 Sasobit는 단지 90℃ 초과에서만 이러한 효과를 제공한다.
2 K/min 냉각 속도에서 DSC에 의해 측정되는 비튜멘 50/70에서 3% 왁스 혼합물 A 및 3% Sasobit의 왁스 결정화 개시 온도.
파라미터[단위] 비튜멘 50/70 +
3% 왁스 혼합물 A		 비튜멘 50/70 +
3% Sasobit
왁스 결정화 개시[℃] 57 90
실시예 10
체코 규정에 따라 결합제 코스 혼합물 ACbin16 중의 60% 재생 아스팔트 포장재 및 마모 코스 혼합물 ACsurf 11 중의 50% 재생 아스팔트 포장재를 사용하여 아스팔트 혼합물을 생성하였다. 상기 혼합물의 새로운 부분은 2.5중량% 왁스 혼합물 A를 갖는 비튜멘 등급 50/70을 포함한다. 이는 상기 결합제 코스의 비튜멘 중의 1.25중량% 왁스 혼합물 A 및 최종 아스팔트 혼합물의 결합제 코스의 비튜멘 중의 1.0중량% 왁스 혼합물 A를 생성시킨다. 상기 아스팔트 혼합물은 150℃에서 상기 혼합 설비를 떠난다. 상기 주변 온도가 낮으므로(중앙 유럽에서 11월), 상기 아스팔트 혼합물은 건설 현장에서 포장되는 경우 130℃까지 낮게 냉각된다. 이러한 낮은 포장 온도에도 불구하고, 상기 레잉 및 롤러 압밀은 문제 없이 가능했고, 상기 요구되는 최소 압밀도를 초과하였다. 상기 압밀도는 Troxler 핵 게이지를 사용하여 측정하였다(표 14). 핵 밀도 게이지는 건설 현장에서 상기 아스팔트 층들의 밀도를 신속하고 비파괴적으로 측정하기 위해 도로 포장에서 흔히 사용되는 기구이다. 핵 방사선 공급원은 아스팔트와 상호작용하는 입자 구름을 방출한다. 검측기 뒤로 산란되는 방사선을 계수한다. 상기 아스팔트가 조밀할수록, 상기 방사선이 감지기를 향해 재투사될 가능성이 더 높아질 것이다. 보정 인자를 사용하여 실제 밀도 및 압밀도에 대한 카운트를 상호관련시킨다.
포장된 아스팔트에서 측정되는 제위치 압밀도.
아스팔트 혼합물 재생 아스팔트
함량[%]		 생성된 왁스 혼합물 A

함량[%]* 		평균 압밀도[%] 명시된
압밀도[%]
ACsurf11 50 1.25 99.2 >97
ACbin16 60 1.0 99.1 >97
*: 비튜멘의 총량에 대한 값
실시예 11
독일 규정 TL 아스팔트-StB 07/13에 따르는 아스팔트 콘크리트 마모 코스 혼합물 AC 11 DS를 생성하였다. 상기 혼합물은 20% 재생 아스팔트를 함유하며, 상기 새로운 부분은 독일 규정 TL 비튜멘-StB 07/13에 따라 중합체 개질된 비튜멘 PmB 25/55-55을 사용하여 제조하였다. 상기 아스팔트 혼합물의 한 부분은 상기 생성된 비튜멘의 총량에 관련된 1.5중량% 왁스 혼합물 A를 함유하고, 상기 혼합물의 나머지 부분은 왁스를 함유하지 않으며 현행 아스팔트에 대한 기준으로서 제공된다. 상기 아스팔트는 둘 다 8 내지 13℃의 주변 기온에서 강한 바람하에 포장되었다. 상기 압밀도는 포장장치 후와 각각의 3회 롤러 통과 후 Troxler 핵 게이지를 사용하여 측정하였다. 동시에, 상기 아스팔트의 온도를 측정하였다. 규정 ZTV 아스팔트-StB 07/13은 상기 포장된 아스팔트층에 대해 98%의 최소 압밀도를 요구한다. 상기 측정된 압밀도(표 15)는 왁스 혼합물 A를 함유하는 아스팔트가 보다 용이하게 압밀되어 1회 롤러 통과후 이미 98%의 상기 명시된 최소 압밀도에 도달함을 보여준다. 상기 기준 아스팔트 혼합물은 2회 롤러 통과를 요구하였다.
AC 11 DS 아스팔트 혼합물을 포장하는 동안 압밀도 및 온도.
비튜멘과 관련된 1.5% 왁스 혼합물 A를 갖는 AC 11 DS 왁스 없이 AC 11 DS
측정 시간 압밀도[%](아스팔트 온도)
포장장치 후 88.6(145℃) 88.7(126℃)
1회 롤러 통과후 98(122℃) 96.0(118℃)
2회 롤러 통과후 99.1(90℃) 98.7(99℃)
3회 롤러 통과후 100.0(87℃) 99.7(84℃)

Claims (30)

  1. - 20 내지 80중량%의 석유 슬랙 왁스(PSW) 및
    - 20 내지 80중량%의 피셔-트롭쉬 왁스(FTW)
    로 이루어진 하나 이상의 왁스 혼합물로서, 상기 왁스 각각의 함량이 상기 하나 이상의 왁스 혼합물의 총 질량에 대한 것인 왁스 혼합물을 포함하는 비튜멘 조성물(bitumen composition).
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 왁스 혼합물을 0.5 내지 2.5중량% 포함하는 비튜멘 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 왁스 혼합물을 1.0 내지 2.0중량% 포함하는 비튜멘 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 왁스 혼합물이 30 내지 70중량%의 상기 PSW로 이루어지고, 나머지가 상기 FTW인 비튜멘 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 왁스 혼합물이 50중량%의 상기 PSW로 이루어지고, 나머지가 상기 FTW인 비튜멘 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 왁스 혼합물이 40중량%의 상기 PSW로 이루어지고, 나머지가 상기 FTW인 비튜멘 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 PSW가
    - ASTM D 938에 따르는 응고점이 65℃ 미만이다;
    - ASTM D 7211-06에 따르는 MEK-오일 함량이 15중량% 초과이다;
    - ASTM D 7042-11에 따르는 100℃에서의 동점도가 5 내지 10 mm2/s이다;
    - ASTM D 1321에 따르는 25℃에서의 니들 침투도가 50 1/10 mm 초과이다; 및
    - n-알칸 함량이 40중량% 미만이다;
    라는 특징들 중의 하나 이상을 갖는 비튜멘 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 PSW가
    - ASTM D 938에 따르는 응고점이 65℃ 미만이다;
    - ASTM D 7211-06에 따르는 MEK-오일 함량이 15중량% 초과이다;
    - ASTM D 7042-11에 따르는 100℃에서의 동점도가 6 내지 8 mm2/s이다;
    - ASTM D 1321에 따르는 25℃에서의 니들 침투도가 50 1/10 mm 초과이다; 및
    - n-알칸 함량이 40중량% 미만이다;
    라는 특징들 중의 하나 이상을 갖는 비튜멘 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 FTW가
    - ASTM D 938에 따르는 응고점이 70℃ 초과이다;
    - ASTM D 7211-06에 따르는 MEK-오일 함량이 5중량% 미만이다;
    - ASTM D 7042-11에 따르는 100℃에서의 동점도가 5 내지 10 mm2/s이다;
    - ASTM D 1321에 따르는 25℃에서의 니들 침투도가 10 1/10 mm 미만이다; 및
    - n-알칸 함량이 80중량% 초과이다;
    라는 특징들 중의 하나 이상을 갖는 비튜멘 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 FTW가
    - ASTM D 938에 따르는 응고점이 75℃ 초과 내지 82℃이다;
    - ASTM D 7211-06에 따르는 MEK-오일 함량이 2중량% 미만이다;
    - ASTM D 7042-11에 따르는 100℃에서의 동점도가 7 내지 9 mm2/s이다;
    - ASTM D 1321에 따르는 25℃에서의 니들 침투도가 10 1/10 mm 미만이다; 및
    - n-알칸 함량이 80중량% 초과이다;
    라는 특징들 중의 하나 이상을 갖는 비튜멘 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 왁스 혼합물이
    - ASTM D 938에 따르는 응고점이 70 내지 85℃이다;
    - ASTM D 7211-06에 따르는 MEK-오일 함량이 10중량% 미만이다;
    - ASTM D 1321에 따르는 25℃에서의 니들 침투도가 15 내지 30 1/10 mm이다; 및
    - n-알칸 함량이 60중량% 초과이다;
    라는 특징들 중의 하나 이상을 갖는 비튜멘 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 왁스 혼합물이
    - ASTM D 938에 따르는 응고점이 75℃ 내지 82℃이다;
    - ASTM D 7211-06에 따르는 MEK-오일 함량이 10중량% 미만이다;
    - ASTM D 1321에 따르는 25℃에서의 니들 침투도가 15 내지 30 1/10 mm이다; 및
    - n-알칸 함량이 60중량% 초과이다;
    라는 특징들 중의 하나 이상을 갖는 비튜멘 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 상기 FTW, 상기 PSW 또는 이들 둘 다가 수소화처리된 비튜멘 조성물.
  14. 제1항에 있어서, 상기 비튜멘 조성물이 엘라스토머 및 플라스토머로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 중합체를 추가로 포함하는 비튜멘 조성물.
  15. 제1항에 있어서, 상기 비튜멘 조성물이 고무, 수지, 박리방지제, 섬유, 오가노실란, 계면활성제 및 점착 촉진제로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 비튜멘 조성물.
  16. - 20 내지 80중량%의 석유 슬랙 왁스(PSW) 및
    - 20 내지 80중량%의 피셔-트롭쉬 왁스(FTW)
    로 이루어진 하나 이상의 왁스 혼합물로서, 상기 왁스 각각의 함량이 상기 하나 이상의 왁스 혼합물의 총 질량에 대한 것인 왁스 혼합물을 포함하는, 비튜멘 조성물에서 가공 조제로서의 용도를 위한 조성물.
  17. 제16항에 있어서, 상기 비튜멘 조성물의 가공 적성 및/또는 탄성 회복을 개선시키는 용도를 위한 조성물.
  18. 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 따르는 비튜멘 조성물을 포함하는, 아스팔트 조성물을 생산하기 위한 조성물.
  19. 제18항에 있어서, 개선된 내압밀성, 내노화성 및/또는 저온 성능을 갖는 아스팔트 조성물을 생산하기 위한 조성물.
  20. 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 따르는 비튜멘 조성물, 쇄석 골재(stone aggregate) 및 충전재를 포함하는 아스팔트 조성물.
  21. 제20항에 있어서, 상기 아스팔트 조성물이 25중량% 초과의 재생 아스팔트를 포함하는 아스팔트 조성물.
  22. 제20항에 있어서, 상기 아스팔트 조성물이 30중량% 초과의 재생 아스팔트를 포함하는 아스팔트 조성물.
  23. 제20항에 있어서, 상기 아스팔트 조성물이 40중량% 초과의 재생 아스팔트를 포함하는 아스팔트 조성물.
  24. 제20항에 있어서, 상기 아스팔트 조성물이 60중량% 초과의 재생 아스팔트를 포함하는 아스팔트 조성물.
  25. - 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 따르는 비튜멘 조성물을 150 내지 190℃의 온도에서, 매스틱 아스팔트(mastic asphalt)의 경우 최대 250℃의 온도에서, 광물 골재 및 충전재와 혼합하여 아스팔트 조성물을 수득하는 단계;
    - 상기 아스팔트 조성물을 트럭 또는 저장 사일로(storage silo) 내에 충전하는 단계;
    - 상기 아스팔트 조성물을 건설 현장으로 옮기는 단계;
    - 상기 아스팔트 조성물을 표면에 포장장치를 사용하여 도포하여 아스팔트 표면을 수득하는 단계; 및
    - 상기 아스팔트 표면을 롤러를 사용하여 압밀(compacting)하는 단계
    를 포함하는 방법 A; 또는
    - 온도가 150 내지 190℃인 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 따르는 비튜멘 조성물을 건설 현장으로 옮기는 단계;
    - 상기 비튜멘 조성물을 표면 위에 분사하여 비튜멘 조성물의 고온층을 수득하는 단계;
    - 상기 비튜멘 조성물의 고온층 위에 광물 골재를 분배하는 단계; 및
    - 상기 광물 골재를 롤러를 사용하여 상기 비튜멘 조성물의 고온층으로 압착(pressing)하는 단계
    를 포함하는 방법 B
    에 의해 아스팔트 포장재를 제조하는 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 방법 A가 재활용 아스팔트를, 상기 재활용 아스팔트를 가열하지 않으면서 상기 아스팔트 조성물에 첨가하여, 25중량% 초과의 재활용 아스팔트를 포함하는 아스팔트 조성물을 수득하는 단계를 포함하는 방법.
  27. 제25항에 있어서, 상기 방법 A가 재활용 아스팔트를, 상기 재활용 아스팔트를 가열하지 않으면서 상기 아스팔트 조성물에 첨가하여, 30중량% 초과의 재활용 아스팔트를 포함하는 아스팔트 조성물을 수득하는 단계를 포함하는 방법.
  28. 제25항에 있어서, 상기 방법 A가 재활용 아스팔트를, 상기 재활용 아스팔트를 가열하지 않으면서 상기 아스팔트 조성물에 첨가하여, 40중량% 초과의 재활용 아스팔트를 포함하는 아스팔트 조성물을 수득하는 단계를 포함하는 방법.
  29. 제25항에 있어서, 상기 방법 A가 재활용 아스팔트를, 상기 재활용 아스팔트를 가열하지 않으면서 상기 아스팔트 조성물에 첨가하여, 60중량% 초과의 재활용 아스팔트를 포함하는 아스팔트 조성물을 수득하는 단계를 포함하는 방법.
  30. 제25항에 있어서, 상기 아스팔트 조성물의 도포 및/또는 압밀이 150℃ 미만의 온도에서 수행되는 방법.
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