KR20050025030A - 아스팔트 개질재 및 아스팔트 혼합물 - Google Patents

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타이유 켄세츠 카부시키카이샤
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Abstract

본 발명은 아스팔트에 대한 용해성이 양호하고, 게다가 가공성 및 저장안정성 등이 우수하고, 또한, 내마모성, 내충격성, 내유동성 등의 물리적 강도를 더욱 향상시킬 수 있는 아스팔트 개질재를 제공하고, 또한, 종래의 기술에서는 고기능 포장에 적용하기 곤란했던 기존 포장의 폐재로부터 얻어진 아스팔트 재생골재를 고기능 포장에 재이용가능하게 하는 아스팔트 개질재를 제공하려는 것으로서, 멜트플로우값이 15g/10분 미만인 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체 100중량부에 대해 점착성부여 수지 0∼100중량부, 프로세스유 5∼100중량부를 함유함과 동시에 이들 각 성분의 합계량 100중량부에 대해 40중량부 이하의 고무를 함유하는 것을 특징으로 한다.

Description

아스팔트 개질재 및 아스팔트 혼합물{An aspalt modifier and aspalt mixture containing thereof}
본 발명은, 아스팔트 개질재 및 그것을 함유하는 아스팔트 혼합물에 관한 것이다. 좀더 상세하게는, 개립도(開立度) 포장 등의 고기능 포장에 적절하게 이용되는 아스팔트 개질재에 관한 것이다.
최근, 투수성, 소음저감성 등의 기능성이 부여된 고기능 포장이 주목받고 있다. 예를 들면, 우천시에 있어서의 양호한 배수를 목적으로 하여, 아스팔트 혼합물 내의 공극(空隙)에 의해 투수성을 갖게 하는 개립도 포장이 주목받고 있다. 또한, 차량이 통과할 때의 소음저감을 목적으로 하여, 아스팔트 혼합물 내의 공극에 의해 소음저감을 도모하는 개립도 포장이 주목받고 있다. 이와 같은 개립도 포장에서는 단위체적당 이용되는 바인더로서의 아스팔트량이 적어지기 때문에, 예를 들면, 합성수지 등으로 이루어지는 개질재가 첨가되는 경우가 많다. 개질재가 첨가됨으로써, 아스팔트 혼합물의 내마모성, 내충격성, 내유동성 등의 물리적 강도를 향상시킬 수 있다.
아스팔트 혼합물의 일반적인 제법으로서는, 아스팔트 플랜트에 있어서의 아스팔트 혼합물 제조시에 아스팔트 개질재를 첨가하는 방식(플랜트믹스방식)이 알려져 있다. 이 플랜트믹스방식에 의하면, 아스팔트에 대해 적정량의 아스팔트 개질재를 혼입하는 것이 가능하다. 게다가, 미리 아스팔트와 아스팔트 개질재를 혼합하기 위한 특별한 장치 등을 설치할 필요가 없다. 이들 점에 있어서 아스팔트에 대해 미리 아스팔트 개질재를 첨가해 두는 프리믹스방식보다도 유리한 점이 많다.
상기 플랜트믹스방식에서는, 아스팔트 혼합물의 제조시 아스팔트와 아스팔트 개질재를 단기간에 혼합시키는 것이 중요하다. 그래서, 종래 아스팔트에 대한 아스팔트 개질재의 용해성(상용성)을 향상시키기 위해, 비닐방향족 탄화수소·공역(共役) 디엔 블록공중합체와 점착성 부여수지와 프로세스유를 혼합하여 이루어지는 아스팔트 개질재가 제안되고 있다(일본국 특개평 5-295273호 공보 참조). 또한, 이와 같은 아스팔트 개질재에 있어서, 제조시의 가공성이나 저장안정성이 개선된 아스팔트 개질재가 제안되고 있다(일본국 특개평 9-25416호 공보).
고기능 아스팔트의 수요가 높아짐에 따라, 가공성, 저장안정성이 우수하고, 또한 내마모성, 내충격성, 내유동성 등의 물리적 강도를 더욱 향상시킬 수 있는 아스팔트 개질재가 절실히 요망되고 있다.
본원발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 것은, 아스팔트에 대한 용해성이 양호하고, 게다가 가공성 및 저장안정성 등이 우수한 아스팔트 개질재를 제공하는 것이다. 또한, 내마모성, 내충격성, 내유동성 등의 물리적 강도를 더욱 향상시킬 수 있는 아스팔트 개질재를 제공하는 것이다. 또한, 종래 기술에서는 고기능 포장에 적용하기 곤란했던 기존 포장의 폐재로부터 얻어진 아스팔트 재생골재를 고기능 포장에 재이용하게 하는 아스팔트 개질재를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 특허청구의 범위의 각 청구항에 기재한 발명이 구성된다.
본원의 제 1의 발명은, 멜트플로우값이 15g/10분 미만인 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체 100중량부에 대해, 점착성부여 수지 0∼100중량부, 프로세스유 5∼100중량부를 함유함과 동시에, 이들 각 성분의 합계량 100중량부에 대해 40중량부 이하의 고무를 함유하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 개질재이다. 이 제 1의 발명에 있어서, 상기 「멜트플로우값」이란 JIS K 7210「열가소성 플라스틱의 흐름 시험방법」에 규정된 방법으로 측정되는 값을 의미하고 있고, 시험온도는 200℃, 시험하중은 49.03N의 조건하에 있어서의 멜트플로우값을 의미하고 있다.
이 제 1의 발명의 아스팔트 개질재에 의하면, 가공성 및 취급성이 우수하고, 게다가 첨가함으로써 아스팔트 혼합물의 내마모성, 내충격성, 내유동성 등의 물리적 강도를 더욱 향상시키는 것이 가능하다.
본원의 제 2의 발명은, 상기 제 1 발명의 아스팔트 개질재로서, 프로세스유의 방향족성분 함유량이 20∼60%이고, 또한 동 프로세스유의 40℃에서의 동점도가 70-900㎟/s의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 아스팔트 개질재이다. 프로세스유의 방향족성분 함유량이나 동점도가 이 범위 내에 있으면, 아스팔트 개질재의 보형성(保形性)이 양호해지고, 아스팔트 개질재의 취급성이나 가공성이 더욱 향상된다.
본원의 제 3의 발명은, 상기 제 1 또는 제 2 발명의 아스팔트 개질재와 아스팔트를 혼합하여 얻어지는 아스팔트 조성물이다. 상기 「아스팔트」라는 것은 소석(小石) 등의 골재나 필러(이하, 골재류라 함)를 상호 결합하기 위한 바인더로서의 아스팔트를 말한다.
본원 명세서에 있어서, 아스팔트 개질재와 아스팔트를 혼합한 개질 아스팔트를 「아스팔트 조성물」이라고 부르기로 한다. 또한, 아스팔트 개질재와 아스팔트와 골재류를 혼합한 것을 「아스팔트 혼합물」이라고 부르기로 한다. 일반적으로는, 이 아스팔트 혼합물이 도로에 부설되는 것으로 포장이 행해진다.
플랜트믹스방식의 경우에는, 아스팔트 플랜트에 있어서 아스팔트 혼합물을 제조할 때에 아스팔트 개질재를 첨가하게 된다. 프리믹스방식의 경우에는, 아스팔트와 아스팔트 개질재를 혼합한 아스팔트 조성물을 미리 조제해 두고, 이 아스팔트 조성물에 대해 골재류를 혼합함으로써 아스팔트 혼합물을 제조한다.
본원의 제 4의 발명은, 제 1의 발명 또는 제 2의 발명의 아스팔트 개질재와 아스팔트와 골재류를 혼합하여 얻어지는 아스팔트 혼합물이다. 이 아스팔트 혼합물은 내마모성, 내충격성, 내유동성 등의 물리적 강도에 우수하며, 단위체적당 아스팔트량이 적어지더라도 종래와 동 정도 또는 그 이상의 물리적 강도를 갖춘 포장을 실현할 수 있다. 따라서, 본 발명에 관한 아스팔트 혼합물은 개립도 포장 등의 고기능 포장에 특히 적합하다.
본원의 제 5의 발명은, 상기 제 4의 발명의 아스팔트 혼합물로서, 골재류로서 기존 포장의 폐재로부터 얻어진 아스팔트 재생골재가 사용되고 있는 아스팔트 혼합물이다. 이에 의해, 종래 고기능 포장에의 재이용이 곤란했던 기존의 아스팔트 포장의 폐재로부터 얻어진 재생골재를 보다 유효하게 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 아스팔트 혼합물은 터프니스·강성력(tenacity)이 우수하기 때문에, 재생골재를 이용한 경우라도, 그 재생골재가 아스팔트 혼합물 중으로부터 박리·탈락되기 어렵다는 특징을 가진다.
본원의 제 6의 발명은, 아스팔트 혼합물을 제조할 때에, 상기 제 1 발명 또는 제 2 발명의 아스팔트 개질재와 아스팔트와 골재류를 플랜트믹스방식에 의해 혼합하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 혼합물의 제조방법이다. 본원발명의 아스팔트 개질재는 아스팔트에 대한 용해성이 우수하기 때문에, 아스팔트에 대해 아스팔트 개질재를 신속하게 혼합시키는 것이 가능하다. 따라서, 플랜트믹스방식에 의한 아스팔트 혼합물의 제조에 특히 적합하다.
본 실시의 형태에 있어서의 아스팔트 개질재는, 아스팔트에 첨가하여 사용되는 것으로, 아스팔트 혼합물의 내마모성, 내충격성, 내유동성 등의 물리적 강도를 향상시키는 것이다. 이 아스팔트 개질재는, 멜트플로우값이 15g/10분 미만인 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체 100중량부에 대해, 점착성부여 수지 0∼100중량부, 프로세스유 5∼100중량부를 함유함과 동시에, 이들 각 성분의 합계량 100중량부에 대해 40중량부 이하의 고무를 함유하고 있다. 이하, 이들 각 성분에 대해 설명한다.
<비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체>
본 발명에서 사용되는 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체(이하, 간단히 블록공중합체라고 칭하는 경우가 있다)로서는, 아스팔트의 첨가재로서 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 제한은 없으며, 예를 들면, 부분적 또는 완전히 수소첨가되거나 무수말레인산 등의 변성제로 변성된 것이어도 좋다. 구체적으로는, SBS(스티렌·부타디엔 블록공중합체), SIS(스티렌·이소프렌 블록공중합체), SEBS(스티렌·에틸렌·부틸렌 블록공중합체) 등을 이용하는 것이 가능하다.
통상, 비닐방향족 탄화수소를 주체로 하는 중합체블록(A)을 적어도 1개, 바람직하게는 2개와 공역 디엔화합물을 주체로 하는 중합체블록(B)를 적어도 1개를 가지는 블록공중합체 등을 사용하는 것이 가능하다.
비닐방향족 탄화수소를 주체로 하는 중합체블록(A)이란, 비닐방향족 탄화수소를 50중량% 초과, 바람직하게는 60∼100중량%, 보다 바람직하게는 70∼100중량%, 더욱 바람직하게는 80∼100중량%의 비율로 함유하는 중합체블록이며, 비닐방향족 탄화수소의 단독중합체 또는 비닐방향족 탄화수소와 공역 디엔으로 이루어지는 중합체블록이다. 중합체블록(A) 중의 공역 디엔의 분포는 랜덤, 디파트, 일부 블록상, 또는 그들의 조합 중 어느 것이어도 좋다. 공역 디엔화합물을 주체로 하는 중합체블록(B)이란, 공역 디엔을 50중량% 초과, 바람직하게는 60∼100중량%, 보다 바람직하게는 70∼100중량%, 더욱 바람직하게는 80∼100중량%의 비율로 함유하는 중합체블록이며, 공역 디엔의 단독중합체 또는 공역 디엔과 비닐방향족 탄화수소로 이루어지는 중합체블록이다. 중합체블록(B) 중의 비닐방향족 탄화수소의 분포는 랜덤, 디파트, 일부 블록상 또는 그들의 조합 중 어느 것이어도 좋다.
블록중합체는 선상구조 및 분기상구조 중 어느 것이어도 좋으며, 바람직하게는 하기의 일반식 (a)∼(f)로 표시되는 구조를 가진 것이다.
(a) (A-B)m, (b) (A-B)n-A, (c) (B-A)m-B, (d) ((A-B)n)p-X, (e) ((B-A)m)p-X, (f) ((A-B)n-A)p-X, (g)((B-A)n-B)p-X
이들 일반식에 있어서, A는 비닐방향족 탄화수소를 주체로 하는 중합체블록(A)이고, B는 공역 디엔을 주체로 하는 중합체블록(B)이다. X는 다관능(多官能) 커플링제의 잔기(殘基) 또는 다관능 개시제의 잔기이다. m은 1 이상의 정수이고, 바람직하게는 2 이상의 정수, 보다 바람직하게는 2∼6의 정수이다. n은 1 이상의 정수이고, 바람직하게는 1∼6의 정수, 보다 바람직하게는 1이다. p는 2∼6의 정수이다.
블록공중합체 중의 비닐방향족 탄화수소와 공역 디엔의 조성비는 특별히 제한은 없으나, 터프니스, 강성력 등의 바인더 성상이나 저온특성이 고도로 균형화되기 위해서는, 중량비로 5 : 95∼95 : 5, 바람직하게는 10 : 90∼50 : 50, 보다 바람직하게는 15 : 85∼45 : 55의 범위이다.
블록공중합체의 공역 디엔부의 비닐결합량은 특별히 제한되지는 않으나, 통상은 90%이하, 바람직하게는 1∼60%, 더욱 바람직하게는 5∼30%의 범위이다. 비닐결합량이 과도하게 많으면, 아스팔트 조성물의 침입도(針入度)가 저하되는 경우가 있다.
본 발명에 사용되는 블록공중합체의 분자량은 특별히 제한은 없으나, 아스팔트에 대한 용해성 및 침입도, 터프니스, 강성력, 저온특성 등의 바인더 성상이 고도로 균형화되기 위해서는, GPC 측정의 폴리스티렌환산 중량평균분자량으로 10,000∼1,000,000, 바람직하게는 20,000∼800,000, 보다 바람직하게는 50,000∼500,000이다.
본 발명에 사용하는 블록공중합체는, 공지의 방법에 의해, 예를 들면, 일본국 특공소 36-19286호 공보, 일본국 특공소 43-17979호 공보, 일본국 특공소 45-31951호 공보, 일본국 특공소 46-32415호 공보 등에 기재된 방법에 따라 탄화수소 촉매 중 유기리튬화합물을 개시제로서 사용하고, 비닐방향족 탄화수소와 공역 디엔을 중합시킴으로써 제조하는 것이 가능하다. 중합시, 비닐방향족 탄화수소와 공역 디엔의 반응성비의 조정이나 중합한 공역 디엔부분의 마이크로구조의 변경, 중합속도의 조정 등의 목적으로, 극성화합물을 사용하는 것이 가능하다.
비닐방향족 탄화수소로서는, 예를 들면, 스티렌, α-메틸스티렌, o-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-t-부틸스티렌, 2, 4-디메틸스티렌, 비닐나프탈렌, 비닐안트라센 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 스티렌이 특히 바람직하다. 비닐방향족 탄화수소는 각각 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 사용하는 것이 가능하다.
공역 디엔으로서는, 예를 들면, 1, 3-부타디엔, 이소프렌, 1, 3-펜타디엔, 2, 3-디메틸-1, 3-부타디엔, 1, 3-헥사디엔 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 1, 3-부타디엔 및 이소프렌이 바람직하며, 1, 3-부타디엔이 특히 바람직하다. 공역 디엔은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용하는 것이 가능하다.
블록공중합체의 제조시 중합용매로서 사용하는 탄화수소 용매로서는, 예를 들면, 부탄, 펜탄, 헥산, 이소펜탄, 헵탄, 옥탄, 이소옥탄 등의 지방족 탄화수소류; 시클로펜탄, 메틸시클로펜탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 에틸시클로헥산 등의 지환식 탄화수소류; 벤젠, 에틸벤젠, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용된다. 탄화수소 용매의 사용량은 통상 단량체(單糧體) 농도가 1중량%∼50중량%로 되도록 사용된다.
극성화합물로서는, 예를 들면, 테트라하이드로푸란, 디에틸에테르, 애니솔, 디메톡시벤젠, 에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르류 ; 트리에틸아민, 테트라메틸렌디아민, N-디메틸아닐린, 피리딘 등의 아민류 ; 티오에테르류, 포스핀류, 포스포아미드류, 알킬벤젠설폰산류, 칼륨이나 나트륨 등의 알콕시드류 등을 들 수 있으며, 요구성능에 맞춰 적절하게 선택된다. 극성화합물의 사용량은 화합물의 종류, 요구되는 특성에 따라 적절하게 결정되나, 통상은 유기리튬화합물 1몰에 대해 0.001∼1몰량, 바람직하게는 0.01∼0.5몰량의 범위이다.
개시제로서 사용되는 유기리튬화합물로서는 유기모노리튬화합물이나 유기디리튬화합물등의 다관능개시제(多官能開始劑)등을 들 수 있으며, 구체예로서는, 예를 들면, n-부틸리튬, sec-부틸리튬, tert-부틸리튬, n-헥실리튬, iso-헥실리튬, 페닐리튬, 나프틸리튬, 헥사메틸렌디리튬, 부타디에닐디리튬, 이소프레닐디리튬 등을 들 수 있다. 일반적으로는, 유기모노리튬화합물이 사용되고, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용된다. 사용량은, 목적으로 하는 중합체의 분자량, 유기리튬화합물의 종류에 따라 적의 선택되는데, 예를 들면, n-부틸리튬을 예로 들면, 단량체 전량 100중량부당 통상 0.001∼1중량부, 바람직하게는 0.01∼1중량부의 범위이다.
중합반응(重合反應)은, 등온반응(等溫反應), 단열반응(斷熱反應)의 어느 쪽이어도 좋으며, 통상은 0∼150℃, 바람직하게는 20∼120℃의 온도범위에서 행해진다.
블록공중합체(共重合體)로서는, 상기와 같은 중합반응 후에 다관능 커플링제를 첨가하여 제조되는 것을 사용하는 것도 가능하다. 다관능 커플링제로서는, 예를 들면, 4염화주석, 2염화주석, 4브롬화주석, 4염화규소, 4브롬화규소, 4요오드화규소, 4염화게르마늄, 2염화납, 메틸트리클로로실란, 디메틸디클로로실란, 부틸트리클로로실란, 디부틸디클로로주석, 비스트리클로로실릴에탄, 비스트리클로로스타닐에탄, 테트라메톡시규소, 테트라메톡시주석, 테트라에톡시규소, 테트라에톡시주석, 테트라부톡시규소, 테트라부톡시주석등의 금속화합물 ; 에틸아크릴로니트릴등의 불포화 니트릴류 ; 디브로모벤젠, 디클로로벤젠, 디브롬에틸렌등의 디할로겐화탄화수소류 ; 아디핀산디메틸, 아디핀산디에틸, 벤조산에틸, 테레프탈산디메틸, 테레프탈산디에틸, 프탈산디메틸, 이소프탈산디메틸등의 카본산에스테르류 ; 테레프탈산디클로라이드, 프탈산디클로라이드, 이소프탈산디클로라이드, 아디핀산디클로라이드 등의 카본산할라이드류 ; 4염화탄소 등을 들 수 있다.
이들 다관능 커플링제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용되며, 그 사용량은 유기리튬화합물당 통상 0.01∼2당량, 바람직하게는 0.05∼1.0당량, 더욱 바람직하게는 0.1∼0.5당량의 범위이다. 커플링반응은 통상 0∼150℃에서 0.1∼20시간의 범위에서 행해진다.
블록공중합체로서 부분적 또는 완전히 수소첨가한 것을 사용하는 것이 가능하다. 수소첨가는 (1) Ni, Rt, Pd, Ru 등의 금속을 카본, 실리카, 알루미나, 규조토 등의 담체에 담지시킨 불균일계 촉매, 또는 (2) Ni, Co, Fe, Cr 등의 유기산염 또는 아세틸아세톤염과 유기 A1 등의 환원제를 사용하는 티그라형 촉매 또는 Ru, Rh 등의 유기금속화합물 등의 유기착체 촉매 등의 균일촉매를 사용하여 행해진다. 일반적으로는, 예를 들면, 일본국 특공소 42-8704호, 일본국 특공소 43-6636호, 일본국 특개소 52-41690호, 일본국 특개소 59-133203호, 일본국 특개소 60-220147호에 기재된 바와 같이, 불활성용매 중에서 수소첨가 촉매의 존재하에 수소를 첨가하는 방법이 채용된다.
또한 블록공중합체로서 상기 중합반응 후에 변성제를 첨가하여 제조되는 것을 사용하는 것도 가능하다. 변성제로서는, 예를 들면, 일본국 특공소 62-61615호 공보에서 개시되는 무수말레인산 등의 불포화카본산, 일본국 특공평 4-387770호 공보에서 개시되는 이미노화합물, 시아나미드화합물, 아디리지닐화합물, 아미드화합물 등을 들 수 있다.
본 발명의 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체는 시험온도 200℃, 시험하중 49.03N(5kgf)의 조건하에 있어서의 멜트플로우값이 15g/10분 미만인 것을 단독 또는 2종류 이상 혼합하여 사용된다. 이 멜트플로우값이란 용해된 열가소성 합성수지를 소정의 길이와 직경의 다이를 통하여 압출했을 때의 압출속도를 측정한 값이며, 용액상태에 있는 열가소성 합성수지의 유동성, 점도, 동점도(動粘度) 등의 지표가 되는 값이다.
멜트플로우값이 상기한 범위보다도 크면 아스팔트 개질재의 보형성(保形性)이 불량해지며, 예를 들면, 펠렛상으로 가공한 아스팔트 개질재가 서로 붙어버리기 때문에, 장기저장에 장애를 초래하게 된다.
<프로세스유>
본 발명에 있어서의 프로세스유는 쌀겨기름, 대두유 등의 식물유, 어유, 고래기름 등의 동물유, 실린더유, 윤활유 등의 석유계 중질탄화수소유 등을 사용하는 것이 가능하지만, 경제성이나 시장에 있어서의 유통성 등을 고려하면, 석유계 중질탄화수소유, 그 중에서도 방향족계 탄화수소유를 사용하는 것이 바람직하다. 물론, 파라핀계나 나프텐계의 탄화수소로 이루어지는 프로세스유를 사용하는 것도 가능하다.
프로세스유는 그 프로세스유 중의 방향족성분 함유량이 20∼60중량%이고, 또한 40℃에서의 동점도 값이 70∼900㎟/s의 범위에 있는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 프로세스유 중의 지방족성분량이 30∼55중량%이고, 또한 40℃에서의 동점도 값이 100∼900㎟/s의 범위에 있는 것이 바람직하다.
여기에서, 「지방족성분 함유량」이란, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센 등의 지방족 탄화수소 및 이들 지방족 탄화수소에 비닐기 등의 각종 관능기가 부가된 유도체 전체의 함유량을 나타내고 있다. 프로세스유의 지방족성분 함유량에 대해서는 통상의 방법에 따라 측정하는 것이 가능하다.
프로세스유 중의 지방족성분 함유량 및 동점도의 값이 상기의 범위를 상회하면, 개질재를 펠렛상으로 가공할 때의 펠레타이저 날에의 부착이나 저장시에 개질재 펠렛끼리가 서로 붙는 등의 문제가 발생하여 바람직하지 않다. 프로세스유 중의 지방족성분 함유량 및 동점도의 값이 상기의 범위를 하회하면, 아스팔트 개질재를, 예를 들면, 펠렛상으로 가공할 때의 보형성이 불량해진다. 지방족성분 이외의 잔여 성분, 예를 들면, 나프텐성분 및 파라핀성분의 비율은 특별히 제한되지는 않는다.
프로세스유의 사용량은 블록공중합체 100중량부에 대해 5∼100중량부가 바람직하다. 보다 바람직하게는 10∼75중량부이다. 프로세스유의 사용량이 과도하게 적으면 아스팔트에의 용해성이나 신도 등의 특성이 떨어지며, 역으로 과도하게 많으면 연화점이나 터프니스 등의 특성이 떨어져서 모두 바람직하지 않다.
<점착성부여 수지>
본 발명에 사용되는 점착성부여 수지로서는, 공업적으로 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 쿠마론·인덴수지, 페놀수지, p-t-부틸페놀·아세틸렌수지, 페놀·포름알데히드수지, 텔펜·페놀수지, 폴리텔펜수지, 크실렌·포름알데히드수지, C5계 석유수지, C9계 석유수지, 디시클로펜타디엔계 수지, 폴리부텐, 로진 등 및 이들의 수소첨가물 또는 무수말레인산 등에 의한 변성물 등을 들 수 있다.
이들 점착성부여 수지는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것이 가능하다. 점착성부여 수지의 사용량은 블록공중합체 100중량부에 대해 0∼100중량부가 바람직하다. 하한치인 0이 의미하는 것은 아스팔트 혼합물에 대해 특별히 점착성이 요구되지 않는 것이라면, 점착성부여 수지를 혼합하지 않아도 된다는 것을 나타내는 취지이다. 점착성부여 수지의 더욱 바람직한 사용량은 블록공중합체 100중량부에 대해 5∼75중량부이다.
점착성부여 수지의 사용량이 과도하게 적으면 아스팔트 혼합물의 연화점, 60℃ 점도, 동적 안정도 등의 특성이 떨어진다. 또한, 아스팔트에 대한 용해성도 나빠진다. 역으로, 점착성부여 수지의 사용량이 과도하게 많으면, 아스팔트 혼합물의 터프니스나 강성력 등의 특성이 떨어진다.
<고무>
본 발명의 아스팔트 개질재에서는 상기의 각 성분, 즉 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체, 프로세스유, 점착성부여 수지의 합계량 100중량부에 대해, 40중량부 이하의 고무가 첨가된다. 이 고무는 공업제품 등에 있어서 일반적으로 사용되고 있는 것을 사용하면 되며, 예를 들면, SBR(스티렌부타디엔고무), 클로로프렌고무, 천연고무, 폴리이소프렌고무, 폴리부타디엔고무, 니트릴계 고무, 에틸렌-프로필렌고무, 아크릴고무, 이소프렌-이소부틸고무 등을 이용하는 것이 가능하다. 고무는 에멀젼의 상태로 사용되어도 좋고, 고형의 상태로 사용되어도 좋다. 에멀젼 상태의 경우에는, 고형분으로 환산했을 때에 40중량부 이하의 고무가 첨가된다.
고무의 첨가량이 40중량부보다 많은 경우에는, 아스팔트 개질재의 가공성이 나빠진다. 또한, 아스팔트 혼합물의 내유동성 등의 물리적 강도가 떨어지게 된다.
고무를 첨가하는 방식으로서는, 예를 들면, 이하의 방법을 취하는 것이 가능하다.
(혼합방식)
블록공중합체와 프로세스유 및 점착성부여 수지를 혼합할 때에, 고무를 첨가하여 일정한 처리를 실시함으로써 아스팔트 개질재를 제조한다. 일정한 처리란, 예를 들면, 가열하에서 혼합하여 균일한 조성물로 하고, 필요에 따라 소정 형상·크기로 성형하는 것이다. 이 방법에 의하면, 아스팔트 개질재와 고무를 별도로 운반·보존할 필요가 없고, 수고가 들지 않는다. 또한, 아스팔트에의 혼입시에는 한번에 그것들을 투입하는 것이 가능하기 때문에 생산효율이 향상된다.
(분리방식)
블록공중합체와 프로세스유와 점착성부여 수지를 혼합하여 일정한 처리를 실시함으로써 균일한 조성물을 얻는다. 그리고, 그 조성물을 아스팔트에 혼입할 때에 고무을 첨가한다. 즉, 아스팔트 개질재를 아스팔트에 첨가할 때에는, 이 분리방식과 같이 고무성분과 그 외의 성분을 별도로 첨가하도록 해도 좋다. 이 방식에 의하면 아스팔트의 성상 등에 맞춰, 적당량의 고무를 첨가하는 것이 가능하다.
<아스팔트>
본 발명에 이용되는 아스팔트로서는 특별히 제한되는 것은 아니고, 관용의 아스팔트, 예를 들면, 스트레이트 아스팔트, 세미프론 아스팔트, 프론 아스팔트, 컷트백 아스팔트, 재생 아스팔트 등이 사용가능하다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용하는 것이 가능하다. 탈색 바인더나 프리믹스의 고점도 바인더에도 적용가능하다.
본 발명에 관한 아스팔트 개질재는 아스팔트 100중량부에 대해 1∼100중량부 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 아스팔트 100중량부에 대해 3∼50중량부이다. 가장 바람직하게는 5∼30중량부이다. 사용량이 이보다도 작으면, 아스팔트의 개질효과가 실질적으로 확인되지 않는다. 반대로, 사용량이 이보다도 많으면, 점도가 너무 높아서 아스팔트 혼합물의 시공성이 나빠지며, 경제적으로도 현저하게 불리하게 된다.
<골재류>
본 발명에 관한 아스팔트 개질재를 도로포장에 이용하는 경우에는, 통상 골재 및 필러(이하「골재류」라 칭함)를 혼합하여 아스팔트 혼합물로서 사용된다. 골재류로서는 일반 도로포장용에 사용되는 밀입도, 세립도 또는 조립도 혼합물용, 또는 투수성 포장용, 배수성 포장용, 흡음성 포장용 등에 사용되는 개립도 혼합물용 등의 골재나 필러가 사용된다. 예를 들면, 골재로서는 쇄석, 옥쇄, 자갈, 모래 또는 이들 혼합물 등을 사용하는 것이 가능하다. 필러로서는 석분, 탈크, 탄산칼슘 또는 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 가능하다.
아스팔트 혼합물에 이용되는 골재로서는 모두 신재(新材)여도 좋으나, 기존 포장의 폐재를 분쇄하여 제조된 아스팔트 재생골재가 사용되어도 좋다. 또는, 신재와 아스팔트 재생골재와의 혼합물이 사용되어도 좋다. 재생골재의 사용량은 전체 골재사용량 중, 바람직하게는 0∼70중량%, 보다 바람직하게는 0∼50중량%이다. 아스팔트 재생골재를 이용함으로써 종래 고기능 포장에의 재이용이 곤란했던 기존의 아스팔트 포장의 폐재로부터 얻어진 재생골재를 보다 유효 이용하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 관한 아스팔트 개질재가 첨가된 아스팔트 혼합물은 터프니스·강성력이 우수하기 때문에, 재생골재를 이용한 경우에도 재생골재가 아스팔트 혼합물로부터 박리, 탈락되기 어렵다는 특징을 가진다. 또한, 본 발명에 관한 아스팔트 개질재가 첨가된 아스팔트 혼합물은, 재생골재를 이용한 경우라도 종래와 동 정도 또는 그 이상으로 내유동성, 내충격성 등의 물리적 강도에 우수하다는 특징을 가진다.
골재류의 혼합방법에는 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 미리 조제한 아스팔트와 아스팔트 개질재를 함유하는 아스팔트 조성물과 골재류를 혼합하는 프리믹스방식, 아스팔트 개질재, 아스팔트 및 골재류를 혼합하는 플랜트믹스방식 등의 방법을 이용할 수 있으나, 본 발명의 특징을 보다 효과적으로 활용하는 방법으로서는 플랜트믹스방식이다. 플랜트믹스방식으로서는, 예를 들면, (a) 필러, 가열골재 및 가열아스팔트를 미리 혼합하고, 다음으로 아스팔트 개질재를 첨가하여 혼합하는 방법, (b) 필러, 가열골재, 가열 아스팔트 및 아스팔트 개질재를 동시에 혼합하는 방법, (c) 필러, 가열골재 및 아스팔트 개질재를 미리 혼합하고, 다음으로 가열 아스팔트를 첨가하여 혼합하는 등의 방법이 있다.
<그 외의 성분>
아스팔트 조성물에는 아스팔트 조성물에서 일반적으로 사용되는 첨가제를 배합하는 것이 가능하다. 첨가제는 특별히 제한되는 것은 아니며, 첨가제의 구체예로서는 소석회, 아민류, 아미드류 등의 박리방지제; 메틸셀룰로오즈, 폴리비닐알콜 등의 섬유질 보강재; 탄성향상제, 점도저하제, 점도향상제, 충전제, 안료, 연화제, 산화방지제, 자외선흡수제, 광안정제, 열가소성 수지 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 아스팔트 개질재에는, 필요에 따라 내(耐)블록킹제를 첨가하는 것도 가능하다. 내블록킹제로서는 공업적으로 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 제한되지는 않으며, 예를 들면, 일본국 특개소 56-136347호 공보, 일본국 특개소 61-101503호 공보, 일본국 특개소 5-98051호 공보 및 일본국 특개소 6-228521호 공보 등에 기재되는 유기계 및 무기계 화합물이 사용된다.
유기계 내블록킹제로서는, 예를 들면, 스테아린산아미드, 올레인산아미드, 라우린산아미드, 팔미틴산아미드, 에르쿠산아미드, 베헨산아미드 등의 고급지방산 모노아미드 ; 메틸렌비스스테아린산아미드, 에틸렌비스스테아린산아미드, 에틸렌비스올레인산아미드, 에틸렌비스라우릴산아미드 등의 고급지방산 비스아미드 ; N­스테아릴올레인산아미드, N-스테아릴에르쿠산아미드, N-스테아릴스테아린산아미드, N-올레일스테아린산아미드, 디스테아릴아디핀산아미드 등의 복합형 고급지방산 아미드 ; 라우린산, 미리스틴산, 팔미틴산, 마가린산, 스테아린산, 베헤닌산, 올레인산, 리놀레인산, α-엘레오스테아린산, β-엘레오스테아린산, α-리놀레인산 등의 리튬염, 나트륨염, 칼륨염, 마그네슘염, 칼슘염, 바륨염, 아연염, 알루미늄염, 철염 등의 고급지방산염 ; 폴리아크릴아미드, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 고밀도 폴리에틸렌등의 폴리올레핀, 폴리메타크릴산메틸, 폴리카보네이트, 스티렌아크릴로니트릴 공중합체 등의 수지화합물 등을 들 수 있다.
무기계 내블록킹제로서는 실리카, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 황산칼슘, 수산화알루미늄, 산화아연, 탈크, 클레이 등을 들 수 있다.
이들 내블록킹제는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용된다. 이 중에서도 무기계 내블록킹제가 바람직하다. 내블록킹제의 사용량은 개질재 100중량부당 통상 0∼50중량부, 바람직하게는 0.1∼10중량부, 보다 바람직하게는 0.5∼5중량부이다.
본 발명의 아스팔트 개질재에는 또한, 필요에 따라 힌더드페놀계, 유황계, 인산계 등의 산화방지제; 벤조페놀계 등의 자외선흡수제; 힌더드아민계 등의 광안정제; 본 발명의 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체 이외의 블록공중합체 등의 열가소성 엘라스토머; 에틸렌·에틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌·초산비닐 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리염화비닐계 수지 등의 열가소성 수지; 글래스비즈, 실리카, 카본블랙 등의 무기충전제 등을 첨가하는 것이 가능하다.
아스팔트 개질재를 제조하기 위한 방법은 통상의 방법에 따르면 되고, 예를 들면, 가열용융가마, 롤밀, 단축압출기, 이축압출기, 헨셀믹서 등의 혼합기를 이용하여 상기 각 성분을 혼합하고, 다음으로 프레스, 펠레타이저, 압출성형기, 가공성형기 등으로 성형 가공하는 것이 가능하다.
본 발명의 아스팔트 개질재의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 임의의 형태로 사용할 수 있다. 예를 들면, 펠렛상, 끈모양, 판상, 블록상 등 중 어느 것이어도 좋으나, 아스팔트에의 용융성 측면에서 펠렛상이 특히 바람직하다. 아스팔트 개질재의 펠렛화는 상기 각 성분을 혼합 후, 압출기 등으로 스트랜드상으로 압출하고, 냉수 등으로 냉각 후 펠레타이저 등으로 세단(細斷)가공함으로써 달성할 수 있다. 펠레타이저 전의 스트랜드에 내블록킹제를 바르면, 세단가공성이 보다 개선되어 적합하다. 또한, 펠렛의 크기가 0.5∼50mm, 바람직하게는 1∼20mm, 보다 바람직하게는 2∼10mm일 때에, 아스팔트에의 용해성이 매우 개선되어 적합하다.
이하, 본 발명을 구체예를 들어 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 구체예에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서는 이하의 표 1에 나타내는 블록공중합체를 사용했다. 표 1에 있어서, 각 기호는 이하의 것을 나타내고 있다.
SIS : 스티렌·이소프렌 블록공중합체
SBS : 스티렌·부타디엔 블록공중합체
SEBS : 스티렌·에틸렌·부틸렌 블록공중합체
MFR : 멜트플로우값(200℃, 49.03N)
비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체
기호 종류 MFR(g/10min)
A SIS 2
B SBS 〈1
C SEBS 6
D SIS 15
또한, 실시예에서는 이하의 표 2∼표 4에 나타내는 점착성부여 수지, 프로세스유, 고무를 각각 사용했다. 표 4에 있어서 각 기호는 이하의 것을 나타내고 있다.
SBR : 스티렌·부타디엔고무
CR : 클로로프렌고무
점착성 부여 수지
기호 종류
E 텔펜페놀 수지
F 텔펜 수지
프로세스유
기호 방향족 성분 함유량(wt%) 동점도(40℃)[㎟/s]
G 40.2 325
H 47.6 589
I 27.4 51
J 56.4 996
고무
기호 종류
K SBR
L CR
<아스팔트 개질재의 제조>
표 1∼표 4까지의 기호 A∼L의 재료를 이용하여, 아스팔트 개질재를 제조했다. 그 아스팔트 개질재를 이용하여, 가공성 및 저장안정성 시험을 행했다. 표 5, 표 6은 본 발명의 실시예로서 제조한 아스팔트 개질재의 조성 및 시험결과를 나타낸다(실시예 1∼15). 표 7은 본 발명의 비교예로서 제조한 아스팔트 개질재의 조성 및 시험결과를 나타낸다(비교예 1∼8). 표 5∼표 7에 있어서, 아스팔트 개질재의 성분비율은 중량%로 나타내고 있다. 단, 고무(K, L)에 대해서는 블록공중합체, 점착성부여 수지, 프로세스유의 합계량 100중량부에 대한 중량부(중량%)로 나타낸다.
아스팔트 개질재를 제조하기 위해서 구체적으로는 200리터 헨셀믹서에 점착성부여 수지를 넣고 저속(25Hz)으로 5분간 교반했다. 다음으로 블록공중합체를 첨가하여 1분간 교반 후, 프로세스유 및 필요에 따라 고무를 서서히 첨가하고, 고속(35Hz)으로 9분간 교반한 후, 65mm 단축압출기를 이용하여 끈모양으로 압출하고, 수온 15℃의 냉각조에서 냉각 후, 1중량%의 탄산칼슘을 첨가하여, 회전날을 갖춘 설비된 수냉 펠레타이저에서 3mmφ×4mm의 펠렛으로 절단했다.
(가공성 시험)
상기 펠레타이저를 10분간 운전한 때의 개질재의 회전날에의 부착성을 관찰하고, 하기의 3단계 기준으로 평가했다. 결과를 표 5에 나타냈다.
○: 부착이 확인되지 않음
△: 회전날에 몇 개의 펠렛의 부착이 확인되었으나, 10분간 운전가능했음
×: 스트랜드가 날에 휘감겨서, 10분간 운전하지 못하고 정지했음
(저장안정성 평가)
상기 개질재 펠렛 120g을 7×10㎠의 비닐주머니에 넣고, 50g/㎠의 하중을 걸어 90℃의 오븐 중에서 3시간 정치한 후의 상태를 이하의 3단계 기준으로 평가했다. 결과를 표 5에 나타냈다.
○: 서로 붙지 않음
△: 전체적으로 서로 붙어 있으나, 손가락으로 누르면 금방 무너짐
×: 전체적으로 서로 붙어 있고, 손가락으로 눌러도 무너지지 않음
아스팔트 개질제
실시예 1 2 3 4 5 6 7 8 9
블록 공중합체 A 60 0 35 35 60 75 50 60 70
B 0 35 0 25 0 0 0 0 0
C 0 25 25 0 0 0 0 0 0
D 0 0 0 0 0 0 0 0 0
점착성 부여 수지 E 25 25 25 25 25 0 40 0 25
F 0 0 0 0 0 0 0 20 0
프로세스유 G 15 15 15 15 15 25 10 20 5
H 0 0 0 0 0 0 0 0 0
I 0 0 0 0 0 0 0 0 0
J 0 0 0 0 0 0 0 0 0
고무 K 0 0 0 0 15 0 0 0 0
L 0 0 0 0 0 0 0 0 0
시험결과 시공성
저장안정성
아스팔트 개질제
실시예 10 11 12 13 14 15
블록 공중합체 A 50 60 60 60 60 60
B 0 0 0 0 0 0
C 0 0 0 0 0 0
D 0 0 0 0 0 0
점착성 부여 수지 E 10 20 25 25 25 25
F 0 0 0 0 0 0
프로세스유 G 40 0 15 15 15 15
H 0 0 0 0 0 0
I 0 0 0 0 0 0
J 0 0 0 0 0 0
고무 K 0 0 0 10 20 40
L 0 0 15 0 0 0
시험결과 시공성
저장안정성
아스팔트 개질제
비교예 1 2 3 4 5 6 7 8
블록 공중합체 A 0 30 40 40 60 60 60 60
B 0 0 0 0 0 0 0 0
C 0 0 0 0 0 0 0 0
D 60 30 0 0 0 0 0 0
점착성 부여 수지 E 25 25 50 10 25 20 25 25
F 0 0 0 0 0 0 0 20
프로세스유 G 15 15 10 50 0 0 15 15
H 0 0 0 0 0 0 0 0
I 0 0 0 0 15 0 0 0
J 0 0 0 0 0 20 0 0
고무 K 0 0 0 0 0 0 60 60
L 0 0 0 0 0 0 0 0
시험결과 시공성 × × × × ×
저장안정성 × × × × ×
실시예 1∼5와 같이, 멜트플로우값이 15g/10분 미만인 블록공중합체를 1종 또는 2종 이상 사용한 것에 있어서는, 가공성 및 저장안정성이 양호했다. 이에 대해, 비교예 1, 2와 같이 멜트플로우값 15g/10분 이상의 블록공중합체를 사용한 것에 있어서는, 멜트플로우값 15g/10분 미만의 블록공중합체와 공용한 경우라도, 가공성 및 저장안정성이 떨어지는 결과로 되었다.
또한, 비교예 5, 6에 나타내는 바와 같이, 40℃ 동점도가 70∼900㎟/s 범위 외에 있는 프로세스유(I, J)를 사용한 경우나, 비교예 7에 나타내는 바와 같이, 고무의 첨가량이 블록공중합체, 점착성부여 수지, 프로세스유의 합계량 100중량부에 대해 40중량부를 초과하는 경우도, 아스팔트 개질재의 시공성 및 저장안정성이 떨어지는 결과로 되었다.
<아스팔트 조성물의 제조>
표 5∼표7에 나타내는 아스팔트 개질재를 아스팔트에 첨가하여 아스팔트 조성물을 제조했다. 구체적으로는, 1리터의 글래스용기 중에서 아스팔트 개질재를 180℃로 가열한 스트레이트아스팔트를 첨가하고, 완전히 용해할 때까지 교반을 계속 했다. 그 제조한 아스팔트 조성물의 각종 물성을 측정했다. 측정결과를 표 8∼표 10에 나타낸다.
표 8∼표 10에 있어서, 아스팔트 조성물의 실시예 및 비교예의 번호는 아스팔트 개질재의 실시예 및 비교예의 번호에 대응하고 있다. 예를 들면, 표 8 중의 실시예 1의 아스팔트 조성물에는 표 5 중의 실시예 1의 아스팔트 개질재가 첨가되어 있다. 마찬가지로, 표 10 중의 비교예 1의 아스팔트 조성물에는 표 7 중의 비교예 1의 아스팔트 개질재가 첨가되어 있다.
또한, 표 8∼표 10에 있어서, 품질규격이란 일본 개질아스팔트협회규격(JMAAS01-01)에 있어서 정하고 있는 고점도 개질 아스팔트의 품질규격이다. 또한, 아스팔트에의 용해시간만은 본건출원의 발명자가 플랜트믹스방식에의 적용을 고려하여 설정한 목표치이다.
아스팔트 조성물의 물성 측정법은 이하와 같다.
(1) 용해성
아스팔트에 대한 아스팔트 개질재의 용해성은 일본도로협회에서 제정한 포장시험법 편람에 기재되어 있는 「개질 아스팔트의 시료제작」법에 준하여 180℃로 가열한 아스팔트에 아스팔트 개질재를 첨가·교반하고, 미용해물이 없어질 때까지의 시간(min)을 구했다.
(2) 침입도
아스팔트 조성물의 침입도(1/10mm)는 JIS K 2207에 준하여 측정했다.
(3) 연화점
아스팔트 조성물의 연화점(℃)은 JIS K 2207에 준하여 측정했다.
(4) 터프니스·강성력
아스팔트 조성물의 터프니스(N·m)와 강성력(N·m)는 일본도로협회편의 「포장시험법 편람」에 기재되는 방법에 준하여 측정했다.
(5) 60℃ 점도
아스팔트 조성물의 60℃ 점도(Pa·s)는 일본도로협회편 「포장시험법 편람」에 기재되는 방법에 준하여 측정했다.
아스팔트 조성물
실시예 1 2 3 4 5 6 7 품질규격
혼합비율(아스팔트 개질재/아스팔트) 12/88 12/88 12/88 12/88 14/88 12/88 12/88 -
아스팔트에의용해시간(min) 15 15 10 20 15 20 10 20 이하
침입도(1/10min) 44 43 43 42 42 40 48 40 이상
연화점(℃) 86.8 90.1 87.2 89.9 87.6 90.4 82.5 80 이상
터프니스(N·m) 28.5 26.7 29.2 34.0 35.2 21.2 22.4 20 이상
강성력(N·m) 21.7 20.6 22.5 27.0 28.3 15.3 16.1 15 이상
60℃점도(×104Pa·s) 24.8 84.5 23.2 26.8 35.8 15.9 3.9 2 이상
아스팔트 조성물
실시예 8 9 10 11 품질규격
혼합비율(아스팔트 개질재/아스팔트) 12/88 12/88 12/88 12/88 -
아스팔트에의용해시간(min) 10 20 10 10 20 이하
침입도(1/10min) 46 41 49 46 40 이상
연화점(℃) 84.1 89.6 71.7 85 80 이상
터프니스(N·m) 25.8 23.1 20.2 25.7 20 이상
강성력(N·m) 18.2 16.4 15.6 18.6 15 이상
60℃점도(×104Pa·s) 17.8 41.4 2.5 18.9 2 이상
아스팔트 조성물
비교예 1 2 3 4 품질규격
혼합비율(아스팔트 개질재/아스팔트) 12/88 12/88 12/88 12/88 -
아스팔트에의용해시간(min) 10 10 10 10 20 이하
침입도(1/10min) 47 45 52 55 40 이상
연화점(℃) 66.2 73.6 66.3 62.9 80 이상
터프니스(N·m) 10.4 14.8 9.4 6.2 20 이상
강성력(N·m) 5.6 8.5 4.0 2.8 15 이상
60℃점도(×104Pa·s) 0.8 1.4 0.6 0.8 2 이상
실시예 1∼실시예 5에 나타내는 바와 같이, 멜트플로우값이 15g/10분 미만의 블록공중합체를 1종 또는 2종 이상 사용한 아스팔트 개질재를 첨가한 경우에는, 아스팔트 조성물의 터프니스, 강성력, 60℃ 점도가 품질규격치를 상회했다. 이에 대해, 비교예 1, 2와 같이 멜트플로우값 15g/10분 이상의 블록공중합체를 사용한 아스팔트 개질재를 첨가한 경우에는, 아스팔트 조성물의 일부 물성치가 품질규격을 하회하는 결과로 되었다.
또한, 표 8의 실시예 5에 나타내는 바와 같이, 고무를 첨가함으로써 아스팔트 조성물의 성상이 향상되는 것이 확인되었다. 즉, 고무를 첨가함으로써 아스팔트에 대한 용해성이 양호하며, 게다가 아스팔트 조성물의 터프니스, 강성력, 60℃ 점도 등의 물리적 강도를 보다 향상시킬 수 있는 아스팔트 개질재가 얻어지는 것이 판명되었다.
또한, 실시예 1 및 실시예 6∼8에 나타내는 바와 같이, 점착성부여 수지의 종류에 관계없이, 그 질량이 블록공중합체 100중량부에 대해 0∼100중량부이면, 연화점, 터프니스, 강성력 등의 측면에 있어서 품질규격치를 상회하는 아스팔트 조성물을 얻을 수 있었다. 이에 반해 비교예 3과 같이, 블록공중합체 100중량부에 대해 점착성부여 수지의 사용량이 100중량부를 초과하고 있는 경우에는 연화점, 터프니스, 강성력 등의 측면에서 품질규격치를 하회하는 아스팔트 조성물이 얻어졌다.
또한, 실시예 1 및 실시예 9∼11에 나타내는 바와 같이, 방향족성분 함유량이 20∼60wt%이고, 또한 40℃ 동점도가 70∼900mm2/s의 범위에 있는 프로세스유(G, H)를, 블록공중합체 100중량부에 대해 5∼100중량부 함유하는 아스팔트 개질재를 첨가한 경우에는, 연화점, 터프니스, 강성력 등의 측면에 있어서 품질규격치를 상회하는 아스팔트 조성물을 얻을 수 있었다. 이에 대해, 비교예 4와 같이 블록공중합체 100중량부에 대해 프로세스유의 사용량이 100중량부를 초과하고 있는 경우에는, 연화점, 터프니스, 강성력 등의 측면에 있어서 품질규격치를 하회하는 아스팔트 조성물이 얻어졌다.
<아스팔트 혼합물의 제조>
표 5∼표 7에 나타내는 아스팔트 개질재, 아스팔트 및 골재류를 혼합하여, 아스팔트 혼합물을 제조했다. 그 제조한 아스팔트 혼합물의 각종 물성을 평가했다. 측정결과를 표 11∼표 12에 나타낸다. 또한, 표 11∼표 12에 있어서, 아스팔트 혼합물의 실시예 및 비교예의 번호는 아스팔트 개질재의 실시예 및 비교예의 번호에 대응하고 있다. 예를 들면, 표 11 중의 실시예 1의 아스팔트 혼합물에는 표 5 중의 실시예 1의 아스팔트 개질재가 첨가되어 있다. 마찬가지로, 표 12 중의 비교예 1의 아스팔트 조성물에는 표 7 중의 비교예 1의 아스팔트 개질재가 첨가되어 있다. 또한 표 11∼표 12에 있어서, 골재 종류가 「재생재」라는 것은, 기존 아스팔트 포장의 재생골재를 사용한 경우를 나타내고 있다.
아스팔트 혼합물의 물성 측정법은 이하와 같다.
(공극율)
아스팔트 혼합물의 공극율(%)은 일본도로공단 시험방법「JHS217-1992」의 보충사항에 기재되는 버니어캘리퍼스를 이용하는 방법에 준하여 측정했다.
(동적 안정도)
아스팔트 혼합물의 동적 안정도는 일본도로협회편「포장시험법 편람」에 기재된 방법에 준하여 휠트랙킹 시험을 행하여, 동적 안정도(회/mm)를 산정했다.
(캔타브로 손실율)
아스팔트 혼합물의 캔타브로 손실율(%)은 일본도로공단 시험방법「JHS231-1992」에 준하여 측정했다.
아스팔트 혼합물
실시예 1 5 12 1 13 14 15
혼합비율(아스팔트 개질제/아스팔트) 12/88 14/88 14/88 12/88 14/88 12/88 12/88
골재종류 신재 신재 신재 재생재 재생재 재생재 재생재
공극율(%) 21.4 20.7 21.0 19.9 20.2 20.5 20.5
캔타브로 손실율(20℃) 12.9 8.1 9.6 17.4 13.1 10.9 14.5
캔타브로 손실율(-20℃) 22.4 19.3 20.2 25.5 23.4 21.3 24.6
동적 안정성(회/mm) 4250 5300 5188 3219 4302 5300 3846
아스팔트 혼합물
비교예 7 8
혼합비율(아스팔트 개질제/아스팔트) 14/88 14/88
골재종류 신재 재생재
공극율(%) 21.2 21.0
캔타브로 손실율(20℃) 22.5 28.4
캔타브로 손실율(-20℃) 28.8 파괴
동적 안정성(회/mm) 3680 1870
실시예 1, 5, 12∼15에 나타내는 바와 같이, 고무의 첨가량이 블록공중합체, 점착성 부여 수지, 프로세스유의 합계량 100중량부에 대해 0∼40중량부의 범위에 있는 경우에는, 골재의 종류에 관계없이 아스팔트 혼합물의 캔타브로 손실율이 적고, 동적 안정성이 높은 결과가 되었다. 특히, 고무의 첨가량이 10∼20%의 아스팔트 혼합물은 재생골재를 이용한 경우의 물리적 강도의 개선이 현저한 결과가 되었다. 이에 대해, 비교예 7에 나타내는 바와 같이 고무의 첨가량이 블록공중합체, 점착성부여 수지, 프로세스유의 합계량 100중량부에 대해 40중량부를 초과하고 있는 경우에는, 아스팔트 혼합물의 물리적 강도(캔타브로 손실율, 동적 안정성 등)가 떨어지는 결과가 되었다.
본 발명에 의하면, 아스팔트에 대한 용해성이 양호하고, 게다가 가공성 및 저장안정성 등이 우수한 아스팔트 개질재를 제공하는 것이 가능하다. 또한, 내마모성, 내충격성, 내유동성 등의 물리적 강도를 더욱 향상시킬 수 있는 아스팔트 개질재를 제공하는 것이 가능하다. 또한, 종래의 기술로는 고기능 포장에 적용하기 곤란했던 기존 포장의 폐재로부터 얻어진 아스팔트 재생골재를 고기능 포장에 재이용 가능하게 하는 아스팔트 개질재를 제공하는 것이 가능하다.

Claims (6)

  1. 멜트플로우값이 15g/10분 미만인 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체 100중량부에 대해, 점착성부여 수지 0∼100중량부, 프로세스유 5∼100중량부를 함유함과 동시에, 이들 각 성분의 합계량 100중량부에 대해 40중량부 이하의 고무를 함유하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 개질제.
  2. 제 1항에 있어서, 프로세스유의 방향족성분 함유량이 20∼60%이고, 또한 동 프로세스유의 40℃에서의 동점도가 70∼900㎟/s의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 아스팔트 개질제.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 아스팔트 개질재와 아스팔트를 혼합하여 얻어지는 아스팔트 조성물.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 아스팔트 개질재와 아스팔트와 골재류를 혼합하여 얻어지는 아스팔트 혼합물.
  5. 제 4항에 있어서, 골재류로서 기존 포장의 폐재로부터 얻어진 아스팔트 재생골재가 사용되고 있는 아스팔트 혼합물.
  6. 플랜트믹스방식에 의해 아스팔트 혼합물을 제조할 때에, 제 1항 또는 제 2항에 기재된 아스팔트 개질재와 아스팔트와 아스팔트 재생골재를 혼합하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 혼합물의 제조방법.
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