KR20100138290A - 광경화성 유화아스팔트 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents
광경화성 유화아스팔트 조성물 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100138290A KR20100138290A KR1020090056745A KR20090056745A KR20100138290A KR 20100138290 A KR20100138290 A KR 20100138290A KR 1020090056745 A KR1020090056745 A KR 1020090056745A KR 20090056745 A KR20090056745 A KR 20090056745A KR 20100138290 A KR20100138290 A KR 20100138290A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- asphalt
- water
- emulsified asphalt
- emulsified
- weight
- Prior art date
Links
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 title claims abstract description 220
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 title claims description 63
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 62
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 13
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims description 6
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims description 5
- WXMKPNITSTVMEF-UHFFFAOYSA-M sodium benzoate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 WXMKPNITSTVMEF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 235000010234 sodium benzoate Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000004299 sodium benzoate Substances 0.000 claims description 5
- NMCJLJVJASEPEU-UHFFFAOYSA-N 1,2-diphenylethane-1,2-dione;trimethylazanium;chloride Chemical compound [Cl-].C[NH+](C)C.C=1C=CC=CC=1C(=O)C(=O)C1=CC=CC=C1 NMCJLJVJASEPEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 claims description 4
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 claims description 4
- 150000001768 cations Chemical group 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- IRNXVVUFQCIRJQ-UHFFFAOYSA-N 1,2-diphenylethane-1,2-dione;sodium Chemical compound [Na].C=1C=CC=CC=1C(=O)C(=O)C1=CC=CC=C1 IRNXVVUFQCIRJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- MPNXSZJPSVBLHP-UHFFFAOYSA-N 2-chloro-n-phenylpyridine-3-carboxamide Chemical compound ClC1=NC=CC=C1C(=O)NC1=CC=CC=C1 MPNXSZJPSVBLHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 3
- DBNGYSNAHFSENL-UHFFFAOYSA-N [Cl-].C[NH+](C)C.C(C1=CC=CC=C1)(=O)C1=CC=CC=C1 Chemical compound [Cl-].C[NH+](C)C.C(C1=CC=CC=C1)(=O)C1=CC=CC=C1 DBNGYSNAHFSENL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- AASUFOVSZUIILF-UHFFFAOYSA-N diphenylmethanone;sodium Chemical compound [Na].C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 AASUFOVSZUIILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 claims description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 3
- YRHRIQCWCFGUEQ-UHFFFAOYSA-N thioxanthen-9-one Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3SC2=C1 YRHRIQCWCFGUEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002280 amphoteric surfactant Substances 0.000 claims description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 2
- KXHPPCXNWTUNSB-UHFFFAOYSA-M benzyl(trimethyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CC1=CC=CC=C1 KXHPPCXNWTUNSB-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 238000003848 UV Light-Curing Methods 0.000 abstract description 29
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 abstract description 19
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract description 19
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 30
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 27
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 19
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 13
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 12
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 10
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 9
- -1 sulfur ions Chemical class 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 7
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 6
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 6
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 6
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 5
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 5
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 4
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 229920000181 Ethylene propylene rubber Polymers 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 125000003010 ionic group Chemical group 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229920006173 natural rubber latex Polymers 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 229920000468 styrene butadiene styrene block copolymer Polymers 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- 239000010920 waste tyre Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- ZITBHNVGLSVXEF-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(16-methylheptadecoxy)ethoxy]ethanol Chemical compound CC(C)CCCCCCCCCCCCCCCOCCOCCO ZITBHNVGLSVXEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000047703 Nonion Species 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000003973 alkyl amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000005907 alkyl ester group Chemical group 0.000 description 1
- 150000005215 alkyl ethers Chemical class 0.000 description 1
- 150000008051 alkyl sulfates Chemical class 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000012442 analytical experiment Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000011384 asphalt concrete Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FACXGONDLDSNOE-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene;styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1.C=CC1=CC=CC=C1 FACXGONDLDSNOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011280 coal tar Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N peroxyacetic acid Substances CC(=O)OO KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 210000003660 reticulum Anatomy 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- PXQLVRUNWNTZOS-UHFFFAOYSA-N sulfanyl Chemical compound [SH] PXQLVRUNWNTZOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
- C04B26/02—Macromolecular compounds
- C04B26/26—Bituminous materials, e.g. tar, pitch
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/46—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
- C08F2/48—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light
- C08F2/50—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light with sensitising agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L21/00—Compositions of unspecified rubbers
- C08L21/02—Latex
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C7/00—Coherent pavings made in situ
- E01C7/08—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders
- E01C7/18—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders of road-metal and bituminous binders
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2555/00—Characteristics of bituminous mixtures
- C08L2555/20—Mixtures of bitumen and aggregate defined by their production temperatures, e.g. production of asphalt for road or pavement applications
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
Abstract
본 발명은 도로 포장 등에 사용되는 유화아스팔트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 유화아스팔트에 자외선경화제를 혼합시킨 것을 특징으로 하는, 유화아스팔트의 소성변형과 균열에 대항하는 내구성이 향상된 개질 유화아스팔트에 관한 것이다.
유화아스팔트, 자외선경화제, 개질유화아스팔트
Description
본 발명은 도로 포장 등에 사용되는 유화아스팔트 조성물과 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 통상의 유화아스팔트에 개질제로서 자외선경화제를 혼입시킴으로써, 유화아스팔트의 소성변형과 균열이 쉽게 발생되지 않도록 유화아스팔트의 내구성을 크게 향상시킨 개질된 광경화성 유화아스팔트 조성물과 그 제조방법에 관한 것이다.
아스팔트는 대부분 원유를 정제하고 남은 찌꺼기로서 1920년대부터 도로포장이나 방수용 도포(coating)에 쓰이기 시작했다. 현재는 도로포장에서 90％정도가 아스팔트로 포장되고 있다. 그런데 지금까지 많이 사용되고 있는 아스팔트는 가열아스팔트로서 공정상 흐름성을 부여하기 위해 높은 열(130℃∼180℃)이 필요하게 되어 작업자가 열에 데거나, 더욱 심각한 것은 아스팔트에 함유된 황이온이 더워진 공기와 반응하면서 황화수소(HS) 같은 유독가스가 발생된다는 것이다. 반면에, 유화아스팔트는 흐름성을 부여하기 위해 열 대신 물을 사용한다. 즉 아스팔트를 물속에서 높은 전단력으로 작은 입자로 만들어 물속에 띄워놓고 골재류와 혼합하여 포 장에 사용되는 것이다. 그래서 열이 배출되며 식어서 굳히는 가열아스팔트 도로포장과 달리, 물이 증발되면서 굳어서 포장이 되도록 만들어진 것이 유화아스팔트이다. 따라서 유화아스팔트는 매우 환경친화적이다.
그러나 유화아스팔트의 단점은 물이 증발하고 난 후 아스팔트 입자끼리 달라붙는 성질이 가열아스팔트에서보다 약해 물성이 약하다는 것이다. 따라서 유화아스팔트는 현재 도로 기층이나 운행차량이 많지 않은 지방도로에서 약간 사용되고 있다. 그러므로 유화아스팔트의 사용도를 높이기 위해서는 물성향상이 필수적이다.
일반적으로 아스팔트(또는 유화아스팔트)는 포장 후 시간이 지나면서 공기 중의 산소에 의한 산화, 햇빛의 자외선에 의한 분자 절단, 그리고 아스팔트 내 오일류의 증발에 따른 건조화 등에 의해 노화, 즉 물성이 감소된다. 이는 아스팔트의 균열발생과 소성변형을 촉진시키고, 이는 다시 아스팔트의 수명을 급격히 단축시킨다.
이러한 문제점을 개선하고, 또한 포장된 유화아스팔트 도로의 사용수명을 증대시키기 위한 방법으로는 크게 두 가지가 있다. 하나는 열에 용해되는 고상고분자를 먼저 순수아스팔트와 뜨거운 온도에서 잘 섞은 후, 이렇게 고분자로 개질된 아스팔트를 유화수와 섞어 유화아스팔트로 만드는 것이다. 이러한 고분자에는 시중에 SBS(스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체), SBR(스티렌-부타디엔 고무), EPR(에틸렌-프로필렌 고무), 네오프렌 등의 고무류와 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드, EVA(에틸렌-비닐아세테이트 공중합체) 등의 열가소성 플라스틱이 있으며, 이 들의 폐기물로서 예를 들면 폐비닐, 폐타이어분말 등이 있다. 다른 하나는 순수아스팔트를 유화수와 섞어 유화아스팔트를 마련하고, 마련된 유화아스팔트에 액상고분자, 즉 고분자유화물(latex)을 섞는 방법이다. 이에는 시중에 SB 라텍스, SBR 라텍스, 네오프렌 라텍스, 천연고무 라텍스, EVA 라텍스, 아크릴 라텍스, 변성아크릴 라텍스, 수분산 우레탄 등이 있다.
그러나 이러한 고분자첨가 유화아스팔트의 경우 종래에 비해 균열방지에 대한 특성을 개선하는 등 사용수명을 연장시키는 데에는 어느 정도의 효과를 보고는 있으나, 역시 고온으로 인한 변형이나 그 후의 내구성에서는 여전히 만족할만한 효과를 보이지 못하고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 유화아스팔트의 소성변형과 균열을 억제하기 위해 아스팔트에 강인성을 부여할 수 있는 새로운 유화아스팔트 개질제를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 유화아스팔트에 강인성을 부여할 수 있는 상기 유화아스팔트 개질제를 포함하는 광경화성 아스팔트 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 유화아스팔트의 물성을 향상시킬 수 있는 저비용의 경화체계를 제공하여 유화아스팔트를 개질하는 향상된 광경화성 아스팔트 조성물 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제 해결을 위하여 본 발명은 자외선경화제로 구성된 유화아스팔트 개질제를 제공한다.
또한, 상기 과제 해결을 위하여, 본 발명은 유화아스팔트와 자외선경화제를 포함하는 광경화성 유화아스팔트 조성물을 특징으로 한다.
또한, 상기 과제 해결을 위하여, 본 발명의 유화아스팔트 조성물 제조방법은,
1) 물과 유화제를 섞고 교반하는 유화수 준비 단계,
2) 아스팔트를 가열하는 단계,
3) 가열된 아스팔트를 유화수에 부어 넣고 교반하는 유화아스팔트 준비 단계, 및
4) 제조된 유화아스팔트에 자외선경화제를 혼입하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 일반적인 유화아스팔트에 개질제로서 자외선 경화제를 사용함으로써 시간이 지날수록 햇빛(또는 그 안의 자외선)에 의해 노화(물성이 떨어짐)되는 것이 아니라, 자외선경화제에 의해 햇빛을 받으면서 유화아스팔트는 경화되어 더욱 강인하여져서 고온에서 발생될 수 있는 소성변형이 방지되고 저온 또는 상온에서 발생될 수 있는 균열이 방지되어 내구성이 크게 개선된 광경화성 유화아스팔트 조성물을 제공할 수 있다.
또한 저비용의 경화체계를 제공하여 유화아스팔트 포장비용을 크게 낮출 수 가 있고 광경화성이 부여되어 유화아스팔트 포장도로의 수명을 연장시킴으로써, 유화아스팔트 포장 및 유지 보수 등에 사용되는 비용 또한 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 새로운 유화아스팔트 조성물에 관한 것이다. 유화아스팔트(또는 상온유화아스팔트 또는 상온아스팔트)는 포장이 상온에서 이루어지고 일산화탄소, 황화수소 등의 유독가스의 배출이 없기 때문에 조작이 편리하고 환경친화적인 포장재료이다. 유화아스팔트 콘크리트 포장에는 유화아스팔트가 바인더(binder)로서 골재류와 함께 섞여 포장에 사용된다. 유화아스팔트는 물에 아스팔트를 분산시켜 만드는데, 이때 분산제로서 유화제가 사용된다. 유화제는 곧 계면활성제인데 이온의 전하에 따라 양이온, 음이온, 비이온 및 양쪽이온으로 구분된다. 이 중 특히 화강암(음이온으로 구성됨) 골재가 주종(약 70％)을 이루는 국내 유화아스팔트 포장에는 골재와의 접착능을 위해 주로 양이온 계면활성제가 사용된다. 나머지(약 30％) 양이온으로 구성된 골재에는 음이온 계면활성제가 사용된다. 비이온 계면활성제는 단독으로는 사용하지 않고 접착능 개선을 위해 양이온이나 음이온 계면활성제와 함께 사용된다. 양쪽성 계면활성제는 접착능이 좋지 않아 아직 유화아스팔트에는 많이 사용되고 있지 않다. 양이온 계면활성제는 주로 아민계 화합물로서 이에는 알킬아민, 알킬폴리아민, 리그닌아민, 4급암모늄염, 알킬이미다졸린 등이 있으며 이중 하나 또는 둘 이상을 사용한다. 음이온 계면활성제로는 지방산금속염, 알킬황산금속염, 알킬인산금속염 등이 있으며 이중 하나 또는 둘 이상을 사용한다. 비이온 계 면활성제로는 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에스테르 등을 사용한다.
본 발명은 유화아스팔트와 개질제의 조성물이다. 개질제는 자외선경화제로 구성된다. 여기에 액상고분자를 더할 수도 있다.
본 발명에서 개질제로 사용되는 자외선경화제는 광개시제로서 햇빛의 200nm∼450nm 파장, 즉 자외선 영역에서 분해되어 각기 두 개의 라디칼(자유전자, 즉 외곽전자 하나를 갖는, 즉 전자가 하나 부족한 원자 또는 원자단)을 형성한다. 이들 라디칼은 아스팔트를 형성하는 분자 또는 아스팔트에 첨가된 고분자에서 수소(proton) 라디칼을 빼앗고 그 자리에 분자라디칼을 형성시켜 이들이 서로 반응하여 가교결합을 이루어 분자망상구조를 형성한다. 이렇게 망상구조(또는 가교구조)가 형성된 물질은 열에 강하게 되고, 화학약품에 견디게 되고, 물리적 성질이 향상된다.
자외선경화제는 크게 두 가지로 나누일 수 있다. 하나는 지용성 자외선 경화제이고 다른 하나는 수용성 자외선 경화제이다. 자외선 경화제를 유화아스팔트에 도입시키기 위해서는, 지용성 자외선경화제의 경우에는 미리 높은 온도에서 아스팔트와 섞고, 이 자외선경화제가 포함된 뜨거운 아스팔트를 유화수에 부어 넣어 유화아스팔트를 제조한다. 수용성 자외선경화제의 경우에는 미리 유화수에 자외선경화제를 넣고, 이 자외선경화제가 포함된 유화수에 아스팔트를 부어 넣어 유화아스팔트를 제조한다. 그러나 본 발명을 위한 예비실험에서 유화아스팔트 제조 시 두 가지 중에 같은 함량을 사용한 경우 수용성 자외선경화제가 효과가 보다 큰 것으로 나타났다.
자외선경화제는 고분자 개질제에 비해 시중에서 저렴하게 구할 수 있다. 그 가격은 보통 고상고분자의 1/2, 액상고분자의 1/3 이다. 특히, 수용성 자외선경화제는 더욱 저렴하다.
본 발명의 광경화성 유화아스팔트 조성물은 고분자를 포함할 수도 있다. 그 중에서도 기능 면에서 고무 라텍스가 적당하며, 더욱 바람직한 것은 SBR 라텍스와 천연고무 라텍스이다.
본 발명은 각 구성 물질들이 수용액 상태에서 서로 잘 섞이는 혼화성(compatible) 유화아스팔트 조성물을 제공한다. 이 유화아스팔트 혼합물은 고온(60℃)에서 소성변형이 잘 생기지 않고, 저온 또는 상온(20℃)에서 균열이 잘 생기지 않는, 매우 향상된 내구성을 갖는다.
이하에서 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명은 유화아스팔트와 자외선경화제를 포함하는 유화아스팔트 조성물에 관한 것이다. 유화아스팔트는 순수아스팔트 40∼70 중량부, 물 30∼60 중량부, 유화제(계면활성제) 5∼10 중량부로 구성되며 이렇게 준비된 유화아스팔트 100중량부에 자외선경화제가 0.5∼10 중량부 투입된다. 더욱 적절한 양은 1∼5 중량부이다. 만일 너무 소량 첨가하면 개질효과가 미약하고 너무 과량 첨가하면 지나친 가교반응으로 유화아스팔트는 물이 증발한 다음 쉽게 깨지게 된다. 여기서 사용되는 자외선경화제에는 지용성과 수용성이 있으나 수용성을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 수용성 자외선경화제의 특징은 물에 잘 녹아야 하고 햇빛 또는 자외선을 받아 가교 반응을 잘 이룰 수 있어야 한다. 이들 수용성 자외선경화제는 보통 지용성 자외선경화제의 몸체에 이온기 또는 비이온기를 갖고 있는데, 이온기를 가진 것들이 더 물에 잘 녹는다. 이온기를 갖는 것들 중에는 음이온계와 양이온계가 있으며 이들은 유화제에 따라 달리 사용된다. 즉, 유화제가 양극을 띠면 음이온계를, 유화제가 음극을 띠면 양이온계를 선택함이 바람직하다. 음이온계에는 벤조익산나트륨(sodium benzoate), 벤조페논설폰산나트륨(sodium benzophenone sulfonate), 벤질설폰산나트륨(sodium benzil sulfonate), 티옥산나트륨(sodium thioxanthonate) 등이 있으며 이중 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다. 양이온계에는 벤조페논암모늄염소(benzophenone trimethylammonium chloride), 벤질암모늄염소(benzil trimethylammonium chloride), 티온산톤암모늄염소(thioxanthone trimethylammonium chloride) 등이 있으며 이 중 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다.
이러한 자외선경화제의 선택은 유화아스팔트와의 상용성 그리고 도로포장이나 도포에 사용되었을 경우의 경화조건과 사용조건을 고려하여 선택한다.
본 발명에 따른 유화아스팔트 조성물은 고분자를 첨가할 수도 있다. 본 발명에서 유화아스팔트에 첨가하여 사용할 수 있는 고분자 물질은 크게 열가소성 고상 고분자와 수용성 액상 고분자로 나누인다. 열가소성 고분자는 유화아스팔트 제조 시 미리 아스팔트에 투입되는 것으로서, 이에는 SBS, SBR, EPR, Neoprene을 포함하는 고무류와 PE, PP, PVC, PU, PAN, PMMA, PAA, EVA를 포함하는 플라스틱류, 그리고 이들의 폐기물로서 폐비닐, 폐타이어분말이 있다. 액상고분자, 즉 고분자 라텍 스(고분자입자가 물속에 분산되어 있는 상태)는 유화아스팔트 제조 시 유화수에 투입되는 것으로서, 이에는 SB 라텍스, SBR 라텍스, 네오프렌 라텍스, 천연고무 라텍스, EVA 라텍스, 아크릴 라텍스, 변성아크릴 라텍스, 수분산 우레탄이 있다. 둘 중 같은 요소(물질구성요소)를 투입한다면, 조작 면에서 액상고분자(고분자 라텍스)가 더욱 바람직하다. 이때 고분자 라텍스는 유화아스팔트 100중량부에 0.5∼10중량부를 포함한다. 더욱 적절한 양은 1∼6중량부이다.
본 발명에 있어서, 상기 유화아스팔트 조성물에서 사용되는 아스팔트로는 순수아스팔트, 폐아스팔트, 고분자개질아스팔트 및 산화아스팔트를 포함한다. 여기서 순수아스팔트란 가공이 아니 되고 아무 것도 첨가가 아니 된 순수한 아스팔트를 말한다. 이에는 길소나이트, 록아스팔트 등의 천연아스팔트와 석유아스팔트 및 콜타르 등의 석유타르가 있다.
본 발명을 실행함에 있어 다른 첨가제도 사용될 수 있다. 예를 들면, 도로포장 또는 도포 조건에 따라 증점제로서 수용성 고분자를, 안정제로서 벤토나이트를, 질감을 위해 폐타이어분말을, 그리고 색감을 위해 카본블랙을 본 발명의 유화아스팔트 조성물에 첨가할 수 있다.
적절한 도로포장용 유화아스팔트로서 유화아스팔트 조성물은 다음과 같은 사항을 만족시켜야한다:
1) 첨가제들은 액체 상태에서 유화아스팔트와 잘 섞여야 한다.
2) 유화아스팔트 조성물은 고체상태에서 우수한 기계적 특성을 지녀야 한다. 이에는 충분한 强度(인장강도)와 강성(剛性), 그리고 인성(靭性)이 포함된다.
3) 유화아스팔트 조성물은 고체상태에서 우수한 유변 특성을 지녀야 한다. 이에는 60℃에서 발생되는, 반복되는 차량하중에 의한 도로표면의 영구적인 변형, 즉 소성변형에 저항할 수 있어야 하며, 또한 저온 또는 상온에서 발생되는 균열에 저항할 수 있어야 한다.
본 발명의 구성인 유화아스팔트 조성물은 첨가물들이 액체상태의 유화아스팔트에 잘 섞이어 매우 쉽게 제조된다.
본 발명의 유화아스팔트 조성물의 제조공정은 만들어진 유화아스팔트에 자외선경화제를 첨가하고 잘 섞이게 일반적인 보통의 속도로 교반하는 것을 포함한다. 이때 자외선경화제는 물에 잘 섞임으로 굳이 다른 혼화제(상용화제)는 필요하지 않다.
이와 같이 혼합된 유화아스팔트 조성물은 포장된 도로 위에 햇빛(자외선)을 받아 강인성이 부여되어 고온(60℃ 근처)에서는 소성변형에 견디고, 저온 또는 상온(20℃ 근처)에서는 균열에 견딜 수 있는 성질을 갖게 되어 4계절의 온도변화가 뚜렷한 도로 상황에서도 내구성이 충분히 유지되어 도로의 수명이 연장되는 효과를 갖게 된다.
본 발명에서의 가장 일반적인 유화아스팔트 조성물의 제조방법을 좀 더 자세히 밝히면,
광경화성 유화아스팔트 조성물 제조방법에 있어서,
(1) 물 30-60 중량부와 유화제 5-10 중량부를 섞고 교반하는 유화수 준비 단계;
(2) 아스팔트 40∼70 중량부를 가열하는 단계;
(3) 가열된 아스팔트를 유화수에 부어 넣고 교반하는 유화아스팔트 준비 단계; 및
(4) 제조된 유화아스팔트에 자외선경화제 0.5-10 중량부를 혼입하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화성 유화아스팔트 조성물 제조방법으로 이루어진 것이다. 액상고분자를 첨가할 시에는 상기 (3)단계 후 시행한다. 여기서는 아스팔트를 바람직한 실시예로서 180℃로 가열할 수 있으나, 가열온도 범위는 180℃±50℃로 다양하게 할 수 있다.
본 발명의 유화아스팔트 조성물은 도로포장 시, 도로표면보수 등의 작은 면적 포장에는 조성물을 미리 골재류와 혼합하여 그 혼합물(slurry)을 도로에 포장하는 방식도 가능하나, 특히 넓은 면적 포장에는 도로위에 먼저 골재를 다지고 그 다져진 골재 위에 상기 조성물을 뿌리고(보통 8kg/m2 뿌리고, 그리고 재벌한다) 롤링 다짐하여 포장하는 방식이 조작 면에서 더욱 효과적이다.
이하, 본 발명을 하기의 바람직한 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 2
먼저 유화수를 제조한다. 금속통에 물 175g, 유화제로서 아민계(oleyl amine) 계면활성제인 Arosurf AA-60 0.42g 넣고 60℃온도에서 30분간 교반하여 유 화수를 만든다. 여기에 180℃로 가열된 스트레이트(순수) 아스팔트(AP-5, 침입도 60∼70) 175g을 부어 넣고 약 4000rpm 속도로 15분간 강하게 교반하여 아스팔트를 입자화하여 순수 유화아스팔트를 만든다. 여기에 다시 자외선경화제인 벤조익산나트륨(sodium benzoate)을 만들어진 순수 유화아스팔트의 1중량부에 해당하는 3.5g을 넣고 5분간 교반하여 유화아스팔트 조성물을 제조하였다. 실제적으로, 현장에서는 위와 같은 절차와 구성비율로 콜로이드밀(colloid mill)을 사용하여 유화아스팔트를 대량 연속적으로 생산할 수 있다. 콜로이드밀은 분쇄장치로서 유화수에 들어있는 아스팔트를 강한 회전력으로 잘게 쪼개고 더욱 작은 입자로 만들어 물에 분산시키는 기계이다. 유화아스팔트는 위와 같이 아스팔트 입자가 물에 분산되어 있는 것이다. 따라서 실험시편을 얻기 위해서는 물을 증발시켜야 한다. 그러하기 위하여 제조된 유화아스팔트 조성물을 오븐(60℃)에 24시간동안 방치하여 물을 거의 증발시키고 말랑말랑한 상태에서 두 가지 분석실험(인장실험, 유변실험)을 위한 시편 채취용 금형(mold)에 밀어 넣어 실험시편을 얻었다. 이들 시편을 자외선조사기(광원: 수은전구) 안에서 조사량 18mW/cm2으로 각각 30초 및 90초 동안 자외선조사시켰다.
비교예 1
자외선경화제와 자외선조사기를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정으로 실험시편을 제조하였다.
실험예 1
유화아스팔트 혼합물은 고체상태에서 충분한 강도(인장강도)와 인성(靭性)을 가져야 한다.
상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1에서 제조된 유화아스팔트 조성물의 고체물성을 파악하기 위하여, 인장강도시험기(기종: 대경 UTM)를 이용하여 온도 -10℃에서 10mm/min속도로 인장실험을 행하고 그 결과를 표1에 나타내었다. 그 수치가 클수록 내구성이 크다는 것을 의미한다.
1) 티네시티(인장강도)
유화아스팔트에 개질재(자외선경화제)를 첨가하고 자외선조사함으로써 기대되는 가장 큰 효과는 고체상태에서의 유화아스팔트 조성물의 가교결합에 따른 인장강도 향상이다. 인장강도는 아스팔트 포장이 차륜하중에 의한 하중 영향을 견디어 내는 가장 중요한 기계적 특성으로 이의 향상은 도로포장의 기대수명을 증진시키는 효과를 가져온다.
2) 터프네스(일의 양)
유화아스팔트의 고체상태에서의 강인성을 나타낸다. 그 수치가 클수록 내구성이 크다는 것을 의미한다.
3) 신율(인장률)
유화아스팔트의 고체상태에서의 유연성을 나타낸다. 그 수치가 클수록 낮은 온도에서 잘 깨어지지 않는다.
상기 표 1에서 보면, 티네시티는 자외선경화제가 첨가되고 자외선조사시간이 길어짐에 따라 크게 상승하여 강도가 증가하였음을 알 수 있으며, 터프네스 및 신율 또한 자외선경화제가 첨가되고 자외선조사시간이 길어짐에 따라 크게 상승하여 강성과 인성이 함께 증가하였음을 알 수 있다. 이와 같이 자외선경화제가 첨가됨에 의해, 모든 기계적 특성이 자외선경화제가 아니 첨가된 순수 아스팔트(비교예 1)의 그것보다 우수함을 알 수 있다. 이는 자외선경화제가 햇빛(또는 그 안의 자외선)에 의해 유화아스팔트의 아스팔트 구성분자인 아스팔텐에 가교(망상)를 형성시켜 유화아스팔트 조성물의 기계적 특성을 향상시켰음을 가리킨다. 특히, 일반 유화아스팔트는 빛(자외선)을 쪼이면, 먼저 아스팔트 내부의 휘발성 물질이나 분자량이 작은 물질들이 휘발하여 아스팔트는 딱딱하게 되고, 따라서 아스팔트의 인장강도는 증가할 수 있으나, 그 역으로 유연성이 떨어지게 되어 인장률(신율)은 감소하게 된다. 그러나 본 실험에서는 인장강도, 신율 두 항목 모두 증가하였다. 이는 본 유화아스팔트 조성물에서 물이 건조되고 남은 아스팔트 내부에 가교가 형성되었음을 가리킨다.
실험예 2
유화아스팔트 조성물은 우수한 유변 특성을 지녀야 한다. 이에는 60℃에서 발생되는, 반복되는 차량하중에 의한 도로표면의 소성변형(영구변형)에 저항할 수 있어야 하며(탄성 확보 필요), 또한 저온 또는 상온(20℃)에서 발생되는 균열에 저항할 수 있어야 한다(유연성 확보 필요).
상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1에서 제조된 고체상태의 유화아스팔트 조성물의 유체특성을 파악하기 위하여, 동적전단시험기(Rheometer, MCR 300)을 이용하여 유변실험을 행하고 흐름성을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
1) G*·sinδ(20℃에서)
저온균열에 대항하는 유연성을 측정하는 항목으로서 그 값이 저온(또는 상온)에서 5,000 kPa이하(10 rad/s에서)가 되어야 한다. 여기서 G*는 복수전단탄성률을 말하고 δ는 위상각으로서 δ=90°이면 대상 물질은 탄성이 없음을 일컫고, δ=0°이면 점성(유연성)이 없음을 일컫는다.
2) G*/sinδ(60℃에서)
소성변형에 저항하는 내구성을 측정하는 항목으로서 그 값이 고온(60℃)에서 1 kPa이상(10 rad/s에서)이 되어야 한다. 이 수치가 클수록 소성변형에 강하다는 것을 의미한다.
3) G*/sinδ(1 kPa에서)
1 kPa에서 유화아스팔트 조성물의 소성변형 온도를 나타낸다. 이 온도가 높을수록 소성변형에 강하다는 것을 의미한다.
상기 표 2에서 보면, 유화아스팔트에 자외선경화제를 첨가함에 따라 유변물성이 증가하였다. 특히, 일반적인 순수 유화아스팔트는 보통 60℃ 근처 온도(본 실험 경우(비교예1)에는 63℃)에서 소성변형을 일으키나, 본 실험에서 처럼 자외선경화제가 첨가된 유화아스팔트 조성물에서는 소성변형 온도가 70℃ 근처를 나타내었다. 이는 자외선경화제가 햇빛(또는 그 안의 자외선)에 의해 유화아스팔트의 아스팔트 구성분자인 아스팔텐에 가교를 형성시켜 유화아스팔트 조성물의 유변 물성 및 나아가 소성변형에 대한 저항성을 크게 진작시켰음을 가리킨다.
실시예 3 내지 4
실시예 1에서 제조된 순수 유화아스팔트에 액상고분자의 한 종류인 SBR 라텍스(DOW Chem)를 순수 유화아스팔트의 3중량부에 해당하는 10.5g을 넣고 5분간 교반하여 만들어진 고분자첨가 유화아스팔트에 자외선경화제인 벤조익산나트륨(sodium benzoate)을 순수 유화아스팔트의 1중량부에 해당하는 3.5g을 넣고 5분간 교반하여 고분자첨가 유화아스팔트 조성물을 제조하였다. 이 유화아스팔트 조성물로부터 두 가지 분석(인장실험 및 유변실험)을 위한 시편를 얻고, 이 시편를 자외선조사기 안에서 조사량 18mW/cm2 으로 각각 30초 및 90초 동안 자외선 조사시켰다.
비교예 2
자외선경화제와 자외선조사기를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 과정으로 실험시편을 제조하였다.
실험예 3
상기 실시예 3 내지 4 및 비교예 2 에서 제조된 유화아스팔트 조성물의 고체물성을 파악하기 위하여, 실험예 1과 동일한 방법으로 인장실험을 행하고 그 결과를 표3에 나타내었다. 인장실험 결과의 3항목은 모두 유화아스팔트의 강인성을 나타낸다. 그 수치가 클수록 내구성이 크다는 것을 의미한다.
상기 표 3에서 보면, 티네시티는 자외선경화제가 첨가되고 자외선조사시간이 길어짐에 따라 크게 상승하여 내구성이 증가하였음을 알 수 있으며, 터프네스 및 신율 또한 자외선경화제가 첨가되고 자외선조사시간이 길어짐에 따라 크게 상승하여 내구성이 증가하였음을 알 수 있다. 이와 같이 자외선경화제가 첨가됨에 의해, 모든 기계적 특성이 자외선경화제가 아니 첨가된 순수 유화아스팔트(비교예 1) 또는 액상고분자가 첨가된 유화아스팔트(비교예 2)의 그것보다 우수함을 알 수 있다. 이는 자외선경화제가 아스팔트 및 액상고분자와도 작용하여, 햇빛(또는 그 안의 자외선)을 받아 유화아스팔트의 아스팔트 구성분자인 아스팔텐 및 첨가된 고분자사슬에 가교(망상)를 형성시켜 유화아스팔트 조성물의 기계적 특성을 향상시켰음을 나타낸다.
실험예 4
상기 실시예 3 내지 4 및 비교예 2에서 제조된 유화아스팔트 조성물의 유체물성을 파악하기 위하여, 실험예 2와 동일한 방법으로 유변실험을 행하고 그 결과를 표 4에 나타내었다. 이 실험은 유화아스팔트 조성물의 고체상태에서의 열에 의한 흐름성을 측정한다.
상기 표 4에서 보면, 고분자첨가 아스팔트에 자외선경화제를 첨가함에 따라 고려하고 있는 유변 물성 3항목이 모두 향상되었다. 특히, 순수 유화아스팔트는 63℃ 그리고 고분자첨가 유화아스팔트는 69℃에서 소성변형되나, 자외선경화제가 첨가된 액상고분자첨가 유화아스팔트 조성물에서는 자외선조사시간이 길어짐에 따라 그 소성변형 온도가 73℃를 나타내었다. 이는 자외선경화제가 아스팔트 및 액상고분자와도 작용하여, 햇빛(또는 그 안의 자외선)에 의해 유화아스팔트의 아스팔트 구성분자인 아스팔텐 및 첨가된 고분자사슬에 가교(망상)를 형성시켜 유화아스팔트 조성물의 유변 물성 및 나아가 소성변형에 대한 저항성을 크게 진작시켰음을 가리킨다.
실험예 5
본 실험은 열무게 측정 분석 실험으로서 유화아스팔트의 자외선경화제에 의한 가교반응을 확인하기 위한 실험이다. 실험은 Thermogravimetric Analyzer(TGA, Perkin Elmer)를 사용하여 질소상태에서 20∼600℃ 구간에서 승온속도 10℃/min으로 진행하였다. TGA는 같은 성분일 때 가교가 된 물질이 가교가 아니 된 물질보다 불에 타기가 더 어렵다는 것을 보여준다. 따라서 최종 분해과정에서 잔재가 더 많이 남아 있으면 가교가 형성되었음을, 또는 가교가 더욱 많이 형성되었음을 나타낸다.
첨부된 도 1에서 보면, 유화아스팔트는 두 단계에 걸쳐서 분해가 일어남을 알 수 있다. A구간에서의 1차 분해과정은 100℃∼140℃ 사이에서 발생하였는데, 이는 유화아스팔트에 잔존한 물이 증발한 현상으로 보이며, 그 감소된 양은 순수 유화아스팔트에서 보다 자외선경화제가 첨가된 유화아스팔트에서 적게 나타났다. 이는 자외선경화제가 첨가된 유화아스팔트는 실험 시에 자외선을 쪼이면서 물이나 약간의 휘발성 물질들이 어느 정도 미리 증발된 것으로 보인다. 그리고 B구간에서의 2차 분해과정은 350℃∼480℃ 사이에서 발생하였는데, 최종 잔존양은 순수유화아스팔트보다 자외선경화제가 첨가된 유화아스팔트에서 많았고 자외선조사시간이 길수록 더욱 많았다. 이는 광개시제(SB)를 첨가하고 자외선조사시킨 유화아스팔트의 아스팔트 내에서 가교반응이 발생하여 아스팔트가 망상구조화 되었음을 뜻한다.
지금까지의 실험에서 보면, 본 발명의 유화아스팔트 조성물은 유화아스팔트에 자외선경화제를 첨가함으로써 햇빛(자외선)을 받아 유화아스팔트의 기계적물성과 유변물성을 증가시키고, 그 결과 유화아스팔트의 저온성능과 고온성능을 동시에 향상시켜 일반 유화아스팔트에서 나타나는 소성변형과 균열발생을 방지할 수 있으므로 일반 유화아스팔트의 단점을 보완할 수 있음을 보여주었다. 그리고 물성 향상과 그에 따른 성능 향상의 근본 메카니즘은 가교반응임이 확인되었다.
즉, 일반유화아스팔트가 시일이 경과할수록 햇빛(자외선)에 의해 노화(물성이 떨어짐)하는 반면에, 상기 실험에서와 같이 본 발명에서는 유화아스팔트가 자외선경화제에 의해 햇빛(자외선)을 받으면서 망상구조를 이루어 유화아스팔트는 더욱 강하여지고 시간이 경과할수록 더욱 우수한 물성을 지니고 있다. 이에 따라 본 발명의 유화아스팔트 조성물을 바인더로 이용한 포장도로 또는 도포의 수명을 연장시킬 수 있으므로 포장 및 유지 보수 등에 사용되는 비용을 획기적으로 줄일 수 있게 된다.
도 1은 자외선경화제(SB) 첨가에 따른 유화아스팔트의 TGA 그래프이다.
Claims (12)
- 아스팔트 40∼70 중량부;물 30∼60 중량부;계면활성제 5∼10 중량부; 및자외선경화제 0.5∼10 중량부로 구성된 광경화성 유화아스팔트 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 계면활성제는 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제 또는 양쪽이온 계면활성제 중에서 선택된 하나 또는 둘인 것을 특징으로 하는 광경화성 유화아스팔트 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 자외선경화제가 수용성 광개시제인 것을 특징으로 하는 광경화성 유화아스팔트 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 유화아스팔트는 양이온 유화아스팔트인 것을 특징으로 하는 광경화성 유화아스팔트 조성물.
- 제3항에 있어서, 상기 수용성 광개시제는 음이온계로서 벤조익산나트륨(sodium benzoate), 벤조페논설폰산나트륨(sodium benzophenone sulfonate), 벤질설폰산나트륨(sodium benzil sulfonate), 티옥산나트륨(sodium thioxanthonate) 중 에서 선택된 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 광경화성 유화아스팔트 조성물.
- 제3항에 있어서, 상기 수용성 광개시제는 양이온계로서 벤조페논암모늄염소(benzophenone trimethylammonium chloride), 벤질암모늄염소(benzil trimethylammonium chloride), 티온산톤암모늄염소(thioxanthone trimethylammonium chloride) 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 광경화성 유화아스팔트 조성물.
- 광경화성 유화아스팔트 조성물 제조방법에 있어서,물 30-60 중량부와 유화제 5-10 중량부를 섞고 교반하는 유화수 준비 단계;아스팔트 40∼70 중량부를 가열하는 단계,가열된 아스팔트를 유화수에 부어 넣고 교반하는 유화아스팔트 준비 단계; 및제조된 유화아스팔트에 자외선경화제 0.5-10 중량부를 혼입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화성 유화아스팔트 조성물 제조방법.
- 제7항에 있어서, 광경화성 유화아스팔트 조성물을 이용한 도로포장시, 도로 위에 다져진 골재 위에 상기 조성물이 뿌려져 롤링 다짐하여 포장이 이루어짐을 특징으로 하는 광경화성 유화아스팔트 조성물 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 자외선경화제가 수용성 광개시제인 것을 특징으로 하는 광경화성 유화아스팔트 조성물 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 유화아스팔트는 양이온 유화아스팔트인 것을 특징으로 하는 광경화성 유화아스팔트 조성물 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 수용성 광개시제는 음이온계로서 벤조익산나트륨(sodium benzoate), 벤조페논설폰산나트륨(sodium benzophenone sulfonate), 벤질설폰산나트륨(sodium benzil sulfonate), 티옥산나트륨(sodium thioxanthonate) 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 광경화성 유화아스팔트 조성물 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 수용성 광개시제는 양이온계로서 벤조페논암모늄염소(benzophenone trimethylammonium chloride), 벤질암모늄염소(benzil trimethylammonium chloride), 티온산톤암모늄염소(thioxanthone trimethylammonium chloride) 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 광경화성 유화아스팔트 조성물 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090056745A KR101061672B1 (ko) | 2009-06-25 | 2009-06-25 | 광경화성 유화아스팔트 조성물 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090056745A KR101061672B1 (ko) | 2009-06-25 | 2009-06-25 | 광경화성 유화아스팔트 조성물 및 그 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100138290A true KR20100138290A (ko) | 2010-12-31 |
| KR101061672B1 KR101061672B1 (ko) | 2011-09-01 |
Family
ID=43511778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090056745A KR101061672B1 (ko) | 2009-06-25 | 2009-06-25 | 광경화성 유화아스팔트 조성물 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101061672B1 (ko) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101052077B1 (ko) * | 2011-02-18 | 2011-07-27 | 주식회사 서원 | 가열 아스콘 플랜트를 활용한 친환경 저온 아스콘 포장 공법 |
| KR101465702B1 (ko) * | 2014-06-30 | 2014-12-02 | 한성이앤씨(주) | 개질 아스팔트 조성물 및 그 제조방법 |
| CN109762357A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-05-17 | 广州鸿绵合成材料有限公司 | 一种高强度阳离子快裂快凝改性乳化沥青及其制备方法 |
| WO2019190624A1 (en) * | 2018-03-27 | 2019-10-03 | Basf Se | Asphalt composition and method of using same in tack coats |
| CN111171786A (zh) * | 2020-02-03 | 2020-05-19 | 长安大学 | 一种基于光催化剂的桥面防水粘结层材料及其制备方法 |
| KR102159053B1 (ko) * | 2020-06-18 | 2020-09-25 | 와이제이종합건설 주식회사 | 접착력 및 내구성이 강화된 비점착성 개질 유화 아스팔트 및 이를 이용한 아스팔트 도로포장의 보수공법 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105588799B (zh) * | 2016-02-25 | 2018-03-02 | 同济大学 | 沥青混合料紫外线光老化动态模拟试验方法 |
| CN105784575B (zh) * | 2016-03-10 | 2018-06-05 | 同济大学 | 受拉状态下的沥青材料紫外光老化试验方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100697248B1 (ko) | 2005-12-27 | 2007-03-21 | 인성산업 주식회사 | 슬러리실 시공용 무색 유화아스팔트 및 칼라 슬러리실시공방법 |
-
2009
- 2009-06-25 KR KR1020090056745A patent/KR101061672B1/ko active IP Right Grant
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101052077B1 (ko) * | 2011-02-18 | 2011-07-27 | 주식회사 서원 | 가열 아스콘 플랜트를 활용한 친환경 저온 아스콘 포장 공법 |
| KR101465702B1 (ko) * | 2014-06-30 | 2014-12-02 | 한성이앤씨(주) | 개질 아스팔트 조성물 및 그 제조방법 |
| WO2019190624A1 (en) * | 2018-03-27 | 2019-10-03 | Basf Se | Asphalt composition and method of using same in tack coats |
| US11891519B2 (en) | 2018-03-27 | 2024-02-06 | Basf Se | Asphalt composition and method of using same in tack coats |
| CN109762357A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-05-17 | 广州鸿绵合成材料有限公司 | 一种高强度阳离子快裂快凝改性乳化沥青及其制备方法 |
| CN111171786A (zh) * | 2020-02-03 | 2020-05-19 | 长安大学 | 一种基于光催化剂的桥面防水粘结层材料及其制备方法 |
| KR102159053B1 (ko) * | 2020-06-18 | 2020-09-25 | 와이제이종합건설 주식회사 | 접착력 및 내구성이 강화된 비점착성 개질 유화 아스팔트 및 이를 이용한 아스팔트 도로포장의 보수공법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101061672B1 (ko) | 2011-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101061672B1 (ko) | 광경화성 유화아스팔트 조성물 및 그 제조방법 | |
| US8859649B2 (en) | Asphalt compositions including a disperion of microgels dipersed in an oil | |
| CA2707747C (en) | Bituminous compositions | |
| US7972429B2 (en) | Bituminous composition | |
| JP5474834B2 (ja) | ビチューメン組成物 | |
| KR101566265B1 (ko) | 순환 개질 아스팔트 콘크리트 조성물 및 그 제조방법 | |
| BRPI0702862B1 (pt) | Composição betuminosa, método para produzir a mesma e rodovia pavimentada compreendendo a referida composição | |
| NZ542213A (en) | Bituminous binder and method for the production thereof | |
| Li et al. | Fabrication and application of polyurea formaldehyde-bioasphalt microcapsules as a secondary modifier for the preparation of high self-healing rate SBS modified asphalt | |
| AU2017201338A1 (en) | Asphalt binder composition | |
| WO2007034081A1 (fr) | Nouvelle composition a base d'emulsion de bitume | |
| AU2019283783B2 (en) | Co-solubilization process for preparing modified bitumen and product obtained thereof | |
| WO2012160554A1 (en) | Modified hot-mix asphalt with anti-rutting properties and method of manufacturing the same | |
| Li et al. | Microwave assisted fabrication of polymethyl methacrylate-graphene composite nanoparticles applied for the preparation of SBS modified asphalt with enhanced high temperature performance | |
| CN111847973B (zh) | 复配双改性沥青混合料添加剂 | |
| KR101392513B1 (ko) | 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물용 개질 유화 아스팔트 및 그의 제조 방법 | |
| Bai et al. | Sulfur modification with dipentene and ethylhexyl acrylate to enhance asphalt mixture performance | |
| JP5289658B2 (ja) | 合成ビチューメンの水溶液、その製法およびその用途 | |
| CN106147250A (zh) | 一种温拌沥青及其制备方法 | |
| CN105130256B (zh) | 一种节能降耗型沥青混凝土改性剂及其制备方法 | |
| KR100963068B1 (ko) | 광경화성 아스팔트 조성물 및 그 제조방법 | |
| Ray et al. | Modification of 80-100 penetration grade bitumen | |
| CN110997817A (zh) | 烃类粘结剂的稀释剂 | |
| US20200385611A1 (en) | Modified asphaltic product and process | |
| KR102047471B1 (ko) | 저소음 내수성 중온화 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 중온화 아스팔트 시공방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140626 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150817 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160603 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170605 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180604 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190604 Year of fee payment: 9 |