KR20140109397A - 도로 포장 시스템, 특히 개기공 아스팔트의 복구 방법 - Google Patents

도로 포장 시스템, 특히 개기공 아스팔트의 복구 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 20 g/m2 이상의 양의 고분자 재료를 파손 부위에 도포하는 단계, 80 g/m2 이상의 제1 폴리우레탄 반응 혼합물을 상기 고분자 재료에 도포하는 단계, 상기 제1 폴리우레탄 반응 혼합물에 하나 이상의 광물 골재 및 제2 폴리우레탄 반응 혼합물을 포함하는 혼합물을 도포하는 단계, 및 상기 재료를 경화시키는 단계에 의하여, 도로, 트랙 및 교통에 이용되는 다른 장소에서 톱층을 복구하는 방법에 관한 것이다.

Description

도로 포장 시스템, 특히 개기공 아스팔트의 복구 방법{PROCESS FOR REPAIRING ROAD SURFACING SYSTEMS, IN PARTICULAR FOR OPEN-PORE ASPHALTS}
본 발명은, 20 g/m2 이상의 양의 고분자 재료(polymeric material)를 파손 부위에 도포하는 단계, 80 g/m2 이상의 양의 제1 폴리우레탄 반응 혼합물을 상기 고분자 재료에 도포하는 단계, 상기 제1 폴리우레탄 반응 혼합물에 하나 이상의 광물 골재 및 제2 폴리우레탄 반응 혼합물을 포함하는 혼합물을 도포하는 단계, 및 상기 재료를 경화시키는 단계에 의하여, 도로, 트랙 및 교통에 이용되는 다른 장소에서 톱층을 복구하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 도로, 트랙 및 교통에 이용되는 다른 장소에서 톱층을 복구하기 위한 복구 키트에 관한 것이다.
교통 혼잡 또는 풍화 영향으로 바인더 손실 및 패임과 같은 도로 포장 시스템의 결함이 종종 발생한다. 톱층을 전면 보수할 의도가 아니라면, 다른 가능성은 충전에 의하여 결함을 복구하는 것이다. 이를 위한 통상의 방법은 역청 결합 광물 골재를 이용하는 핫믹스법으로서 공지된 것 또는 용매 함유 또는 유화 역청 및 광물 골재를 이용하는 콜드믹스법으로서 공지된 것이다. 또한 플라스틱계 혼합물과 광물 골재를 이용하는 방법도 있다.
이러한 맥락에서, CA 2236499호는, 폴리우레탄을 주성분으로 하는, 콘크리트, 아스팔트, 벽돌, 판석, 타일 및 목재의 재포장을 위한 도로의 내상성(frost resistant) 톱층을 개시한다. 여기서 용해된 역청계 하도제를 이용하는 것도 가능하다.
JP 02088802호는, 폴리우레탄계 하도제를 파손 부위에 도포하고 최대 팩킹 밀도의 광물 골재 및 폴리우레탄 예비중합체의 혼합물을 상기 하도제에 도포하고 이 재료를 증기로 경화하는, 도로 복구 혼합물을 개시한다.
공지된 방법은 불충분한 접착으로 인한 제한된 수명이 원인인 문제점을 가진다.
소음을 감소시키기 위해서 개기공 아스팔트가 점점 빈번히 사용되는데, 이것은 또한 매우 양호한 배수 성능을 가지므로, 표면에 물이 축적되는 것이 회피될 수 있어, 예컨대 빗길 미끄러짐이 저감될 수 있다. 그러나, 상기 개기공 아스팔트는 매우 고가이고 일반적으로 수명이 고작 대략 10년이다. 불행하게도, 공지된 개기공 복구 재료는 개기공 아스팔트에 대하여 제한된 접착력만을 가지므로 현재로서는 개기공 아스팔트의 결함 톱층의 복구 가능성이 불충분한 정도일 뿐이다. 개기공이 아닌 복구 재료를 사용하는 경우, 도로 소음이 증가하고 물이 표면에 축적될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 기재에 대하여 우수한 접착력을 제공하고 간단하고 신속하게 실시할 수 있는, 도로, 트랙 및 교통에 이용되는 다른 장소에서 톱층을 복구하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 구체적인 목적은 매우 우수한 접착성을 제공하고 배수능 또는 도로 소음 감소에 영향을 주지 않는 개기공 아스팔트의 복구 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 20 g/m2 이상의 양의 고분자 재료를 파손 부위에 도포하는 단계, 80 g/m2 이상의 양의 제1 폴리우레탄 반응 혼합물을 상기 고분자 재료에 도포하는 단계, 제1 폴리우레탄 반응 혼합물에 하나 이상의 광물 골재 및 제2 폴리우레탄 반응 혼합물을 포함하는 혼합물을 도포하는 단계, 및 상기 재료를 경화시키는 단계에 의하여, 도로, 트랙 및 교통에 이용되는 다른 장소에서 톱층을 복구하는 방법에 의하여 달성된다.
이용되는 고분자 재료는 바람직하게는 500 g/mol 이상, 특히 바람직하게는 1000 g/mol 이상의 수 평균 몰질량을 갖는 고분자 재료를 포함한다. 이 고분자 재료는 암석 및/또는 역청에 부착하는 기 및 구조, 예컨대 산 기, 이소시아네이트기, 에스테르기, 아크릴레이트기, 메틸 메타크릴레이트기, 페놀기, 포스페이트기, 아미드기, 에폭시기, 실란기, 가용성 역청 분획, 측쇄로서 또는 주쇄에서 소수성 알킬기, 변성 지방산 에스테르기, 지방산 유도체 기, 소수성 폴리올기 또는 양친매성 구조, 예컨대 4 초과의 C-쇄 길이를 갖는 알킬쇄 및 친수성 또는 이온성 말단기로 구성되는 구조를 가진다. 고분자 재료가 임의로 암석 및/또는 역청에 부착되는 기와 함께 우레아기 및/또는 우레탄기를 갖는 것이 특히 바람직하다.
사용되는 고분자 재료는 적당한 용매에 용해된 것이 바람직하다. 적당한 용매는 일반적으로 고분자 재료를 용해하기에 적당한 특성을 가질 뿐만 아니라 역청에 대한 팽윤제 또는 용매로서 기능하고 충분히 빠르게 증발하며 표면처리를 요하는 아스팔트에 임의의 지속적인 파손을 유도하지 않는 것들이다. 이들 용매의 예는 크실렌, 톨루엔, 트리클로로에텐, 솔벤트 나프타, 변성 나프타, 에틸벤젠, 오일, 가솔린, 디젤, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 및 또한 염화 및/또는 불화 용매인데, 여기서 이들은 개별적으로 또는 혼합물의 형태로 사용될 수 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 고분자 재료는 또한 반응 혼합물의 형태로 사용될 수 있는데, 여기서 고분자 재료는 예컨대 복구를 필요로 하는 부위에 도포한 후에만 생성된다. 이소시아네이트-함유 반응 혼합물은 이러한 유형의 고분자 재료의 한 부류의 예일 수 있다. 이들 반응 혼합물도 용매를 포함할 수 있다.
이러한 유형의 재료는 예컨대 문헌[Waterborne & Solvent Based Surface Coating Resins and Their Applications: Polyurethanes. Wiley, 1998, ISBN 0471978868, 9780471978862]에 공지되고 개시된다. 단성분 폴리우레탄 또는 아크릴레이트-변성 역청 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 이들은 예컨대 상표명 Mastertop P 690 및 Mastertop P 691로 구입할 수 있다.
고분자 재료의 도포량은 각 경우 순수한 고분자 재료를 기준으로 하고 예컨대 임의로 포함되는 용매는 무시하여 바람직하게는 20 g/m2 이상, 바람직하게는 30∼300 g/m2, 특히 바람직하게는 50∼200 g/m2이다.
파손 부위에 고분자 재료를 도포하는 것에 대한 별법으로서, 복구가 필요한 부위의 표면을 불꽃 처리로 활성화시킬 수 있다. 이것은 종래 건설 현장에서 사용되는 버너를 이용함으로써 수행될 수 있으며, 폴리우레탄 반응 혼합물의 도포 직전에 실시되어야 한다. 그러나, 건설 현장에서 개방 화염은 회피되어야 하므로 이것은 덜 유용한 별법인 것으로 고려되며, 하부의 역청층이 열손상을 받아 장기 안정성을 감소시키고, 이 방법은 재료를 파괴하지 않고는 개기공 아스팔트와 함게 이용될 수 없으며 불꽃 처리의 지속성 및 균일성을 모니터링하는 것이 불가능하고 이것이 정확한지를 보장할 수 없으므로 품질 보증이 거의 불가능하다.
여기서 사용되는 광물 골재는 임의의 적당한 광물 골재를 포함할 수 있다. 그러나, 고려되어야 하는 요소는 예컨대 이용되는 암석 입자가 충격 파괴에 대한 적절한 내성 및 연마에 대한 적절한 내성을 부여하는 입도를 가진다는 것이다. 다른 유리한 요소는 고비율의 유리한 입자 형상이다. 상기한 이유에서 사용되는 암석 또는 광물 재료의 유형은 바람직하게는 높은 경도를 가져야 하는데, 그 예는 경사암, 석영, 화강암 또는 휘록암이다. 여기서 어떤 경우, 사용되는 광물 재료는 모래의 형태로 30 s 미만의 유량 계수를 갖는 미립 암석 입자 또는 깨진 재료로서 알려진 분쇄암의 형태로 35 s 초과의 유량 계수를 갖는 미립 암석 입자를 포함할 수 있다. 특히 바람직하게 사용되는 광물 골재는 주로 깨진 입자로 구성되는 암석 입자를 포함한다. 바람직하게 선택되는 광물 골재는 포장 도로 건축에 이용되는 규격에 기초하고 의도하는 용도에 따라 달라지는 적당한 입도 분포를 갖는 암석 입자를 포함한다. 특히 개기공 아스팔트의 경우, 균일한 입도를 갖는 1군의 암석 입자를 배타적으로 또는 거의 배타적으로 사용하는 것이 의도된다.
광물 골재의 입도 분포 곡선 범위가 0∼32 mm, 특히 바람직하게는 1∼16 mm, 특히 2∼11 mm인 것이 바람직하다. 0.063 mm 미만의 입도를 갖는 광물 골재의 질량 비율은 바람직하게는 15 질량% 미만이고, 16 mm 초과의 입도를 갖는 광물 골재의 질량 비율은 바람직하게는 10 질량% 이하이다. 입도 분포 곡선은 관련 유럽 표준 DIN EN 13108에 기초한 것이다.
아스팔트 톱층이 아스팔트 톱층, 특히 바람직하게는 개기공 아스팔트 톱층이고, 광물 골재 및 제2 폴리우레탄 반응 혼합물을 포함하는 혼합물이 경화되어 개기공 재료를 생성하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 광물 골재의 입도 분포는 기공이 형성될 수 있도록 개기공 아스팔트의 제조에 통상적으로 사용되는 광물 골재의 크기 분포에 상응할 수 있다. 기재에서 평탄한 결함 부위의 충전을 위해 새로운 개기공 아스팔트에 통상 이용되는 것보다 작은 입도 부류를 이용하는 것도 가능하다. 특히, 결함의 깊이가 입도 분포 곡선보다 작은 평탄한 결함의 경우에도 비교적 안정한 3차원 망상구조가 달성되도록, 사용되는 최대 입경은 결함 부위의 깊이보다 작아야 한다. 복구 재료 블렌드 또는 입도 분포 곡선은, 바인더를 포함하지 않은 순수한 광물 재료를 기준으로 하여 10 부피% 이상, 바람직하게는 15 부피% 이상, 특히 바람직하게는 20 부피% 이상, 특히 25 부피% 이상의 캐비티 함량을 달성하기 위해서 충분히 좁게 유지되어야 한다.
제1 및 제2 폴리우레탄 재료는 동일하거나 상이할 수 있다. 여기서 "동일한"은 이소시아네이트와 같은 동일한 폴리우레탄-형성 물질, 이소시아네이트에 대하여 반응성인 기를 갖는 비교적 고분자량 화합물, 및 임의로 사슬 연장제가 각 경우 서로 동일한 비율로 사용된다는 것을 의미한다. 여러가지 다른 첨가제가 또한 사용되는 경우, 폴리우레탄은 그럼에도 불구하고 본 발명의 목적에서 동일하다고 간주된다.
제1 및 제2 폴리우레탄 반응 혼합물은 여기서 바람직하게는 동일하다.
폴리우레탄 반응 혼합물은 이소시아네이트기를 갖는 화합물 및 이소시아네이트에 대하여 반응성인 기를 갖는 화합물을 포함하는 혼합물인데, 여기서 반응 전환율은 폴리우레탄 반응 혼합물의 제조에 사용되는 이소시아네이트기를 기준으로 하여 바람직하게는 90% 미만, 특히 바람직하게는 75% 미만, 특히 50% 미만이다. 이소시아네이트에 대하여 반응성인 기를 갖는 화합물은 여기서 폴리에테르- 및 폴리에스테롤과 같은 고분자량 화합물 뿐만 아니라 글리세롤, 글리콜 및 또한 물과 같은 저분자량 화합물도 포함한다. 반응 전환율이 이소시아네이트기를 기준으로 하여 90%를 초과하는 경우, 폴리우레탄이라는 용어가 이하에 사용된다. 폴리우레탄 반응 혼합물은 여기서 폴리머의 제조를 위한 반응 혼합물을 추가로 포함할 수도 있다. 폴리머의 제조에 사용될 수 있는 추가의 반응 혼합물의 예는 에폭시드, 아크릴레이트 또는 폴리에스테르 수지의 제조를 위한 반응 혼합물이다. 폴리머의 제조를 위한 추가의 반응 혼합물의 비율은 여기서 폴리우레탄 반응 혼합물의 총 중량을 기준으로 하여 바람직하게는 50 중량% 미만이다. 폴리우레탄 반응 혼합물이 폴리머의 제조를 위한 추가의 반응 혼합물을 포함하지 않는 것이 특히 바람직하다.
폴리우레탄 반응 혼합물은 수분 경화 시스템으로서 공지된 것을 포함할 수 있다. 이들은 주로 우레아기를 형성함으로써 물의 첨가에 의해 또는 습기에 의해 폴리우레탄 또는 폴리우레아를 형성하는 이소시아네이트 예비중합체를 포함한다.
폴리우레탄 반응 혼합물의 제조를 위한 2성분계로서 공지된 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 포함하는 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트에 대하여 반응성인 기를 갖는 화합물을 포함하는 폴리올 성분은, 이소시아네이트 지수가 40∼300, 바람직하게는 60∼200, 특히 바람직하게는 80∼150 범위이도록 하는 정량 비율로 혼합된다.
본 발명의 목적에서, 이소시아네이트 지수는 여기서 이소시아네이트에 대하여 반응성인 기에 대한 이소시아네이트기의 화학양론비에 100을 곱한 것을 의미한다. 여기서 이소시아네이트에 대하여 반응성인 기는 반응 혼합물에 포함되고 이소시아네이트에 대하여 반응성인 임의의 기를 의미하며, 이것은 화학 발포제를 포함하지만 이소시아네이트기 자체는 포함하지 않는다.
폴리우레탄 반응 혼합물은 바람직하게는 a) 이소시아네이트와 b) 이소시아네이트에 대하여 반응성인 2개 이상의 수소 원자를 갖는 비교적 고분자량 화합물, 및 또한 임의로 c) 사슬 연장제 및/또는 가교결합제, d) 촉매, 및 e) 기타 첨가제를 혼합함으로써 얻어진다. 성분 a) 및 b), 및 또한 임의로 c) 내지 e)로서 특히 바람직하게 사용되는 화합물은 소수성 폴리우레탄 반응 혼합물 및 소수성 폴리우레탄을 유도하는 것들이다.
사용될 수 있는 이소시아네이트 a)는 원칙적으로 실온에서 액체인 이소시아네이트, 혼합물 및 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 예비중합체 중 임의의 것이다. 방향족 이소시아네이트, 특히 톨릴렌 디이소시아네이트(TDI) 및 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI)의 이성질체, 특히 MDI 및 폴리페닐렌 폴리메틸렌 폴리이소시아네이트(미정제 MDI)를 포함하는 혼합물이 바람직하게 사용된다. 이소시아네이트는 또한 예컨대 이소시안우레이트기 및 카르보디이미드기를 포함시킴으로써, 특히 우레탄기를 포함시킴으로써 변성되었을 수 있다. 바로 위에서 언급한 화합물은 2개 이상의 활성 수소 원자를 갖는 화학양론량의 화합물과 이소시아네이트의 반응을 통해 제조되며 통상 NCO 예비중합체로 명명된다. 이들의 NCO 함량은 일반적으로 2∼32 중량% 범위이다. 이소시아네이트 a)는 바람직하게는 미정제 MDI를 포함하며, 그 결과 폴리우레탄의 안정성이 증가한다.
방향족 이소시아네이트를 사용하는 단점은 이로부터 생성되는 폴리우레탄의 부적절한 색견뢰도이다. 폴리우레탄의 두드러진 황변이 일반적으로 경시적으로 일어난다. 그러므로, 높은 색견뢰도가 중요한 본 발명 방법의 적용예에서는, 지방족 이소시아네이트 및 방향족 이소시아네이트를 포함하는 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 지방족 이소시아네이트만을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 한 특별한 실시양태에서, 방향족 이소시아네이트를 주성분으로 하는 톱층을 황변으로부터 보호하기 위하여 지방족 이소시아네이트를 주성분으로 하는 폴리우레탄으로 구성된 상층을 사용할 수 있다. 여기서 상층은 또한 광물 골재를 포함할 수 있다. 바람직한 대표적 화합물은 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI) 및 이소포론 디이소시아네이트(IPDI)이다. 지방족 이소시아네이트는 높은 휘발성을 갖기 때문에, 일반적으로 그 반응 생성물의 형태로, 특히 뷰렛, 알로파네이트 또는 이소시안우레이트의 형태로 사용된다. 마찬가지로 지방족 화합물은 임의의 가능한 폴리올, 특히 b)에 열거된 것들과 함께 사용되고 반응하여 예비중합체를 생성할 수 있다.
이소시아네이트에 대하여 반응성인 2개 이상의 수소 원자를 갖는 사용되는 비교적 고분자량의 성분 b)는 바람직하게는 이소시아네이트에 대하여 반응성인 기로서 히드록시기 또는 아미노기를 갖는 화합물이다. 아미노기는 반응성이 높아 반응 혼합물을 빠르게 처리하여야 하므로 다가 알콜을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 아미노기는 우레아기의 형성을 유도하고 우레아기는 경화하여 비교적 취약한 폴리우레탄을 생성한다.
사용되는 비교적 고분자량의 다가 알콜은 예컨대 폴리에테르 또는 폴리에스테르일 수 있다. 이소시아네이트기에 대하여 반응성인 2개 이상의 수소 원자를 갖는 추가의 화합물을 언급된 화합물과 함께 사용할 수 있다. 폴리에테르 알콜은 가수분해 내성이 높기 때문에 바람직하다. 이들은 종래의 공지된 방법으로, 일반적으로 H-작용성 개시제 물질에 산화알킬렌의 부가 반응을 통해 제조된다. 부수적으로 사용되는 폴리에테르 알콜의 작용도는 바람직하게는 3 이상이고 그 히드록실가는 바람직하게는 400 mg KOH/g 이상, 바람직하게는 600 mg KOH/g 이상, 특히 600∼1000 mg KOH/g 범위이다. 이들은 종래 3작용성 이상의 개시제 물질과 산화알킬렌의 반응을 통해 제조된다. 사용될 수 있는 개시제 물질은 바람직하게는 분자 내에 3개 이상의 히드록시기를 갖는 알콜, 예컨대 글리세롤, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 소르비톨 및 수크로즈이다. 산화프로필렌이 산화알킬렌으로서 바람직하게 사용된다.
본 발명 반응 혼합물은 바람직하게는 소수성 기를 갖는 화합물을 포함한다. 이들은 특히 바람직하게는 소수성 기를 갖는 히드록시-작용기화된 화합물을 포함한다. 이들 소수성 기는 바람직하게는 6개 초과, 특히 바람직하게는 8개 초과, 100개 미만, 특히 10개 초과 50개 미만의 탄소 원자를 갖는 탄화수소기를 가진다. 소수성 기를 갖는 화합물은 반응 혼합물의 제조를 위해 별개의 성분으로서 성분 a) 내지 e) 중 하나의 구성성분으로서 사용될 수 있다. 히드록시-작용기화된 소수성 화합물은 바람직하게는 이소시아네이트에 대하여 반응성인 2개 이상의 수소 원자를 갖는 비교적 고분자량 화합물의 정의에 부합하는 화합물 b)를 포함한다. 성분 b)는 여기서 히드록시-작용기화된 소수성 화합물을 포함하거나 바람직하게는 이것으로 구성될 수 있다.
사용되는 히드록시-작용기화된 소수성 화합물은 바람직하게는 유지화학(oleochemistry) 분야에서 공지된 히드록시-작용기화된 화합물 또는 유지화학 분야에서 공지된 폴리올이다.
사용될 수 있는 다수의 히드록시-작용기화된 화합물은 유지화학 분야에 공지되어 있다. 예는 피마자유, 히드록시기를 이용하여 변성된 오일, 예컨대 포도씨유, 블랙 커민유, 호박씨유, 보리지씨유, 대두유, 밀 배아유, 평지씨유, 해바라기씨유, 땅콩유, 살구씨유, 피스타치오유, 아몬드유, 올리브유, 마카다미아넛 오일, 아보카도유, 씨벅톤 오일, 참깨유, 헤이즐넛유, 달맞이꽃 종자유, 야생장미유, 대마유, 엉겅퀴유, 호두유, 히드록시기를 이용하여 변성되고 미리스톨레산, 팔미톨레산, 올레산, 박센산, 페트로셀린산, 가돌레산, 에루스산, 네르본산, 리놀레산, 리놀렌산, 스테아리돈산, 아라키돈산, 팀노돈산, 클루파노돈산 또는 세레본산을 주성분으로 하는 지방산 에스테르이다. 여기서 피마자유 및 이것의 산화알킬렌 또는 케톤-포름알데히드 수지와의 반응 생성물을 사용하는 것이 바람직하다. 마지막 거론된 화합물은 예컨대 Bayer AG사에 의하여 Desmophen® 1150으로서 시판된다.
유지화학 분야에서 공지되어 있고 그 사용이 바람직한 다른 군의 폴리올은 에폭시화된 지방산 에스테르의 개환 반응과 동시에 알콜과의 반응 및 임의로 후속되는 추가의 에스테르 교환 반응을 통해 얻어질 수 있다. 유지(油脂)로의 히드록시기의 혼입은 주로 이들 제품에 포함되는 올레핀 이중 결합의 에폭시화, 이후 생성되는 에폭시기와 1가 또는 다가 알콜의 반응을 통해 일어난다. 여기서 에폭시환의 생성물은 히드록시기 또는 다가 알콜의 경우 비교적 다수의 OH기를 갖는 구조이다. 유지는 일반적으로 글리세롤 에스테르이므로, 병행되는 에스테르 교환 반응이 상기 언급한 반응과 더불어 진행된다. 생성되는 화합물의 몰질량은 바람직하게는 500∼1500 g/mol 범위이다. 이들 생성물은 예컨대 Cognis and Altropol사에 의하여 공급된다.
본 발명 방법의 특히 바람직한 한 실시양태에서, 이소시아네이트에 대하여 반응성인 2개 이상의 수소 원자를 갖는 비교적 고분자량 화합물 b)는 유지화학 분야에서 공지된 하나 이상의 폴리올 및 하나 이상의 페놀 변성 방향족 탄화수소 수지, 특히 인덴-쿠마론 수지를 포함한다. 상기 성분 b)를 주성분으로 하는 폴리우레탄 반응 혼합물은 심지어 물에서 경화될 수 있거나 강우 중에 설치될 수 있기에 충분히 높은 수준의 소수성을 가진다.
말단 페놀기를 갖는 사용되는 페놀 변성 방향족 탄화수소 수지는 바람직하게는 페놀 변성 인덴-쿠마론 수지, 특히 바람직하게는 방향족 탄화수소 수지의 공업적 혼합물이다. 이들 생성물은 상업적으로 입수가능하며 예컨대 Ruetgers VFT AG사로부터 NOVARES®로서 공급된다.
페놀 변성 방향족 탄화수소 수지, 특히 페놀 변성 인덴-쿠마론 수지의 OH 함량은 일반적으로 0.5∼5.0 중량%이다.
유지화학으로부터 공지된 폴리올 및 페놀 변성 방향족 탄화수소 수지, 특히 인덴-쿠마론 수지는 바람직하게는 100:1 내지 100:50의 중량비로 사용된다.
본 발명 폴리우레탄 반응 혼합물의 제조는 사슬 연장제 c)를 사용할 수 있다. 그러나, 사슬 연장제 c)는 여기서 제외시킬 수 있다. 그러나, 사슬 연장제, 가교결합제 또는 그밖에 임의로 이들의 혼합물의 첨가는 기계적 특성, 예컨대 경화성의 변성에 성공적인 것으로 입증될 수 있다.
저분자량 사슬 연장제 및/또는 가교결합제 c)가 사용되는 경우, 폴리우레탄의 제조는 공지된 사슬 연장제를 사용할 수 있다. 이들은 바람직하게는 몰질량이 62∼400 g/mol인 이소시아네이트에 대하여 반응성인 기를 갖는 저분자량 화합물, 예컨대 글리세롤, 트리메틸올프로판, 공지된 글리콜 유도체, 부탄디올 및 디아민이다. 다른 가능한 저분자량 사슬 연장제 및/또는 가교결합제는 예컨대 문헌["Kunststoffhandbuch, Band 7, Polyurethane" [Plastics Handbook, volume 7, Polyurethanes], Carl Hanser Verlag, 3rd edition 1993, chapter 3.2 and 3.3.2]에 나와 있다.
사용되는 폴리우레탄은 원칙적으로 촉매 d) 없이 제조될 수 있다. 촉매 d)는 부수적으로 경화를 개선시키기 위하여 사용될 수 있다. 선택되는 촉매 d)는 반응 시간을 최대화하는 것들이어야 한다. 따라서, 폴리우레탄 반응 혼합물이 장기간 액체로 남아있을 수 있다. 이들 촉매는 업계의 숙련자에게 공지되어 있다. 또한 기본적으로는 개시한 바와 같이 전체적으로 촉매 없이 작용할 수 있다.
예컨대 종래의 첨가제 e)인 다른 종래의 구성성분을 폴리우레탄 반응 혼합물에 첨가할 수 있다. 이들은 예컨대 종래의 충전제를 포함한다. 사용되는 충전제는 바람직하게는 자체 공지된 종래의 유기 및 무기 충전제, 보강제, 증량제이다. 언급할 수 있는 개개의 예는 무기 충전제, 예컨대 피로실리케이트와 같은 실리케이트계 광물, 예컨대 안티고라이드, 서펜타인, 각섬석, 각섬암, 온석면, 금속 산화물, 예컨대 카올린, 산화알루미늄, 산화티탄, 산화철, 금속 염, 예컨대 백악, 중정석, 및 무기 안료, 예컨대 황화카드뮴, 황화아연, 및 또한 유리이다. 카올린(차이나 클레이), 규산알루미늄, 및 황상바륨 및 규산알루미늄으로 구성되는 공침전물, 및 또한 규회석과 같은 합성 및 천연 광물 섬유, 여러가지 길이의 금속 섬유, 및 특히 임의로 사이즈로 코팅된 여러가지 길이의 유리 섬유을 사용하는 것이 바람직하다. 사용될 수 있는 유기 충전제의 예는, 카본 블랙, 멜라민, 시클로펜타디에닐 수지, 및 그래프트 중합체, 및 또한 셀룰로오스 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리아크릴로니트릴 섬유, 폴리우레탄 섬유, 방향족 및/또는 지방족 디카르복실산 에스테르를 주성분으로 하는 폴리에스테르 섬유, 및 특히 탄소 섬유이다.
상기 언급한 무기 충전제를 첨가제 e)로서 사용하는 경우, 그 광물 물질 구성성분은 바람직하게는 광물 골재와 상이하며, 광물 골재의 입도 분포를 결정할 때는 무시된다.
무기 및 유기 충전제는 개별적으로 또는 혼합물의 형태로 사용될 수 있으며, 반응 혼합물에 포함되는 그 양은 성분 a) 내지 e)의 중량을 기준으로 하여 바람직하게는 0.5∼50 중량%, 특히 바람직하게는 1∼40 중량%이다.
폴리우레탄 반응 혼합물은 또한 제올라이트와 같은 건조제를 포함하여야 한다. 이들은 바람직하게는 본 발명 반응 혼합물의 제조 전에 이소시아네이트에 대하여 반응성인 2개 이상의 수소 원자를 갖는 성분 b)에 또는 이소시아네이트에 대하여 반응성인 2개 이상의 수소 원자를 갖는 성분 b)를 포함하는 성분에 첨가된다. 건조제의 첨가는 성분 또는 반응 혼합물에서 임의의 물 농도 증가를 방지하고, 및/또는 제제의 원료 중에서 존재하는 임의의 물을 흡수하므로 발포 폴리우레탄의 형성이 회피된다. 물 흡착에 바람직한 첨가제는 알루미노규산나트륨, 알루미노규산칼륨, 알루미노규산칼슘, 알루미노규산세슘, 알루미노규산바륨, 알루미노규산마그네슘, 알루미노규산스트론튬, 알루미노인산나트륨, 알루미노인산칼륨, 알루미노인산칼슘, 및 이들의 혼합물의 군에서 선택되는 알루미노규산염이다. 담체 물질로서의 피마자유 중 알루미노규산나트륨, 알루미노규산칼륨, 및 알루미노규산칼슘의 혼합물을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 상기 건조제는 "광물 골재"의 일부로서 간주되지 않는다.
본 발명 톱층의 장기 안정성을 개선시키기 위하여, 미생물에 의한 공격에 대응하는 제제를 첨가하는 것이 또한 유리하다. 몰딩의 메짐성을 회피하기 위하여, UV 안정화제를 첨가하는 것도 유리하다. 이들 첨가제는 공지되어 있으며, 예는 문헌["Kunststoffhandbuch, Band 7, Polyurethane" [Plastics Handbook, volume 7, Polyurethanes], Carl Hanser Verlag, 3rd edition 1993, chapter 3.4]에 나와 있다.
첨가제 E)는 또한 바람직하게는 실란을 주성분으로 하는 종래의 커플링제를 포함할 수 있다. 특히 바람직하게 사용되는 커플링제는 하기 일반식 (I)의 하나 이상의 히드록시- 또는 알콕시아미노실란 화합물을 포함한다.
Figure pct00001
식에서, X는 서로 독립적으로 OH, CH3 또는 O[CH2]pCH3이고; Y는 [CH2]t, 또는 [CH2]rNH[CH2]s이며; R 및 R'는 수소 또는 [CH2]tCH3이고; t는 0∼10이며; n은 1∼3이고; p는 0∼5이며; m은 4 마이너스 n이고, r 및 s는 서로 독립적으로 1∼10이다. 이러한 유형의 바람직한 커플링제는 예컨대 WO 2010/043644호에 개시되어 있다.
성분 c), d), 및 e)는 이소시아네이트에 대하여 반응성인 2개 이상의 수소 원자를 갖는 화합물에 첨가되는 것이 바람직하다. 이 블렌드는 종종 업계에서 폴리올 성분으로서 일컬어진다.
이소시아네이트에 대하여 반응성인 2개 이상의 수소 원자를 갖는 화합물과 이소시아네이트가 조합되는 비율은 바람직하게는 화학양론적 과량의 이소시아네이트기가 존재하도록 하는 비율이어야 한다.
본 발명의 한 바람직한 실시양태에서, 소수성의 실질적으로 조밀한 폴리우레탄을 유도하는 폴리우레탄 반응 혼합물이 사용된다. 폴리우레탄은 실질적으로 가스 인클루전이 없는 경우 조밀 폴리우레탄이라 칭해진다. 조밀 폴리우레탄의 밀도는 바람직하게는 0.8 g/cm3 초과, 특히 바람직하게는 0.9 g/cm3 초과, 특히 1.0 g/cm3 초과이다.
여기서 광물 골재에 대한 폴리우레탄 반응 혼합물의 중량비는 바람직하게는 2:98 내지 15:85, 특히 바람직하게는 3:97 내지 10:90, 특히 4:96 내지 8:92이다.
광물 골재 및 제2 폴리우레탄 반응 혼합물을 포함하는 본 발명 혼합물은 또한 폴리우레탄 반응 혼합물 및 광물 골재와 더불어 추가의 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 바람직하게는 바인더가 광물 골재로부터 흘러나가는 것을 방지하는 물질을 포함한다. 가능한 이러한 첨가제의 예는 셀룰로오스 섬유와 같은 유기 섬유 또는 예컨대 발연 실리카(예, Evonik사의 Aerosil®)와 같이 틱소트로피 효과를 갖는 무기 보조제이다. 틱소트로피 효과를 갖는 상기 보조제는 광물 재료의 일부로서 간주되지 않는다. 이용되는 역청계 시스템에서 현재 사용되는 중합체를 첨가하는 것도 가능하다. 이들은 특히 네오프렌, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 또는 이들의 혼합물 또는 그밖에 임의의 다른 공지된 고무 및 이들의 혼합물이다. 첨가제는 분말 또는 펠릿의 형태로 광물 혼합물에 직접 첨가되거나 폴리우레탄 성분 중 하나에 분산될 수 있다. 인시츄로 폴리우레탄 혼합물을 틱소트로피성이 되게 하는 반응성 첨가제를 사용하는 것도 가능하다. 예컨대, 틱소트로피성을 제공하기 위하여 폴리올 혼합물에 수%의 비율로 1가 또는 다가 아민, 예컨대 폴리에테롤아민(예, Huntsman사의 Jeffamine 또는 BASF사의 폴리에테르아민), 디에틸톨루엔디아민(예컨대, DETDA 80), 알킬화 메틸렌디페닐렌디아민(예컨대 Lonzacure® M-CDA, Lonzacure® M-DEA 또는 Lonzacure® M-DIPA), 또는 그밖에 틱소트로픽 효과를 갖는 이들 제제의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명 혼합물의 제제는 광물 골재를 포함하며 제2 폴리우레탄 반응 혼합물은 임의의 제한을 받지 않는다. 예컨대, 이것은 광물 골재가 도입되는 혼합기에서 제조될 수 있고, 폴리우레탄 반응 혼합물의 제조를 위한 개시 성분은 예컨대 분무에 의하여 도입될 수 있다. 여기서 첨가되는 첨가제는 바람직하게는 임의로 각각의 유리한 시점에서 혼합물에 첨가된다. 따라서, 예컨대, 이들은 반응 혼합물의 성분 중 하나에, 예컨대 성분 a) 내지 e) 중 하나에 용해 또는 분산될 수 있고 이들과 함께 혼합물에 첨가될 수 있다. 첨가제는 또한 혼합물에 따로따로 첨가될 수 있다. 예컨대, 셀룰로오스 섬유는 이들이 톱층의 제조를 위한 혼합물에 균일하게 분산되어 존재하나 혼합 절차에 의하여 비가역적 파손을 받지 않는 시점에 첨가될 수 있다. 여기서 톱층의 제조를 위한 본 발명 혼합물은 예컨대 DE 19632638호에 개시된 방법으로 제조될 수 있다. 예컨대 폴리우레탄 반응 혼합물을 제조함으로써 개시한 후 이것과 광물 골재 및 임의로 추가의 첨가제를 혼합하는 것도 가능하다. 다른 실시양태에서, 광물 골재는 임의로 먼저 반응 혼합물의 성분 중 일부, 예컨대 성분 b) 및, 존재할 경우, c) 내지 e)와 혼합된 후, 아직 존재하지 않는 성분, 예컨대 성분 a)가 혼합기에 첨가될 수 있다. 제2 폴리우레탄 반응 혼합물의 비율은 광물 골재 및 제2 폴리우레탄 반응 혼합물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 1∼10 질량%, 특히 바람직하게는 2∼8 질량%, 특히 3∼6 질량%이다.
톱층에서 복구를 필요로 하는 부위는 고분자 재료의 도포 전에 세정하는 것이 바람직하다. 이것은 예컨대 쓸기 또는 불기에 의하여 달성될 수 있다. 복구를 필요로 하는 부위를 세정하는 저압 또는 고압 세정액을 사용하는 것도 가능하지만, 이 경우 고분자 재료의 도포 전에 육안으로 보아 건조한 외관이어야 한다. 개기공 재료의 더 깊은 서브층 중의 수분으로 대표되는 잔존 수분은 문제가 되지 않는다. 고분자 재료를 도포한 후, 예컨대 증발에 의하여 임의의 존재하는 용매가 소실되게 두는 것이 바람직하다. 고분자 재료를 반응 혼합물의 형태로 도포한 경우, 제1 고분자 재료는 직접 도포할 수 있고 또는 바람직하게는 고분자 재료의 평균 몰질량이 바람직하게는 500 g/mol 이상인 정도까지 고분자 재료 형성 반응을 진행시킨다.
이어서 80 g/m2 이상, 바람직하게는 100 g/m2 내지 1000 g/m2, 특히 바람직하게는 120 내지 500 g/m2의 양의 제1 폴리우레탄 반응 혼합물을 고분자 재료에 도포한다.
광물 골재 및 제2 폴리우레탄 반응 혼합물을 포함하는 혼합물은 제1 폴리우레탄 반응 혼합물에 도포하거나 또는 제1 폴리우레탄 반응 혼합물의 완전한 반응을 통해 얻어진 폴리우레탄에 도포한다. 광물 골재 및 제2 폴리우레탄 반응 혼합물을 포함하는 혼합물은 제1 폴리우레탄 반응 혼합물이 그 겔화 시간 또는 코브웨빙(cobwebbing) 시간에 아직 도달하지 않은 동안 도포하는 것이 바람직하다. 여기서 겔화 시간은 실온에서의 레올로지 측정에서 저장 모듈러스가 손실 모듈러서보다 큰 시점이다. 본 발명의 목적에서, 겔화 시간의 어림은 코브웨빙 시간에 의하여 결정된다. 이를 위하여, 폴리우레탄 반응 혼합물의 표면에 목재 봉을 반복적으로 둔다. 상기 표면에서 목재 봉을 제거하여 섬유가 형성되자마자 코브웨빙 시간에 도달되었다.
톱층의 제조를 위한 본 발명 혼합물은 도포된 후, 주위의 도로 표면의 수준으로 매끄럽게 된다. 이후 이것은, 바람직하게는 음향 요건에 따른 개기공 아스팔트의 혼입이 없는 경우에는 모래를 뿌려 덮을 수 있다. 뿌림 과정 전에, 예컨대 종래 도로 건설에 사용된 경량 도로 롤러를 이용함으로써 또는 온건한 다지기에 의해서 혼합물을 임의로 조심스럽게 압밀하여 광물을 혼입시킬 수 있다. 주위 도로 포장 아래의 임의의 함몰이 회피되어야 한다.
이후, 얻어지는 복구 재료를 임의로 열을 이용하여 경화시킨다. 사용되는 폴리우레탄 재료가 수분 경화 물질을 포함하는 경우, 경화 공정 동안 증기를 이용하는 것도 가능하다.
본 발명은 또한, 고분자 재료, 임의로 제1 폴리우레탄 반응 혼합물 및 제2 폴리우레탄 반응 혼합물 및 또한 임의로 추가의 첨가제 및 광물 골재를 포함하는, 도로, 트랙 및 교통에 이용되는 다른 장소의 톱층을 복구하기 위한 복구 키트를 제공한다.
수작업으로, 스프레잉, 롤링 또는 스프레딩에 의하여 여러 서브층을 도포할 수 있다. 피니셔, 자동 분무 장치 및 다른 필요한 장치를 채용함으로써 기계로 도포하는 것도 가능하다.
사용되는 복구 재료와 아스팔트 사이에 매우 강한 접착이 일어나므로, 도로, 트랙 및 교통에 이용되는 다른 장소의 톱층을 복구하기 위한 본 발명의 방법은 톱층의 장기적 연장을 유도한다. 여기서 교통에 이용되는 장소는 톱층이 결합되어 있는 교통에 이용되는 모든 장소, 예컨대 공항의 유도로 및 이착륙장 및 또한 보도 또는 자전거 도로를 포함한다. 여기서 가능한 이용은 사실상 개기공 아스팔트를 복구하기 위한 것인데, 여기서 복구는 방음 또는 개수능 면에서 이전의 톱층, 특히 이전의 개기공 아스팔트 톱층에 뒤떨어지지 않는 개기공 요소를 형성한다. 보수된 부위를 종래의 복구 혼합물과 비교할 경우 경화 직후에 미끄럼 저항이 존재하므로 내상성이 높고 세로로 긴 그루브가 형성되는 경향이 낮으며 더 신속하게 통상 속도의 교통에 이용가능하다. 본 발명의 복구 혼합물의 미끄럼 저항은 또한 예컨대 모래 또는 암석 부스러기를 뿌려 노면을 커버함으로써 복구 혼합물의 최종 경화 전에 조절할 수 있다. 최종적으로, 복구 부위의 색 및 밝기는 정확하게 주위 재료에 적합하도록 착색제 첨가제를 통해 또는 사용되는 광물 재료의 착색을 선택함으로써 조정할 수 있다.
이하의 실시예를 이용하여 본 발명을 예시한다.
실시예
폴리올 성분: 피마자유계 히드록시 작용성 유지화학 성분, 3작용성 사슬 연장제, 틱소트로피성을 제공하는 반응성 아민 및 소포제를 포함하는 Elastopave 6551/102
이소시아네이트: 고분자 디이소시아네이토디페닐메탄(PMDI)
하도제 1: BASF사의 Mastertop P 691; 용매 중 단성분 폴리우레탄 접착 촉진제
하도제 2: BASF사의 Mastertop P 690; 폴리아크릴레이트-역청계 단일성분 접착 하도제
폴리우레탄 반응 혼합물 및 복구 혼합물의 제조
Elastopave 6551/102계 폴리올 성분 100 중량부를 83.7 중량부의 이소시아네이트와 긴밀하게 혼합하여 폴리우레탄 반응 혼합물을 얻었다. 상기 폴리우레탄 반응 혼합물 중 5 중량%를 95 중량%의 2/4 휘록암과 혼합하여 복구 혼합물을 얻었다. 비교예 5의 복구 혼합물은 8 중량%의 폴리우레탄 반응 혼합물 및 92 중량%의 2/4 휘록암을 포함하였다.
접착 실험에서는 320 x 260 x 50 mm의 치수를 갖는 AC 16 BS 아스팔트 바인더 재료로 제조된 샘플 시트를 사용하였다. 제1 단계에서, 아스팔트 시트는 임의로 표에 따른 하도제로 코팅하였다. 공기 건조 후, 바인더의 제2 서브층을 임의로 도포한 후 즉시 복구 혼합물로 1 cm의 높이까지 코팅하고 약간 기계적으로 압축한다. 경화 공정 후, 5 cm 중공 드릴을 이용하여 시험 검편을 제조하고 이들을 이용하여 TP Asphalt StB T81에 기초한 방법에 의하여 아스팔트 바인더 재료에 대한 복구 혼합물의 접착력을 측정하였는데, 47.5 mm의 램 직경을 이용한 것은 언급된 시험 표준과 상이하였다. 하도제의 사용량 및 접착 측정 결과를 표에 나타낸다. 접착 측정과 관련하여 여기 나타낸 값은 4개의 시험 검편으로부터 평균을 구하여 측정한 것이었다.
[표]
Figure pct00002

실시예는 고분자 재료 및 폴리우레탄 반응 혼합물과 하도제를 이용함으로써 아스팔트 바인더 재료에 대하여 특히 높은 복구 혼합물의 접착력이 얻어짐을 보여준다.

Claims (11)

  1. 20 g/m2 이상의 양의 고분자 재료를 파손 부위에 도포하는 단계, 80 g/m2 이상의 양의 제1 폴리우레탄 반응 혼합물을 상기 고분자 재료에 도포하는 단계, 상기 제1 폴리우레탄 반응 혼합물에 하나 이상의 광물 골재 및 제2 폴리우레탄 반응 혼합물을 포함하는 혼합물을 도포하는 단계, 및 상기 재료를 경화시키는 단계에 의하여, 도로, 트랙 및 교통에 이용되는 다른 장소에서 톱층을 복구하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 톱층은 개기공 아스팔트 톱층이고, 상기 광물 골재 및 제2 폴리우레탄 반응 혼합물을 포함하는 혼합물은 경화되어 개기공 재료를 형성하는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 폴리우레탄 반응 혼합물은, 상기 광물 골재 및 제2 폴리우레탄 반응 혼합물을 포함하는 혼합물이 도포될 때, 그 코브웨빙 시간에 아직 도달되지 않은 것인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고분자 재료는 암석 및/또는 역청에 부착되는 기를 갖는 것인 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 고분자 재료는 폴리우레아 결합 및/또는 폴리우레탄 결합을 갖는 것인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 폴리우레탄 반응 혼합물 및 제2 폴리우레탄 반응 혼합물은
    a) 이소시아네이트와
    b) 이소시아네이트에 대하여 반응성인 2개 이상의 수소 원자를 갖는 화합물, 및 또한 임의로
    c) 사슬 연장제 및/또는 가교결합제,
    d) 촉매, 및
    e) 기타 첨가제
    를 혼합함으로써 얻어질 수 있고,
    여기서 제1 폴리우레탄 반응 혼합물의 제조 및 제2 폴리우레탄 반응 혼합물을 위한 개시 물질은 동일하거나 상이할 수 있는 것인 방법.
  7. 제6항에 있어서, 이소시아네이트에 대하여 반응성인 2개 이상의 수소 원자를 갖는 상기 화합물 b)는 소수성 기를 갖는 히드록시 작용성 화합물을 포함하는 것인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 소수성 기를 갖는 히드록시 작용성 화합물은 유지화학 분야에서 공지된 히드록시 작용성 화합물을 포함하는 것인 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 이소시아네이트에 대하여 반응성인 2개 이상의 수소 원자를 갖는 상기 화합물 b)는 유지화학 분야에서 공지된 히드록시 작용성 화합물 및 페놀 변성 방향족 탄화수소 수지를 포함하는 것인 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리우레탄 반응 혼합물의 비율이 혼합물의 총 중량을 기준으로 하여 2∼10 중량%인 방법.
  11. 고분자 재료, 임의로 제1 폴리우레탄 반응 혼합물, 및 제2 폴리우레탄 반응 혼합물, 및 또한 임의로 추가의 첨가제 및 광물 골재를 포함하는, 도로, 트랙 및 교통에 이용되는 다른 장소의 톱층을 복구하기 위한 복구 키트.
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