KR20150054839A

KR20150054839A - 역청 조성물 및 제조 방법

Info

Publication number: KR20150054839A
Application number: KR1020157006611A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 엘. 로츠; 스콧 해커; 용홍 루안
Original assignee: 허니웰 인터내셔날 인코포레이티드
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2015-05-20
Also published as: US20140069297A1; KR102131762B1; CN104603207B; EP2895559A1; CA2883204C; IN2015DN01753A; CA2883204A1; JP6557602B2; JP2015527479A; WO2014043021A1; MX2015003111A; US9631094B2; EP2895559A4; CN104603207A; MX364749B

Abstract

역청 공급 원료, 분자량이 약 800∼약 50,000 g/몰인 폴리올레핀, 및 경우에 따라 하나 이상의 첨가제를 포함하는 비-블로운 루핑(non-blown roofing) 등급 역청 조성물로서, 상기 조성물의 연화점이 ASTM D36 방법에 따라 측정하였을 때 70℃보다 높고 조성물의 침입도가 ASTM D5 방법에 따라 측정하였을 때 25℃에서 약 12 dmm 이상인 역청 조성물. 이의 제조 방법.

Description

역청 조성물 및 제조 방법{BITUMEN COMPOSITIONS AND METHODS OF MAKING}

관련 출원의 상호 참조

본 발명은 35 U.S.C. § 119(e) 하에서 미국 가특허 출원 번호 제61/700,248호(2012년 9월 12일 출원)를 우선권으로 주장하며, 이의 내용은 그 전문이 본원에 참고 인용된다.

본 발명의 분야

본 발명은 역청 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

산화된 역청(역청은 또한 아스팔트로도 지칭됨)은 여러 가지 중에서 루핑 슁글(roofing shingle) 및 루핑 막을 제조하는 루핑 산업에 의해 사용된다. 산화된 역청, 소위 "블로운 코팅(blown coating)"은 일반적으로 일정 시간(10시간 이상일 수 있음) 동안 고온(통상, 230℃∼290℃(450℉-550℉))에서 역청 공급 원료를 통해 산소 함유 가스(예, 공기, 산소 또는 산소 불활성 가스 혼합물)를 블로잉(blowing)함으로써 적당한 공급 원료 역청, 통상 직류(straight run) 역청 또는 직류 역청 블렌드를 산화시켜 제조된다. 때때로, 이러한 공정은 하나 이상의 촉매의 존재 하에서 실시된다. 산소, 또는 산소 함유 가스를 역청을 통해 블로잉하는 것의 결과로서, 역청의 특성이 변화한다. 일반적으로, 블로잉 공정은 일단 역청이 원하는 침입도, 연화점 및 점도를 수득하게 되면 종료된다.

상기 기술된 공정이 산업에서 광범위하게 사용되지만, 유의적인 결점을 갖는다. 예를 들면, 상기 공정은 시간 소모적이며 작업에 필요한 에너지의 양이 많은데 그 이유는 공급 원료가, 산소 함유 가스를 버블링시키기에 충분한 유체인 온도에서 상기 공정이 실시되어야 하기 때문이다. 더욱 중요하게는, 공급 원료를 가열하고 이를 통해 산소 함유 가스를 블로잉함으로써 제조되는 역청 흄(fume)이 건강상 유해한 것으로 간주되며 잠재적으로는 발암성이 있다. 이러한 역청 흄 중 화합물의 예는 황화수소, 황 산화물(SO_x), 유기황 화합물, 탄화수소, 질소 산화물(NO_x) 및 일산화탄소를 포함한다.

대기로 방출되기 전, 기술된 블로잉 공정에 의해 생성된 역청 흄은 종종 방수 넉아웃 탱크를 통과시킨 후 유해 물질의 방출을 감소시키기 위해 소각 공정이 실시된다. 하지만, 이러한 방출 제어 수단은 비싸고 통상 모든 잠재적 유해 물질의 방출을 막지는 못한다.

루핑 플럭스(roofing flux) 공급 원료는 생성된 블로운 코팅이 이의 규격을 충족시키는 특성을 갖는 것을 보장하는 엄격한 특성을 필요로 한다. 루핑 플럭스 공급 원료는 공급이 한정된다.

따라서, 기술된 블로잉 공정에 의존하지는 않지만 그럼에도 불구하고 산화된 역청의 특성을 갖는 역청 조성물을 유도하는 방법을 개발할 필요성이 남아있다. 본 발명은 이러한 요구를 해결한다.

본 발명은 a) 역청 공급 원료; b) 분자량이 약 800∼약 50,000 g/몰인 폴리올레핀; 및 c) 경우에 따라, 하나 이상의 첨가제를 포함하는 비-블로운 루핑 등급 역청 조성물로서, 상기 조성물의 연화점이 ASTM D36 방법에 따라 측정하였을 때 70℃보다 높고 조성물의 침입도가 ASTM D5 방법에 따라 측정하였을 때 25℃에서 약 12 dmm 이상인 조성물을 제공한다.

본 발명의 특정 구체예에서, 역청 공급 원료는 포장재 등급(paving grade) 역청이다. 본 발명의 다른 구체예에서, 폴리올레핀은 폴리에틸렌(PE) 단독중합체, 저 밀도 폴리에틸렌 단독중합체(LDPE), 선형 저 밀도 폴리에틸렌 단독중합체(LLDPE), 고 밀도 폴리에틸렌 단독중합체(HDPE), 산화된 저 밀도 폴리에틸렌 단독중합체(Ox LDPE), 산화된 고 밀도 폴리에틸렌 단독중합체(Ox HDPE), 폴리프로필렌(PP) 단독중합체, 에틸렌-아크릴산(EAA) 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 공중합체, 에틸렌 말레산 무수물(MAPE) 공중합체, 프로필렌 말레산 무수물 (MAPP) 공중합체, 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 왁스(FT 왁스), 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다. 본 발명의 다른 구체예에서, 첨가제는 플라스토머, 엘라스토머, 왁스, 폴리인산, 플럭스 오일, 가소제 및 산화방지제로 이루어진 군에서 선택된다. 본 발명의 다른 구체예에서, 폴리올레핀은 역청 조성물의 총 중량의 약 0.5 중량%∼약 25 중량%의 농도로 존재하며; 아스팔트 공급 원료는 역청 조성물의 총 중량의 약 65 중량%∼약 99 중량%의 농도로 존재하고; 하나 이상의 첨가제는 함께 역청 조성물의 총 중량의 약 0.5 중량%∼약 10 중량%의 농도로 존재한다.

본 발명의 특정 구체예에서, 역청 조성물은 ASTM D36 방법에 따라 측정하였을 때 약 80℃∼약 115℃ 온도의 연화점을 갖는다. 본 발명의 다른 구체예에서, 역청 조성물은 스티렌/부타디엔/스티렌 삼블럭 공중합체(SBS)를 포함하지 않는다. 본 발명의 다른 구체예에서, 역청 조성물은 75% 초과의 결정도를 갖는 폴리올레핀과 역청 공급 원료를 혼합하는 공정에 의해 만들어진다.

본 발명은 또한 임의의 상기 역청 조성물의 제조 방법으로서, 약 30분∼약 6시간 동안 약 75℃∼약 200℃의 온도에서 폴리올레핀 또는 상이한 저 분자량 폴리올레핀 혼합물과 역청 공급 원료를 혼합하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 본 발명의 다른 구체예에서, 혼합은 약 5 RPM∼약 100 RPM 속도에서 저 전단 믹서를 사용하여 실시된다.

본 발명은 a) 역청 공급 원료; b) 분자량이 약 800∼약 50,000 g/몰인 폴리올레핀; 및 c) 경우에 따라, 하나 이상의 첨가제를 포함하는 비-블로운 루핑 등급 역청 조성물로서, 상기 조성물의 연화점이 ASTM D36 방법에 따라 측정하였을 때 57℃∼113℃이고 조성물의 침입도가 ASTM D5 방법에 따라 측정하였을 때 25℃에서 약 12 dmm 이상인 조성물을 제공한다.

본 발명의 특정 구체예에서, 조성물의 연화점은 ASTM D36 방법에 따라 측정하였을 때 57℃∼66℃이고 조성물의 침입도는 ASTM D5 방법에 따라 측정하였을 때 25℃에서 약 18∼약 60 dmm이다. 본 발명의 다른 구체예에서, 조성물의 연화점은 ASTM D36 방법에 따라 측정하였을 때 70℃∼80℃이고 조성물의 침입도는 ASTM D5 방법에 따라 측정하였을 때 25℃에서 약 18∼약 40 dmm이다. 본 발명의 다른 구체예에서, 조성물의 연화점은 ASTM D36 방법에 따라 측정하였을 때 85℃∼96℃이고 조성물의 침입도는 ASTM D5 방법에 따라 측정하였을 때 25℃에서 약 15∼약 35 dmm이다. 본 발명의 다른 구체예에서, 조성물의 연화점은 ASTM D36 방법에 따라 측정하였을 때 99℃∼107℃이고 조성물의 침입도는 ASTM D5 방법에 따라 측정하였을 때 25℃에서 약 12∼약 25 dmm이다.

특정 실시예가 예시 및 설명을 위해 선택되었고, 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면으로 도시된다. 이러한 실시예 및 첨부 도면은 어떤 방식으로든 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석해서는 안된다.
도 1에는 하기 표 1의 연화점 데이타 및 상응한 첨가제 결정도 사이의 관계를 시각화한 차트가 도시된다. 연화점 데이타는 첨가제 결정도의 함수로서 플롯화된다.
도 2에는 하기 표 1의 침입도 데이타 및 상응한 첨가제 결정도 사이의 관계를 시각화한 차트가 도시된다. 침입도 데이타는 첨가제 결정도의 함수로서 플롯화된다.
도 3에는 하기 표 2의 연화점 데이타 및 상응한 첨가제 결정도 사이의 관계를 시각화한 차트가 도시된다. 연화점 데이타는 첨가제 결정도의 함수로서 플롯화된다.
도 4에는 하기 표 2의 침입도 데이타 및 상응한 첨가제 결정도 사이의 관계를 시각화한 차트가 도시된다. 침입도 데이타는 첨가제 결정도의 함수로서 플롯화된다.

본 발명은 신규 역청 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 놀랍게도, 본 발명자들은 폴리올레핀의 역청 공급 원료에의 첨가가 역청 공급 원료를 통해 산소 함유 가스를 블로잉함으로써 역청 공급 원료를 산화시키는 효과와 유사한 효과를 갖는다는 것을 발견하였다. 이러한 효과는, 원칙적으로, 심지어 다른 첨가제(예, 스티렌/부타디엔/스티렌 삼블럭 공중합체(SBS))의 첨가 없이도, 실현될 수 있다. 이는 역청의 침입도(경도로도 지칭됨), 연화점 및 점도가 최적화되고 여기에 폴리올레핀을 첨가함으로써 산업 표준으로 조정될 수 있다는 것을 의미한다. 이에 따라, 본 발명은 통상 업계에서 실시되는 것인 블로잉에 의한 역청 산화의 결점 없이, 역청의 최적화를 허용한다.

본 발명은 a) 역청 공급 원료; b) 분자량이 약 800∼약 50,000 g/몰인 폴리올레핀; 및 c) 경우에 따라, 하나 이상의 첨가제를 포함하는 비-블로운 루핑 등급 역청 조성물로서, 상기 조성물의 연화점이 ASTM D36 방법에 따라 측정하였을 때 70℃보다 높고 조성물의 침입도가 ASTM D5에 따라 측정하였을 때 25℃에서 약 12 dmm 이상인 조성물을 제공한다.

역청, 또한 소위 아스팔트는 대부분 미정제 석유로 그리고 일부 다른 천연 침착물로 존재하는 끈적이는 고 점성의 흑색 액체 또는 반고체이다. 용어 아스팔트 및 역청은 물질의 천연 형태와 제조 형태 둘다를 의미하는 것으로 종종 혼용되고, 이들 둘다 본 발명의 범위 내에 있다. 산업 등급 역청의 제조는 일반적으로 당업계에 공지되어 있고 이에 따라 본원에는 상세하게 기술되지 않는다.

본 발명에서, 역청 공급 원료는 임의의 적당한 유형의 역청으로부터 만들어질 수 있다. 이는 포장재 등급 역청 또는 상이한 포장재 등급 역청의 혼합물을 포함한다. 포장재 등급 역청은, 산소 블로잉 공정에 공급 원료로서 통상 사용되는 역청(예, 루핑 플럭스 공급 원료)보다 통상 더 경질이고(즉, 더 낮은 침입도를 갖고) 더 높은 연화점 및 점도를 갖는다. 포장재 등급 역청은 경질 역청, 핏치, 저 PEN 역청 및 루핑 플럭스와 혼합될 수 있다.

본 발명의 범위 내에서 포장재 등급 역청의 비제한적 예는 하기 성능 등급 중 어느 하나를 갖는 포장재 등급 역청을 포함한다: PG 46-34, PG 52-34, PG 52-28, PG 64-22, PG 64-16, PG 64-10, PG 67-22, PG 70-28, PG 70-22, PG 70-16, PG 70-10, PG 76-28, PG 76-22, PG 76-16 및 PG 76-10. 추가적으로, 본 발명의 범위 내에서 포장재 등급 역청의 비제한적 예는 하기 침입도 등급 중 어느 하나를 갖는 포장재 등급 역청을 포함한다: 50/70, 60/90, 80/100, 80/120, 및 120/150.

본 발명에서, 역청 공급 원료는 또한 루핑 등급 역청의 임의의 적당한 유형, 예컨대, 비제한적 예로서 하기 경도 등급 중 어느 하나를 갖는 루핑 등급 역청으로부터 만들어질 수 있다: 100/150 dmm pen, 150/200 dmm pen, 200/300 dmm pen, 및 300+ dmm pen.

본원에 개시된 모든 역청, 및 이의 제조물, 이용 가능성 및 용도는 일반적으로 당업계에 공지되어 있고 이에 따라 본원에는 상세하게 기술되지 않는다.

본 발명의 바람직한 구체예에서, 역청 공급 원료는 포장재 등급 역청이다.

본 발명의 특정 구체예에서, 역청 공급 원료는 본 발명의 역청 조성물의 총 중량의 약 65 중량%∼약 99 중량%의 농도로 존재한다. 본 발명의 다른 구체예에서, 역청 공급 원료는 역청 조성물의 총 중량의 약 65 중량%∼약 75 중량%, 약 75 중량%∼약 85 중량%, 및 약 85 중량%∼약 99 중량%의 농도로 존재한다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, 역청 공급 원료는 역청 조성물의 총 중량의 약 97 중량%의 농도로 존재한다.

본 발명의 폴리올레핀의 분자량(중량 평균 분자량, Mw)은 약 800∼약 50,000 g/몰이다. 본 발명의 특정 구체예에서, 폴리올레핀의 분자량은 약 1000∼약 5000 g/몰, 약 5000∼약 10,000 g/몰, 약 10,000∼약 20,000 g/몰, 약 20,000∼약 30,000 g/몰, 약 30,000∼약 40,000 g/몰, 및 약 40,000∼약 50,000 g/몰이다. 일 구체예에서, 폴리올레핀의 분자량은 약 2000∼약 15,000 g/몰이다. 또다른 구체예에서, 폴리올레핀의 분자량은 약 4000∼약 20,000 g/몰이다. 본 발명의 폴리올레핀의 분자량은 당업계에 일반적으로 공지된 기법인 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 확인된다. GPC를 하기 위해, 측정하고자 하는 샘플을 140℃, 2.0 mg/㎖ 농도에서 1,2,4-트리클로로벤젠 중에 용해시킨다. 용액(200 ㎕)을 1.0 ㎖/분의 유량에 의해 140℃에서 유지된 GPC 함유 2개의 PLgel 5 ㎛ Mixed-D(300 x 7.5 mm) 컬럼에 주입하였다. 이 기기에는 2개의 검출기(굴절률 및 점도 검출기)가 구비되어 있다. 분자량(중량 평균 분자량, Mw)은 선형 폴리에틸렌 협소 Mw 표준 세트로부터 생성된 보정 곡선을 사용하여 확인된다.

본 발명의 특정 구체예에서, 본 발명의 역청 조성물을 제조하는 데 사용되는 폴리올레핀은 결정형이다. 본 발명의 다른 구체예에서, 본 발명의 역청 조성물을 제조하는 데 사용되는 폴리올레핀은 반결정형이다.

본 발명의 특정 구체예에서, 본 발명의 역청 조성물을 제조하는 데 사용되는 폴리올레핀은 50% 초과의 결정도를 갖는다. 본 발명의 다른 구체예에서, 본 발명의 역청 조성물을 제조하는 데 사용되는 폴리올레핀은 75% 초과의 결정도를 갖는다. 본 발명의 다른 구체예에서, 본 발명의 역청 조성물을 제조하는 데 사용되는 폴리올레핀은 약 50∼약 60%, 약 60%∼약 70%, 약 70%∼약 80%, 약 80%∼약 90%, 및 바람직한 구체예에서, 약 90%∼약 100%의 결정도를 갖는다. 상기 폴리올레핀의 결정도는 당업계에 일반적으로 공지된 기법인 시차 주사 열량계(DSC)에 의해 확인된다. DSC는 1분 당 10℃의 가열 및 냉각 속도에서 가열, 냉각, 재가열 사이클로 작동된다. 샘플을 초기에 -50℃로 냉각시킨 후 150℃로 가열하고, 다시 -50℃로 냉각시키고 150℃로 재가열한다. 결정도 백분율은 재가열 사이클로부터 확인된 융합 엔탈피를 폴리에틸렌 (공)중합체의 경우 290 j/gm 및 폴리프로필렌 중합체의 경우 190 J/gm으로 나눔으로써 결정된다.

특히 바람직한 폴리올레핀은 약 2,000∼약 5,000의 Mw 및 약 90%∼약 100%의 결정도를 갖는다.

본 발명의 특정 구체예에서, 본 발명의 폴리올레핀은 폴리에틸렌(PE) 단독중합체, 저 밀도 폴리에틸렌 단독중합체(LDPE), 선형 저 밀도 폴리에틸렌 중합체(LLDPE), 고 밀도 폴리에틸렌 단독중합체(HDPE), 산화된 저 밀도 폴리에틸렌 단독중합체(Ox LDPE), 산화된 고 밀도 폴리에틸렌 단독중합체(Ox HDPE), 폴리프로필렌(PP) 단독중합체, 에틸렌-아크릴산(EAA) 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 공중합체, 에틸렌 말레산 무수물(MAPE) 공중합체, 프로필렌 말레산 무수물(MAPP) 공중합체, 피셔-트롭쉬 왁스(FT 왁스), 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다.

본원에 개시된 모든 폴리올레핀, 및 이의 제조물, 이용 가능성 및 용도는 당업계에 일반적으로 공지되어 있고, 이에 따라 본원에는 상세하게 기술되지 않는다.

본 발명의 일부 구체예에서, 폴리올레핀은 본 발명의 역청 조성물의 총 중량의 약 0.5 중량%∼약 25 중량%의 농도로 존재한다. 본 발명의 다른 구체예에서, 폴리올레핀은 역청 조성물의 총 중량의 약 0.5 중량%∼약 5 중량%, 약 5 중량%∼약 10 중량%, 약 10 중량%∼약 15 중량%, 약 15 중량%∼약 20 중량%, 및 약 20 중량%∼약 25 중량%의 농도로 존재한다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, 폴리올레핀은 역청 조성물의 총 중량의 약 3 중량%의 농도로 존재한다.

본 발명의 특정 구체예에서, 본 발명의 역청 조성물은 ASTM D36 방법에 따라 측정하였을 때 약 80℃∼약 115℃ 온도의 연화점을 갖는다. 본 발명의 다른 구체예에서, 본 발명의 역청 조성물은 ASTM D36 방법에 따라 측정하였을 때 약 80℃∼약 90℃, 약 90℃∼약 100℃, 및 약 100℃∼약 115℃ 온도의 연화점을 갖는다.

본 발명의 특정 구체예에서, 역청 조성물은 하나 이상의 첨가제를 포함한다. 그러한 첨가제의 용도는 당업자에게 잘 공지되어 있다. 상기 첨가제는 역청 생성물의 특정한 특성(예, 이의 침입도(즉, 경도), 점도, 및 연화점)을 향상시키는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 범위 내에서 상기 첨가제의 비제한적 예는 플라스토머, 엘라스토머, 왁스, 폴리인산, 플럭스 오일, 가소제, 산화방지제, 및 이의 조합과, 당업계에 공지된 다른 기존의 첨가제, 예컨대, 재활용된 분쇄 타이어 고무, 및 스트리핑방지제(이의 비제한적 예는 수화나트륨 및 아민임)를 포함한다. 본 발명의 다른 구체예에서, 역청 조성물은 첨가제로서 폐타이어 분말 또는 폴리옥테나머, 또는 둘다를 포함한다.

본 발명의 특정 구체예에서, 하나 이상의 첨가제는 함께 역청 조성물의 총 중량의 약 0.5 중량%∼약 10 중량%의 농도로 존재한다. 본 발명의 다른 구체예에서, 하나 이상의 첨가제는 함께 역청 조성물의 총 중량의 약 0.5 중량%∼약 1.0 중량%, 약 1.0 중량%∼약 5.0 중량%, 및 약 5.0 중량%∼약 10 중량%의 농도로 존재한다.

엘라스토머는 천연 고무 및 합성 중합 고무로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 본 발명의 범위 내에서 적당한 엘라스토머의 다른 비제한적 예는 부틸, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌 및 폴리이소부텐 고무; 스티렌/부타디엔 공중합체, 예컨대 스티렌/부타디엔/스티렌 삼블럭 공중합체(SBS); 스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌 삼블럭 공중합체 (SEBS); 폴리(스티렌-이소프렌-스티렌)(SIS); 에틸렌-메타크릴레이트(EMA); 에틸렌-프로필렌 디엔 단량체(EPDM); 에틸렌-비닐-아세테이트(EVA); 및 에틸렌 글리시딜 아크릴레이트 삼원공중합체(EGA)를 포함한다.

왁스는 작용기화된 또는 합성 왁스 또는 천연 발생 왁스일 수 있다. 왁스는 산화 또는 비산화될 수 있다. 본 발명의 범위 내에서 합성 왁스의 비제한적 예는 에틸렌 비스-스테아르아미드 왁스(EBS), 피셔-트롭쉬 왁스(FT), 산화된 피셔-트롭쉬 왁스(FTO), 폴리올레핀 왁스, 예컨대 폴리에틸렌 왁스(PE), 산화된 폴리에틸렌 왁스(OxPE), 폴리프로필렌 왁스, 폴리프로필렌/폴리에틸렌 왁스, 알콜 왁스, 실리콘 왁스, 석유 왁스, 예컨대 미정질 왁스 또는 파라핀, 및 다른 합성 왁스를 포함한다. 본 발명의 범위 내에서 작용기화된 왁스의 비제한적 예는 아민 왁스, 아미드 왁스, 에스테르 왁스, 카르복실산 왁스, 및 미정질 왁스를 포함한다. 천연 발생 왁스는 식물, 동물, 또는 광물, 또는 당업계에 공지된 다른 공급원으로부터 유래될 수 있다. 본 발명의 범위 내에서 천연 왁스의 비제한적 예는 식물성 왁스, 예컨대 칸델리아 왁스, 카르나우바 왁스, 라이스 왁스, 재팬 왁스 및 호호바 오일; 동물성 왁스, 예컨대 밀랍, 라놀린 및 고래 왁스; 및 광물성 왁스, 예컨대 몬탄 왁스, 오조케라이트 및 세레신을 포함한다. 전술된 왁스의 임의의 혼합물이 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 예를 들면, 왁스는 피셔-트롭쉬(FT) 왁스 및 폴리에틸렌 왁스의 블렌드를 포함할 수 있다.

인산은 통상의 양에서 생성물의 연화점을 상승시키는 데 사용될 수 있다. 인산은 상이한 형태의 인산 혼합물을 비롯한 임의의 적당한 형태로 제공될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 범위 내에서 일부 상이한 형태의 인산은 인산, 폴리인산, 과인산, 피로인산 및 삼인산을 포함한다.

가소제는 통상의 양으로 재료의 가소성 또는 유동성을 증가시키는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 범위 내에서 가소제의 비제한적 예는 탄화수소 오일(예, 파라핀, 방향족 및 나프텐계 오일), 장쇄 알킬 디에스테르(예, 프탈산 에스테르, 예컨대 디옥틸 프탈레이트, 및 아디프산 에스테르, 예컨대 디옥틸 아디페이트), 세박산 에스테르, 글리콜, 지방산, 인산 및 스테아르산 에스테르, 에폭시 가소제(예, 에폭시화된 대두유), 폴리에테르 및 폴리에스테르 가소제, 알킬 모노에스테르(예, 부틸 올레에이트), 장쇄 부분 에테르 에스테르(예, 부틸 셀로솔브 올레에이트), 및 당업계에 공지된 다른 가소제를 포함한다.

산화방지제는 통상의 양으로 재료의 강도 및 가요성의 손실을 야기하는 중합체의 산화성 분해를 방지하는 데 사용될 수 있다. 이러한 산화방지제는 일반적으로 당업계에 공지되어 있고 이에 따라 본원에는 상세하게 기술되지 않는다.

본원에 개시된 모든 첨가제, 및 이의 제조물, 이용 가능성 및 용도는 당업계에 일반적으로 공지되어 있고 이에 따라 본원에는 상세하게 기술되지 않는다.

본 발명의 다른 구체예에서, 역청 조성물은 하나 이상의 첨가제를 포함하지 않는다. 본 발명의 특정 구체예에서, 역청 조성물은 임의의 부타디엔/스티렌 공중합체를 포함하지 않는다. 본 발명의 다른 구체예에서, 역청 조성물은 스티렌/부타디엔/스티렌 삼블럭 공중합체(SBS)를 포함하지 않는다.

본 발명은 또한 적당한 온도 및 교반을 사용하여 당업계에 일반적으로 공지된 전반적인 조건 하에서 폴리올레핀 또는 상이한 분자량 및 결정도를 갖는 폴리올레핀 혼합물, 및 경우에 따라 하나 이상의 첨가제와, 역청 공급 원료를 혼합함으로써 본원에 기술된 역청 조성물을 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 특정 구체예에서, 혼합은 약 30분∼약 6시간 동안 약 75℃∼약 200℃의 온도에서 수행된다. 본 발명의 다른 구체예에서, 혼합은 약 5 RPM∼약 100 RPM의 속도에서 저 전단 믹서를 사용하여 실시된다.

본 발명에 따른 역청 조성물은 아스팔트 루핑 슁글을 제조하는 데 코팅 아스팔트로서 사용하기에 적당하다. 본 발명의 특정 구체예에서, 역청 조성물은 ASTM D3462 방법에 의해 규정된 표준을 충족시킨다. 또한, 본 발명의 범위 내에는 본원에 기술된 역청 조성물로부터 제조된 루핑 슁글, 및 상기 루핑 슁글의 제조 방법이 있다.

본 발명의 역청 조성물의 연화점(SP)은 ASTM D36 방법에 따라 측정되고; 침입도(PEN)(즉, 경도)는 25℃에서 수행되는 ASTM D5 방법에 따라 측정되고; 멜트 점도는 회전점도계를 사용하여 ASTM D4402 방법에 따라 측정된다.

또한, 본 발명의 범위 내에는 각각 하기 침입도 및 연화점 범위를 갖는 비-블로운 루핑 등급 역청이 있다: 25∼35 및 70∼80; 20∼30 및 80∼90; 20∼30 및 90∼100; 30∼40 및 100∼110; 및 10∼20 및 110∼20. 이러한 경우의 침입도는 EN 1426을 통해 측정되고 이러한 경우의 SP는 1427을 통해 측정된다.

하기 실시예는 본 발명을 추가로 예시하지만, 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석해서는 안된다.

실시예

하기 표 1 내지 4에서 확인된 바와 같이, 상이한 결정형 및 반결정형 폴리올레핀을, 역청 조성물의 총 중량의 표시된 중량%로 역청 공급 원료(베이스 아스팔트)와 혼합하였다. 약 100 RPM∼약 1000 RPM의 속도에서 약 1∼2시간 동안 (비-상용 크기의) 저 전단 믹서를 사용하여 약 148℃∼약 160℃(300∼320℉)의 온도에서 혼합을 수행하여 본 발명의 역청 조성물을 수득하였다. 하기 표 1 및 2에 나열된 모든 폴리올레핀은, 예를 들어 Honeywell International(미국 뉴저지주 소재)로부터 입수 가능하였다. 이에 대한 유일한 예외는 나열된 FT 왁스이며, 이것은, 예를 들어 Sasol Ltd에서 입수 가능하였다.

본 발명의 역청 조성물의 침입도 (또는 경도)는 25℃에서 수행되는 ASTM D5 방법에 따라 측정되었고, 본 발명의 역청 조성물의 연화점(SP)은 ASTM D36 방법에 따라 측정되었다. 멜트 점도는 회전점도계를 사용하여 ASTM D4402 방법에 따라 측정되었다. 이러한 측정으로, 본 발명의 역청 조성물의 침입도 및 연화점은, 미처리된 역청 공급 원료의 침입도 및 연화점(하기 표 1 내지 4 참조)과 비교하였을 때, 당업자가 산화된 역청 조성물로부터 기대하는 침입도 (또는 경도) 및 연화점과 유사하게, 각각 더 낮고 더 높은 것으로 확인되었다. 또한, 이러한 측정으로, 상기 효과는 특히 높은 결정도를 갖는 폴리올레핀을 사용함으로써 및/또는 상기 폴리올레핀의 더 높은 상대량을 사용함으로써 증가될 수 있는 것으로 확인되었다. 도 1 및 2에는 각각 표 1의 연화점 데이타 및 침입도 데이타 사이의 관계, 및 상응한 첨가제 결정도를 시각화한 차트가 도시된다. 도 3 및 4에는 각각 표 2의 연화점 데이타 및 침입도 데이타 사이의 관계, 및 상응한 첨가제 결정도를 시각화한 차트가 도시된다.

Claims

a) 역청 공급 원료; b) 분자량이 약 800∼약 50,000 g/몰인 폴리올레핀; 및 c) 경우에 따라, 하나 이상의 첨가제를 포함하는 비-블로운 루핑(non-blown roofing) 등급 역청 조성물로서, 상기 조성물의 연화점이 ASTM D36 방법에 따라 측정하였을 때 70℃보다 높고 조성물의 침입도가 ASTM D5 방법에 따라 측정하였을 때 25℃에서 약 12 dmm 이상인 역청 조성물.
제1항에 있어서, 폴리올레핀은 폴리에틸렌(PE) 단독중합체, 저 밀도 폴리에틸렌 단독중합체(LDPE), 선형 저 밀도 폴리에틸렌 단독중합체(LLDPE), 고 밀도 폴리에틸렌 단독중합체(HDPE), 산화된 저 밀도 폴리에틸렌 단독중합체(Ox LDPE), 산화된 고 밀도 폴리에틸렌 단독중합체(Ox HDPE), 폴리프로필렌(PP) 단독중합체, 에틸렌-아크릴산(EAA) 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 공중합체, 에틸렌 말레산 무수물(MAPE) 공중합체, 프로필렌 말레산 무수물(MAPP) 공중합체, 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 왁스(FT 왁스), 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 역청 조성물.
제2항에 있어서, 첨가제는 플라스토머, 엘라스토머, 왁스, 폴리인산, 플럭스 오일(flux oil), 가소제 및 산화방지제로 이루어진 군에서 선택되는 것인 역청 조성물.
제3항에 있어서, 폴리올레핀은 역청 조성물의 총 중량의 약 0.5 중량%∼약 25 중량%의 농도로 존재하고; 아스팔트 공급 원료는 역청 조성물의 총 중량의 약 65 중량%∼약 99 중량%의 농도로 존재하고; 하나 이상의 첨가제는 함께 역청 조성물의 총 중량의 약 0.5 중량%∼약 10 중량%의 농도로 존재하는 것인 역청 조성물.
제1항에 있어서, ASTM D36 방법에 따라 측정하였을 때 약 80℃∼약 115℃의 온도에서 연화점을 갖는 역청 조성물.
제5항에 있어서, 스티렌/부타디엔/스티렌 삼블럭 공중합체(SBS)를 포함하지 않는 역청 조성물.
제1항에 있어서, 75% 초과의 결정도를 갖는 폴리올레핀과 역청 공급 원료를 혼합하는 공정에 의해 만들어지는 역청 조성물.
a) 역청 공급 원료; b) 분자량이 약 800∼약 50,000 g/몰인 폴리올레핀; 및 c) 경우에 따라, 하나 이상의 첨가제를 포함하는 비-블로운 루핑 등급 역청 조성물로서, 상기 조성물의 연화점이 ASTM D36 방법에 따라 측정하였을 때 57℃∼113℃이고 조성물의 침입도가 ASTM D5 방법에 따라 측정하였을 때 25℃에서 약 12 dmm 이상인 역청 조성물.
제8항에 있어서, 조성물의 연화점은 ASTM D36 방법에 따라 측정하였을 때 57℃∼66℃이고 조성물의 침입도는 ASTM D5 방법에 따라 측정하였을 때 25℃에서 약 18∼약 60 dmm인 역청 조성물.
제8항에 있어서, 조성물의 연화점은 ASTM D36 방법에 따라 측정하였을 때 70℃∼80℃이고 조성물의 침입도는 ASTM D5 방법에 따라 측정하였을 때 25℃에서 약 18∼약 40 dmm인 역청 조성물.