KR20200077600A - 아스팔트 조성물 및 이의 사용 방법 - Google Patents

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Abstract

아스팔트 접착제 조성물 및 이의 제조 방법이 제공된다. 예시적인 실시 형태에서, 자가-접착 멤브레인에 유용한 아스팔트 접착제는 접착제의 총 중량을 기준으로 약 40 내지 약 70 중량%의 아스팔트를 포함한다. 접착제는 또한 접착제의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 10 중량%의 저분자량(LMW) 폴리올레핀을 포함한다. LMW 폴리올레핀은 중량 평균 분자량(Mw)이 약 500 내지 약 20,000 달톤이다. 중국의 국가 표준(Guobia; GB) 23441-2009 사양(자가-접착 중합체 개질된 역청 방수 시트)에서 GB 추천 (GB/T) 328.20-2007에 의해 결정시, 접착제의 에이지드 박리 강도(aged peeling strength)는 비교 가능한 비교 접착제의 에이지드 박리 강도보다 크며, 여기서 비교 접착제는 약 40 내지 약 70 중량%의 아스팔트를 포함하지만, LMW 폴리올레핀은 포함하지 않는다.

Description

아스팔트 조성물 및 이의 사용 방법
본 발명은 일반적으로 아스팔트 조성물, 및 이의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 아스팔트 조성물은 역청(bitumen) 및 중합체를 포함하며, 아스팔트 조성물은 멤브레인 또는 다른 응용을 위한 접착제로서 유용하다.
아스팔트계 접착제는 건축 자재로서 공사에서, 예를 들어 포장, 루핑(roofing) 및 방수 제품에 널리 사용되어 왔다. 아스팔트 루핑 제품의 두 가지 주요 유형에는 아스팔트 루핑 슁글(shingle) 및 개질 아스팔트 루핑 멤브레인이 포함된다. 아스팔트계 접착제는 또한 도로 및 교량 건설과 같은 다른 응용에 이용된다.
아스팔트 루핑 슁글의 경우, 아스팔트계 접착제는 다수의 슁글 조각을 단일 조각으로 접착시켜, 예를 들어 슁글 제조 공장에서 라미네이트 슁글을 생성할 수 있다. 아스팔트계 접착제는 착제 시일을 형성하기 위해, 지붕에서 주위 온도 또는 햇빛에 의해 열활성화될 수 있는 슁글 탭 표면에도 적용된다. 아스팔트계 접착제는 설치 동안 우수한 접착력을 가져야 하며, 시간이 지남에 따라 이의 접착 성능을 유지해야 한다. 현재 이용가능한 많은 아스팔트계 접착제는 설치 동안 제한된 접착력을 가져서, 슁글이 벗겨질 것이다. 또한, 현재 아스팔트계 접착제 및/또는 실란트를 갖는 슁글은 지붕 데크에 시일을 적절히 형성하지 못할 수 있어서, 폭풍우 동안 또는 다른 위급한 기간 동안 지붕이 샐 수 있거나 슁글이 탈층될 수 있다. 게다가, 더운 여름 시기는 많은 현재 아스팔트계 접착제의 접착력 감소를 야기하는 경향이 있다. 접착력은 또한, 시간이 지남에 따라, 특히 루핑 재료가 전형적으로 경험하는 번갈아 가며 덥고 추운 시기에 노출될 때 급격히 떨어지는 경향이 있다.
개질 아스팔트 루핑 멤브레인(때때로 "개질 역청(mod-bit)"으로도 지칭됨)은 기재(폴리에스테르 매트, 유리섬유 매트 등)를 아스팔트 조성물로 캡슐화함으로써 제조될 수 있다. 아스팔트 조성물은 스티렌/부타디엔/스티렌 공중합체(SBS) 및/또는 어택틱 폴리프로필렌(APP)과 같은 중합체로 개질되어 성능이 개선될 수 있다. 개질 아스팔트 루핑 멤브레인은 고온 아스팔트 모핑(mopping), 저온 접착제 도포 공정 및 열 용접에 의해 지붕 데크에 설치될 수 있다. 최근, "자가-접착" 루핑 멤브레인으로 불리는, 새로운 유형의 개질 아스팔트 루핑 멤브레인 제품이 설치 용이성으로 인해 인기를 얻고 있다. 자가-접착 루핑 멤브레인이 루핑 멤브레인의 하부에 코팅된 아스팔트 접착제 화합물의 얇은 층을 포함하므로, 루핑 멤브레인은 추가의 접착제 재료(예를 들어, 고온 아스팔트 모핑 재료 또는 추가의 저온 접착제 재료) 없이 그리고 열 용접과 같은 추가의 설치 과정 없이 지붕 데크에 접착된다. 그러나, 자가-접착 루핑 멤브레인과 함께 사용되는 현재의 아스팔트계 접착제는 설치 동안 제한된 접착 성능을 제공하고, 시간이 지남에 따라 접착 성능도 감소된다.
따라서, 제조 동안, 설치 동안, 그리고 시간 경과에 따라 접착력이 우수한 아스팔트 조성물을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 높은 접합 강도 및 변형 저항성을 갖는 아스팔트 조성물을 생성하는 것이 바람직하다. 추가로, 본 실시 형태의 다른 바람직한 특징 및 특성은 배경 기술과 함께 취해지는 후속의 상세한 설명 및 첨부된 청구범위로부터 명백해질 것이다.
아스팔트 접착제 조성물 및 이의 제조 방법이 제공된다. 예시적인 실시 형태에서, 자가-접착 멤브레인에 유용한 아스팔트 접착제는 접착제의 총 중량을 기준으로 약 40 내지 약 70 중량%의 아스팔트를 포함한다. 접착제는 또한 접착제의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 10 중량%의 저분자량(LMW) 폴리올레핀을 포함한다. LMW 폴리올레핀은 중량 평균 분자량(Mw)이 약 500 내지 약 20,000 달톤이다. 중국의 국가표준(Guobiao; GB) 23441-2009 사양(자가-접착 중합체 개질된 역청 방수 시트)에서 GB 추천 (GB/T) 328.20-2007에 의해 결정시, 접착제의 에이지드 박리 강도(aged peeling strength)는 비교 가능한 비교 접착제의 에이지드 박리 강도보다 크며, 비교 접착제는 비교 접착제의 총 중량을 기준으로 약 40 내지 약 70 중량%의 아스팔트를 포함하지만, LMW 폴리올레핀은 포함하지 않는다.
다른 실시 형태에서 접착제가 제공된다. 접착제는 접착제의 총 중량을 기준으로 약 85 내지 약 97.5 중량%의 아스팔트를 포함한다. 접착제는 또한 접착제의 총 중량을 기준으로 약 2.5 내지 약 15 중량%의 중합체를 포함한다. 중합체는 저분자량(LMW) 폴리올레핀 및 탄성중합체 중 하나 이상을 포함하며, LMW 폴리올레핀은 중량 평균 분자량(Mw)이 약 500 내지 약 20,000 달톤이다. 접착제는 비교 접착제보다 큰 접합 강도를 가지고, 비교 접착제는 비교 접착제의 총 중량을 기준으로 약 85 내지 약 97.5 중량%의 아스팔트를 포함하며, LMW 폴리올레핀은 포함하지 않는다. 접합 강도는 25℃에서 ASTM D 1970에 의해 결정된다.
아스팔트 접착제의 제조 방법이 또 다른 실시 형태에서 제공된다. 본 방법은 저분자량(LMW) 폴리올레핀 및 추가의 첨가제와 아스팔트를 혼합하는 단계를 포함하며, 저분자량 폴리올레핀은 중량 평균 분자량(Mw)이 약 500 내지 약 20,000 달톤이다. 혼합은 약 75℃ 내지 약 200℃의 온도에서 약 30분 내지 약 8시간 동안 수행된다.
하기의 상세한 설명은 사실상 단지 예시적인 것이며, 다양한 실시 형태 또는 본 명세서에 기재된 실시 형태의 응용 및 용도를 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한, 선행 기술 분야, 발명의 배경이 되는 기술, 발명의 내용, 또는 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 나타난 임의의 명시되거나 또는 암시되는 이론에 의해 구애되고자 하는 의도는 없다.
신규한 아스팔트 조성물 및 이의 제조 방법이 본 명세서에 제공되고 기재된다. 아스팔트 접착제에 소정의 중합체(들)를 첨가하면 접착 강도가 증가하고, 특히 에이지드 접착 강도가 증가하는 것으로 밝혀졌다. 소정의 중합체(들)를 첨가하면 아스팔트 접착제의 접합 강도 및 변형 저항성이 또한 증가하는 것으로 밝혀졌다. 아스팔트 조성물의 개선된 특성은 중합체(들)의 농도에 의존하며, 너무 적거나 너무 많은 중합체(들)는 원하는 특성을 감소시킨다. 다시 말하면, 중합체(들)의 농도는 최대 성능을 위해 최적화될 수 있다. 더 우수한 성능은 제품의 수명 연장으로 어이질 수 있으며, 이는 소비자에게 상당한 경제적 이득을 가져다 줄 것이다.
예시적인 실시 형태에서, 자가-접착 멤브레인 응용에 유용한 아스팔트 접착제는 아스팔트 및 중합체를 포함하며, 상기 중합체는 하나 이상의 저분자량 폴리올레핀 및 하나 이상의 탄성중합체, 예를 들어 스티렌/부타디엔/스티렌 공중합체(SBS) 및 스티렌/아이소프렌/스티렌 공중합체(SIS)를 포함한다. 루핑 슁글 라미네이트 접착제 및/또는 루핑 슁글 탭 접착제 목적에 유용한 아스팔트 접착제(본 명세서에서 슁글에 유용한 아스팔트로 지칭됨)는 아스팔트 및 중합체를 포함하며, 상기 중합체는 하나 이상의 저분자량 폴리올레핀 및 탄성중합체, 예를 들어 스티렌/부타디엔/스티렌 공중합체(SBS)를 포함한다. 저분자량 폴리올레핀은 중량 평균 분자량(Mw)이 약 500 내지 약 20,000 달톤이다.
본 명세서에 사용되는 용어 "아스팔트"는 ASTM에 의해 정의되는 바와 같고, 주 성분이 자연에서 발생하거나 석유 가공에서 얻어지는 역청인 흑갈색 내지 흑색 시멘트형 재료이다. 아스팔트는 특징적으로 포화, 방향족, 수지 및 아스팔텐을 함유한다. 용어 "아스팔트" 및 "역청"은 종종 본 명세서에 고려되고 기재된 조성물 및 방법의 범주 내에 있는 재료의 천연 및 제조된 형태 둘 모두를 의미하도록 상호교환적으로 사용된다. 이하에서, 용어 "아스팔트"만이 적합한 아스팔트 및 역청 재료를 설명하기 위해 사용될 것이다.
본 명세서에 고려되고 기재된 조성물 및 방법에 사용하기에 적합한 아스팔트의 유형은 특별히 제한되지 않으며, 현재 또는 미래에 공지된 임의의 자연 발생 아스팔트, 합성에 의해 제조된 아스팔트 및 개질 아스팔트를 포함한다. 자연 발생 아스팔트는 천연 암석 아스팔트, 레이크 아스팔트 등을 포함한다. 합성에 의해 제조된 아스팔트는 종종 석유 정제 작업의 부산물이며, 공기-취입된 아스팔트, 블렌딩된 아스팔트, 분해된(cracked) 또는 잔류 아스팔트, 석유 아스팔트, 프로판 아스팔트, 직류(straight-run) 아스팔트, 열적 아스팔트 등을 포함한다. 개질 아스팔트는 탄성중합체, 가공 오일, 점착부여제(tackifier), 인산, 폴리인산, 소성중합체(plastomer), 타이어 고무 분말(GTR), 재생 아스팔트 포장재(RAP), 재생 아스팔트 슁글(RAS) 등, 또는 이들 개질제의 다양한 조합으로 개질된 베이스 아스팔트(예를 들어, 자연 발생되거나 합성에 의해 제조될 수 있는 순수 아스팔트 또는 개질되지 않은 아스팔트)를 포함한다.
또한, 포장 등급(paving-grade) 아스팔트를 제한 없이 포함하는 산업 등급 아스팔트는 본 명세서에서 고려되고 기재된 조성물 및 방법에 사용하기에 유리하다. 포장 등급 아스팔트의 비배타적인 예에는 하기 성능 등급 평가 중 어느 하나를 갖는 아스팔트가 포함되지만 이로 한정되지 않는다: PG 46-34, PG 52-34, PG 52-28, PG 58-28, 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 범주 내의 포장 등급 아스팔트의 비배타적인 예에는 하기 침투 등급 중 어느 하나를 갖는 포장 등급 아스팔트가 포함되지만 이로 한정되지 않는다: 50/70, 60/90, 70/100, 80/110 및 120/150.
추가적으로, 지붕-등급(roof-grade) 아스팔트와 같은 산업 등급 아스팔트가 본 명세서에서 고려되고 기재된 아스팔트 조성물에 유리하게 사용될 수 있는 것으로 생각된다. 그러한 실시 형태에서, 아스팔트 결합제 조성물은 루핑 응용에 유용할 것이다. 적합한 루핑 등급 아스팔트는 하기 경도 등급 중 어느 하나를 갖는 아스팔트를 포함하지만 이로 한정되지 않는다: 50/70 데시-밀리미터 침투도(dmm 침투도), 60/90 dmm 침투도, 70/100 dmm 침투도, 80/110 dmm 침투도, 120/150 dmm 침투도, 100/150 dmm 침투도, 150/200 dmm 침투도, 200/300 dmm 침투도 및 300+dmm 침투도. 경도 등급은 ASTM D5에 기재된 시험 방법에 따라 결정된다. 아스팔트 조성물의 일부 실시 형태에서, 아스팔트는 아스팔트 조성물의 총 중량을 기준으로 약 40 내지 약 98 중량%(wt.%)의 농도로 존재한다. 본 명세서에 기재된 모든 중량%는 달리 구체적으로 언급되지 않는 한 아스팔트 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 아스팔트는 본 명세서에 기재된 상이한 아스팔트 접착제 조성물(즉, (i) 자가-접착 멤브레인에 유용한 아스팔트 접착제 조성물 및 (ii) 슁글에 유용한 아스팔트 접착제 조성물)에서 상이한 농도로 존재할 수 있다. 예를 들어, 자가-접착 멤브레인에 유용한 아스팔트 접착제 조성물에서, 아스팔트는 약 50 내지 약 60 중량%, 약 51 내지 약 57 중량% 또는 약 53 내지 약 55 중량%의 농도로 존재할 수 있다. 슁글에 유용한 아스팔트 접착제에서, 아스팔트는 약 85 내지 약 97.5 중량%, 약 88 내지 약 95 중량% 또는 약 92 내지 약 94 중량%의 농도로 존재할 수 있다.
자가-접착 멤브레인에 유용한 아스팔트 접착제의 "멤브레인"은 매우 다양한 재료일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 멤브레인은 유리섬유 매트, 폴리에스테르 매트 또는 다른 재료와 같은 기재를 포함할 수 있다. 아스팔트 접착제 층은 단지 자가-접착 멤브레인의 일부분일 수 있지만, 일부 실시 형태에서 멤브레인은 주로 아스팔트 접착제 자체를 포함하여, 접착제가 주로 멤브레인을 형성한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 화합물이 재료의 약 50 중량% 이상인 경우 재료는 "주로" 화합물을 포함한다.
본 명세서에 기재된 아스팔트 조성물은 아스팔트 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.5 내지 약 10 중량%의 양으로 하나 이상의 저분자량(LMW) 폴리올레핀을 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "저분자량(LMW) 폴리올레핀"은 폴리올레핀-함유 중합체, 또는 둘 이상의 폴리올레핀-함유 중합체의 블렌드를 의미하며, 각각의 중합체는 중량 평균 분자량(Mw)이 약 500 내지 약 20,000 달톤이고, 에텐, 프로펜, 부텐, 헥센 및 옥텐으로부터 선택되는 하나 이상의 올레핀 단량체를 포함한다. 따라서, LMW 폴리올레핀은 단일 유형의 올레핀 단량체만을 포함하는 단일중합체이거나, 둘 이상의 유형의 올레핀 단량체를 포함하는 공중합체일 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 LMW 폴리올레핀은 폴리올레핀 왁스, 즉 실온 또는 그 부근에서 고체이고 그들의 융점보다 높은 경우 낮은 점도를 갖는 폴리올레핀을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
LMW 폴리올레핀은 LMW 폴리올레핀이 작용화된 단일중합체 또는 공중합체일 수 있는 일부 실시 형태에서 작용화될 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 작용화된 LMW 폴리올레핀은, 예를 들어 산, 에스테르, 아민, 아미드, 에테르 및 무수물, 예컨대 말레산 무수물을 제한 없이 포함하는 하나 이상의 작용기를 포함한다. 추가적으로, LMW 폴리올레핀은 산화될 수 있다.
예시적인 실시 형태에서, LMW 폴리올레핀은 LMW 폴리올레핀의 총 중량을 기준으로 약 50 내지 약 100 중량%의 올레핀 함량을 갖는다. 예시적인 LMW 폴리올레핀은 LMW 폴리올레핀의 총 중량을 기준으로 약 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 또는 95 중량% 이상이고, 독립적으로 약 100, 98, 95, 92, 90, 85, 80 또는 75 중량% 이하의 올레핀 함량을 갖는다.
이미 언급된 바와 같이, 예시적인 실시 형태에서, LMW 폴리올레핀은 Mw가 약 500 내지 약 20,000 달톤이다. 다양한 실시 형태에서, LMW 폴리올레핀은 Mw가 약 500, 1,000, 2,000, 3,000, 4,000, 5,000, 6,000 또는 7,000 이상이고, 독립적으로 약 20,000, 18,000, 15,000, 12,000 또는 10,000 달톤 이하이다. LMW 폴리올레핀이 하나 초과의 유형의 폴리올레핀의 조합을 포함하는 경우, 조합물에서 각 유형의 폴리올레핀의 Mw는 개별적으로 상기에 언급된 약 500 내지 약 20,000 달톤의 범위 내에 있을 수 있다. 본 발명의 LMW 폴리올레핀의 분자량은 본 기술 분야에 일반적으로 공지된 기술인 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 결정될 수 있다. GPC의 목적을 위해, 측정할 샘플은 약 140℃에서 그리고 약 2.0 mg/ml의 농도로 1,2,4-트라이클로로벤젠에 용해될 수 있다. 용액(200 마이크로리터(μL))을 약 1.0 mL/분의 유량으로 약 140℃로 유지되는 2개의 PLgel 5 마이크로미터(μm) 혼합-D(300 × 7.5 mm) 컬럼을 함유하는 GPC에 주입한다. 기기에는 굴절률 검출기 및 점도 검출기와 같은 2개의 검출기가 장착될 수 있다. 일련의 선형 폴리에틸렌 좁은 Mw 표준(narrow Mw standard)으로부터 생성된 보정 곡선을 사용하여 분자량(중량 평균 분자량, Mw)이 결정된다.
일반적으로, 적합한 LMW 폴리올레핀에는 폴리에틸렌 단일중합체, 폴리프로필렌 단일중합체, 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 헥센 및 옥텐의 둘 이상의 공중합체, 상기에 언급된 단일중합체의 작용화 유도체, 상기에 언급된 공중합체의 작용화 유도체, 또는 비작용화 및 작용화 LMW 폴리올레핀의 조합이 제한 없이 포함된다. 일부 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 왁스, 즉 LMW 폴리올레핀의 상기에 정의된 특징을 만족시키는 것들이 또한 본 명세서에서 고려되고 기재된 아스팔트 조성물에 사용될 수 있다. 적합한 작용화 LMW 폴리올레핀의 예에는 말레에이트화(maleated) 폴리에틸렌, 말레에이트화 폴리프로필렌, 에틸렌 아크릴산 공중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 산화 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는 산화 폴리에틸렌, 및 이들의 조합이 제한 없이 포함된다.
예시적인 실시 형태에서, LMW 폴리올레핀은 상이한 농도로 본 명세서에 기재된 아스팔트 접착제에 존재한다. 예를 들어, 자가-접착 멤브레인에 유용한 아스팔트 접착제는 아스팔트 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 10 중량%로 하나 이상의 LMW 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 다양한 실시 형태에서, LMW 폴리올레핀은 아스팔트 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 중량% 이상이고, 독립적으로 약 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1 중량% 이하의 양(중량% 단위)으로 아스팔트 접착제 조성물에 존재한다. 예를 들어, 아스팔트 접착제 조성물 중 LMW 폴리올레핀의 총 함량은 아스팔트 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 10 중량%, 약 2 내지 약 9 중량% 또는 약 3 내지 약 7 중량%일 수 있다. 슁글에 유용한 아스팔트 접착제는 아스팔트 조성물의 총 중량을 기준으로 약 2.5 내지 약 15 중량%으로 하나 이상의 LMW 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 다양한 실시 형태에서, LMW 폴리올레핀은 아스팔트 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 11 중량% 이상이고, 독립적으로 약 15, 14, 13, 12 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1.5 중량% 이하의 양(중량% 단위)으로 아스팔트 접착제 조성물에 존재한다. 예를 들어, 아스팔트 접착제 조성물 중 LMW 폴리올레핀의 총 함량은 아스팔트 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 10 중량%, 약 1.5 내지 약 9 중량% 또는 약 2 내지 약 3 중량%일 수 있다.
소성중합체, 탄성중합체, 또는 둘 모두와 같은 성능 첨가제는 아스팔트 조성물에 사용하기 위해 업계에 잘 알려져 있으며, 이러한 첨가제는 아스팔트 조성물이 심각한 결함이나 파괴 없이 사용될 수 있는 온도 범위를 확장할 수 있다. 소성중합체 및 탄성중합체는 본 명세서에서 모두 "중합체"로 지칭한다. 본 명세서에서 고려되는 아스팔트 조성물은 아스팔트 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.5 내지 약 30 중량%의 총량으로 존재하는 하나 이상의 중합체를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 고려되는 아스팔트 조성물을 개질하기에 적합한 중합체의 비제한적인 예에는 타이어 고무 분말(GTR), 탈황된 GTR, 부틸 고무, 스티렌/부타디엔 고무(SBR), 스티렌/에틸렌/부타디엔/스티렌 삼원공중합체(SEBS), 폴리부타디엔, 폴리아이소프렌, 에틸렌/프로필렌/디엔(EPDM) 삼원공중합체, 에틸렌/n-부틸 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 삼원공중합체 및 스티렌/공액 디엔 블록 또는 랜덤 공중합체, 예를 들어, 스티렌/부타디엔/스티렌 공중합체(SBS), 스티렌/아이소프렌, 스티렌/아이소프렌/스티렌(SIS) 및 스티렌/아이소프렌-부타디엔 블록 공중합체를 포함하는 스티렌/부타디엔 등을 포함하는 천연 또는 합성 고무가 포함된다. 블록 공중합체는 분지형 또는 선형일 수 있으며, 이중 블록, 삼중블록, 사중블록 또는 다중블록일 수 있다. 상기에 기재된 바와 같이, LMW 폴리올레핀은 또한 중합체이고 아스팔트 조성물에 존재한다.
본 명세서에서 고려되고 기재된 아스팔트 조성물의 일부 실시 형태에서, 중합체는 아스팔트 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.5 내지 약 30 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 자가-접착 멤브레인에 유용한 아스팔트 접착제에 대한 중합체의 양은 슁글에 유용한 아스팔트 접착제 내의 중합체의 양과 상이할 수 있다. 자가-접착 멤브레인에 유용한 접착제는 총 아스팔트 접착제 조성물을 기준으로 약 10 내지 약 30 중량%의 총량의 중합체를 포함할 수 있다. 자가-접착 멤브레인에 유용한 접착제에 사용될 수 있는 예시적인 중합체는 상기에 기재된 LMW 폴리올레핀을 포함하며, 또한 약 10 내지 약 20 중량%의 하나 이상의 추가의 중합체를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, (LMW 폴리올레핀을 제외한) 중합체(들)는 아스팔트 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 25 또는 27 이상이고, 독립적으로 약 30, 27, 25, 23, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15 또는 14 이하의 양(중량% 단위)으로 자가-접착 멤브레인에 유용한 아스팔트 접착제 조성물에 존재한다. 예시적인 실시 형태에서, LMW 폴리올레핀을 제외한 중합체(들)는 SBS 공중합체 및 SIS 공중합체를 포함한다. SBS 및 SIS 공중합체는 아스팔트 접착제 조성물의 총 중량을 기준으로, 제한 없이 예를 들어 약 10 내지 약 27 중량%, 약 14 내지 약 20 중량% 또는 약 16 내지 약 18 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
슁글에 유용한 아스팔트 접착제 조성물은 LMW 폴리올레핀에 더하여 중합체를 포함할 수 있으며, 여기서 (LMW 폴리올레핀을 포함하는) 중합체의 총 농도는 모든 상기 접착제의 총 중량을 기준으로 약 2.5 내지 약 15 중량%, 약 4 내지 약 12 중량%, 약 5 내지 약 10 중량%, 약 6 내지 약 8 중량% 또는 약 7 중량%이다. 예시적인 실시 형태에서, 슁글에 유용한 아스팔트 접착제 조성물 내의 중합체는 LMW 폴리올레핀 및 SBS 공중합체를 포함하지만, 일부 실시 형태에서 SBS 공중합체 이외의 중합체가 LMW 폴리올레핀과 함께 사용될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 슁글에 유용한 아스팔트 접착제 조성물에서 중합체의 총 농도는 LMW 폴리올레핀 및 둘 이상의 다른 중합체를 포함한다. 아스팔트 접착제 조성물중 총 중합체는, 일부 실시 형태에서, 아스팔트 접착제 조성물 중 중합체의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 45 중량%의 LMW 폴리올레핀일 수 있지만, 다양한 실시 형태에서, LMW 폴리올레핀은 약 12 내지 약 35 중량%, 약 13 내지 약 30 중량% 또는 약 14 내지 약 29 중량%의 농도로 존재할 수 있다.
본 명세서에서 고려되는 아스팔트 조성물은 일부 실시 형태에서 추가의 첨가제를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 고려되고 기재된 아스팔트 조성물에 포함하기 적합한 이러한 첨가제의 비배타적인 예에는 소성중합체, 왁스(여기서, 왁스는 또한 중합체일 수 있음), 폴리인산, 플럭스 오일(flux oil), 가소제, 산화방지제, 점착부여제, 가공 보조제, UV 보호 첨가제 등이 제한 없이 포함된다. 예시적인 왁스에는 에틸렌 비스-스테아르아미드 왁스(EBS), 피셔-트롭쉬 왁스(FT), 산화 피셔-트롭쉬 왁스(FTO), 폴리올레핀 왁스, 예를 들어 폴리에틸렌 왁스(PE), 산화 폴리에틸렌 왁스(OxPE), 폴리프로필렌 왁스, 폴리프로필렌/폴리에틸렌 왁스, 알코올 왁스, 실리콘 왁스, 석유 왁스, 예를 들어 미정질 왁스 또는 파라핀, 및 기타 합성 왁스가 포함된다. 예시적인 가소제에는 탄화수소 오일(예를 들어, 파라핀, 방향족 및 나프텐계 오일), 장쇄 알킬 다이에스테르(예를 들어, 프탈산 에스테르, 예컨대 다이옥틸 프탈레이트 및 아디프산 에스테르, 예컨대 다이옥틸 아디페이트), 세바스산 에스테르, 글리콜, 지방산, 인산 및 스테아르산 에스테르, 에폭시 가소제(예를 들어, 에폭시화 대두유), 폴리에테르 및 폴리에스테르 가소제(이는 또한 중합체일 수 있음), 알킬 모노에스테르(예를 들어, 부틸 올레에이트), 장쇄 부분 에테르 에스테르(예를 들어, 부틸 셀로솔브 올레에이트) 등이 포함된다. 예시적인 점착부여제에는 로진 및 이들의 유도체; 테르펜 및 개질된 테르펜; 지방족, 지환족 및 방향족 수지(C5 지방족 수지, C9 방향족 수지 및 C5/C9 지방족/방향족 수지); 수소화된 탄화수소 수지; 테르펜-페놀 수지; 및 이들의 조합이 포함된다.
예시적인 실시 형태에서, 본 명세서에서 고려되는 자가-접착 멤브레인에 유용한 아스팔트 접착제 조성물은 적어도 점착부여제 및 가소제를 포함하며, 다양한 실시 형태에서, 중합체를 제외한 첨가제는 아스팔트 접착제 조성물의 약 5 내지 약 35 중량%, 약 15 내지 약 30 중량% 또는 약 25 내지 약 28 중량%를 구성한다. 다른 농도가 또한 가능하다. 다른 첨가제가 또한 가능하다. 예시적인 실시 형태에서, 자가-접착 멤브레인에 유용한 아스팔트 접착제는 모든 접착제의 총 중량을 기준으로 약 15 중량% 내지 약 20 중량%, 약 16 중량% 내지 19 중량% 또는 약 16 내지 18 중량%의 가소제, 및 약 5 내지 약 15 중량%, 약 7 내지 13 중량% 또는 약 8 내지 약 10 중량%의 점착부여제를 포함한다. 예시적인 일 실시 형태에서, 가소제는 나프텐계 오일이고, 점착부여제는 테르펜 수지이다. 일부 실시 형태에서, 본 명세서에서 고려되는 슁글에 유용한 아스팔트 접착제 조성물은 중합체를 제외하고, 아스팔트 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0 내지 약 10 중량%, 약 0 내지 약 5 중량% 또는 약 0 내지 약 2 중량%의 첨가제를 포함한다.
본 명세서에서 고려되는 자가-접착 멤브레인에 유용한 아스팔트 접착제 조성물은 섭씨 23도(℃)에서 측정되고 밀리미터 당 뉴턴(N/mm)으로 보고된 강한 언에이지드(unaged) 박리 강도를 제공한다. 그러나, 아스팔트 접착제 조성물은 또한 강한 에이지드 박리 강도를 제공한다. 예시적인 실시 형태에서, 알루미늄 표면에 접착된 멤브레인에 대해 박리 강도를 측정하였다. 언에이지드 박리 강도 및 에이지드 박리 강도는 GB 23441-2009 사양의 GB/T 328.20-2007(자가-접착 중합체 개질된 역청 방수 시트)에 의해 결정되었다. 일부 실시 형태에서, 에이지드 박리 강도는 4 N/mm 이상으로 결정되었고, 상기 기재된 아스팔트 접착제의 다른 실시 형태에서 에이지드 박리 강도는 4.5 N/mm 이상 및 5 N/mm 이상으로 결정되었다. 상기에 기재된 바와 같은 자가-접착 멤브레인에 유용한 아스팔트 접착제 조성물은, 비교 접착제의 총 중량을 기준으로 약 40 내지 약 70 중량%의 아스팔트를 포함하고, 저분자량 폴리올레핀은 포함하지 않는 비교 아스팔트 접착제보다 높은 에이지드 박리 강도를 가지며, GB 23441-2009 사양(자가-접착 중합체 개질된 역청 방수 시트)에서 GB 추천 (GB/T) 328.20-2007에 의해 결정시 멤브레인을 알루미늄에 접착할 경우의 접착제와 비교 접착제를 비교한다. 본 명세서에 사용되는 용어 "포함하지 않는(free of)"은 명명된 성분이 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.01 중량%의 최대 농도로 존재함을 의미한다.
본 명세서에서 고려되는 슁글에 유용한 아스팔트 접착제 조성물은 허용가능한 점도로 강한 접합 강도를 제공하였고, 점도는 163℃에서 측정되었다. 본 명세서에서 고려되는 조성물은 600 센티푸아즈(cPs) 이하의 점도에서 접합 강도가 2.0 Kg/㎠ 이상으로 측정되었다. 예시적인 실시 형태에서, 슁글에 유용한 아스팔트 접착제 조성물은 25℃에서 ASTM D 1970에 의해 결정될 때, 다양한 실시 형태에서 접합 강도가 적어도 약 2.2 Kg/㎠, 약 2.0 Kg/㎠, 약 1.7 Kg/㎠ 또는 약 1.5 Kg/㎠이다. 상기에 기재된 바와 같은 슁글에 유용한 아스팔트 접착제 조성물은 비교 아스팔트 접착제의 접합 강도보다 적어도 더 높은 접합 강도를 가지며, 비교 아스팔트 접착제는 비교 접착제의 총 중량을 기준으로 약 85 내지 약 97.5 중량%의 아스팔트를 포함하고, 저분자량 폴리올레핀을 포함하지 않으며, 접합 강도는 25℃에서 ASTM D 1970에 의해 결정된다.
본 명세서에 기재된 아스팔트 조성물의 제조 및 사용 방법이 또한 제공된다. 일반적으로, 아스팔트 조성물의 제조 방법은 (i) 아스팔트와 (ii) 아스팔트 조성물에 존재하는 모든 첨가제를, 상기에 기재된 아스팔트 조성물의 임의의 실시 형태를 형성하기에 적절한 양으로 혼합하는 단계를 포함한다. 대안적으로, 아스팔트 조성물은 성분들을 상이한 첨가 순서로 개별적으로 첨가함으로써 제조될 수 있다. 혼합은 성분을 완전히 혼합하기 적합한 온도 및 교반에서 수행된다. 본 방법의 일부 실시 형태에서, 예를 들어 혼합은 약 75℃ 내지 약 200℃의 온도에서 약 30분 내지 약 8시간의 시간 동안 수행된다. 또한, 혼합은 예를 들어, 약 5 rpm(분당 회전수) 내지 약 5,000 rpm의 속도로 저전단 또는 고전단 혼합기를 사용하여 수행될 수 있다.
실시예
상기에 기재된 바와 같이, 자가-접착 멤브레인에 유용한 예시적인 아스팔트 접착제를 제조하고 시험하였다. 결과가 하기에 열거되어 있으며, 모든 시험은 176 g의 베이스 조성물을 포함하며, "베이스 조성물"은 100 g의 베이스 아스팔트 50/70 침투도; 30 g의 나프텐계 오일; 21 g의 SBS 792; 9 g의 SIS 1105; 및 16 g의 테르펜 수지를 포함한다.
자가-접착 멤브레인에 유용한 아스팔트 접착제의 시험 결과
Figure pct00001
슁글에 유용한 예시적인 아스팔트 접착제를 상기에 기재된 바와 같이 제조하고 시험하였다. 결과가 하기에 열거되어 있으며, 모든 시험은 93 중량%의 PG 64-22 베이스 아스팔트 및 7 중량% 중합체를 포함한다. 중합체는 열거된 LMW 폴리올레핀(PO로 약기된 산화 폴리에틸렌) 및 SBS (크라톤(Kraton)® D1101)(크라톤은 등록 상표임)를 포함하였다.
슁글에 유용한 아스팔트 접착제의 시험 결과
Figure pct00002
여러 실시 형태가 전술한 상세한 설명에서 제시되었지만, 방대한 수의 변형이 존재함이 이해되어야 한다. 실시 형태 또는 실시 형태들은 단지 예일뿐이며, 본 발명의 범주, 적용가능성 또는 구성을 어떠한 방식으로든 제한하고자 하는 것이 아님이 또한 이해되어야 한다. 오히려, 전술한 상세한 설명은 아스팔트 조성물의 다양한 실시 형태를 구현하기 위한 편리한 지침(road map)을 당업자에게 제공할 것이고, 첨부된 청구범위 및 이들의 법적 등가물에 기술된 바와 같은 범주로부터 벗어남이 없이 기재된 요소들의 기능 및 배열에 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (10)

  1. 접착제의 총 중량을 기준으로 약 40 내지 약 70 중량%의 아스팔트; 및
    접착제의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 10 중량%의 저분자량(LMW) 폴리올레핀 - LMW 폴리올레핀은 중량 평균 분자량(Mw)이 약 500 내지 약 20,000 달톤임 -을 포함하는 접착제로서, 상기 접착제의 에이지드 박리 강도(aged peeling strength)는, 비교 접착제의 총 중량을 기준으로 약 40 내지 약 70 중량%의 아스팔트를 포함하고 저분자량 폴리올레핀을 포함하지 않는 비교 접착제의 에이지드 박리 강도보다 크고, 상기 접착제와 비교 접착제의 비교는 멤브레인을 알루미늄에 접착할 경우에 중국 국가표준(Guobiao; GB) 23441-2009 사양(자가-접착 중합체 개질된 역청(bituminous) 방수 시트)에서 GB 추천 (GB/T) 328.20-2007에 의해 결정되는, 접착제.
  2. 제1항에 있어서, 접착제의 총 중량을 기준으로 약 15 내지 약 20 중량%의 가소제를 추가로 포함하는 접착제.
  3. 제2항에 있어서, 가소제는 나프텐계 오일인 접착제.
  4. 제1항에 있어서, 접착제의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 15 중량%의 점착부여제(tackifier)를 추가로 포함하는 접착제.
  5. 제1항에 있어서, 접착제의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 27 중량%의 LMW 폴리올레핀 이외의 중합체를 추가로 포함하는 접착제.
  6. 제5항에 있어서, LMW 폴리올레핀 이외의 중합체는 스티렌/부타디엔/스티렌 공중합체(SBS) 및 스티렌/아이소프렌/스티렌(SIS)을 포함하는 접착제.
  7. 제1항에 있어서, 접착제는 에이지드 박리 강도가 약 4 N/mm 이상인 접착제.
  8. 제1항에 있어서, LMW 폴리올레핀은 산화 폴리에틸렌, 말레에이트화(maleated) 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 접착제.
  9. 제1항에 있어서, LMW 폴리올레핀은 말레에이트화 폴리프로필렌을 포함하는 접착제.
  10. 제1항에 있어서, 접착제가 적용되는 멤브레인을 추가로 포함하는 접착제.
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