KR20230169975A - 아스팔트 에멀젼 및 이의 형성 방법 - Google Patents

아스팔트 에멀젼 및 이의 형성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230169975A
KR20230169975A KR1020237034462A KR20237034462A KR20230169975A KR 20230169975 A KR20230169975 A KR 20230169975A KR 1020237034462 A KR1020237034462 A KR 1020237034462A KR 20237034462 A KR20237034462 A KR 20237034462A KR 20230169975 A KR20230169975 A KR 20230169975A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
asphalt
asphalt emulsion
emulsion
amount
present
Prior art date
Application number
KR1020237034462A
Other languages
English (en)
Inventor
웨이 왕
Original Assignee
허니웰 인터내셔날 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 허니웰 인터내셔날 인코포레이티드 filed Critical 허니웰 인터내셔날 인코포레이티드
Publication of KR20230169975A publication Critical patent/KR20230169975A/ko

Links

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
    • C08L95/005—Aqueous compositions, e.g. emulsions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09—Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/17—Amines; Quaternary ammonium compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/20—Carboxylic acid amides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/06—Polyethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L91/00—Compositions of oils, fats or waxes; Compositions of derivatives thereof
    • C08L91/06—Waxes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/019—Specific properties of additives the composition being defined by the absence of a certain additive
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2207/00—Properties characterising the ingredient of the composition
    • C08L2207/06—Properties of polyethylene
    • C08L2207/062—HDPE
    • 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
    • C08L2555/28—Asphalt produced between 0°C and below 65°C, e.g. cold mix asphalt produced between 0°C and 35°C

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

아스팔트 에멀젼 및 아스팔트 에멀젼을 형성하는 방법이 제공된다. 일 예에서, 아스팔트 에멀젼은 아스팔트 에멀젼의 약 40 내지 약 60 중량%의 양으로 존재하는 베이스 아스팔트 성분을 포함한다. 물은 아스팔트 에멀젼의 약 40 내지 약 60 중량%의 양으로 존재한다. 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스는 아스팔트 에멀젼의 약 0.5 내지 약 5.0 중량%의 양으로 존재한다. 완경화성 양이온 유화제는 아스팔트 에멀젼의 약 1.0 내지 약 2.0 중량%의 양으로 존재한다.

Description

아스팔트 에멀젼 및 이의 형성 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 4월 16일에 출원된 미국 특허 가출원 번호 제63/175,745호에 관한 것이고 이에 대한 모든 가능한 이익을 주장하며, 이의 전체 내용이 참조로 본원에 포함된다.
기술 분야
기술 분야는 일반적으로 아스팔트 에멀젼 및 아스팔트 에멀젼을 형성하는 방법에 관한 것이고, 보다 특히, 높은 투과성을 갖는 아스팔트 에멀젼 및 이러한 아스팔트 에멀젼을 형성하는 방법에 관한 것이다.
아스팔트, 또는 역청은 일반적으로 포장, 지붕, 밀봉, 및 방수 시공과 같은 시공에서 사용하기 위해 수집 또는 합성 및 정제된다. 종종 "아스팔트 바인더" 또는 "아스팔트 시멘트"라고 지칭되는 아스팔트는 종종 골재와 혼합되어 아스팔트 포장에 사용되는 재료를 형성한다. 아스팔트를 골재 재료와 효과적으로 혼합하기 위해, 아스팔트는 종종 골재가 없는 아스팔트 에멀젼으로 제공된다. 아스팔트 에멀젼은 또한 골재와의 혼합을 수반하지 않는 시공에 사용되고, 예를 들어, 아스팔트 에멀젼 자체는 포그 씰, 택 코트, 씰 코트 등과 같은 복합 포장 구조에서 프라임 코트 또는 기타 골재가 없는 코팅 및/또는 층을 형성하기 위한 것과 같은 최종 시공에 사용될 수 있다.
특히, 복합 포장 구조는 일반적으로 아스팔트 포장/콘크리트 층으로 오버레잉된 반강성 베이스 층을 포함한다. 반강성 베이스 층 및 아스팔트 포장 층은 일반적으로 다공성이며, 각 층은 공극 공간을 갖는다. 예를 들어 비가 오는 경우, 물이 이러한 층을 통해 침투하고 층 및/또는 그 위에 세워진 기초에 손상을 일으킬 수 있다. 예를 들어, 프라임 코트는 종종 반강성 베이스 층 상단에 시공된 스프레이이고 반강성 베이스 층의 공극 공간으로 침투한다. 이는 반강성 베이스 층 및 아스팔트 포장 층 사이 양호한 결합을 촉진하고 반강성 베이스 층의 방수 성능을 추가로 향상시킴으로써 손상을 방지한다.
운이 좋지 않게도, 현재의 프라임 코트는 아스팔트를 디젤 또는 등유와 같은 용매에 용해시키는 액체 아스팔트 조성물을 사용한다. 이러한 프라임 코트는 비용이 많이 들고 환경에도 해롭다. 추가로, 현재의 프라임 코트는 반강성 베이스 층에 2~3 mm의 침투만을 갖는다. 예를 들어, 이러한 프라임 코트는 덤프 트럭에 의해 쉽게 파괴될 수 있다. 일부 시도된 해결책은 수분 함량을 증가시킴으로써 고형물 함량을 감소시켜 프라임 코트의 점도를 감소시킴으로써 프라임 코트의 반강성 베이스 층으로의 투과성을 증가시키는 것을 포함한다. 그러나, 이러한 희석된 프라임 코트는 반강성 베이스 층에 대한 습기 침투(infraction)를 방지할 수 없으므로, 베이스 층을 손상으로부터 보호할 수 없다.
따라서, 상기 문제 중 하나 이상을 다루는 아스팔트 에멀젼, 및 그러한 아스팔트 에멀젼을 형성하는 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 추가로, 본원에 설명된 다양한 구현예의 기타 바람직한 기능 및 특징은 첨부된 도면 및 이러한 배경과 함께 관련하여 취해진 하기 상세한 설명 및 첨부된 청구범위로부터 명확해질 것이다.
아스팔트 에멀젼 및 아스팔트 에멀젼을 형성하는 방법이 본원에 제공된다. 예시적인 구현예에 따르면, 아스팔트 에멀젼은 아스팔트 에멀젼의 약 40 내지 약 60 중량%의 양으로 존재하는 베이스 아스팔트 성분을 포함한다. 물은 아스팔트 에멀젼의 약 40 내지 약 60 중량%의 양으로 존재한다. 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스는 아스팔트 에멀젼의 약 0.5 내지 약 5.0 중량%의 양으로 존재한다. 완경화성(slow-setting) 양이온 유화제는 아스팔트 에멀젼의 약 1.0 내지 약 2.0 중량%의 양으로 존재한다.
예시적인 구현예에 따르면, 아스팔트 에멀젼을 형성하는 방법은 베이스 아스팔트 성분, 완경화성 양이온 유화제, 및 물을 포함하는 베이스 아스팔트 에멀젼을 형성하는 단계를 포함한다. 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스 에멀젼은 베이스 아스팔트 에멀젼으로부터 별도로 형성된다. 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스 에멀젼은 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스 및 물을 포함한다. 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스는 약 5 내지 약 50 mg KOH/g의 산가를 갖는다. 베이스 아스팔트 에멀젼 및 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스 에멀젼이 결합하여 아스팔트 에멀젼이 형성된다. 베이스 아스팔트 성분은 아스팔트 에멀젼의 약 40 내지 약 60 중량%의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재한다. 물은 아스팔트 에멀젼의 약 40 내지 약 60 중량%의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재한다. 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스는 아스팔트 에멀젼의 약 0.5 내지 약 5.0 중량%의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재한다. 완경화성 양이온 유화제는 아스팔트 에멀젼의 약 1.0 내지 약 2.0 중량%의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재한다.
예시적인 구현예에 따르면, 아스팔트 에멀젼은 에스팔트 에멀젼의 약 40 내지 약 60 중량%의 양으로 존재하는 베이스 아스팔트 성분을 포함한다. 물은 아스팔트 에멀젼의 약 40 내지 약 60 중량%의 양으로 존재한다. 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스는 아스팔트 에멀젼의 약 0.5 내지 약 5.0 중량%의 양으로 존재한다. 완경화성 양이온 유화제는 아스팔트 에멀젼의 약 1.0 내지 약 2.0 중량%의 양으로 존재한다. 빙초산은 아스팔트 에멀젼의 약 0.05 내지 약 0.40 중량%의 양으로 존재한다. 안정제는 아스팔트 에멀젼의 약 0.01 내지 약 0.05 중량%의 양으로 존재한다. 유화제는 아스팔트 에멀젼의 약 0.25 내지 약 2.0 중량%의 양으로 존재한다.
다양한 구현예는 이하 하기 도면과 함께 설명될 것이며, 여기서 유사한 숫자는 유사한 요소를 나타내며, 도면 중:
도 1은 예시적인 구현예에 따른 복합 포장 구조의 횡단 측면도를 예시한다.
하기 상세한 설명은 본질적으로 단지 예시일 뿐이고 다양한 구현예 또는 이의 적용 및 용도를 제한하도록 의도되지 않는다. 추가로, 상기 배경 또는 하기 상세한 설명에서 제시된 임의의 이론에 의해 얽매이려는 의도는 없다.
본원에 고려된 다양한 구현예는 아스팔트 에멀젼 및 아스팔트 에멀젼을 형성하는 방법에 관한 것이다. 본원에 교시된 예시적인 구현예는 아스팔트 에멀젼의 약 40 내지 약 50 중량%(wt.%)의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재하는 베이스 아스팔트 성분을 포함하는 아스팔트 에멀젼을 제공한다. 물은 아스팔트 에멀젼의 약 40 내지 약 60 중량%의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재한다. 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스 (OxHDPE 왁스)는 아스팔트 에멀젼의 약 0.5 내지 약 5.0 중량%의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재한다. 예시적인 구현예에서, OxHDPE 왁스는 트랙리스 접착력, 당김 접착력, 및 높은 연화점과 같은 우수한 물리적 특성을 아스팔트 에멀젼에 제공한다. 이러한 물리적 특성은 예를 들어 프라임 코트의 성능을 향상시킨다. 완경화성 양이온 유화제는 아스팔트 에멀젼의 약 1.0 내지 약 2.0 중량%의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재한다. 예시적인 구현예에서, 완경화성 양이온 유화제는 물이 아스팔트 에멀젼으로부터 매우 빠르게 증발하는 것을 방지한다. 아스팔트 에멀젼을 골재 함유 층 상단에 시공하는 경우, 이는 아스팔트 에멀젼이 상단에 놓이고 경화하여 침투가 거의 없거나 내지 전혀 없는 오버레잉 층을 형성하는 대신 골재 함유 층으로 추가로 침투할 충분한 시간을 제공한다.
예시적인 구현예에서, 유리하게, OxHDPE 왁스 및 완경화성 유화제를 상기 명시된 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 포함하는 것에 의해, 강한 방수 성능을 갖는 고투과성 아스팔트 에멀젼이 달성된다. 추가로, 예시적인 구현예에서, 아스팔트 에멀젼은 반강성 베이스 층 및 아스팔트 포장 층 사이의 프라임 코트로서 사용되어 이들 층 사이의 양호한 결합을 유리하게 촉진한다.
상기 논의된 바와 같이, 아스팔트 에멀젼은 베이스 아스팔트 성분, 물, OxHDPE 왁스, 및 완경화성 양이온 유화제를 포함한다. 예시적인 구현예에서, 아스팔트 에멀젼에는 골재 및 기타 광물 물질이 없다. 본원에 사용된, 용어 "골재"는 예를 들어, 모래, 자갈, 또는 쇄석과 같은 광물 재료를 총칭하는 용어이다. 추가로, 아스팔트 에멀젼은 약 21℃의 주위 온도에서 액체이며, 즉 유동성이 있다. 본원에 사용된, 용어 "약"은 예를 들어 +/- 10%, 예컨대 +/- 5%의 허용 가능한 제조 정밀도 공차 내의 양을 지칭한다.
본원에 지칭된 베이스 아스팔트 성분은 중합체가 없는 순수 아스팔트이다. 순수 아스팔트는 종종 석유 정제 또는 정제 후 작업의 부산물이고 공기 분사 아스팔트, 혼합 아스팔트, 균열 또는 잔류 아스팔트, 석유 아스팔트, 프로판 아스팔트, 스트레이트-런 아스팔트, 열 아스팔트 등을 포함한다.예시적인 구현예에서, 베이스 아스팔트 성분은 아스팔트 에멀젼의 총 중량을 기준으로 약 40 내지 약 60 중량%, 예컨대 약 40 내지 약 50 중량%, 예를 들어 약 42.5 내지 약 47.5 중량%의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재한다.
물은 아스팔트 에멀젼의 총 중량을 기준으로 약 40 내지 약 60 중량%, 예컨대 약 45 내지 약 55 중량%, 예를 들어 약 49 내지 약 51 중량%의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재한다. 이러한 물의 양은 아스팔트 에멀젼을 약 21℃의 주위 온도에서 액체, 또는 유동성으로 만들도록 충분히 높아 이의 투과성을 향상시키고, 아스팔트 아스팔트 에멀젼 내에서 높은 고형분 함량을 유지하기에는 충분히 낮아 이의 방수 성능을 향상시킨다.
아스팔트 에멀젼 내에 포함된 OxHDPE 왁스는 하나 이상의 상이한 유형의 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스를 포함할 수 있다. 본원에 사용된, 용어 "고밀도"는 0.95 g/cm3를 초과하는 밀도, 예컨대 약 0.97 내지 약 1.01 g/cm3의 밀도, 예를 들어 약 0.99 g/cm3의 밀도를 갖는 산화된 폴리에틸렌 왁스를 포함한다.
본원에 고려된, OxHDPE 왁스는 약 5 내지 약 50 mg KOH/g, 예컨대 약 20 내지 약 30 mg KOH/g, 예를 들어 약 25 mg KOH/g의 산가를 갖는다. 산가는 OxHDPE 왁스의 산화 정도, 예를 들어 카르복실기 함량을 나타낸다. 산가는 기존의 기술에 따라 지시약으로서 페놀프탈레인을 사용하여 OxHDPE 왁스의 용액을 0.1 N 알코올성 수산화칼륨(KOH) 용액으로 시각적인 "분홍색" 종말점까지 적정하는 것에 의해 측정할 수 있다.
예시적인 구현예에서, OxHDPE는 약 1000 내지 약 30,000 달톤, 예컨대 약 1000 내지 약 10,000 달톤의 수 평균 분자량(Mn)을 갖는다. 예시적인 구현예에서, OxHDPE 왁스는 150℃에서 ASTM D4402에 따라 측정된 약 100 내지 약 20000cP 의 점도를 갖는다. 적합한 OxHDPE 왁스의 일 예시는, Morristown, N.J에 본사를 두고 있는 Honeywell International Inc.에 의해 제조된 Honeywell Titan® 7686 산화된 고밀도 폴리에틸렌 단일중합체를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
구현예에서, OxHDPE 왁스는 아스팔트 에멀젼의 총 중량을 기준으로 약 0.5 내지 약 5.0 중량%, 예컨대 약 1.0 내지 약 4.0 중량%, 예를 들어 약 1.2 내지 약 3.7 중량%의 양으로 존재한다.
예시적인 구현예에서, 완경화성 양이온 유화제는 아스팔트 에멀젼의 총 중량을 기준으로 약 1.0 내지 약 2.0 중량%, 예컨대 약 1.0 내지 약 1.5 중량%, 예를 들어 약 1.2 내지 약 1.5 중량%의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재한다. 예시적인 구현예에서, 완경화성 양이온 유화제는 산성화된 아미드 염이다. 예를 들어, 완경화성 양이온 유화제는 1차 산성화된 아미드 염 및 2차 산성화된 아미드 염의 군으로부터 선택된다. 이는 아미드 작용기 내의 질소 원자가 적어도 하나의 N-H 결합을 가지고 질소 원자가 양전하를 띤다는 것을 의미한다. 이러한 완경화성 양이온 유화제의 양 및 유형은 예를 들어 아스팔트 에멀젼으로부터 물의 증발을 지연시켜, 아스팔트 에멀젼이 경화 전에 공극 공간으로 침투하는 데 더 많은 시간을 제공함으로써, 공극 공간으로의 아스팔트 에멀젼의 투과성을 향상시킨다. 또한, 이러한 완경화성 양이온 유화제의 양 및 유형은 높은 투과성의 낮은 수분 함량을 갖는 아스팔트 에멀젼을 제공하므로, 아스팔트 에멀젼의 고형분 함량을 증가시키고 그에 상응하여 아스팔트 에멀젼의 방수 성능을 향상시킨다.
하기 추가로 상세히 논의되는 바 및 예시적인 구현예에서, 아스팔트 에멀젼은 기저의 골재 함유 아스팔트 층에 시공되는 경우 적어도 약 4 cm, 예컨대 적어도 약 4.5 cm의 평균 침투 깊이를 갖는다. 기저의 골재 함유 아스팔트 층은, 예를 들어 베이스 도로, 반강성 베이스 층 등이다.
아스팔트 에멀젼의 밸런스는 아스팔트 에멀젼의 물리적 특성을 향상시키기 위해 포함되는 하나 이상의 추가적인 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 구현예에서, 아스팔트 에멀젼은 빙초산, 유화제, 안정제, 및 pH 조절제의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 추가적인 성분을 추가로 포함한다.
예시적인 구현예에서, 빙초산은 아스팔트 에멀젼의 총 중량을 기준으로 약 0.05 내지 약 0.40 중량%, 예컨대 약 0.10 내지 약 0.40 중량%의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재한다.
예시적인 구현예에서, 유화제는 2개의 에틸렌옥시기로 치환된 수지(tallow) 아민이고 아스팔트 에멀젼의 총 중량을 기준으로 약 0.25 내지 약 2.0 중량%, 예컨대 약 0.40 내지 약 1.50 중량%의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재한다.
예시적인 구현예에서, 안정제는 메타중아황산나트륨이고 아스팔트 에멀젼의 총 중량을 기준으로 약 0.01 내지 약 0.05 중량%의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재한다.
예시적인 구현예에서, pH 조절제는 염산이고 아스팔트 에멀젼의 총 중량을 기준으로 약 0.01 내지 약 0.15 중량%의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재한다.
본원에 고려된 아스팔트 에멀젼을 형성하는 예시적인 방법이 이제 설명될 것이다. 예시적인 구현예에 따르면, 베이스 아스팔트 에멀젼 및 OxHDPE 왁스 에멀젼은 각각의 에멀젼을 결합하여 아스팔트 에멀젼을 형성하기 전에 별도로 제조된다. 특히, 베이스 아스팔트 에멀젼이 베이스 아스팔트 성분, 완경화성 양이온 유화제, 및 물을 포함하여 형성된다. 예시적인 구현예에서, 베이스 아스팔트 에멀젼은, 베이스 아스팔트 성분을 베이스 아스팔트 에멀젼의 총 중량을 기준으로 약 45 내지 약 55 중량%의 양으로, 완경화성 양이온 유화제를 베이스 아스팔트 에멀젼의 총 중량을 기준으로 약 1.0 내지 약 2.0 중량%의 양으로, 물을 베이스 아스팔트 에멀젼의 총 중량을 기준으로 약 45 내지 약 50 중량%으로 포함한다. 예시적인 구현예에서, 베이스 아스팔트 에멀젼은 염산과 같은 pH 조절제를 베이스 아스팔트 에멀젼의 총 중량을 기준으로 약 0.5 내지 약 1.5 중량%의 양으로 추가로 포함한다. 명확히 하기 위해, 베이스 아스팔트 에멀젼에는 OxHDPE 왁스가 없다. 예시적인 구현예에서, 베이스 아스팔트 에멀젼은 물, 염산, 및 완경화성 양이온 유화제를 혼합하여 비누를 형성한 후, 비누 및 베이스 아스팔트 성분을 콜로이드 밀을 통해 런닝시켜 베이스 아스팔트 에멀젼을 형성함으로써 형성된다.
베이스 아스팔트 에멀젼과 별도로, OxHDPE 왁스 에멀젼이 형성된다. OxHPDE 왁스 에멀젼은 OxHDPE 왁스 및 물을 포함하며, OxHDPE 왁스는 OxHDPE 왁스 에멀젼의 총 중량을 기준으로 약 20 내지 약 30 중량%의 양으로 존재하고, 물은 OxHDPE 왁스 에멀젼의 총 중량을 기준으로 약 60 내지 약 65 중량%의 양으로 존재한다. 명확히 하기 위해, OxHDPE 왁스 에멀젼에는 베이스 아스팔트 성분이 없다. 예시적인 구현예에서, OxHDPE 왁스 에멀젼은 빙초산, 메타중아황산나트륨, 및 2개의 에틸렌옥시기로 치환된 수지 아민의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 추가적인 성분을 포함한다. OxHDPE 왁스 에멀젼은 예를 들어 상기 성분을 압력 용기 내에서 결합하는 것, 압력 용기를 밀봉하는 것, 및 혼합물을 적어도 약 130℃, 예컨대 약 145℃의 온도까지 가열하는 것 및 계속해서 혼합하면서 약 20분의 시간 동안 해당 범위의 온도를 유지하는 것에 의해, 상승된 온도에서 형성될 수 있다. OxHDPE 왁스 에멀젼을 형성한 후, OxHDPE 왁스 에멀젼은 베이스 아스팔트 에멀젼 및 OxHDPE 왁스 에멀젼을 결합하기 전에 약 30℃ 이하, 예컨대 약 25℃ 이하의 온도까지 냉각된다.
OxHDPE 왁스 에멀젼을 냉각시킨 후, 베이스 아스팔트 에멀젼 및 OxHDPE 왁스 에멀젼을 결합하여 예를 들어 블렌딩에 의해 아스팔트 에멀젼을 형성한다. 예시적인 구현예에서, 아스팔트 에멀젼은 베이스 아스팔트 에멀젼을 아스팔트 에멀젼의 총 중량을 기준으로 약 85 내지 약 95 중량%의 양으로, OxHDPE 왁스 에멀젼을 아스팔트 에멀젼의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 15 중량%의 양으로 포함한다. 베이스 아스팔트 에멀젼 및 OxHDPE 왁스 에멀젼은 상대적으로 낮은 온도, 예를 들어 약 15 내지 약 30℃의 조성물 온도에서 결합된다. 본원에 사용된, 문구 "조성물 온도"는 독립적으로 베이스 아스팔트 에멀젼 및 OxHDPE 왁스 에멀젼의 평균 온도를 지칭한다. 예를 들어, "약 15 내지 약 30℃의 조성물 온도"는 베이스 아스팔트 에멀젼의 평균 온도가 약 15 내지 약 30℃이고 OxHDPE 왁스 에멀젼의 평균 온도가 약 15 내지 약 30℃인 것을 의미한다. 아스팔트 에멀젼에는 골재 및 기타 광물 물질이 없고, 아스팔트 에멀젼은 저장 또는 즉시 사용되어 복합 포장 구조 내에 적절한 층을 형성할 수 있다.
도 1을 참조하면, 예시적인 복합 포장 구조(10)가 나타난다. 복합 포장 구조(10)는 반강성 베이스 층(14), 아스팔트 포장 층(16), 및 임의로 트랙 코트 층(12)을 포함한다. 반강성 베이스 층(14) 및 아스팔트 포장 층 각각은 공극 공간(18 및 20)을 각각 포함한다. 반강성 베이스 층(14)은 골재 및 아스팔트를 포함하는 기저의 골재 함유 아스팔트 층, 예를 들어 기존의 베이스 코스이다. 반강성 베이스 층(14)을 배치한 후, 예를 들어 반강성 베이스 층(14)의 상단에 아스팔트 에멀젼을 분사하는 것에 의해 아스팔트 에멀젼을 시공한다. 아스팔트 에멀젼은 반강성 베이스 층(14)의 공극 공간(18)으로 침투하여 평균 침투 깊이(22)를 정의한다. 예시적인 구현예에서, 평균 침투 깊이는 적어도 약 4.0 cm, 예컨대 적어도 약 4.5 cm이다. 예시적인 구현예에서, 아스팔트 에멀젼은 경화되어 프라임 코트(24)를 형성한다. 프라임 코트(24)가 경화된 후, 트랙 코트 층(12)과 같은 추가적인 층이 시공될 수 있다. 그 다음, 아스팔트 포장 층(16)이 오버레잉된다. 예시된 바와 같이, 아스팔트 포장 층(16)은 골재 함유 아스팔트 층이고 트랙 코트 층(12)의 반대측 상에 배치된다. 그러나, 아스팔트 포장 층(16)에는 골재가 없거나 기존의 복합 포장 구조에 따른 초박형 코스일 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 추가로, 복합 포장 구조(10)는 3개의 층을 갖는 것으로 예시되어 있지만, 다양한 대체적인 구현예는 3개 미만의 층, 하지만 프라임 코트(24) 및 아스팔트 포장 층(16)을 포함하는 적어도 반강성 베이스 층(14)을 갖거나 또는 3개 이상의 층을 갖는 복합 포장 구조를 포함한다.
실시예
하기 실시예는 예시적인 목적으로만 제공되고 임의의 방식으로 본 개시내용의 다양한 구현예를 제한하기 위함이 아니다.
베이스 아스팔트 에멀젼의 제조
하기 표 Ⅰ에서 나타나는 바와 같이 베이스 아스팔트 성분, 물, 염산, 및 완경화성 양이온 유화제를 포함하는 베이스 아스팔트 에멀젼이 제조되며, 여기서 모든 양은 베이스 아스팔트 에멀젼의 총 중량을 기준으로 한 중량%으로 나타난다. 베이스 아스팔트 에멀젼은 처음에 물, 염산, 및 완경화성 양이온 유화제를 혼합하는 것에 의해 비누를 제조하는 것 다음 콜로이드 밀을 통해 비누 및 베이스 아스팔트 성분을 런닝시키는 것에 의해 제조된다.
[표 I]
산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스 에멀젼의 제조
OxHDPE 왁스 에멀젼은 아래 표 Ⅱ에 나타난 바와 같이 OxHDPE 왁스 및 기타 성분을 포함하여 별도로 제조되며, 여기서 모든 양은 OxHDPE 왁스 에멀젼의 총 중량을 기준으로 한 중량%으로 나타난다. OxHDPE 왁스 에멀젼은 모든 성분을 압력 용기 내에 순차적으로 결합하는 것 이후, 압력 용기를 밀봉하는 것 및 혼합하면서 20분의 시간 동안 145℃의 온도까지 가열하는 것에 의해 제조된다. 이어서 OxHDPE 왁스 에멀젼을 계속 교반하면서 약 25℃의 실온까지 냉각시킨다.
[표 II]
아스팔트 에멀젼의 다양한 실시예 및 비교예를 제조된 베이스 아스팔트 에멀젼 및 OxHDPE 왁스 에멀젼을 사용하여 제조한다. 아스팔트 에멀젼은 베이스 아스팔트 에멀젼 및 OxHDPE 왁스 에멀젼이 균질해질 때까지 혼합하는 것에 의해 제조한다. 표 Ⅲ은 각 아스팔트 에멀젼의 총 중량을 기준으로 한 중량%로 모든 양과 함께 아스팔트 에멀젼 내에 포함된 성분의 목록을 제공한다. 표 Ⅲ은 아스팔트 에멀젼에 대한 평균 침투 깊이 데이터를 추가로 제공한다.
[표 III]
평균 침투 깊이는 처음에 0.3-0.6 mm의 평균 입경을 갖는 200 g의 건조 및 깨끗한 표준 모래를 계량하는 것, 이를 60 mm의 내경의 개방형 플라스틱 병에 넣는 것, 및 개방형 플라스틱 병 내에 표준 모래를 수평으로 놓는 것에 의해 측정하였다. 그런 다음, 5 g의 아스팔트 에멀젼을 유리 깔때기가 달린 개방형 플라스틱 병에 분사하였다. 약 24시간의 기간 후, 자를 플라스틱 병에 대고 아스팔트 에멀젼이 4개의 상이한 위치에서 표준 모래에 침투한 깊이를 측정하는 것에 의해 침투 깊이를 측정하여 4개의 데이터 포인트를 생산하였다. 그런 다음 이 4개의 데이터 포인트를 측정 및 평균하여 평균 침투 깊이를 제공하였다.
표 Ⅲ에 나타난 바와 같이, 실시예 1-3 각각은 적어도 4.5 cm의 원하는 평균 침투 깊이를 나타내는 반면 비교예 1-3은 이러한 평균 침투 깊이를 달성하지 않았다. 따라서, 본원에 설명된 OxHDPE 왁스 에멀젼의 사용은 파라핀 왁스 에멀젼, 단일 폴리에틸렌 왁스 에멀젼 등을 사용한 아스팔트 에멀젼과 비교하여 아스팔트 에멀젼의 투과성을 향상시킨다.
적어도 하나의 예시적인 구현예가 개시내용의 상기 상세한 설명에 제시되었지만, 수많은 변형이 존재한다는 것이 인식되어야 한다.예시적인 구현예 또는 예시적인 구현예들은 단지 예시일 뿐이고, 임의의 방식으로 본 개시내용의 범위, 적용 가능성, 또는 구성을 제한하도록 의도되지 않았다는 것 또한 인식되어야 한다.오히려, 상기 상세한 설명은 본 개시내용의 예시적인 구현예를 구현하기 위해 편리한 로드맵을 당업자에게 제공할 것이다.첨부된 청구범위에 제시된 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 예시적인 구현예에 설명된 요소의 기능 및 배열에 다양한 변경이 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다.

Claims (10)

  1. 하기를 포함하는 아스팔트 에멀젼:
    아스팔트 에멀젼의 약 40 내지 약 60 중량%의 양으로 존재하는 베이스 아스팔트 성분;
    아스팔트 에멀젼의 약 40 내지 약 60 중량%의 양으로 존재하는 물;
    아스팔트 에멀젼의 약 0.5 내지 약 5.0 중량%의 양으로 존재하는 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스; 및
    아스팔트 에멀젼의 약 1.0 내지 약 2.0 중량%의 양으로 존재하는 완경화성(slow-setting) 양이온 유화제.
  2. 제1항에 있어서, 상기 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스는 약 5 내지 약 50 mg KOH/g의 산가를 갖는, 아스팔트 에멀젼.
  3. 제1항에 있어서, 상기 완경화성 양이온 유화제는 1차 산성화된 아미드 염 및 2차 산성화된 아미드 염의 군으로부터 선택되는, 아스팔트 에멀젼.
  4. 제1항에 있어서, 상기 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스는 약 1.0 내지 약 4.0 중량%의 양으로 존재하는, 아스팔트 에멀젼.
  5. 제1항에 있어서, 상기 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스는 약 0.97 내지 약 1.01 g/cm3의 밀도를 갖는, 아스팔트 에멀젼.
  6. 제1항에 있어서, 상기 물은 약 45 내지 약 55 중량%의 양으로 존재하는, 아스팔트 에멀젼.
  7. 제1항에 있어서, 상기 아스팔트 에멀젼은 기저의 골재 함유 아스팔트 층에 시공되는 경우 적어도 약 4 cm의 평균 침투 깊이를 갖는, 아스팔트 에멀젼.
  8. 제1항에 있어서, 상기 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스는 약 20 내지 약 30 mg KOH/g의 산가를 갖는, 아스팔트 에멀젼.
  9. 제1항에 있어서, 상기 아스팔트 에멀젼은 빙초산, 2개의 에틸렌옥시기로 치환된 수지(tallow) 아민, 메타중아황산나트륨, 및 염산의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 추가적인 성분을 추가로 포함하는, 아스팔트 에멀젼.
  10. 아스팔트 에멀젼을 형성하는 방법으로서,상기 방법은 하기의 단계를 포함하는 방법:
    베이스 아스팔트 성분, 완경화성 양이온 유화제, 및 물을 포함하는 베이스 아스팔트 에멀젼을 형성하는 단계;
    상기 베이스 아스팔트 에멀젼과 별도로 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스 에멀젼을 형성하는 단계로서, 상기 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스 에멀젼은 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스 및 물을 포함하는, 단계; 및
    베이스 아스팔트 에멀젼 및 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스 에멀젼을 결합하여 아스팔트 에멀젼을 형성하는 단계로서, 상기 베이스 아스팔트 성분은 아스팔트 에멀젼의 약 40 내지 약 60 중량%의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재하며, 상기 물은 아스팔트 에멀젼의 약 40 내지 약 60 중량%의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재하며, 상기 산화된 고밀도 폴리에틸렌 왁스는 아스팔트 에멀젼의 약 0.5 내지 약 5.0 중량%의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재하며, 상기 완경화성 양이온 유화제는 아스팔트 에멀젼의 약 1.0 내지 약 2.0 중량%의 양으로 아스팔트 에멀젼 내에 존재하는, 단계.
KR1020237034462A 2021-04-16 2022-04-14 아스팔트 에멀젼 및 이의 형성 방법 KR20230169975A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163175745P 2021-04-16 2021-04-16
US63/175,745 2021-04-16
US17/658,826 US20220332950A1 (en) 2021-04-16 2022-04-12 Asphalt emulsion and method of forming the same
US17/658,826 2022-04-12
PCT/US2022/071723 WO2022221860A1 (en) 2021-04-16 2022-04-14 Asphalt emulsion and method of forming the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230169975A true KR20230169975A (ko) 2023-12-18

Family

ID=83603149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237034462A KR20230169975A (ko) 2021-04-16 2022-04-14 아스팔트 에멀젼 및 이의 형성 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220332950A1 (ko)
EP (1) EP4323458A1 (ko)
JP (1) JP2024516131A (ko)
KR (1) KR20230169975A (ko)
CN (1) CN117136218A (ko)
WO (1) WO2022221860A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3867162A (en) * 1970-12-17 1975-02-18 Chevron Res Bituminous emulsions useful with mixtures of siliceous and limestone aggregate
EP1003818B1 (en) * 1997-08-11 2005-05-04 Esso Societe Anonyme Francaise Emulsified bituminous binder
CN103842170A (zh) * 2011-08-16 2014-06-04 亨利有限责任公司 用于石膏组合物和建筑产品的水性沥青／蜡乳液
US8765847B2 (en) * 2012-11-12 2014-07-01 Exxonmobil Research And Engineering Company Asphalt compositions with cracking resistance additives
US11174200B2 (en) * 2017-09-13 2021-11-16 Honeywell International Inc. Stable asphalt emulsions, methods of forming the same, and composite structures formed from the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024516131A (ja) 2024-04-12
US20220332950A1 (en) 2022-10-20
EP4323458A1 (en) 2024-02-21
WO2022221860A1 (en) 2022-10-20
CN117136218A (zh) 2023-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101672823B1 (ko) 비휘발성 상온 개질 아스팔트 바인더 및 이를 이용한 비휘발성 상온 재생 아스팔트 혼합물
ES2533552T3 (es) Material ligante asfáltico modificado utilizando caucho granulado reticulado y método para fabricar un ligante asfáltico modificado
KR101239399B1 (ko) 개질 아스팔트 조성물 및 그의 제조방법
KR102416763B1 (ko) 안정한 아스팔트 에멀젼, 이의 형성 방법, 및 이로부터 형성된 복합 구조체
CA2669383C (en) Bituminous emulsions
CN101775223B (zh) 高温重载道路排水性沥青混合料的添加剂及其制备方法
BRPI0611302A2 (pt) material aglutinante de asfalto modificado empregando borracha moìda e métodos para fabricar um aglutinante de asfalto modificado
US5503871A (en) Method for sealing and priming prepared substrates for roadways and substrate thereof
CN104151844A (zh) 一种阳离子型乳化改性沥青及在板式无砟轨道中的应用
CN107827396A (zh) 冷拌彩色沥青混凝土及其制备方法
US6441065B1 (en) Method for preparation of stable bitumen polymer compositions
CZ295798B6 (cs) Způsob přípravy asfaltové kompozice
KR20180090895A (ko) 발포 아스팔트 조성물, 이를 포함하는 재생 아스팔트 조성물, 이를 포함하는 아스팔트 포장, 및 이를 이용한 아스팔트 포장 형성 방법
KR20230169975A (ko) 아스팔트 에멀젼 및 이의 형성 방법
Zhang et al. An asphalt emulsion modified by compound of epoxy resin and styrene-butadiene rubber emulsion
US20210292563A1 (en) Asphalt emulsion and method of forming the same
US6776833B2 (en) Emulsion of bitumen in a colloidal clay and water slurry
US6786962B2 (en) Emulsion of a colloidal clay and water slurry in a bitumen cutback
CN112011134A (zh) 一种乳化沥青改性材料及其制备方法与应用
US20160355701A1 (en) Modified asphaltic product and process
Al-Hadidy et al. Preparation of low-cost waterproofing materials
WO2011067744A1 (en) Fibrous open stone asphalt composition for use in hydraulic engineering works and method for manufacture thereof
WO2012160553A1 (en) Stabilized bitumen compositions, method for producing the same and their use as construction materials