KR100764726B1 - 칼라 배수성 포장용 혼합물 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 배수성 포장용 혼합물 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일반 차로, 어린이 보호구역 포장 공원포장 등에 사용되어 시인성 및 미감을 향상시키고 우천시 도로 표면의 물을 신속히 배수시켜 수막현상을 방지하고, 도로의 물이 보행자 등에 튀기는 것을 방지하는 칼라 배수성 포장용 혼합물 제조하는 방법에 관한 것이다.

칼라 배수성 포장

Description

칼라 배수성 포장용 혼합물 제조방법{A manufacturing method for color porous hot mixture}

본 발명은 칼라 배수성 포장용 혼합물 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일반 차로, 버스 전용차로, 어린이 보호구역 포장 공원포장 등에 사용되어 시인성 및 미감을 향상시키고 우천시 도로 표면의 물을 신속히 배수시켜 수막현상을 방지하고, 도로의 물이 보행자 등에 튀기는 것을 방지하는 칼라 배수성 포장용 혼합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

근래에 도시개발 및 조경공사를 함에 있어서 빗물을 자연적으로 지중에 환원시킬 목적으로 투수성을 가지는 포장이 요구되어 여러 가지 투수성 포장이 개발되었으며, 최근에는 투수성 아스팔트, 투수성 콘크리트 등 친환경적인 제품들이 등장하여 그동안 도로가 일반적인 아스팔트로 일률적으로 포장되던 삭막한 도시환경이 개선된 점은 있으나, 아스팔트 자체의 색상인 검은 색상을 띠어 주위 경관과 조화를 이루기 어렵고, 미관상 한계가 있다. 또한 주위 경관과의 조화, 미관을 고려, 그리고 일반도로와의 차별성을 위하여 일부 칼라 혼합물이 시공되고 있으나 그 물성상 한계로 인하여 투수성 또는 배수성 포장용 혼합물의 제조에는 적용이 어려웠다.

이에 본 발명은 개질 첨가제 등을 사용하여 일반 칼라 포장용 혼합물의 물성을 대폭 향상시켜, 균열 및 소성변형을 방지하고, 노면의 우수를 빠르게 배수시켜 차량 주행의 안정성을 향상시키고, 주변으로 물 튀김 현상을 방지하고, 포장체의 많은 공극을 유지시켜 차량 주행소음을 감소시키고, 차량의 제동거리를 단축시키며, 다양한 색상을 부여하여 주위 경관과 조화 및 미관을 고려 및 차별성 있는 도로를 건설할 수 있는 칼라 배수성 포장용 혼합물 제조방법을 제공하려는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 통과 질량 백분율 기준 19mm 체 100%, 13mm 체 90-100%, 5mm 체 10-35%, 2.5mm 체 10-25%, 0.08mm 체 2-7%의 입도 범위를 갖는 골재 85~95중량%; 무색바인더 4~10중량%; 무기안료 1~5중량%;로 이루어진 칼라 배수성 포장용 혼합물 100중량부에 대하여, 멜트플로우값이 15g/10분 미만인 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체 100중량부에 대해, 점착성 부여 수지 30∼120중량부, 프로세스유 50∼120중량부를 함유함과 동시에, 이들 각 성분의 합계량 100중량부에 대해 20~40중량부의 고무를 함유하는 개질 첨 가제 0.15~1.5중량부를 첨가, 혼합한 칼라 배수성 포장용 혼합물에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 통과 질량 백분율 기준 25mm 체 100%, 19mm 체 95-100%, 13mm 체 50-80%, 5mm 체 10-35%, 2.5mm 체 10-25%, 0.08mm 체 2-7%의 입도 범위를 갖는 골재 85~95중량%; 무색 바인더 4~10중량%; 무기안료 1~5중량%로 이루어진 칼라 배수성 포장용 혼합물 100중량부에 대하여, 멜트플로우값이 15g/10분 미만인 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체 100중량부에 대해, 점착성 부여 수지 30∼120중량부, 프로세스유 50∼120중량부를 함유함과 동시에, 이들 각 성분의 합계량 100중량부에 대해 20~40중량부의 고무를 함유하는 개질 첨가제 0.15~1.5중량부를 첨가하여 혼합한 칼라 배수성 포장용 혼합물에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 통과 질량 백분율 기준으로 13mm 체 100%, 10mm 체 90-100%, 5mm 체 10-35%, 2.5mm 체 10-25%, 0.08mm 체 2-7%의 입도 범위를 갖는 골재 85~95중량%; 무색 바인더 4~10중량%; 무기안료 1~5중량%로 이루어진 칼라 배수성 포장용 혼합물 100중량부에 대하여 멜트플로우값이 15g/10분 미만인 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체 100중량부에 대해, 점착성 부여 수지 30∼120중량부, 프로세스유 50∼120중량부를 함유함과 동시에, 이들 각 성분의 합계량 100중량부에 대해 20~40중량부의 고무를 함유하는 개질 첨가제 0.15~1.5중량부를 첨가하여 혼합한 칼라 배수성 포장용 혼합물에 관한 것이다.

또한, 상기 개질 첨가제는 프로세스유의 방향족성분 함유량이 25∼40%이고, 또한 동 프로세스유의 40℃에서의 동점도가 400∼800㎟/s의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 골재는 골재 중 0~50중량%가 칼라골재임을 특징으로 한다.

또한, 상기 골재는 기존 포장의 폐재로부터 얻은 아스팔트 재생골재를 전체 골재량의 0~100중량% 사용하는 것을 특징으로 한다.

뿐만 아니라, 본 발명은 골재, 바인더 및 무기안료를 포함하는 칼라 배수성 포장용 혼합물의 제조방법에 있어서,

160-200℃로 가열된 골재류 85~95중량%를 혼합기에 투입하는 단계;

멜트플로우값이 15g/10분 미만인 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체 100중량부에 대해, 점착성 부여 수지 30～120중량부, 프로세스유 50～120중량부를 함유함과 동시에, 이들 각 성분의 합계량 100중량부에 대해 20~40중량부의 고무를 함유하는 개질 첨가제를 칼라 배수성 포장용 혼합물 100중량부에 대해 0.15~1.5중량부 첨가한 무색 바인더 4~10중량%를 140-170℃로 가열해 혼합기에 분사하는 단계; 및

무기안료 1-5중량%를 투입하는 단계;를 포함하는 칼라 배수성 포장용 혼합물의 제조방법에 관한 것이다.

뿐만 아니라, 본 발명은 골재, 바인더 및 무기안료를 포함하는 칼라 배수성 포장용 혼합물의 제조방법에 있어서,

160-200℃로 가열된 골재류 85~95중량%를 혼합기에 투입하는 단계;

무색 바인더 4-10중량%를 140-170℃로 가열해 혼합기에 분사하는 단계;

무기안료 1-5중량%를 투입하는 단계; 및

멜트플로우값이 15g/10분 미만인 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중 합체 100중량부에 대해, 점착성 부여 수지 30～120중량부, 프로세스유 50～120중량부를 함유함과 동시에, 이들 각 성분의 합계량 100중량부에 대해 20~40중량부의 고무를 함유하는 개질 첨가제를 혼합물 100중량부에 대해 0.15~1.5중량부를 별도로 투입하는 단계;를 포함하는 칼라 배수성 포장용 혼합물의 제조방법에 관한 것이다.

나아가, 본 발명은 상기 방법에 의하여 제조된 칼라 배수성 포장용 혼합물을 현장에 운반하고, 아스팔트 피니셔 포설 후, 150-165℃에서 12-15ton 마카뎀 로울러로 3회 이상 전압, 110-150℃에서 10-14ton 탄뎀 로울러로 3회 이상 전압, 80-110℃에서 타이어 로울러로 2회 이상 전압하는 것을 특징으로 하는 칼라 배수성 포장용 혼합물 시공방법에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명을 아래에서 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

무색 바인더는 골재의 결속력을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 특히 무기안료로 인한 우수한 발색 품질을 얻기에 유용하다. 이와 같은 무색의 바인더 종류는 각별히 한정되는 것은 아니며 통상 아스콘의 바인더로 유용한 아스팔트와 동등한 수준의 물성을 만족시킬 수 있는 무색의 바인더이면 가능하다. 무색 바인더의 사용량은 전체 칼라 배수성 포장용 혼합물 중 3 내지 6중량%인 것이 강성의 지나친 상승이나 결속력을 저해시키지 않는 면에서 바람직하다. 특히 무색 바인더의 사용량이 지나치게 많을 경우에는 아스콘 중 잉여 바인더가 존재하여 바인더의 흐름에 따라 드레인 다운 값이 증가하거나, 포장시 다짐에 의해 바인더가 표면으로 상승하 여 플러싱(flushing)을 야기할 수 있다. 또한 공용 중 바인더의 흐름으로 인한 공극 막힘 현상을 초래할 수 있다.

본 발명의 무기안료는 천연 및/또는 침강 탄산칼슘, 고령토, 인조 및/또는 천연 규산알루미늄류 및 산화물 수화물류, 이산화 티타늄, 새틴 화이트, 돌로마이트(dolomite), 운모(mica), 금속 플레이크, 특히 알루미늄 플레이크, 벤토나이트(bentonite), 금홍석(rutile), 수산화 마그네슘, 석고, 층상 규산염류, 탈크, 규산 칼슘 및 기타 암석 및 토양과 같이 종래 기술에 알려져 있는 다른 무기안료가 본 발명의 배수성 포장재의 물성을 해치지 않는 범위에서 제한 없이 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에서 칼라골재는 천연석, 인조석 또는 소결석 등을 일정입도로 분쇄한 골재에 내구성, 내약품성, 내후성 및 내열성이 우수한 세라믹으로 코팅한 것으로서, 건축구조물 또는 토목용으로 사용되고 있는 것으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있다.

본 발명의 개질 첨가제는 무색 바인더의 점도를 증가시켜, 골재를 피복하는 바인더 막의 두께를 충분히 두껍게 하여 무색 바인더의 노화를 감소시키게 되고, 강도 및 접착력을 증가시켜 골재의 접착을 증진시켜 혼합물의 탈리 현상을 방지하게 된다. 또한 파악력과 접결력을 증가시켜 골재 상호 간 결합을 강하게 하여 골재의 탈리를 방지한다.

개질 첨가제를 투입하지 않고 무색 바인더만으로 배수성 혼합물을 제조하게 되면, 무색 바인더의 60℃ 점도가 낮아 골재의 표면을 충분히 두껍게 코팅할 수 없으며, 무색바인더가 충분히 두껍게 코팅되지 않으면, 무색 바인더의 노화가 빠르게 진행되어 포장의 조기 파손이 우려되며, 또한 골재의 접착력이 저하되어 골재의 비산이 우려된다. 또한 점도가 낮아 드레인 다운 시험 값이 크게 된다. 또한 개질 첨가제가 투입되지 않으면 무색 바인더의 터프니스, 테나시티의 물성이 작아 골재를 결합시켜 주는 힘이 약하여 골재 탈리의 위험성이 증가하게 된다.

본 발명에서 사용되는 개질 첨가제는 멜트플로우값이 15g/10분 미만인 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체 100중량부에 대해, 점착성부여 수지 30∼120중량부, 프로세스유 50∼120중량부를 함유함과 동시에, 이들 각 성분의 합계량 100중량부에 대해 20~40중량부의 고무를 함유하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 개질재이다. 여기에서, 상기 「멜트플로우값」이란 JIS K 7210「열가소성 플라스틱의 흐름 시험방법」에 규정된 방법으로 측정되는 값을 의미하고, 시험온도는 200℃, 시험하중은 49.03N의 조건하에 있어서의 멜트플로우값을 의미한다.

상기 개질 첨가제 중 특히 프로세스유의 방향족성분 함유량이 25∼40%이고, 또한 동 프로세스유의 40℃에서의 동점도가 400-800㎟/s의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 개질 첨가제는 프로세스유의 방향족성분 함유량이나 동점도가 이 범위 내에 있으면, 개질 첨가제의 보형성(保形性)이 양호해지고, 취급성이나 가공성이 더욱 향상되며, 특히 칼라 배수성 포장용 혼합물의 점성을 높여주게 된다.

아래에서 상기 개질 첨가제의 각 구성성분에 대해 자세히 설명한다.

<비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체>

본 발명에서 사용되는 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체(이하, 간단히 블록공중합체라고 칭하는 경우가 있다)로서는, 포장재(아스팔트 등)의 첨가재로서 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 제한은 없으며, 예를 들면, 부분적 또는 완전히 수소첨가되거나 무수말레인산 등의 변성제로 변성된 것이어도 좋다. 구체적으로는, SBS(스티렌·부타디엔블록공중합체), SIS(스티렌·이소프렌 블록공중합체), SEBS(스티렌·에틸렌·부틸렌 블록공중합체) 등을 이용할 수 있다.

통상, 비닐방향족 탄화수소를 주체로 하는 중합체블록(A)을 적어도 1개, 바람직하게는 2개와 공역 디엔화합물을 주체로 하는 중합체블록(B)를 적어도 1개를 가지는 블록공중합체 등을 사용하는 것이 가능하다.

비닐방향족 탄화수소를 주체로 하는 중합체블록(A)이란, 비닐방향족 탄화수소를 50중량% 초과, 바람직하게는 60∼100중량%, 보다 바람직하게는 70∼100중량%, 더욱 바람직하게는 80∼100중량%의 비율로 함유하는 중합체블록이며, 비닐방향족 탄화수소의 단독중합체 또는 비닐방향족 탄화수소와 공역 디엔으로 이루어지는 중합체블록이다. 중합체블록(A) 중의 공역 디엔의 분포는 랜덤, 디파트, 일부 블록상, 또는 그들의 조합 중 어느 것이어도 좋다.

공역 디엔화합물을 주체로 하는 중합체블록(B)이란, 공역 디엔을 50중량% 초과, 바람직하게는 60∼100중량%, 좀더 바람직하게는 70∼100중량%, 더욱 바람직하게는 80∼100중량%의 비율로 함유하는 중합체블록이며, 공역 디엔의 단독중합체 또는 공역 디엔과 비닐방향족 탄화수소로 이루어지는 중합체블록이다. 중합체블록(B) 중의 비닐방향족 탄화수소의 분포는 랜덤, 디파트, 일부 블록상 또는 그들의 조합 중 어느 것이어도 좋다.

블록중합체는 선상구조 및 분기상구조 중 어느 것이어도 좋으며, 바람직하게는 하기의 일반식 (a)∼(f)로 표시되는 구조를 가진 것이다.

(a) (A-B)m, (b) (A-B)n-A, (c) (B-A)m-B, (d) ((A-B)n)p-X, (e) ((B-A)m)p-X, (f) ((A-B)n-A)p-X, (g)((BA)n-B)p-X

이들 일반식에 있어서, A는 비닐방향족 탄화수소를 주체로 하는 중합체블록(A)이고, B는 공역 디엔을 주체로 하는 중합체블록(B)이다. X는 다관능 커플링제의 잔기 또는 다관능 개시제의 잔기이다. m은 1 이상의 정수이고, 바람직하게는 2 이상의 정수, 좀더 바람직하게는 2∼6의 정수이다. n은 1 이상의 정수이고, 바람직하게는 1∼6의 정수, 좀더 바람직하게는 1이다. p는 2∼6의 정수이다.

블록공중합체 중의 비닐방향족 탄화수소와 공역 디엔의 조성비는 특별히 제한은 없으나, 터프니스, 강성력 등의 바인더 성상이나 저온특성이 고도로 균형화되기 위해서는, 중량비로 5 : 95∼95 : 5, 바람직하게는 10 : 90∼50 : 50, 좀더 바람직하게는 15 : 85∼45 : 55의 범위이다. 블록공중합체의 공역 디엔부의 비닐결합량은 특별히 제한되지는 않으나, 통상은 90%이하, 바람직하게는 1∼60%, 더욱 바람직하게는 5∼30%의 범위이다. 비닐결합량이 과도하게 많으면, 아스팔트 조성물의 침입도가 저하되는 경우가 있다.

본 발명에 사용되는 블록공중합체의 분자량은 특별히 제한은 없으나, 아스팔트에 대한 용해성 및 침입도, 터프니스, 강성력, 저온특성 등의 바인더 성상이 고도로 균형화되기 위해서는, GPC 측정의 폴리스티렌환산 중량평균분자량으로 10,000 ∼1,000,000, 바람직하게는 20,000∼800,000, 좀더 바람직하게는 50,000∼500,000이다.

본 발명에 사용하는 블록공중합체는, 공지의 방법에 의해 탄화수소 촉매 중 유기리튬 화합물을 개시제로서 사용하고, 비닐방향족 탄화수소와 공역 디엔을 중합시킴으로써 제조할 수 있다. 중합시, 비닐방향족 탄화수소와 공역 디엔의 반응성비의 조정이나 중합한 공역 디엔부분의 마이크로구조의 변경, 중합속도의 조정 등의 목적으로, 극성화합물을 사용할 수 있다.

비닐방향족 탄화수소로서는, 예를 들면, 스티렌, α-메틸스티렌, o-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-t-부틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, 비닐나프탈렌, 비닐안트라센 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 스티렌이 특히 바람직하다. 비닐방향족 탄화수소는 각각 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 사용하는 것이 가능하다.

공역 디엔으로는, 예를 들면, 1, 3-부타디엔, 이소프렌, 1, 3-펜타디엔, 2, 3-디메틸-1, 3-부타디엔, 1, 3-헥사디엔 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 1, 3-부타디엔 및 이소프렌이 바람직하며, 1, 3-부타디엔이 특히 바람직하다. 공역 디엔은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용하는 것이 가능하다.

블록공중합체의 제조시 중합용매로서 사용하는 탄화수소 용매로는, 예를 들면, 부탄, 펜탄, 헥산, 이소펜탄, 헵탄, 옥탄, 이소옥탄 등의 지방족 탄화수소류; 시클로펜탄, 메틸시클로펜탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 에틸시클로헥산 등의 지환식 탄화수소류; 벤젠, 에틸벤젠, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용된다. 탄화수소 용매의 사용량은 통상 단량체 농도가 1중량%~50중량%로 되도록 사용된다.

극성화합물로는, 예를 들면, 테트라하이드로푸란, 디에틸에테르, 애니솔, 디메톡시벤젠, 에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르류 ; 트리에틸아민, 테트라메틸렌디아민, N-디메틸아닐린, 피리딘 등의 아민류 ; 티오에테르류, 포스핀류, 포스포아미드류, 알킬벤젠설폰산류, 칼륨이나 나트륨 등의 알콕시드류 등을 들 수 있으며, 요구성능에 맞춰 적절하게 선택된다. 극성화합물의 사용량은 화합물의 종류, 요구되는 특성에 따라 적절하게 결정되나, 통상은 유기리튬화합물 1몰에 대해 0.001∼1몰량, 바람직하게는 0.01∼0.5몰량의 범위이다.

개시제로서 사용되는 유기리튬화합물로서는 유기모노리튬화합물이나 유기디리튬화합물등의 다관능 개시제 등을 들 수 있으며, 구체예로서는, 예를 들면, n-부틸리튬, sec-부틸리튬, tert-부틸리튬, n-헥실리튬, iso-헥실리튬, 페닐리튬, 나프틸리튬, 헥사메틸렌디리튬, 부타디에닐디리튬, 이소프레닐디리튬 등을 들 수 있다. 일반적으로는, 유기모노리튬화합물이 사용되고, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용한다. 사용량은, 목적으로 하는 중합체의 분자량, 유기리튬화합물의 종류에 따라 적의 선택되는데, 예를 들면, n-부틸리튬을 예로 들면, 단량체 전량 100중량부당 통상 0.001∼1중량부, 바람직하게는 0.01∼1중량부의 범위이다.

중합반응은, 등온반응, 단열반응 어느 쪽이어도 좋으며, 통상은 0∼150℃, 바람직하게는 20∼120℃의 온도범위에서 행해진다.

블록공중합체로서는, 상기와 같은 중합반응 후에 4염화주석, 2염화주석, 4브롬화주석, 4염화규소, 4브롬화규소, 4요오드화규소, 4염화게르마늄, 2염화납, 메틸 트리클로로실란, 디메틸디클로로실란, 부틸트리클로로실란, 디부틸디클로로주석, 비스트리클로로실릴에탄, 비스트리클로로스타닐에탄, 테트라메톡시규소, 테트라메톡시주석, 테트라에톡시규소, 테트라에톡시주석, 테트라부톡시규소, 테트라부톡시주석등의 금속화합물; 에틸아크릴로니트릴등의 불포화 니트릴류; 디브로모벤젠, 디클로로벤젠, 디브롬에틸렌등의 디할로겐화탄화수소류; 아디핀산디메틸, 아디핀산디에틸, 벤조산에틸, 테레프탈산디메틸, 테레프탈산디에틸, 프탈산디메틸, 이소프탈산디메틸등의 카본산에스테르류; 테레프탈산디클로라이드, 프탈산디클로라이드, 이소프탈산디클로라이드, 아디핀산디클로라이드 등의 카본산할라이드류; 4염화탄소 등의 다관능 커플링제를 이용할 수 있다.

이들 다관능 커플링제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용되며, 그 사용량은 유기리튬화합물당 통상 0.01∼2당량, 바람직하게는 0.05∼1.0당량, 더욱 바람직하게는 0.1∼0.5당량의 범위이다. 커플링반응은 통상 0∼150℃에서 0.1∼20시간의 범위에서 행해진다.

블록공중합체로서 부분적 또는 완전히 수소첨가한 것을 사용할 수 있다. 수소첨가는 (1) Ni, Rt, Pd, Ru 등의 금속을 카본, 실리카, 알루미나, 규조토 등의 담체에 담지시킨 불균일계 촉매, 또는 (2) Ni, Co, Fe, Cr 등의 유기산염 또는 아세틸아세톤염과 유기 A1 등의 환원제를 사용하는 티그라형 촉매 또는 Ru, Rh 등의 유기금속화합물 등의 유기착체 촉매 등의 균일촉매를 사용하여 행해진다. 일반적으로는 불활성 용매 중에서 수소첨가 촉매의 존재하에 수소를 첨가하는 방법이 채용된다.

또한 블록공중합체로서 상기 중합반응 후에 변성제를 첨가하여 제조되는 것을 사용하는 것도 가능하다. 변성제로서는 예를 들면, 무수말레인산 등의 불포화카본산, 이미노화합물, 시아나미드화합물, 아디리지닐화합물, 아미드화합물 등을 들 수 있다.

본 발명의 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체는 시험온도 200℃, 시험하중 49.03N(5kgf)의 조건 하에 있어서 멜트플로우값이 15g/10분 미만인 것을 단독 또는 2종류 이상 혼합하여 사용된다. 이 멜트플로우값이란 용해된 열가소성 합성수지를 소정의 길이와 직경의 다이를 통하여 압출했을 때의 압출속도를 측정한 값이며, 용액상태에 있는 열가소성 합성수지의 유동성, 점도, 동점도 등의 지표가 되는 값이다. 멜트플로우값이 상기한 범위보다도 크면 아스팔트 개질재의 보형성이 불량해지며, 예를 들면, 펠렛상으로 가공한 아스팔트 개질재가 서로 붙어버리기 때문에, 장기 저장에 장애를 초래하게 된다.

<프로세스유>

본 발명에 있어서 프로세스유는 쌀겨기름, 대두유 등의 식물유, 어유, 고래기름 등의 동물유, 실린더유, 윤활유 등의 석유계 중질탄화수소유 등을 사용할 수 있지만, 경제성이나 시장에 있어서의 유통성 등을 고려하면, 석유계 중질탄화수소유, 그 중에서도 방향족계 탄화수소유를 사용하는 것이 바람직하다. 물론, 파라핀계나 나프텐계 탄화수소로 이루어지는 프로세스유를 사용하는 것도 가능하다.

프로세스유는 그 프로세스유 중의 방향족성분 함유량이 25∼40중량%이고, 또한 40℃에서의 동점도 값이 400∼800㎟/s의 범위에 있는 것이 바람직하다. 여기에 서, 「방향족성분 함유량」이란, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센 등의 방향족 탄화수소 및 이들 방향족 탄화수소에 비닐기 등의 각종 관능기가 부가된 유도체 전체의 함유량을 나타내고 있다. 프로세스유의 방향족성분 함유량에 대해서는 통상의 방법에 따라 측정할 수 있다. 프로세스유 중의 방향족성분 함유량 및 동점도의 값이 상기의 범위를 상회하면, 개질재를 펠렛상으로 가공할 때 펠레타이저 날에 부착이나 저장시에 개질재 펠렛끼리가 서로 붙는 등의 문제가 발생하여 바람직하지 않다. 프로세스유 중 방향족성분 함유량 및 동점도 값이 상기 범위를 하회하면, 아스팔트 개질재를, 예를 들면, 펠렛상으로 가공할 때의 보형성이 불량해진다. 방향족성분 이외의 잔여 성분, 예를 들면, 나프텐 성분 및 파라핀 성분의 비율은 특별히 제한되지는 않는다.

프로세스유의 사용량은 블록공중합체 100중량부에 대해 50∼120중량부가 바람직하다. 좀더 바람직하게는 50∼75중량부이다. 프로세스유의 사용량이 최저한도보다 적으면 아스팔트에의 용해성이나 신도 등의 특성이 저하되며, 드레인다운 값이 지나치게 높아진다. 역으로 최대한도를 넘으면 연화점이나 터프니스 등의 특성이 떨어져서 모두 바람직하지 않다.

<점착성 부여 수지>

본 발명에 사용되는 점착성 부여 수지로서는, 공업적으로 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 쿠마론·인덴수지, 페놀수지, p-t-부틸페놀·아세틸렌수지, 페놀·포름알데히드수지, 텔펜·페놀수지, 폴리텔펜수지, 크실렌·포름알데히드수지, C5계 석유수지, C9계 석유수지, 디시클로펜타디엔계 수 지, 폴리부텐, 로진 등 및 이들의 수소첨가물 또는 무수말레인산 등에 의한 변성물 등을 들 수 있다.

이들 점착성 부여 수지는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것이 가능하다. 점착성 부여 수지의 사용량은 블록공중합체 100중량부에 대해 30∼120중량부가 바람직하다. 점착성 부여 수지의 사용량이 30중량부 미만이면 포장재 혼합물의 연화점, 60℃ 점도, 동적 안정도 등의 특성이 떨어진다. 또한, 포장재(아스팔트)에 대한 용해성도 나빠지며, 최종 배수성 포장 혼합물의 드레인다운 값이 지나치게 높아진다. 반대로, 점착성 부여 수지의 사용량이 120중량부를 넘으면, 포장재 혼합물의 터프니스나 강성력 등의 특성이 떨어진다.

<고무>

본 발명의 개질 첨가제에서는 상기 각 성분, 즉 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체, 프로세스유, 점착성부여 수지의 합계량 100중량부에 대해, 20~40중량부의 고무가 첨가된다. 이 고무는 공업제품 등에 있어서 일반적으로 사용되고 있는 것을 사용하면 되며, 예를 들면, SBR(스티렌부타디엔고무), 클로로프렌고무, 천연고무, 폴리이소프렌고무, 폴리부타디엔고무, 니트릴계 고무, 에틸렌-프로필렌고무, 아크릴고무, 이소프렌-이소부틸고무 등을 이용할 수 있다. 고무는 에멀젼 상태로 사용되어도 좋고, 고형 상태로 사용되어도 좋다. 에멀젼 상태의 경우에는, 고형분으로 환산했을 때에 20중량부 이상 40중량부 이하의 고무가 첨가된다. 고무가 20중량부 미만일 때에는 최종 배수성 포장 혼합물의 점성이 낮아 작업성이 저하되고, 고무의 첨가량이 40중량부보다 많은 경우에는, 아스팔트 개질 첨가제의 가공성이 나빠진다. 또한, 포장 혼합물의 내유동성 등의 물리적 강도가 떨어지게 된다.

고무를 첨가하는 방식으로서는, 블록공중합체와 프로세스유 및 점착성부여 수지를 혼합할 때에, 고무를 첨가하여 일정한 처리 예를 들면, 가열 하에서 혼합하여 균일한 조성물로 하고, 필요에 따라 소정 형상·크기로 성형할 수 있다. 이 방법에 의하면, 개질 첨가제와 고무를 별도로 운반·보존할 필요가 없고, 수고가 들지 않는다. 또한, 포장재에 혼입시에는 한번에 그것들을 투입하는 것이 가능하기 때문에 생산효율이 향상된다.

고무를 첨가하는 또 다른 방식은 블록공중합체와 프로세스유와 점착성부여 수지를 혼합하여 일정한 처리를 실시함으로써 균일한 조성물을 얻고, 그 조성물을 포장재에 혼입할 때에 고무을 첨가하는 분리방식이다. 즉, 개질 첨가제를 포장재에 첨가할 때에는, 이 분리방식과 같이 고무성분과 그 외의 성분을 별도로 첨가하도록 해도 된다. 이 방식에 의하면 포장재의 성상 등에 맞춰, 적당량의 고무를 첨가하는 것이 가능하다.

골재의 사용량은 포장용 혼합물 기재 중 85 내지 95중량%인 것이 소성변형 저항성 측면 및 높은 공극률을 가지므로 배수성 포장 측면에서 바람직하다.

이와 같은 칼라 배수성 포장용 혼합물의 제조는 두 가지 방식이 가능하다. 첫번째 방법은 160-200℃로 가열된 골재류 85~95중량%를 혼합기에 투입하는 단계; 멜트플로우값이 15g/10분 미만인 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체 100중량부에 대해, 점착성 부여 수지 30～120중량부, 프로세스유 50～120중량부를 함유함과 동시에, 이들 각 성분의 합계량 100중량부에 대해 20~40중량부의 고무를 함유하는 개질 첨가제를 칼라 배수성 포장용 혼합물 100중량부에 대해 0.15~1.5중량부 첨가한 무색 바인더 4~10중량%를 140-170℃로 가열해 혼합기에 분사하는 단계; 및 무기안료 1-5중량%를 투입하는 단계;를 포함한다.

또 다른 방법은 160-200℃로 가열된 골재류 85~95중량%를 혼합기에 투입하는 단계; 무색 바인더 4-10중량%를 140-170℃로 가열해 혼합기에 분사하는 단계; 무기안료 1-5중량%를 투입하는 단계; 및 멜트플로우값이 15g/10분 미만인 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체 100중량부에 대해, 점착성 부여 수지 30～120중량부, 프로세스유 50～120중량부를 함유함과 동시에, 이들 각 성분의 합계량 100중량부에 대해 20~40중량부의 고무를 함유하는 개질 첨가제를 혼합물 100중량부에 대해 0.15~1.5중량부를 별도로 투입하는 단계;를 포함한다.

이하 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은바, 본 발명의 범위가 실시예의 기재에 의해 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1>

통과 질량 백분율 기준 19mm 체 100%, 13mm 체 90-100%, 5mm 체 10-35%, 2.5mm 체 10-25%, 0.08mm 체 2-7%의 입도 범위를 갖는 골재 94중량%를 160~200℃로 가열 건조한 후, 믹서에 투입하여 약 15초간 마른 비빔을 한 후 140~160℃로 가열 된 무색 바인더 4.75중량%를 골재에 분사하여 약 10초간 혼합한 후, 개질 첨가제를 0.25중량% 가하여 약 30초간 추가로 혼합하고, 무기안료를 1중량% 혼합하여 칼라 배수성 포장용 혼합물을 제조하였다. 얻어진 칼라 배수성 포장용 혼합물을 사용하여 물성 시험용 공시체를 혼합물의 온도 각각 160℃에서 양면 50회 다짐을 하여 제작하였다.

개질 첨가제는 200℃에서 멜트플로우 값이 2g/10min인 스티렌·이소프렌 블록공중합체 30중량%, 200℃에서 멜트플로우 값이 6g/10min인 스티렌·에틸렌·부틸렌 블록공중합체 20중량%, 점착성 부여 수지로서 텔펜페놀 수지 15중량%, 프로세스유로서 40℃ 동점도 425㎟/s, 방향족 성분 함유량 40중량%인 것을 25중량% 사용하였고, 고무는 SBR을 10중량% 사용하였다.

물성 시험은 KS F 2351 역청혼합물의 압축강도 시험방법에 따라 마샬안정도 및 공극률을, 일본 배수성 포장 시공 기술지침의 칸타브로 마모 시험 방법에 따라 칸타브로 손실률을, 다지기 전 혼합물을 사용하여 아스팔트 드레인 다운 시험을 실시하였다. 드레인다운 시험은 고속도로공사 전문시방서 제 9장 아스팔트 콘크리트 포장공사의 시험방법을 사용하였다.

<실시예 2>

통과 질량 백분율 기준 25mm 체 100%, 19mm 체 95-100%, 13mm 체 50-80%, 5mm 체 10-35%, 2.5mm 체 10-25%, 0.08mm 체 2-7%의 입도 범위를 갖는 골재 94중량%를 160~200℃로 가열 건조하였다. 그 후, 믹서에 투입하여 약 15초간 마른 비빔 을 하고 무색 바인더 량의 10중량% 개질 첨가제를 함유한 140~160℃로 가열된 무색 바인더 5중량%를 골재에 분사하여 약 10초간 혼합한 후, 무기 안료를 1%만큼 가하여 약 30초간 추가로 혼합하여 칼라 배수성 포장용 혼합물을 제조하였다. 얻어진 칼라 배수성 포장용 혼합물을 사용하여 물성 시험용 공시체를 혼합물의 온도 각각 160℃에서 양면 50회 다짐하여 제작하였다.

개질 첨가제는 200℃에서 멜트플로우 값이 2g/10min인 스티렌·이소프렌 블록공중합체 25중량%, 200℃에서 멜트플로우 값이 1g/10min 이하인 스티렌·부타디엔 블록공중합체 25중량%, 점착성 부여 수지로서 텔펜페놀 수지 18중량%, 프로세스유로서 40℃ 동점도 425㎟/s, 방향족 성분 함유량 40중량%인 것을 22중량% 사용하였고, 고무는 CR을 10중량% 사용하였다.

제작된 공시체를 사용하여 실시예 1과 같이 마샬안정도 및 공극률, 칸타브로 손실률을 측정하였으며,다지기 전 혼합물을 사용하여 드레인 다운 시험을 실시하였다. 그 결과는 다음 표 1과 같다.

<비교예 1>

상기 실시예 1과 같은 방법으로 칼라 배수성 포장용 혼합물 제조하되 다만 개질 첨가제를 첨가하지 않았다. 얻어진 칼라 배수성 포장용 혼합물에 대해 동일한 방법으로 마샬안정도 공극률, 칸타브로 손실률을 측정하였으며, 다지기 전 혼합물을 사용하여 드레인 다운 시험을 실시하였다. 그 결과는 다음 표 1과 같다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1
개질 첨가제 첨가량 (%,무색바인더대비)	5	10	0
밀도	1960	1999	1973
공극률(%)	21.4	20.2	20.5
마샬안정도(Kgf/㎠)	985	1140	측정불가
칸타브로 손실률(%)	10.2	3.3	50이상
동적안정도(회/㎜)	8438	11550	측정불가
드레인다운 값(%)	0.14	0.13	0.47

**기준:공극율: 20% 이상, 마샬안정도: 500 이상, 칸타브로 손실율: 20 이하, 동적안정도: 3000 이상

상기 표의 혼합물의 물성 시험결과를 살펴보면 실시예의 혼합물 마샬 안정도가 비교예의 혼합물 마샬 안정도에 비하여 월등히 큰 값을 가지는 것을 볼 수 있다. 이는 실시예의 혼합물이 비교예의 혼합물에 비하여 강도가 커, 각종 응력에 저항하는 힘이 크다는 것을 알 수 있다. 또한 칸타브로 손실률이 실시예의 혼합물이 비교예의 혼합물에 비하여 작은 것에서 실시예의 방법으로 제조된 혼합물이 골재의 비산, 혼합물의 탈리 등에 대한 저항성이 큰 것을 알 수 있다. 드레인 다운 실험 결과에서 동일한 량의 무색 바인더를 첨가한 실시예, 비교예에서 실시예의 혼합물이 비교예에 비하여 적은 드레인다운 값을 가지는 것을 알 수 있다. 이는 실시예와 같이 개질 첨가제를 첨가함으로서 무색바인더의 흐름 저항성을 크게 하여, 골재를 피복하고 있는 무색 바인더 두께를 두껍게 하는 것이다.

또한, 본원 출원인의 공개특허 제10-2005-74414호는 아스팔트 개질제 0.1~50중량부와 아스팔트 50~100중량부를 혼합시킨 아스팔트 조성물 4~8중량%와 골재류 92~96중량%를 혼합시킨 아스팔트 혼합물에 있어서, 상기 아스팔트 개질재는 래디얼계 스티렌-부타디엔-스티렌 혼합 기재수지 100중량부에 대해 점착성 부여수지 10~60중량부, 미네랄 프로세스 오일, 액상 수지와 액상 부타디엔고부, 폴리부텐, 폴리이소부틸렌, 극성 관능기로 치환된 오일, 지방질 오일에서 선택된 가공 보조제 5~70중량부로 구성된 아스팔트 개질재임을 특징으로 하는 특수 아스팔트 혼합물에 관한 것이다. 상기 공개특허는 연성의 검정색 스트레이트 아스팔트를 바인더로 하여 제조되는 배수성 아스팔트에 관한 것이다. 반면, 본원 출원에서는 투명 바인더를 사용하였다. 또한, 본원 출원의 경우 마샬 안정도 및 동적 안정도가 상기 공개특허에 비하여 현저히 높아졌다.

뿐만 아니라, 상기 공개특허의 실시예 4, 5(개질제를 바인더(검정색 아스팔트) 대비 9중량% 가하였음)와 본원 발명의 실시예 1을 비교하면, 본원 발명에서는 개질 첨가제를 무색 바인더 대비 5중량% 가하고도 마샬 안정도 및 동적 안정도가 현저히 높아졌음을 확인할 수 있다.

아래 표 2에 양 발명의 비교 내용을 간단히 정리하였다.

	공개특허 10-2005-74414 배수성 아스팔트	본원 발명 칼라 배수성 포장재
바인더 성질	연 성	강 성
사용 바인더	스트레이트 아스팔트	무색 바인더
색 상	검 정	투 명
마샬 안정도(kg/㎠)	612~710	985~1,140
동적 안정도(회/mm)	5,240~6,280	8,438~11,550
공극율(%)	20	20

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따라 개질 첨가제를 첨가하여 제조된 칼라 배수성 포장용 혼합물은 일반 칼라 포장용 혼합물의 물성을 대폭 향상시켜, 균열 및 소성변형을 방지하고, 노면의 우수를 빠르게 배수시켜 차량 주행의 안정성을 향상시키고, 주변으로 물 튀김 현상을 방지하고, 포장체의 많은 공극을 유지시켜 차량 주행소음을 감소시키고, 차량의 제동거리를 단축하며, 다양한 색상을 부여하여 주위 경관과 조화 및 미관을 고려 및 차별성 있는 도로를 건설할 수 있다.

Claims (9)

1. 골재, 바인더 및 무기안료를 포함하는 칼라 배수성 포장용 혼합물의 제조방법에 있어서,

   a) 160-200℃로 가열된 골재류 85~95중량%를 혼합기에 투입하는 단계;

   b) 개질 첨가제를 칼라 배수성 포장용 혼합물 100중량부 대비 0.15~1.5중량부 첨가한 무색 바인더 4~10중량%를 140-170℃로 가열해 혼합기에 분사하는 단계;

   c) 무기안료 1-5중량%를 투입하는 단계;를 포함하며,

   상기 개질 첨가제는

   (가) 멜트플로우값이 15g/10분 미만인 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체 100중량부에 대해,

   (나) 점착성 부여 수지 30～120중량부,

   (다) 방향족성분 함유량이 25∼40중량%이고 40℃에서의 동점도가 400∼800㎟/s 범위의 프로세스유 50～120중량부를 함유함과 동시에,

   (라) 상기 (가), (나), (다) 성분의 합계량 100중량부에 대해 20~40중량부의 고무를 부가적으로 함유하는 것을 특징으로 하는 칼라 배수성 포장용 혼합물의 제조방법.
2. 골재, 바인더 및 무기안료를 포함하는 칼라 배수성 포장용 혼합물의 제조방법에 있어서,

   a) 160-200℃로 가열된 골재류 85~95중량%를 혼합기에 투입하는 단계;

   b) 무색 바인더 4-10중량%를 140-170℃로 가열해 혼합기에 분사하는 단계;

   c) 무기안료 1-5중량%를 투입하는 단계; 및

   d) (가) 멜트플로우값이 15g/10분 미만인 비닐방향족 탄화수소·공역 디엔 블록공중합체 100중량부에 대해,

   (나) 점착성 부여 수지 30～120중량부,

   (다) 방향족성분 함유량이 25∼40중량%이고 40℃에서의 동점도가 400∼800㎟/s 범위의 프로세스유 50～120중량부를 함유함과 동시에,

   (라) 상기 (가), (나), (다) 성분의 합계량 100중량부에 대해 20~40중량부의 고무를 부가적으로 함유하는 개질 첨가제를 칼라 배수성 포장용 혼합물 100중량부 대비 0.15~1.5중량부 별도로 투입하는 단계;를 포함하는 칼라 배수성 포장용 혼합물의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 골재는 통과 질량 백분율 기준 19mm 체 100%, 13mm 체 90-100%, 5mm 체 10-35%, 2.5mm 체 10-25%, 0.08mm 체 2-7%의 입도 범위를 갖는 골재인 것을 특징으로 하는 칼라 배수성 포장용 혼합물의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 골재는 통과 질량 백분율 기준 25mm 체 100%, 19mm 체 95-100%, 13mm 체 50-80%, 5mm 체 10-35%, 2.5mm 체 10-25%, 0.08mm 체 2-7%의 입도 범위를 갖는 골재인 것을 특징으로 하는 칼라 배수성 포장용 혼합물의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 골재는 통과 질량 백분율 기준으로 13mm 체 100%, 10mm 체 90-100%, 5mm 체 10-35%, 2.5mm 체 10-25%, 0.08mm 체 2-7%의 입도 범위를 갖는 골재인 것을 특징으로 하는 칼라 배수성 포장용 혼합물의 제조방법.
6. 삭제
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   골재 중 0중량% 초과 50중량% 이하가 칼라골재인 것을 특징으로 하는 칼라 배수성 포장용 혼합물의 제조방법.
8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   골재는 기존 포장의 폐재로부터 얻은 아스팔트 재생골재를 전체 골재량의 0중량% 초과 100중량% 이하 사용하는 것을 특징으로 하는 칼라 배수성 포장용 혼합물의 제조방법.
9. 제1항 또는 제2항의 방법에 의하여 제조된 칼라 배수성 포장용 혼합물을 현장에 운반하고, 아스팔트 피니셔 포설 후, 150-165℃에서 12-15ton 마카뎀 로울러 로 3회 이상 전압, 110-150℃에서 10-14ton 탄뎀 로울러로 3회 이상 전압, 80-110℃에서 타이어 로울러로 2회 이상 전압하는 것을 특징으로 하는 칼라 배수성 포장용 혼합물 시공방법.