KR100535200B1

KR100535200B1 - 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제

Info

Publication number: KR100535200B1
Application number: KR10-2003-0025279A
Authority: KR
Inventors: 이춘배
Original assignee: (주)에이알앤씨
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2005-12-09
Also published as: KR20040090885A

Abstract

본 발명은 개질 아스팔트 조성물을 제조할 때 기존에 사용하던 프리 믹스형 개질 아스팔트 바인더가 지닌 여러 가지 문제점, 즉 별도의 저장시설이 필요하고, 소량 생산이 어렵고, 저장기간의 장기화로 품질관리가 어려운 등의 단점을 해결함과 동시에 여러 등급의 개질 아스팔트 조성물을 간단히 제조할 수 있도록 아스콘 믹서에 직접 첨가제 형태로 투입하는 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제를 제안하고자 하는 것이다.

Description

플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제{Plant mix type additive for modified asphalt}

본 발명은 도로 포장재와 관련된 것으로, 기존에 일반 아스팔트 포장이 주로 시공되었으나, 최근에는 도로의 내구성 향상과 이로 인한 유지비의 절감 등의 이유로 고분자 개질 아스팔트 포장, SMA(stone mastic asphalt) 포장, 구스(GUSS) 아스팔트 포장 등의 개질 아스팔트 포장이 활성화 되고있는 추세이다. 그러나, 이러한 개질 아스팔트의 생산과 시공에 있어 여러 가지 문제점들이 대두되고 있어 생산 및 시공의 대중화가 매우 지연되고있는 실정이다. 상기한 문제점으로는 고분자 개질 아스팔트의 경우 개질제로 사용되는 고분자를 효과적으로 분산하기 위하여 아스팔트 바인더에 미리 고분자 물질을 분산시켜 사용하므로 이러한 개질 아스팔트를 저장할 수 있는 별도의 저장 탱크가 필요하고, 이러한 개질 아스팔트는 저장 안정성이 좋지 않아 저장기간에 한계가 있어 사용상에 에로가 많다. 그리고, 배수성 및 투수성 아스팔트의 경우 바인더로 사용되는 개질 아스팔트의 점도가 높아 이송 및 저장에 많은 문제점이 있다. 또한, 상기의 고분자 개질 아스팔트는 탱크로리에 의해 운반되므로 최소한 5톤 이상을 운반해야하므로 소량생산이 불가능하고, 저장 탱크 내부에 항상 잔량이 존재하여 품질관리가 매우 어렵다. 그리고, SMA(stone mastic asphalt) 포장의 경우 기존의 아스팔트 바인더에 개질제로 섬유계 필라(filler)를 사용하는데 이 섬유계 필라(filler)는 흡유량이 많기 때문에 아스팔트의 사용량이 많고, 이로 인해 여름철 고온에서 아스팔트가 도로 표면으로 침출되는 블리딩(bleeding)의 문제점이 있다.

물론, 기존에도 일본 등의 선진국에서 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제가 개발되어 사용되고 있으나 이 제품들은 아스콘 플랜트에 투입된 후 골재와의 비빔시간이 대체로 2∼4분 정도를 필요로 함으로 생산성이 떨어지고, 조골재의 파손등으로 인해 품질관리가 어려우며, 운반차량 1대 분을 생산하는데 소요되는 시간이 일반 개질 아스콘 생산 시간의 2∼4배 이상이 소요되므로 아스콘의 온도관리가 용이하지 못한 단점이 있다. 이런 문제점이 시공 현장에서의 부실시공의 원인이 되는 것이다.

본 발명은 아스팔트 개질에 사용되는 고분자 개질제와 여러 가지 수지류 그리고 프로세스 오일 및 저 연화점 아스팔트 등을 적절히 배합하여 균일하게 미리 분산시킨 후 이를 다시 직경 5mm이하 길이 2cm이하의 입자로 형성시켜 이것을 아스콘 믹싱 플랜트에 직접 적정량을 조절하여 투입함으로써 상기한 여러 문제점들을 동시에 해결할 수 있는 방법을 제시한다.

본 발명은 종래의 이러한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로 기존에 사용되고 있는 고분자 개질 아스팔트의 물성과 비교하여 동등 이상의 물성을 확보할 수 있고 품질관리가 용이하며 모든 아스콘 공장에서 생산 가능하도록 할 수 있는 방법을 제시한다.

본 발명은 기존에 사용하고있는 고분자 개질 아스팔트가 각 목적에 따라 별도의 제품으로 생산 관리되고 있고, 각 제품마다 별도의 저장 탱크가 필요하며 최소한의 운반단위가 5톤 이상이라는 점 때문에 소량생산이 불가능하다는 단점 그리고, 탱크 내 잔량의 장기 저장으로 인한 품질의 저하, 개질 아스팔트 바인더 저장탱크가 없는 아스콘 공장에서의 생산 불가능 등의 단점을 해결하고, 또한 기존 일본 등의 선진국에서 사용하고 있는 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제가 지닌 긴 비빔시간에 의한 생산성 저하, 까다로운 품질관리 및 온도관리의 단점도 해결함과 동시에 기존에 아스팔트와의 상용성 및 저장안정성이 불량하여 개질 효과는 좋으나 개질제로 사용하는데 많은 애로사항이 있던 레디알(radial)형 스티렌-부타디엔-스티렌(이하'SBS'라 함)블록 공중합체를 사용할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제1 견지에 따른 본 발명은 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제에 있어서,TPE 및 고무를 균일 분산시키기 위한 프로세스오일 및 저 연화점 아스팔트 25∼45중량%와 골재간의 접착력 증진, TPE 및 고무의 분산 유동성 확보 및 바인더 자체의 경도를 확보하기 위한 석유수지 또는 열가소성 수지 20∼40중량%를 150∼180℃의 온도에서 균일상으로 분산하고, 여기에 포장체에 저온 탄성 및 고온 내구성을 부여하기 위한 TPE 또는 고무 20∼54.6중량%를 투입하고 여기에 내열 산화방지제 0.1∼0.5중량%, 자외선안정제 0.1∼0.3중량%, 점도강하제 0.2∼0.6%를 추가로 투입한 후 150∼200℃의 온도 하에서 균일상으로 충분히 분산시킨 후 이것을 직경 5mm이하, 길이 2cm이하의 입자로 성형하는 과정으로 이루어진 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제의 제조방법을 구현하였다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

우선 앞에서 구현한 본 발명의 개념을 살펴보면 기존 고분자 개질 아스팔트의 물성과 비교하여 동등 이상의 물성을 확보하고, 보다 품질관리가 용이하며, 모든 아스콘 설비에서 생산이 가능하고, 소량 생산이 가능하며, 다양한 등급의 개질 아스팔트 조성물을 생산할 수 있도록 그 방법을 제시하고자 하는 것이다. 즉 프로세스오일 및 저 연화점 아스팔트 25∼45중량%와 석유수지 또는 열가소성 수지 20∼40중량%를 150∼180℃의 온도에서 균일 상으로 분산하고, 여기에 TPE 또는 고무 20∼54.6중량%를 투입하고 여기에 내열 산화방지제 0.1∼0.5중량%, 자외선안정제 0.1∼0.3중량%, 점도강하제 0.2∼0.6%를 추가로 투입한 후 150∼200℃의 온도 하에서 균일 상으로 충분히 분산시킨 후 이것을 직경 5mm이하, 길이 2cm이하의 입자로 성형함으로써 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제를 제조할 수 있는 방법을 제안한다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제는 프로세스오일 및 저연화점 아스팔트 25∼45중량%와 석유수지 또는 열가소성 수지 20∼40중량%, TPE 또는 고무 20∼54.6중량%, 내열 산화방지제 0.1∼0.5중량%, 자외선안정제 0.1∼0.3중량%, 점도강하제 0.2∼0.6%로 조성되어 있다.

본 발명에 사용되는 각 구성 물질의 역할은 다음과 같다. 먼저 프로세스 오일 및 저 연화점 아스팔트는 고분자 물질, 바람직하게는 TPE 및 고무를 균일 분산시키기 위한 고온의 용매 역할을 수행한다. 그러나, 본 발명의 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제에 있어 프로세스 오일은 그 조성이 25중량% 미만일 경우 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제를 제조함에 있어 TPE 및 고무를 균일 분산시키기 위한 고온의 용매 역할을 충분히 소화하지 못하여 첨가제 내에 미 분산된 TPE 및 고무가 남아 개질 아스팔트 조성물의 물성이 충분히 확보되기가 어렵고 품질관리 또한 어렵게 된다. 또한 본 발명의 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제에 있어 프로세스 오일은 그 조성이 45중량%를 초과할 경우 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제를 제조함에 있어 TPE 및 고무의 분산은 용이하나 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제를 직경 5mm이하, 길이 2cm이하로 입자화하기가 매우 어려워 상품화하기가 곤란하다.

그리고, 석유수지 및 열가소성 수지는 고분자 개질 아스팔트 조성물에서 골재간의 접착력 증진, TPE 및 고무의 분산 유동성 확보 및 바인더 자체의 경도 및 내구성을 향상시키는 역할을 한다. 그러나, 본 발명의 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제에 있어 석유수지 및 열가소성 수지는 그 조성이 20중량% 미만일 경우 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제를 제조함에 있어 TPE 및 고무의 분산 유동성 확보가 어렵고 개질 아스팔트 조성물에 충분한 접착력이 부여되지 않으므로 골재 탈리 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한 본 발명의 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제에 있어 석유수지 및 열가소성 수지는 그 조성이 40중량%를 초과할 경우 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제를 제조함에 있어 TPE 및 고무의 분산 유동성 확보 및 접착력은 증대하나 이로 인해 상대적으로 강성이 강화되어 개질 아스팔트의 탄성을 충분히 확보하지 못하는 문제가 있다.

그리고, TPE와 고무는 고분자 개질 아스팔트 조성물에서 포장체에 저온 탄성 및 고온 내구성을 부여하여 도로의 저온균열 및 소성변형에 대응하는 물성을 제공한다. 그러나, 본 발명의 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제에 있어 TPE와 고무는 그 조성이 20중량% 미만일 경우 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제를 제조함에 있어 개질 아스팔트 조성물의 탄성 및 내구성 확보가 어려워 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제로서의 역할을 수행할 수 없게 된다. 또한, 본 발명의 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제에 있어 TPE와 고무는 그 조성이 54.6중량%를 초과할 경우 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제를 제조함에 있어 균일한 분산이 어려워 개질 아스팔트 조성물의 품질이 저하되는 등의 문제가 있다.

그리고, 본 발명에서 내열 산화방지제는 TPE와 고무의 고온에서의 산화 및 열화를 방지하기 위하여 0.1∼0.5중량%를 추가 투입하며, 자외선안정제는 개질 아스팔트 조성물이 도로에 포장되었을 때 햇빛에 의한 자외선 노화를 방지하기 위하여 0.1∼0.3중량%를 추가 투입하며, 점도강하제는 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제를 제조함에 있어 고온에서도 상당히 고점도를 유지하므로 TPE와 고무의 분산이 용이하지 않아 0.2∼0.6%를 추가로 투입하여 제조를 용이하게 하기 위한 수단으로 사용된다.

상기한 바와 같이 본 발명을 구성하는 물질을 자세히 설명하면 프로세스 오일은 사용 후 폐기하는 일반 윤활유와는 달리 산업 생산품의 한 구성 품으로서 특정 제품이 제조되는 동안 가공성을 향상시키는 보조물로서 사용되는 탄화수소 화합물이고, 그 화학적 조성에 따라 파라핀계, 나프텐계, 아로마틱계 등이 있다. 그리고, 저 연화점 아스팔트는 원유를 정제하고 남은 찌꺼기로서 감압증류 및 상압증류 잔사유를 말하며, 연화점 55℃이하, 침입도 60이상의 것이 사용되어 진다. 석유수지는 석유계 하이드로카본 수지를 말하며 연화점 90∼150℃의 것을 사용할 수 있다. 그리고 열가소성 수지는 가열하면 연화되어 가소성이 생기지만 냉각하면 원래의 고체로 돌아가는 고분자 물질로서, 단위구성 성분이 선상으로 결합한 고분자이며, 성형 후 냉각하면 성형된 모양을 그대로 유지된 상태로 굳는 것이 특징이다. 그 종류로는 폴리에틸렌 수지(이하 'PE'라 함), 폴리프로필렌 수지(이하 'PP'라 함), 에틸-비닐-아세테이트 수지(이하 'EVA'라 함), 아탁틱(atatic) 폴리프로필렌 수지(이하 'APP'라 함), 써모-플라스틱-올레핀 수지(이하 'TPO'라 함), PE 왁스, PP왁스 등이 사용될 수 있다. 그리고, 열가소성 엘라스토머는 열가소성 수지와 마찬가지로 가열하면 연화되어 가소성이 생기고 냉각하면 원래의 고체로 돌아가는 특성은 열 가소성 수지와 같지만 고체 상태에서 열가소성 수지와는 달리 풍부한 탄성을 발휘하는 것이 특징이다. 그 종류로는 선형 SBS, 레디알형 SBS등이 사용 가능하다. 그리고, 고무는 열가소성 수지나 열가소성 엘라스토머와 같은 열에 의한 가소성은 없지만 저온 및 고온에서 탄성을 유지하고 내구성이 뛰어난 것이 특징이다. 그리고 비 가류된 고무는 외부에서 충분한 물리적인 힘으로 비비거나 문질러서 오일 및 수지 중에 분산시킬 수 있는 것이 특징이다. 그 종류로는 천연라택스, 스티렌-부타디엔 고무(이하 'SBR'이라 함)라택스, SBS, 이소프렌 고무 등이 사용 가능하다.

한편, 본 발명에 따른 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제의 제조 방법은 가열 및 교반이 가능한 믹싱 탱크에 프로세스 오일 및 저 연화점 아스팔트를 투입하고, 교반하면서 온도를 150∼180℃로 유지시킨 후 석유수지 또는 열가소성 수지를 투입하고 교반하면서 온도를 150∼180℃로 유지하면서 균일 상으로 분산하고, 교반을 유지하면서 여기에 TPE 또는 고무를 투입하고, 내열 산화방지제, 자외선안정제, 점도강하제를 투입한 후 150∼200℃의 온도 하에서 균일 상으로 충분히 분산시킨 후 이것을 직경 5mm이하, 길이 2cm이하의 입자로 성형하여 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제를 완성하게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 의거 상세히 설명하겠는 바, 상기 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

{실시예 1}

가열 및 교반이 가능한 믹싱 탱크에 프로세스 오일 및 저 연화점 아스팔트를 1:1 비율로 40중량% 투입하고, 교반하면서 온도를 150∼180℃로 유지시킨 후 연화점 150℃인 석유수지 30중량%를 투입하고 교반하면서 온도를 150∼180℃로 유지하면서 균일 상으로 분산하고, 교반을 유지하면서 여기에 레디알형 SBS를 30중량% 투입하고, 상기 투입 총량 대비 내열 산화방지제 0.3중량%, 자외선안정제 0.2중량%, 점도강하제 0.3중량%를 추가 투입한 후 150∼200℃의 온도에서 균일 상으로 충분히 분산시킨 후 이것을 직경 5mm이하, 길이 2cm이하의 입자로 성형하여 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제를 제조하였다. 이때 전술한 방법으로 제조된 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제의 물성은 표 1에 상세히 나타내었다.

{표 1}

한편, 전술한 {실시예 1}의 방법으로 제조된 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제를 일반 표층용 밀입도 아스팔트 조성물에 적용하여 밀입도 아스팔트 조성물 전체 량 대비 1중량% 투입하여 제조된 개질 아스팔트 조성물과 일반 아스팔트 조성물을 비교하여 {표 2}에 나타내었다.

{표 2}

이상으로 살펴본 바와 같이 본 발명은 기존에 사용되고 있던 프리믹스형 개질 아스팔트 바인더의 한계를 극복하여 별도의 저장시설 없이 아스콘 플랜트가 있는 곳이면 어디에서든지 개질 아스팔트 조성물의 생산이 가능하다. 또한, 본 발명으로 제조된 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제의 첨가량을 조절함으로써 각 공사 현장의 설계 및 시방에 맞는 다양한 등급의 개질 아스팔트 조성물의 생산을 가능하게 함으로써 국내에 개질 아스팔트 포장의 대중화에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대가 된다.

특히, 본 발명을 통하여 도로포장이 개질 아스팔트 조성물로 포장되어 도로의 내구성이 향상되어 수명이 연장됨으로써 막대한 유지 및 보수 비용의 절감 효과를 기대할 수 있다.

Claims

플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제에 있어서,

TPE 및 고무를 균일 분산시키기 위한 프로세스오일 및 저 연화점 아스팔트 25∼45중량%와 골재간의 접착력 증진, TPE 및 고무의 분산 유동성 확보 및 바인더 자체의 경도를 확보하기 위한 석유수지 또는 열가소성 수지 20∼40중량%를 150∼180℃의 온도에서 균일상으로 분산하고, 여기에 포장체에 저온 탄성 및 고온 내구성을 부여하기 위한 TPE 또는 고무 20∼54.6중량%를 투입하고 여기에 내열 산화방지제 0.1∼0.5중량%, 자외선안정제 0.1∼0.3중량%, 점도강하제 0.2∼0.6%를 추가로 투입한 후 150∼200℃의 온도 하에서 균일상으로 충분히 분산시킨 후 이것을 직경 5mm이하, 길이 2cm이하의 입자로 성형하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제.