KR101031531B1

KR101031531B1 - 재생 엘디피이 아스팔트 개질제가 첨가된 아스팔트 혼합물

Info

Publication number: KR101031531B1
Application number: KR1020100120155A
Authority: KR
Inventors: 김병채
Original assignee: 주식회사 포이닉스; 김병채
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2011-04-27

Abstract

본 발명은 재생LDPE가 혼합된 아스팔트 개질제 및 이 개질제가 첨가된 아스팔트 혼합물에 관한 것으로서, 개질제 조성물에 재생 LDPE(Low-density polyethylene)를 혼합시킴으로서 기존 아스팔트의 성질을 우수하게 개질함과 도로 포장 수명을 연장시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 아스팔트 개질제는, 분자량 200,000~300,000 의 SBS 10~30중량%와, 재생 LDPE 50~80중량%와, 프로세스 오일 1~10중량%, 석유수지 5~20중량%, 산화방지제 0.1~0.5중량%를 포함하는 조성을 이룸을 특징으로 한다.

Description

재생 엘디피이 아스팔트 개질제가 첨가된 아스팔트 혼합물{ASPHALT MODIFIER WITH RECYCLING LDPE}

본 발명은 아스팔트 개질제 및 아스팔트 혼합물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 재생 LDPE(Low-density polyethylene)가 혼합되어 기존 아스팔트의 성질을 우수하게 개질함과 도로 포장 수명을 연장시킬 수 있도록 하는 아스팔트 개질제 및 이러한 개질제가 첨가된 아스팔트 조성물에 관한 것이다.

일반적으로, 아스팔트는 석유를 구성하는 성분 중에서 경질(輕質) 부분이 자연적 또는 인위적인 방법에 의해 증발된 후 잔류하는 흑색 또는 흑갈색의 반고체 상태의 교상물질(膠狀物質)을 칭하는 것으로, 가열하게 되면 서서히 액상으로 변화되는 특성을 갖는다. 상기 아스팔트는 점착성이 뛰어나고 광물질 재료와의 부착성이 우수하기 때문에 결합재료나 접착재료로 이용되며, 물에 용해되지 않고 불투수성이므로 방수재료로도 이용된다. 또한, 사용목적에 따라 점도를 변화시킬 수 있어 시공성 역시 우수하다. 이러한 장점들 및 특성 때문에 아스팔트는 그 활용범위가 광범위하여 도로 포장용, 댐공사 등과 같은 수리용, 방수용, 일반 공업용, 농업용 등의 다양한 용도로 사용되고 있다.

아스팔트는 천연아스팔트와 석유계아스팔트 및 포장용 타르와 같은 종류가 있으며 일반적으로 사용되는 아스팔트는 석유계 아스팔트로 접착성·신장성(伸張性)·흡투수(吸透水)가 우수한 스트레이트 아스팔트가 사용된다.

그러나, 스트레이트 아스팔트는 연화점이 낮고, 감온도가 크고, 내후성이 약하고, 응집력이 약한 단점을 가지고 있으므로 이를 보완하고, 사용하는 곳의 특성에 맞도록 다양한 개질재를 첨가한 개질 아스팔트가 개발되었다.

일반적으로 개질재의 종류로는 고무계열, 열가소성수지계열, 열경화성수지계열, 탄화수소계열, 필러계열, 섬유계열, 산화방지제, 환원제 등이 있으며 고무계열에는 천연고무, 스티렌부타디엔고무, 스티렌부타디엔스티렌, 분말고무개질제, 폐타이어 등을 사용하며 열가소성수지계열에는 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 등이 사용되며 열경화성수지계열에는 에폭시수지, 우레탄수지, 아크릴수지, 페놀수지, 석유수지 등이 이용되며 탄화수소계열에는 천연아스팔트, 길소나이트 등이 있다.

하지만, 지금까지 개발된 아스팔트 개질재도 우리나라의 사계절의 큰 기온차이에 의해 시공 후 시간이 지나면 아스팔트가 저온균열과 피로균열에 대한 저항성이 감소되고, 소성변형되어 밀림현상, 차바퀴 눌림, 패임, 포장하부 부동침하에 의한 균열 및 변형 등의 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 개질제 소정물에 재생 LDPE(저밀도 폴리에틸렌)를 포함한 기능성 성분을 혼합시킴으로서 아스팔트의 성질을 우수하게 향상시켜 아스팔트 포장층의 내구성을 향상시키고 도로 수명을 연장시키도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 개질제 조성물은, 분자량 200,000~300,000 의 SBS 10~30중량%와, 재생 LDPE 50~80중량%와, 프로세스 오일 1~10중량%, 석유수지 5~20중량%, 산화방지제 0.1~0.5중량%를 포함하는 조성을 이룸을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 개질제는, 재생 LDPE가 혼합됨으로 재생자원 활용과 함께 아스팔트의 성질을 우수하게 개질하여 내구성이 향상되고 도로 포장 수명을 연장하여 아스팔트 포장 및 유지보수등에 소요되는 유지관리 비용을 절감시키는 효과를 나타낸다.

이하, 본 발명 아스파트 개질제의 구체적인 실시 예를 살펴보기로 한다.

<제1 실시예>

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 아스팔트 개질제 조성물을 살펴보면, 중량평균분자량 200,000 ~ 300,000인 SBS(Styrene Butadiene Styrene) 15중량%와, 재생 LDPE(저밀도 폴리에틸렌) 65중량%와, 프로세스 오일 5중량%와, 석유수지 14.9중량%와, 산화방지제 0.1중량%를 혼합하여 아스팔트 개질제를 제조하였다.

상기, 프로세스 오일은 혼합 안정성을 위해 색상이 옅고 방향족 성분(Ca)이 10% 이하이며, 다환방향족 화합물인 PCA(Poly-Cyclic Aromatic) 함량이 1.0% 이하이고 황함량이 적은 수소첨가 개질유 (Severely Hydrotreaded)를 사용함이 바람직한다.

또한, 석유수지는 석유의 정제과정이나 석유화학공업의 부산물로서 생기는 유분으로 올레핀이나 디올레핀을 함유하는 것을 원료로 사용함이 바람직하다.

이와 같은 조성을 이루는 본 발명의 개질제는 재생 LDPE가 혼합됨으로 재생자원 활용에 따른 환경오염을 방지함과 함께 LDPE 성분이 아스팔트의 성질을 우수하게 개질하여 내구성이 향상되고, 도로 포장 수명을 연장하여 아스팔트 포장 및 유지보수등에 소요되는 유지관리 비용을 획기적으로 줄일 수 있게 된다.

<제2 실시예>

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 개질제 조성물을 살펴보면, 환경 무해성 친환경재료인 광촉매(TiO₂) 0.5~5중량%와 점도 증강제인 메틸렌블루 1~5중량%, 그리고 조막형성제가 1~5중량% 추가적으로 더 혼합되어짐이 바람직하다.

즉, 중량평균분자량 200,000 ~ 300,000인 SBS(Styrene Butadiene Styrene) 15중량%와, 재생 LDPE(저밀도 폴리에틸렌) 60중량%와, 프로세스 오일 4중량%와, 석유수지 14.9중량%와, 산화방지제 0.1중량%와, 광촉매 1중량%와, 메틸렌블루 3중량%와, 조막형성제 2중량%를 혼합하여 아스팔트 개질제를 제조하였다.

상기에서 광촉매(photocatalyst)는 환경오염을 제거하고 항균, 탈취하는 등의 환경정화 기능을 갖고있기 때문에 아스콘의 환경정화 기능성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한 메틸렌블루(methylene blue)는 방향족화합물로 염기성을 띠는 성분으로, 재생골재의 접착력을 증가시키는 역할을 수행하게 된다.

상기 조막형성제는 최종적으로 아스팔트의 표면 조막이 균일하게 형성됨을 목적으로 하여 사용하는 것으로 과량 사용 하게 되면 신율이 증가하여 최종제품의 강도가 저하 되므로 사용량에 있어 1~5중량%의 범위를 만족해야 한다. 그 성분은 2-에틸헥소산,3-(2-에틸헥사노일옥시)-2,2-디메텔프로필에스테르와 벤조산,3-(2-에틸헥사노일옥시)2,2-디메틸프로필에스테르와 벤조산,3-베조일 옥시-2, 2-디메틸프로필에스테르의 혼합물이다.

이러한 조성을 이루는 본 실시예의 개질제는, 광촉매가 함유됨으로 인해 아세트알데히드 등과 같은 유해성 오염물질의 분해효과를 나타냄과 함께, 메틸렌블루가 함유됨으로 인해 재생골재의 접착력이 향상되어 아스팔트 포장도로의 박리 현상이 감소되고, 맞물림 효과를 증대시킬 수 있게 된다.

하기의 [표 1]은 상기 실시예1 및 실시예2의 개질제 품질을 테스트한 결과를 나타낸 것이다.

구분 항목	실시예1	실시예2	품질기준
침입도(25℃, 100g, 5초)	55	56	40 이상
연화점(℃)	82	81	56.0 이상
인화점(℃)	325	330	260 이상
신도(15℃, 5cm/min, cm)	41	45	30 이상
박막 가열후 질량 변화율(%)	0.36	0.24	0.6 이상
박막 가열후 침입도 잔류율(%)	93	89	65 이상
타프니스(25℃, N.m)	28	25	8.0 이상
테너시티(25℃, N.m)	23	22	4.0 이상
PG	76-22	76-22	76-22

상기 결과를 통해 확인되어지는 바와 같이, 본 발명의 아스팔트 개질제는 모든 항목에서 품질기준을 만족하는 우수한 물성을 갖게됨을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 아스팔트 개질제를 사용하여 아스팔트 도로포장을 실시하게 되면 포장층의 내구성 및 신뢰성을 크게 향상시키는 효과를 나타내게 되는 것이다.

한편, 상기 개질제가 첨가된 아스팔트 혼합물 조성에 대한 실시예를 하기에서 살펴보기로 한다.

<실시예 1>

먼저, 3종류의 골재 혼합방식의 경우는, 1~6mm 골재 30~50중량%, 6~13mm 골재 20~30중량%, 13~19mm 골재 10~20중량%, 채움제 1~10중량%, 아스팔트 바인더 3~8중량%에 상기 재생 LDPE가 혼합된 개질제 0.1~3중량%의 비율로 혼합이 이루어지게 된다.

<실시예 2>

또한, 2종류의 골재 혼합 방식의 경우는, 1~6mm 골재 30~40중량%, 6~13mm 골재 50~60중량%, 채움제 1~5중량%, 아스팔트 바인더 3~8중량%에 상기 재생 LDPE가 혼합된 개질제 0.1~3중량%의 비율로 혼합이 이루어지게 된다.

이와 같이 크기를 달리하는 여러종류의 골재를 함께 혼합하게 되면 골재간 공극 발생을 감소시켜 아스팔트의 동적안정도를 향상시킴과 함께 재생 LDPE가 혼합된 개질제가 골재간 점도를 상승시켜 아스팔트의 점도품질을 향상시킬 수 있게 된다.

특히, 실제 실험결과, 2종류의 골재가 혼합되어진 상기 실시예2에 비해 3종류의 골재가 혼합된 실시예1의 경우 상대적으로 동적안정도 및 마샬안정도가 높게 나타남을 확인할 수 있었다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명되었지만 본 발명의 개질제 조성물 혼합성분 및 혼합비율은 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

그러나, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

Claims

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1~6mm 골재 30~50중량%, 6~13mm 골재 20~30중량%, 13~19mm 골재 10~20중량%, 채움제 1~10중량%, 아스팔트 바인더 3~8중량%, 재생 LDPE가 포함된 아스팔트 개질제 0.1~3중량%의 비율로 혼합이 이루어지되,
상기 아스팔트 개질제는, 중량평균 분자량 200,000~300,000 의 SBS 10~30중량%와, 재생 LDPE 50~80중량%와, 프로세스 오일인 수소첨가 개질유 1~10중량%, 석유수지 5~20중량%, 산화방지제 0.1~0.5중량%, 광촉매 0.5~5중량%, 메틸렌블루 1~5중량%, 그리고 조막형성제로 2-에틸헥소산,3-(2-에틸헥사노일옥시)-2,2-디메텔프로필에스테르와 벤조산,3-(2-에틸헥사노일옥시)2,2-디메틸프로필에스테르와 벤조산,3-베조일 옥시-2, 2-디메틸프로필에스테르의 혼합물 1~5중량%가 혼합된 것을 특징으로 하는 재생 엘디피이 아스팔트 개질제가 첨가된 아스팔트 혼합물.
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