KR101278488B1

KR101278488B1 - 아스팔트 조성물의 제조방법

Info

Publication number: KR101278488B1
Application number: KR1020110067383A
Authority: KR
Inventors: 김인중
Original assignee: (주)지케이
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2013-07-02
Also published as: KR20130005773A

Abstract

본 발명은 아스팔트 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프로판디올, 프로판트리올 및 톨루엔디이소시아네이트를 혼합하여 첨가제를 제조하는 첨가제제조단계, 상기 첨가제에 메틸렌디페닐디이소시아네이트를 혼합하고 가열하는 혼합가열단계, 상기 혼합가열단계를 거친 혼합물에 아스팔트혼합물을 투입하고 교반하는 아스팔트교반단계, 상기 아스팔트교반단계를 거친 혼합물에 소포제를 투입하는 소포제투입단계 및 상기 소포제투입단계를 거친 혼합물에 골재를 투입하는 골재투입단계로 이루어진다.

Description

아스팔트 조성물의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF LOW CARBON ASPHALT COMPOSITION}

본 발명은 탄소배출량이 저감된 아스팔트 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 첨가제제조단계, 혼합가열단계, 아스팔트교반단계, 소포제투입단계 및 골재투입단계로 이루어진다.

최근 환경에 대한 관심이 높아짐에 따라 지구 온난화 방지를 위한 이산화탄소의 발생을 억제하는 것이 세계적인 관심 사항이 되고 있는데, 이러한 이산화탄소의 발생을 억제하는 것은 지구 온난화 방지 외에도 탄소배출권이란 상업적 가치를 창출할 수 있다.

세계적으로 가장 큰 규모인 네덜란드의 암스텔담에 위치한 '유럽기후거래소'에서는 매년 약 4억톤 이상의 탄소 배출권이 거래되고 있으며, 매년 50% 이상의 거래 신장율을 나타내고 있다.

아스팔트 콘크리트(아스팔트 혼합물, 아스콘 등) 포장기술 분야에서도 이러한 분위기에 맞추어 이산화탄소 방출 감소에 대한 기술이 활발히 검토되고 있는데, 그 중 실용화 가능성 및 규모면에서 가장 주목 받고 있는 것이 아스팔트 콘크리트(아스팔트 혼합물, 아스콘)의 혼합 및 다짐 온도를 낮출 수 있는 저탄소형 아스팔트 조성물 분야다.

아스팔트 혼합물(Asphalt Mixture)은 아스팔트 믹싱플랜트(Asphalt Mixing Plant)에 아스팔트(Asphalt), 골재(Aggregate), 미네랄 충전재(Mineral Filler) 등을 투입한 후 이러한 재료들을 가열 및 혼합하여 제조되는데, 제조과정에서 아스팔트 혼합물은 160~200℃의 고온으로 가열되며, 도로에 포설 및 다짐되는 과정에서 상온으로 냉각된다.

이때, 아스팔트 혼합물을 제조하는 과정에서 고온의 가열 과정이 필요한 이유는 아스팔트가 골재들을 결합하는 바인더로 작용하도록 아스팔트(Asphalt)를 액상화시킬 필요가 있기 때문이다.

즉, 도로포장에 주로 사용되는 아스팔트(Asphalt)는 석유계 아스팔트인데 이러한 석유계 아스팔트(주로 스트레이트 아스팔트)는 제조공정상 흑색의 고체로 제조된다.

이에 아스팔트(Asphalt)를 가열하여 액상화시키고, 액상화된 아스팔트의 접착력을 골재의 결합을 위해 사용하는 것이다.

따라서, 도로 포장에 사용되는 아스팔트 혼합물은 가열 아스팔트 혼합물(Hot-Mix Asphalt Mixture, 간단하게 'HMA'라 지칭한다.)로 제조되기 때문에, 아스팔트 혼합물을 제조하기 위해 아스팔트 혼합물을 고온으로 가열해야 하며, 이 과정에서 많은 에너지가 소모되며, 아스팔트 혼합물 제조나 시공 중에 많은 양의 이산화탄소가 배출되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 프로판디올, 프로판트리올 및 톨루엔디이소시아네이트로 이루어지는 첨가제가 함유되어, 제조과정이나 시공 중에 이산화탄소의 발생량이 현저하게 줄어든 아스팔트 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 프로판디올, 프로판트리올 및 톨루엔디이소시아네이트를 혼합하여 첨가제를 제조하는 첨가제제조단계, 상기 첨가제에 메틸렌디페닐디이소시아네이트를 혼합하고 가열하는 혼합가열단계, 상기 혼합가열단계를 거친 혼합물에 아스팔트혼합물을 투입하고 교반하는 아스팔트교반단계, 상기 아스팔트교반단계를 거친 혼합물에 소포제를 투입하는 소포제투입단계 및 상기 소포제투입단계를 거친 혼합물에 골재를 투입하는 골재투입단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 첨가제제조단계는 프로판디올 50 내지 90 중량부, 프로판트리올 20 내지 50 중량부 및 톨루엔디이소시아네이트 10 내지 30 중량부를 혼합하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 혼합가열단계는 상기 첨가제 100 중량부에 메틸렌디페닐디이소시아네이트 20 내지 60 중량부를 혼합하고, 70 내지 80℃의 온도로 가열하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 아스팔트교반단계는 상기 혼합가열단계를 거친 혼합물 10 내지 40 중량부에 아스팔트혼합물 60 내지 90 중량부를 투입하고, 30 내지 60분 동안 교반하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 아스팔트혼합물은 아스팔트 100 중량부에 염화파라핀 10 내지 30 중량부를 첨가하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱더 바람직한 특징에 따르면, 상기 소포제투입단계는 상기 아스팔트교반단계를 거친 혼합물 100 중량부에 소포제 0.2 내지 1.5 중량부를 투입하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱더 바람직한 특징에 따르면, 상기 소포제는 폴리실록산으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱더 바람직한 특징에 따르면, 상기 골재투입단계는 상기 소포제투입단계를 거친 혼합물 4 내지 7 중량부에 골재 30 내지 70 중량부를 투입하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱더 바람직한 특징에 따르면, 상기 골재는 재생아스콘 및 순환골재로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명에 따른 아스팔트 조성물의 제조방법은 프로판디올, 프로판트리올 및 톨루엔디이소시아네이트로 이루어지는 첨가제가 함유되어, 제조과정이나 시공 중에 이산화탄소의 발생량을 현저하게 저감시킨 아스팔트 조성물을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 아스팔트 조성물의 제조방법을 나타낸 순서도이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 아스팔트 조성물의 제조방법은 프로판디올, 프로판트리올 및 톨루엔디이소시아네이트를 혼합하여 첨가제를 제조하는 첨가제제조단계(S101), 상기 첨가제에 메틸렌디페닐디이소시아네이트를 혼합하고 가열하는 혼합가열단계(S103), 상기 혼합가열단계(S103)를 거친 혼합물에 아스팔트혼합물을 투입하고 교반하는 아스팔트교반단계(S105), 상기 아스팔트교반단계(S105)를 거친 혼합물에 소포제를 투입하는 소포제투입단계(S107) 및 상기 소포제투입단계(S107)를 거친 혼합물에 골재를 투입하는 골재투입단계(S109)로 이루어진다.

상기 첨가제제조단계(S101)는 프로판디올, 프로판트리올 및 톨루엔디이소시아네이트를 혼합하여 첨가제를 제조하는 단계로, 프로판디올 50 내지 90 중량부, 프로판트리올 20 내지 50 중량부 및 톨루엔디이소시아네이트 10 내지 30 중량부를 혼합하고 70 내지 80℃의 온도에서 2시간 중합반응하여 이루어지는데, 이때, 상기 프로판디올은 분자량이 2000인 프로판디올 40 내지 60 중량부 및 분자량이 750인 프로판디올 10 내지 30 중량부로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 프로판트리올은 분자량이 4000인 것이 바람직한데, 상기 톨루엔디이소시아네이트와 상기 프로판디올 및 프로판트리올에 형성된 수산화기가 중합반응하여 분자량이 5000 내지 150000인 고분자 형태의 첨가제가 제조된다.

이처럼, 분자량이 서로 다른 프로판디올, 프로판트리올 및 톨루엔디이소시아네이트의 중합반응으로 이루어진 첨가제는 아스팔트 조성물의 탄소발생량을 줄여줄 뿐만 아니라, 강성, 신율, 점도 및 밀도 등을 조절하는 역할을 한다.
여기서, 상기 첨가제는 상기의 조성물을 통해 탄소발생량을 극히 낮추게 되는 저탄소의 기능을 수행하게 된다.

상기 혼합가열단계(S103)는 상기 첨가제에 메틸렌디페닐디이소시아네이트를 혼합하고 가열하는 단계로, 상기 첨가제제조단계(S101)를 통해 제조된 첨가제 100 중량부에 메틸렌디페닐디이소시아네이트 20 내지 60 중량부를 혼합하고, 70 내지 80℃의 온도로 가열하여 이루어지는데, 이러한 혼합가열단계(S103)에서 혼합되는 메틸렌디페닐디이소시아네이트는 전술한 첨가제의 저장안정성을 향상시키는 역할을 한다.

상기 아스팔트교반단계(S105)는 상기 혼합가열단계(S103)를 거친 혼합물에 아스팔트혼합물을 투입하고 교반하는 단계로, 상기 혼합가열단계(S103)를 거친 혼합물 10 내지 40 중량부에 아스팔트혼합물 60 내지 90 중량부를 투입하고, 30 내지 60분 동안 교반하여 이루어지는데, 이때, 아스팔트혼합물은 고체인 도로포장용 아스팔트(AP-5, 아스팔트의 침입도가 60 내지 80)를 70 내지 110℃의 온도로 가열하여 용융시키고, 용융된 아스팔트 100 중량부에 염화파라핀 10 내지 30 중량부를 첨가하여 이루어진다.

상기 아스팔트 혼합물은 상기 첨가제와 혼합되어 상기 골재투입단계에서 투입되는 골재의 바인더 역할을 한다.

상기 소포제투입단계(S107)는 상기 아스팔트교반단계(S105)를 거친 혼합물에 소포제를 투입하는 단계로, 상기 아스팔트교반단계(S105)를 거친 혼합물 100 중량부에 소포제 0.2 내지 1.5 중량부를 투입하여 이루어지는데, 상기 혼합물에 소포제를 투입하여 혼합물 내에 기포를 제거함으로써, 기계적 물성이 우수한 아스팔트 조성물을 제공할 수 있도록 한다.

이때, 상기 소포제는 기포의 제거효율 및 기포발생 억제효과가 우수한 폴리실록산으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 골재투입단계(S109)는 상기 소포제투입단계(S107)를 거친 혼합물에 골재를 투입하는 단계로, 상기 소포제투입단계(S107)를 거친 혼합물 4 내지 7 중량부에 골재 30 내지 70 중량부를 투입하여 이루어지는데, 이러한 골재가 투입되면, 상기 혼합물이 골재의 바인더 역할을 하며, 상기 골재는 아스팔트 조성물의 기계적 물성을 향상시키는 역할을 한다.

이때, 상기 골재는 도로포장용 아스팔트 조성물에 사용될 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않지만, 재생아스콘 및 순환골재로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기에 나타낸 것처럼 첨가제제조단계(S101), 혼합가열단계(S103), 아스팔트교반단계(S105), 소포제투입단계(S107) 및 골재투입단계(S109)로 이루어지는 아스팔트 조성물의 제조방법은 기존에 아스팔트 조성물과 유사한 기계적 물성을 나타내며, 프로판디올, 프로판트리올 및 톨루엔디이소시아네이트로 이루어지는 첨가제가 함유되어 이산화탄소의 발생량이 현저하게 줄어든 아스팔트 조성물을 제공한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 아스팔트 조성물의 제조방법 및 물성을 실시예를 들어 설명한다.

<실시예 1>

프로판디올 50 중량부, 프로판트리올 35 중량부 및 톨루엔디이소시아네이트 10 중량부를 혼합한 후에 75℃의 온도에서 2시간 동안 중합하여 첨가제를 제조하고, 제조된 첨가제 100 중량부에 메틸렌디페닐디이소시아네이트 40 중량부를 혼합한 후에 75℃의 온도로 가열하여 혼합물을 제조하고, 제조된 혼합물 25 중량부에 중량부에 아스팔트 100 중량부 및 염화파라핀 10 내지 30 중량부로 이루어진 아스팔트혼합물 85 중량부를 투입하여 45분 동안 교반하고, 아스팔트 혼합물이 투입된 혼합물 100 중량부에 폴리실록산 0.2 내지 1.5 중량부를 투입하여 혼합하고, 소포제가 투입된 혼합물 6 중량부에 재생아스콘 및 순환골재로 이루어진 골재 55 중량부를 투입하여 아스팔트 조성물을 제조하였다.

<실시예 2>

실시예 1과 동일하게 진행하되, 프로판디올 50 중량부, 프로판트리올 35 중량부 및 톨루엔디이소시아네이트 20 중량부를 투입하여 아스팔트 조성물을 제조하였다.

<실시예 3>

실시예 1과 동일하게 진행하되, 프로판디올 50 중량부, 프로판트리올 35 중량부 및 톨루엔디이소시아네이트 30 중량부를 투입하여 아스팔트 조성물을 제조하였다.

<실시예 4>

실시예 1과 동일하게 진행하되, 프로판디올 70 중량부, 프로판트리올 35 중량부 및 톨루엔디이소시아네이트 10 중량부를 투입하여 아스팔트 조성물을 제조하였다.

<실시예 5>

실시예 1과 동일하게 진행하되, 프로판디올 70 중량부, 프로판트리올 35 중량부 및 톨루엔디이소시아네이트 20 중량부를 투입하여 아스팔트 조성물을 제조하였다.

<실시예 6>

실시예 1과 동일하게 진행하되, 프로판디올 70 중량부, 프로판트리올 35 중량부 및 톨루엔디이소시아네이트 30 중량부를 투입하여 아스팔트 조성물을 제조하였다.

<실시예 7>

실시예 1과 동일하게 진행하되, 프로판디올 90 중량부, 프로판트리올 35 중량부 및 톨루엔디이소시아네이트 10 중량부를 투입하여 아스팔트 조성물을 제조하였다.

<실시예 8>

실시예 1과 동일하게 진행하되, 프로판디올 90 중량부, 프로판트리올 35 중량부 및 톨루엔디이소시아네이트 20 중량부를 투입하여 아스팔트 조성물을 제조하였다.

<실시예 9>

실시예 1과 동일하게 진행하되, 프로판디올 90 중량부, 프로판트리올 35 중량부 및 톨루엔디이소시아네이트 30 중량부를 투입하여 아스팔트 조성물을 제조하였다.

<비교예 1>

종래에 사용되는 도로포장용 아스팔트 조성물.

전술한 실시예 1 내지 9를 통해 제조된 아스팔트 조성물은 프로판디올, 프로판트리올 및 톨루엔디이소시아네이트로 이루어지는 첨가제가 함유되어 비교예 1의 도로포장용 아스팔트 조성물과 유사한 기계적 물성을 나타내며, 이산화탄소의 발생량이 현저하게 저감되는 탁월한 효과를 나타낸다.

S101 ; 첨가제제조단계
S103 ; 혼합가열단계
S105 ; 아스팔트교반단계
S107 ; 소포제투입단계
S109 ; 골재투입단계

Claims

프로판디올, 프로판트리올 및 톨루엔디이소시아네이트를 혼합하여 첨가제를 제조하는 첨가제제조단계;
상기 첨가제에 메틸렌디페닐디이소시아네이트를 혼합하고 가열하는 혼합가열단계;
상기 혼합가열단계를 거친 혼합물에 아스팔트혼합물을 투입하고 교반하는 아스팔트교반단계;
상기 아스팔트교반단계를 거친 혼합물에 소포제를 투입하는 소포제투입단계; 및
상기 소포제투입단계를 거친 혼합물에 골재를 투입하는 골재투입단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 첨가제제조단계는 프로판디올 50 내지 90 중량부, 프로판트리올 20 내지 50 중량부 및 톨루엔디이소시아네이트 10 내지 30 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 혼합가열단계는 상기 첨가제 100 중량부에 메틸렌디페닐디이소시아네이트 20 내지 60 중량부를 혼합하고, 70 내지 80℃의 온도로 가열하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 아스팔트교반단계는 상기 혼합가열단계를 거친 혼합물 10 내지 40 중량부에 아스팔트혼합물 60 내지 90 중량부를 투입하고, 30 내지 60분 동안 교반하고;
상기 아스팔트혼합물은 아스팔트 100 중량부에 염화파라핀 10 내지 30 중량부를 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 소포제투입단계는 상기 아스팔트교반단계를 거친 혼합물 100 중량부에 소포제 0.2 내지 1.5 중량부를 투입하고;
상기 소포제는 폴리실록산으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 골재투입단계는 상기 소포제투입단계를 거친 혼합물 4 내지 7 중량부에 골재 30 내지 70 중량부를 투입하여 이루어지도록 하고;
상기 골재는 재생아스콘 및 순환골재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물의 제조방법.