KR101584677B1 - 폐 pvb 필름을 이용한 아스팔트 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차량의 폐 전면유리로부터 분리된 폐 PVB 필름을 이용하여 아스팔트 바인더를 제조함으로써, 폐기물을 자원화할 수 있으므로, 폐차 재활용률이 향상되고 폐기물 처리비를 저감할 수 있다. 또한, 폐 PVB 필름을 이용함으로써 중온 아스팔트 조성물의 제조가 가능하기 때문에, 아스팔트를 가열하기 위해 사용되는 석유계 연료 등의 사용이 감소될 수 있다. 또한, 폐 PVB 필름을 이용함으로써 중온 아스팔트 조성물의 제조시 왁스나 수지류를 사용하는 경우보다 경제적인 이점이 있다.

Description

폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물 및 그의 제조방법{Asphalt compositions using waste PVB film and manufacturing method of the same}

본 발명은 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 폐 전면 유리에서 폐 PVB 필름을 분리하여 중온 아스팔트 조성에 사용함으로써 폐 자원 활용도를 향상시킬 수 있는 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 전면 유리는 유리와 PVB 필름으로 구성된다. 차량의 폐차나 수리 등으로 인해 버려지는 폐 전면 유리는 폐 유리와 폐 PVB 필름으로 분리한 후, 폐 유리는 재활용 유리로 판매되고 있다.

그러나, 폐 전면 유리에서 분리된 폐 PVB 필름은 상용화된 재활용 기술이나 적용 분야가 없어 자원의 낭비 및 환경 오염의 문제가 있다.

한국공개특허 1998-043508호

본 발명의 목적은, 차량의 전면유리에서 분리된 폐 PVB 필름을 재활용할 수 있는 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물은, 골재, 채움재 및 아스팔트 바인더를 포함하고, 상기 아스팔트 바인더는, 아스팔트에 차량의 폐 전면 유리에서 분리하여 전처리된 폐 PVB 필름이 1 내지 7wt%로 혼합된다.

본 발명의 다른 측면에 따른 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물은, 골재, 채움재 및 아스팔트 바인더를 포함하고, 상기 골재는 전기로 산화 슬래그 골재이고, 상기 채움재는 차량의 폐 전면 유리에서 분리된 폐 유리 미분말이고, 상기 아스팔트 바인더는, 아스팔트는 93 내지 98.965 wt%, 폐 PVB 필름 1 내지 6.965 wt%및 저장 안정제 0.03 wt%가 혼합되고, 상기 폐 PVB 필름은, 상기 차량의 폐 전면 유리에서 분리되고, 길이가 10mm 이하이고, 잔존 유리가 0.3 wt%이하로 전처리된다.

본 발명에 따른 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물의 제조방법은, 차량의 폐 전면 유리에서 폐 PVB 필름을 분리하는 단계와, 상기 분리된 폐 PVB 필름을 전처리하는 단계와, 아스팔트 93 내지 98.965 wt%, 폐 PVB 필름 1 내지 6.965 wt%및 저장 안정제 0.03 wt%를 교반 혼합하여 아스팔트 바인더를 제조하는 단계와, 상기 아스팔트 바인더, 골재 및 채움재를 혼합하는 단계를 포함한다.

본 발명은, 차량의 폐 전면유리로부터 분리된 폐 PVB 필름을 이용하여 아스팔트 바인더를 제조함으로써, 폐기물을 자원화할 수 있으므로, 폐차 재활용률이 향상되고 폐기물 처리비를 저감할 수 있다.

또한, 폐 PVB 필름을 이용함으로써 중온 아스팔트 조성물의 제조가 가능하기 때문에, 아스팔트를 가열하기 위해 사용되는 석유계 연료 등의 사용이 감소될 수 있다.

또한, 폐 PVB 필름을 이용함으로써 중온 아스팔트 조성물의 제조시 왁스나 수지류를 사용하는 경우보다 경제적인 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 아스팔트 조성물의 구성이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 아스팔트 조성물의 제조방법이 도시된 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 아스팔트 조성물은, 골재(2), 채움재(4) 및 아스팔트 바인더(10)를 포함한다.

상기 아스팔트 조성물은 골재(2)의 크기가 0 내지 6mm일 때는 골재 약 54 내지 55 wt%, 상기 골재(2)의 크기가 6 내지 13mm일 때는 골재 약 38 내지 39 wt%, 상기 채움재(4) 약 2.8 내지 3 wt%, 상기 아스팔트 바인더(10) 약 4 내지 5 wt%로 혼합된다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 아스팔트 조성물은 상기 골재(2)의 크기가 0 내지 6mm일 때는 골재 약 54.7 wt%, 상기 골재(2)의 크기가 6 내지 13mm일 때는 골재 약 38.4 wt%, 상기 채움재(4) 약 2.9 wt%, 상기 아스팔트 바인더(10) 약 4.1 wt%로 혼합되는 것으로 예를 들어 설명한다.

상기 골재(2)는, 전기로 산화 슬래그 골재를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 전기로 산화 슬래그 골재는, 제철소 등의 전기로에서 고철을 용융한 후 남은 잔해물이다. 상기 전기로 산화 슬래그 골재는 밀도가 높기 때문에, 아스팔트 조성물의 변형 저항성에 좋은 영향을 준다.

상기 채움재(4)는, 상기 아스팔트 바인더(10)와 혼합시 공극에 충전되어 공극에 침투되는 수분에 대한 저항성을 향상시키고, 강성을 증진시키는 역할을 한다. 이하, 본 실시예에서는 상기 채움재(4)는 폐 유리 미분말을 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 폐 유리 미분말은 차량의 폐 전면 유리에서 분리된 폐 유리를 미분쇄 과정을 거쳐 미분말 형태로 제조한 것이다. 다만 이에 한정되지 않고, 상기 폐 유리 미분말은 상기 차량의 폐 전면 유리 외에도 폐 유리라면 어느 것이나 사용가능하다. 또한, 상기 채움재(4)는 석회석 미분말이나 제강 더스트를 사용하는 것도 물론 가능하다.

상기 아스팔트 바인더(10)는, 아스팔트(12), 상기 폐 PVB 필름(14) 및 저장 안정제(16)가 소정의 비율로 혼합된다. 상기 아스팔트 바인더(10)는 상기 아스팔트(12) 약 93 내지 98.965 wt%, 상기 폐 PVB 필름(14) 약 1 내지 6.965 wt%, 상기 저장 안정제(16) 약 0.03 wt%로 혼합된다.

표 1은 폐 PVB 필름과 아스팔트를 혼합한 아스팔트 바인더에서 폐 PVB 필름 함량에 따른 연화점의 변화를 나타낸다.

표 1을 참조하면, 상기 폐 PVB 필름(14)이 약 1 wt% 미만인 경우 연화점이 높기 때문에 아스팔트의 중온 효과를 기대할 수 없다. 또한, 상기 폐 PVB 필름(14)이 약 7 wt% 초과하는 경우 아스팔트 바인더의 연성이 급격히 증가하여 아스팔트의 물성을 유지하기 어렵다. 즉, 상기 폐 PVB 필름(14)이 약 7 wt% 이상이면, 연화점이 40℃이하로 떨어지게 되므로, 바인딩 기능을 유지하기 어렵다.

상기 아스팔트(12)는 AP-5를 사용하는 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 다른 것이 사용되는 것도 물론 가능하다.

상기 폐 PVB 필름(14)은, 상기 폐 전면 유리에서 분리된 후, 전처리된다. 다만, 이에 한정되지 않고 상기 폐 PVB 필름(14)은 차량의 폐 전면 유리 이외에도 PVB 필름이 포함된 유리라면 어느 것에서나 재활용될 수 있다. 상기 폐 PVB 필름(14)은 유리와 필름을 선별하는 일반적인 상용화 장비를 이용하여 분리될 수 있다.

상기 폐 PVB 필름(14)은, 길이가 약 10mm 이하로 전처리된다. 상기 폐 PVB 필름(14)의 길이가 약 10mm 이상인 경우, 분산성이 급격히 떨어져 아스팔트 바인더의 제조가 어려운 문제점이 있다. 상기 폐 PVB 필름(14)의 길이는 나이프 타입의 분쇄기 등을 이용할 수 있으며, 메쉬 등의 범용 장비를 이용하여 길이 확인도 가능하다.

상기 폐 PVB 필름(14) 내의 잔존 유리가 약 0.3 wt%이하이도록 전처리된다. 상기 폐 PVB 필름(14)내의 잔존 유리가 약 0.3 wt%를 초과하면, 상기 잔존 유리로 인한 저장 안정성이 저해된다. 상기 아스팔트 바인더(10)를 노즐을 통해 주입시 상기 폐 PVB 필름(14)내 잔존 유리가 노즐을 막아 생산성이 악화되는 문제점이 있다. 상기 폐 PVB 필름(14) 내 잔존 유리를 0.3 wt% 이하로 조절하기 위해서, 상기 폐 PVB 필름(14)은 마찰회전장치 등의 세척 장치를 이용하여 세척한다. 본 실시예에서는 상기 폐 PVB 필름(14) 내의 잔존 유리가 약 0.18 wt%이하이도록 전처리된 것으로 예를 들어 설명한다.

또한, 본 실시예에서는, 상기 폐 PVB 필름(14) 내 아세테이트 잔존량을 약 17 wt% 이하이도록 제한한다. PVB 필름은 PVA의 아세탈화를 통하여 합성한 물질로서, PVB 필름에는 PVB 외에 합성하고 남은 PVA와 아세테이트가 잔존하게 된다. 상기 폐 PVB 필름(14)의 경우, 차량에서 사용시 장시간 빛에 노출되면서 노화로 인하여 PVB 내 아세테이트 잔존량이 매우 줄어든 상태이다. 아세테이트 잔존량이 높을 경우, 상기 아스팔트 바인더(10)의 성능을 저하시키게 된다.

상기 저장 안정제(16)는, 상기 아스팔트 바인더(10)내에서 약 0.025 내지 0.035 wt%로 혼합된다. 본 실시예에서는 상기 저장 안정제(16)는 약 0.03 wt%로 혼합되는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 아스팔트 바인더(10)에 혼합된 상기 폐 PVB 필름(14)은 시간 경과에 따라 상분리가 발생하여 침강하므로, 상기 아스팔트 바인더(10)의 성능 확보를 위해서는 상기 아스팔트(12)와 상기 폐 PVB 필름(14)의 분리를 방지하기 위해 상기 저장 안정제(16)를 첨가한다. 상기 저장 안정제(16)는, 상기 폐 PVB 필름(14)내 잔존 유리로 인한 저장 안정성을 저해할 가능성을 최소화하여, 제품의 신뢰성을 향상시키기 위하여 첨가된다. 상기 저장 안정제(16)는, 스테아레이트 계열 중 글리세릴 모노스테아레이트를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다.

상기와 같이 구성된 아스팔트 조성물의 제조방법을 설명하면, 다음과 같다.

도 2는 도 1에 도시된 아스팔트 조성물의 제조방법이 도시된 도면이다.

도 2를 참조하면, 먼저, 정비소나 폐차장 등에서 차량의 폐 전면 유리를 회수하여, 상기 폐 전면 유리에서 폐 PVB 필름(14)과 폐 유리를 분리한다. 상기 폐 전면 유리에서 상기 폐 PVB 필름(14)과 폐 유리로 분리하는 방법은 이미 상용화된 장비나 기술을 이용할 수 있다.

상기 폐 PVB 필름(14)과 상기 폐 유리로 분리하고 나면, 상기 폐 PVB 필름(14)에는 약 2 내지 4 wt%의 잔존 유리가 포함된다. 따라서, 상기 폐 PVB 필름 (14)내의 잔존 유리가 약 0.3 wt% 이하가 되도록 추가적인 세척 공정 등을 수행하여 전처리한다. 상기 폐 PVB 필름(14)내의 잔존 유리가 약 0.3 wt%를 초과하면, 상기 잔존 유리로 인한 저장 안정성이 저해되고, 잔존 유리가 노즐을 막아 생산성이 악화되는 문제점이 있다. 본 실시예에서는, 상기 폐 PVB 필름(14)내 잔존 유리는 약 0.18 wt%이하로 전처리하는 것으로 예를 들어 설명한다.

또한, 상기 폐 PVB 필름(14)의 길이는 약 10mm 이하이도록 전처리된다. 상기 폐 PVB 필름(14)의 길이가 약 10mm 이상인 경우, 분산성이 급격히 떨어져 아스팔트 바인더의 제조가 어려운 문제점이 있다.

또한, 상기 폐 PVB 필름(14)내 아세테이트 잔존량이 약 17 wt%이하로 제한한다. 아세테이트 잔존량이 높을 경우, 상기 아스팔트 바인더(10)의 성능을 저하시키게 되므로, 상기 폐 PVB 필름(14)의 중량비를 조절하거나 별도의 첨가제가 필요하다.

한편, 상기 아스팔트(12)는 약 80 내지 140℃에서 1차 가열하여 수분을 제거한 후, 약 120 내지 150℃에서 2차 가열하여 용융시킨다.

상기 용융된 아스팔트(12)에 상기 전처리된 폐 PVB 필름(14)과 상기 저장 안정제(16)를 투입하여, 약 120 내지 150℃에서 교반 혼합하여 상기 아스팔트 바인더(10)를 제조한다. 이 때, 상기 폐 PVB 필름 1 내지 6.965 wt%, 상기 아스팔트(12) 93 내지 98.965 wt%, 상기 저장 안정제(16) 0.03 wt%를 혼합한다.

상기 아스팔트 바인더(10)내에서 상기 폐 PVB 필름(14)이 약 1wt% 미만인 경우 아스팔트의 중온 효과를 기대할 수 없으며, 약 7wt% 초과하는 경우 아스팔트 바인더의 연성이 급격히 증가하여 아스팔트의 물성을 유지하기 어렵다.

상기와 같이 제조된 아스팔트 바인더(10)를 상기 골재(2)와 상기 채움재(4)와 혼합하여, 상기 아스팔트 조성물을 제조한다. 상기 아스팔트 조성물의 생산은 kettle 장비를 이용할 수 있다. 상기 아스팔트 조성물은 약 120 내지 130℃에서 현장 포설이 가능한 중온 아스팔트 조성물이다.

상기와 같이 본 발명에서는, 중온 아스팔트 조성물을 생산하기 위해 폐 유리와 폐 PVB 필름을 이용하기 때문에, 중온 아스팔트 조성물을 위해 왁스나 수지류를 사용하는 경우보다 경제적인 이점이 있다. 또한, 기존의 중온 아스팔트 조성물에 비해 상기 폐 PVB 필름을 사용하는 중온 아스팔트 조성물의 경우 저온 성능이 개선될 수 있다. 또한, 폐 전면 유리를 유가 자원화를 함으로써, 폐 전면 유리의 재활용 및 폐기물 처리비를 저감하여, 자원 절약, 비용 절감 및 환경 보호라는 이점이 있다. 또한, 중온 아스팔트 조성물의 경우 중온에서 아스팔트 포설이 가능하기 때문에, 아스팔트를 가열하기 위해 사용되는 석유계 연료 등의 사용이 감소될 수 있다.

표 2는 본 발명에 따라 제조된 아스팔트 바인더를 시험 평가하여, 공용성 등급(PG, Performance Grade)을 나타낸 결과를 나타낸다. 본 시험에서는 아스팔트는 AP-5 93 wt%, 폐 PVB 필름 약 6.965 wt%, 저장 안정제는 글리세릴 모노스테아레이트 0.03 wt%가 사용되었다.

표 2를 참조하면, 일반적인 중온 아스팔트 바인더의 공용성 등급은 PG 64-22이나, 본 발명에 따라 제조된 아스팔트 바인더의 공용성 등급은 PG 64-28이다. 여기서 64는 7일 평균 최고 포장 온도이며, -28은 최저 포장 온도를 나타내는 것이다. 따라서, 본 발명에 따라 제조된 아스팔트 바인더의 저온 성능이 강화된 것을 알 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

2: 골재 4: 채움재
10: 아스팔트 바인더 12: 아스팔트
14: 폐 PVB 필름 16: 저장 안정제

Claims (13)

1. 골재, 채움재 및 아스팔트 바인더를 포함하고,
   상기 아스팔트 바인더는, 아스팔트에 차량의 폐 전면 유리에서 분리하여 전처리된 폐 PVB 필름이 1 내지 6.965wt%로 혼합되고,
   상기 골재는, 전기로 산화 슬래그 골재를 사용하는 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 아스팔트 바인더는, 상기 아스팔트가 93 내지 98.965 wt%로 혼합된 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 폐 PVB 필름은, 길이가 10mm 미만으로 전처리된 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 폐 PVB 필름은, 잔존 유리가 0.3 wt%이하이도록 전처리된 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 아스팔트 바인더는, 저장 안정제를 더 포함하는 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 아스팔트 바인더는, 상기 저장 안정제 0.025 내지 0.035 wt%를 포함하는 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물.
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 채움재는, 상기 폐 유리에서 분리한 폐 유리 미분말을 사용하는 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 골재는, 크기가 0 내지 6mm일 때는 54 내지 55 wt%, 크기가 6 내지 13mm일 때는 38 내지 39 wt%,
   상기 채움재는 상기 폐 유리에서 분리한 폐 유리 미분말이고 2.8 내지 3 wt%,
   상기 아스팔트 바인더는 4 내지 5 wt%가 혼합되는 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물.
10. 골재, 채움재 및 아스팔트 바인더를 포함하고,
    상기 골재는 전기로 산화 슬래그 골재이고,
    상기 채움재는 차량의 폐 전면 유리에서 분리된 폐 유리 미분말이고,
    상기 아스팔트 바인더는, 아스팔트는 93 내지 98.965 wt%, 폐 PVB 필름 1 내지 6.965 wt% 및 저장 안정제 0.03 wt%가 혼합되고,
    상기 폐 PVB 필름은, 상기 차량의 폐 전면 유리에서 분리되고, 길이가 10mm 이하이고, 잔존 유리가 0.3 wt%이하로 전처리된 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물.
11. 차량의 폐 전면 유리에서 폐 PVB 필름을 분리하는 단계와;
    상기 분리된 폐 PVB 필름을 전처리하는 단계와;
    아스팔트 93 내지 98.965 wt%, 폐 PVB 필름 1내지 6.965 wt%및 저장 안정제 0.03 wt%를 교반 혼합하여 아스팔트 바인더를 제조하는 단계와;
    상기 아스팔트 바인더, 전기 산화로 골재 및 채움재를 혼합하는 단계를 포함하는 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물의 제조방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 전처리하는 단계에서는,
    상기 폐 PVB 필름의 길이가 10mm 이하이고, 상기 폐 PVB 필름 내 잔존 유리가 0.3 wt%이하이도록 전처리하는 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물의 제조방법.
13. 청구항 11에 있어서,
    상기 전기 산화로 골재는, 크기가 0 내지 6mm일 때는 54 내지 55 wt%, 크기가 6 내지 13mm일 때는 38 내지 39 wt%,
    상기 채움재는 상기 폐 유리에서 분리한 폐 유리 미분말이고 2.8 내지 3 wt%,
    상기 아스팔트 바인더는 4 내지 5 wt%가 혼합되는 폐 PVB 필름을 이용한 아스팔트 조성물의 제조방법.

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