KR101739930B1 - 차량의 폐부품을 이용한 아스팔트 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차량의 폐 전면유리로부터 분리된 폐 PVB 필름과, 상기 차량의 내장재로부터 분리된 폐 합성고무를 혼합하여 아스팔트 바인더를 제조함으로써, 폐기물을 자원화할 수 있으므로, 폐차 재활용률이 향상되고 폐기물 처리비를 저감할 수 있다.

Description

차량의 폐부품을 이용한 아스팔트 조성물 및 그의 제조방법{Asphalt compositions using waste part of vehicle and manufacturing method of the same}

본 발명은 차량의 폐부품을 이용한 아스팔트 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량으로부터 폐 PVB 필름과 합성고무를 아스팔트 조성에 사용함으로써 폐자원의 활용도를 높일 수 있는 차량의 폐부품을 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 제한적인 관계로 자원의 낭비 및 환경 오염의 문제가 있다.

또한, 차량의 몰딩, 차문이나 트렁크 등에 완충 및 방수를 위해 사용되는 합성고무에 대해서도 재활용 기술이나 활용처가 적어 자원의 낭비 및 환경 오염의 문제점이 있다.

한국공개특허 1998-043508호

본 발명의 목적은, 차량의 전면유리에서 분리된 폐 PVB 필름과 차량의 몰딩 및 완충부재로부터 분리된 폐 합성고무를 재활용할 수 있는 차량의 폐부품을 이용한 아스팔트 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 차량의 폐부품을 이용한 아스팔트 조성물은, 골재, 채움재 및 아스팔트 바인더를 포함하고, 상기 아스팔트 바인더는, 아스팔트에 차량의 폐 전면 유리에서 분리하여 전처리된 폐 PVB 필름이 1 내지 5wt%, 상기 차량의 내장재에서 분리하여 전처리된 폐 합성고무가 3 내지 10wt%가 혼합된다.

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본 발명은, 차량의 폐 전면유리로부터 분리된 폐 PVB 필름과, 상기 차량의 내장재로부터 분리된 폐 합성고무를 혼합하여 아스팔트 바인더를 제조함으로써, 폐기물을 자원화할 수 있으므로, 폐차 재활용률이 향상되고 폐기물 처리비를 저감할 수 있다.

또한, 폐 PVB 필름을 혼합한 아스팔트 바인더는 동절기 저온 취성 파괴를 감소시킬 수 있다.

또한, 폐 합성고무를 아스팔트 바인더에 혼합함으로써, 고온에서의 안정성과 탄성을 향상시켜 아스팔트 조성물의 제조 시 하절기 고온과 중차량에 의한 아스콘 소성 변형 저항성을 확보하는 효과가 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 보다 크고 5mm일 때는 골재 약 40 내지 60 wt%, 상기 골재(2)의 크기가 5 내지 13mm일 때는 골재 약 40 내지 60 wt%, 상기 채움재(4) 약 2.8 내지 3 wt%, 상기 아스팔트 바인더(10) 약 4 내지 8 wt%로 혼합된다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 아스팔트 조성물은 상기 골재(2)의 크기가 0 보다 크고 5mm일 때는 골재 약 52 wt%, 상기 골재(2)의 크기가 5 내지 13mm일 때는 골재 약 41 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), 폐 PVB 필름(14), 폐 합성고무(16), 연화제(18), 분산제(20) 및 탄성 첨가재(21)가 소정의 비율로 혼합된다.

상기 아스팔트 바인더(10)는, 아스팔트(12)가 80 내지 94.8wt%, 상기 폐 PVB 필름(14)이 1 내지 5wt%, 상기 폐 합성고무(16)가 3 내지 10wt%, 상기 연화제(18)가 0.1 내지 2wt%, 상기 분산제(20)가 0.1 내지 3wt%, 상기 탄성 첨가재(21)가 1 내지 5wt%로 혼합된다.

상기 아스팔트(12)는, 일반 도로 포장용으로 사용되는 아스팔트가 사용된다. 상기 아스팔트(12)는 AP-5를 사용하는 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 다른 것이 사용되는 것도 물론 가능하다. 상기 아스팔트(12)의 품질은 KS M 2201 스트레이트 아스팔트 규격을 따른다. 상기 아스팔트의 침입도와 연화점에 따라 상기 폐 PVB 필름(14)과 상기 폐 합성고무(16)의 함량을 조절할 수 있다.

상기 폐 PVB 필름(14)은, 상기 차량의 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, 상기 아스팔트 바인더(10)의 저온 취성 파괴 저항성을 증가시키고 중온화 작용을 한다. 또한, 상기 폐 PVB 필름(14)은, 상기 폐 합성고무(16) 및 상기 탄성 첨가재(21)의 용융 온도를 낮추는 기능을 한다.

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 폐 합성고무(16)는, 차량의 내장재로부터 분리한 에틸렌프로필렌고무(EPDM, Ethylene propylene diene monomer)인 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 내장재는 차문 또는 트렁크에 소음방지, 방수 및 충격 방지 등의 용도로 사용된 몰딩을 포함한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 폐 합성고무(16)는 차량에 사용된 합성 고무라면 어느 것이나 가능하다. 상기 폐 합성고무(16)는, 분말 형태로 전처리하여 사용한다. 상기 폐 합성고무(16)는 입도 1mm이하의 분말 형태로 전처리한다. 상기 폐 합성고무(16)는, 고온으로 가열된 바인더에 용융시켜 고온에서의 저항성을 높이고 탄성 회복력을 높이는 작용을 한다.

상기 연화제(18)는, 식물 추출 유지 계열로서 재료에 가소성을 부여해 용융 및 분산을 향상시켜, 제조시 고온 용융에 의한 상기 아스팔트 바인더(10)의 노화를 억제하는 작용을 한다. 상기 연화제(18)는 상기 아스팔트 바인더(10)내에서 약 0.1 내지 2wt%로 혼합된다.

상기 분산제(20)는, 금속염 지방산 계열로서 상기 아스팔트 바인더(10)에 용융된 상기 폐 PVB 필름(14)과 상기 폐 합성고무(16)를 고르게 분산시켜 품질을 균질화하고 저장 안정성을 높이는 작용을 한다. 또한 저장안정성을 향상 시키는 역할도 병행하여 재료의 저장시 품질을 균질하게 하는 역할을 한다. 상기 분산제(20)는 상기 아스팔트 바인더(10)내에서 약 0.1 내지 3wt%로 혼합된다.

상기 탄성 첨가재(21)는 블록 공중 합체로서 스티렌과 부타디엔의 공중합체의 일종이다. 열가소성 재료로서, 상기 아스팔트 바인더(10)의 탄성 및 신축성을 높이는 역할을 한다. 상기 탄성 첨가재(21)는 상기 아스팔트 바인더(10)내에서 약 1 내지 5wt%로 혼합된다.

표 1은 폐 PVB 필름, 폐 합성고무, 연화제, 분산제 및 탄성 첨가재의 함량에 따른 물성의 변화를 나타낸다. 기초 시험 단계에서 실시한 재료 함량별 물성 비교 시험에서는 타시험군에 비하여 연화점과 침입도 시험에서 우수한 성능을 보인 점과 폐PVB 필름 투입을 통한 저온 균열 저항성 확보 등을 고려하여 CASE 6 의 함량비가 최적으로 나타났다.

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. 또한, 상기 차량의 내장재로부터 상기 폐 합성고무(16)를 분리한다. 상기 폐 전면 유리에서 상기 폐 PVB 필름(14)과 폐 유리로 분리하는 방법은 이미 상용화된 장비나 기술을 이용할 수 있다. (S1)

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.

또한, 상기 폐 합성고무(16)는, 입도 1mm이하로 분쇄하여 분말 형태로 전처리한다.(S2)

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 폐 합성고무(16), 상기 연화제(18), 상기 분산제(20) 및 상기 탄성 첨가제(21)를 교반 혼합하여, 상기 아스팔트 바인더(10)를 제조한다.이 때, 상기 아스팔트(12)가 80 내지 94.8wt%, 상기 폐 PVB 필름(14)이 1 내지 5wt%, 상기 폐 합성고무(16)가 3 내지 10wt%, 상기 연화제(18)가 0.1 내지 2wt%, 상기 분산제(20)가 0.1 내지 3wt%, 상기 탄성 첨가재(21)가 1 내지 5wt%로 혼합된다. (S3)

상기 아스팔트 바인더(10)내에서 상기 폐 PVB 필름(14)이 약 1wt% 미만인 경우 아스팔트의 저온 취성 변화 저항성을 기대하기 어려우며, 약 5wt%를 초과하는 경우 고성능 아스팔트 바인더(PG 76-22)의 물성에 적합하지 않다.

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.

또한, 상기 폐 합성고무(16)를 혼합함으로써, 고온에서의 안정성과 탄성을 향상시킬 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: 폐 합성고무

Claims (15)

1. 골재, 채움재 및 아스팔트 바인더를 포함하고,
   상기 골재는 전기로 산화 슬래그 골재이고, 크기가 0 보다 크고 5mm미만일 때는 50 내지 60wt%, 크기가 5mm 내지 13mm일 때는 40 내지 49wt%가 혼합되고,
   상기 채움재는 폐 유리에서 분리한 폐 유리 미분말이고 2.8 내지 3 wt%,
   상기 아스팔트 바인더는 4 내지 8 wt%가 혼합되고,
   상기 아스팔트 바인더는, 아스팔트가 80 내지 86wt%, 상기 아스팔트에 차량의 폐 전면 유리에서 분리하여 전처리된 폐 PVB 필름이 1 내지 3wt%, 상기 차량의 내장재에서 분리하여 전처리된 폐 합성고무가 7 내지 10wt%, 연화제 0.1 내지 2wt%, 분산제 1 내지 2wt%, 탄성 첨가재 2 내지 3wt%가 혼합되고,
   상기 폐 PVB 필름은, 잔존 유리가 0.3 wt%이하이고, 길이가 10mm 미만으로 전처리되고,
   상기 폐 합성고무는, 상기 차량의 내장재로부터 분리한 에틸렌프로필렌고무(EPDM, Ethylene propylene diene monomer)이고, 입도 1mm 이하의 분말 형태로 전처리되며,
   연화점이 73℃이상이고, 침입도가 35mm이하이고, 점도가 3000cps 이하인 차량의 폐부품을 이용한 아스팔트 조성물.
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