KR102395274B1 - 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소의 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 및 이를 이용한 중온 순환 아스팔트 혼합물 - Google Patents

다환방향족탄화수소 및 이산화탄소의 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 및 이를 이용한 중온 순환 아스팔트 혼합물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 및 이를 이용한 중온 순환 아스팔트 혼합물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 파라핀오일, 아로마틱오일 중 적어도 어느 하나와 폴리에틸렌 왁스(Polyethylene Wax)를 80 ~ 90 : 10 ~ 20 중량%로 혼합조성된 제1혼합물 10 ~ 30 중량%와, 유화제, 결합제로서의 아민 5 ~ 8 중량%와, 글리콜유(Glycol oil)와 프로폭실레이트(Propoxlate)가 50 : 50 중량%로 혼합된 제2혼합물 10 ~ 30 중량%와, 폐자동차 엔진오일, 선박유, 절연유 중 적어도 하나 이상 선택된 재생광유 10 ~ 25 중량%와, 폐식용유, 올리브유, 로진 중 적어도 하나 이상 선택된 재생 식물성 유지 또는 올레산(Oleic Acid), 리놀레산(Linoleic Acid), 리놀레닌산(LInolenic Acid), 스테아르산(Stearic Acid), 라우레산(LauricAcid) 중 적어도 하나 이상 선택된 순환된(recycled) 재생 지방산 1 ~ 20 중량%와, AP-3, AP-5, 정유잔사유, 슬러리 오일, 중 적어도 하나 이상 선택된 아스팔트류 5 ~ 10 중량%와, 돼지기름, 소기름, 생선오일(fish oil), 천연 동물성 오일을 가공한 쇼튼닝(shortening) 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 동물성 오일 1 ~ 14 중량%와, 산화아연, 산화마그네슘 중 적어도 하나 이상 선택된 산화방지제 0.1 ~ 0.5 중량%와, 셀룰로오스 0.01 ~ 4 중량%로 조성된다.

Description

다환방향족탄화수소 및 이산화탄소의 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 및 이를 이용한 중온 순환 아스팔트 혼합물{MEDIUM TEMPERATURE RECYCLED ASPHALT ADDITIVES}
본 발명은 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소의 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 및 이를 이용한 중온 순환 아스팔트 혼합물에 관한 것으로, 특히, 중온 아스팔트 혼합물은 일반 아스팔트보다 약 30℃ 낮은 중온 영역에서 아스팔트 생산 및 시공이 가능하게 하는 방식으로 이산화탄소의 발생을 약 30% 절감할 수 있고 다환방향족탄화수소(Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)나 미세먼지와 같은 오염물질의 발생도 줄일 수 있으며, 낮은 온도로 시공이 이루어지므로 조기 교통 개방이 가능하며 이로 인한 교통정체의 감소로 차량 연료비, 탄소배출 등의 사회적 비용 또한 절감할 수 있으므로, 아스콘에서 발생하는 유해물질 문제가 대두되고 있는 상황에서 발암물질인 PAH의 함량이 낮도록 원료를 배합하여 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소의 배출이 저감될 수 있게 하는 친환경적인 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 및 이를 이용한 중온 순환 아스팔트 혼합물에 관한 것이다.
일반적으로, 도로포장에 사용되었다가 폐기되는 아스콘의 재이용은 자원 재활용과 환경보호에 유용한 것으로서, 천연골재의 부존자원 절약, 연간 20% 이상 급증하는 건설폐기물의 순환자원화 측면에서 바람직한 것이다.
상기한 아스콘의 주요 구성요소는 스트레이트 아스팔트와 골재로 이루어지며, 스트레이트 아스팔트는 아스팔텐 함량이 증가할수록 단단해지고 침입도가 낮아지며, 점도는 높아지며, 수지와 방향족 재료가 충분해야 아스팔트 고형질을 용해시켜 적절한 유동성을 갖게 된다.
여기서, 아스팔트의 아스팔텐 성분은 5 ~ 20% 정도이며, 짙은 갈색으로 고체성, 반고체성으로서 다공성 재료이며, 입자는 접착성이 매우 크고, 아스팔트계의 분산재 역할을 하는 레진(수지계)은 30 ~ 45% 정도를 차지하고, 방향족 재료는 총 아스팔트 함량의 30~45%를 차지하는 짙은 갈색의 액체로 존재 한다.
아스팔트와 골재의 접착성과 박리현상은 여러 물리 화학적 상호작용이 관련된 복잡한 현상을 가지며, 상기한 골재의 표면은 전기적으로 전화되어 있다. 화성암의 조성물인 실리카는 약한 음극성 전기를 띠며, 대부분의 골재들은 음전하와 양전하를 모두 띠는데 이는 음전하를 띤 실리카와 양전하를 띤 칼슘, 마그네슘, 철등이 혼성으로 구성되어 있기 때문이다.
상기한 특성을 가진 아스팔트와 골재를 이용하여 아스콘을 생산하고 포장이 되면 공용수명을 다하게 되어 폐아스콘이 되고, 아스콘 포장에 포함된 수명을 다한 아스팔트의 노화현상은 다음과 같다.
산소와 반응하여 점도가 상승하는 산화작용과, 아스팔트 내부에 함유된 미량의 휘발성분이 증발하여 침입도가 변화하는 휘발작용과, 아스팔트 분자의 재배열과 왁스성분의 결정형성으로 인하여 경도가 상승하는 중합반응과, 경량 오일액체의 표면 삼투출작용이 발생하는 상승작용과, 오일성분이나 레진 아스팔텐 등이 다공질 골재 속으로 선택적 흡수되어 제거되어 접착력이 감소되는 분리작용과, 아스팔트의 연화요소인 나프텐 방향족 및 극성 방향족 물질의 손실에 의한 아스팔트의 신도감소 및 골재의 파악력이 감소하는 현상이다.
상기한 노화현상은 자외선, 수분의 영향, 방향족분의 손실, 산화작용 등의 영향으로 노화되어 수명을 다하여 폐아스콘 또는 아스콘 폐기물로 되며, 이 폐아스콘은 파쇄, 선별 작업을 거처 순환골재로 가공되어 재생아스콘으로 재생산되어 다시 포장 작업을 통해 순환된다.
종래에는, 노후 및 파손된 아스팔트를 수거하여 폐기물로 매립하거나 또는 일부를 신규 아스팔트에 섞어 재사용하고 있지만, 폐기물로 매립하는 경우 매립량의 증가로 환경문제화 되고 있으며, 아스팔트에 섞어 사용하는 경우에도 폐아스팔트의 적절한 성상 복원 없이 그대로 재사용함에 따라 도로 성능 불량 및 수명 단축 등 제반 문제점들이 나타나고 있는 실정이다.
재생아스콘의 원료가 되는 순환골재는 파쇄 과정을 거치면서 미립분이 많이 발생하고 미립분의 과도한 혼입으로 골재표면의 먼지층이 먼저 아스팔트를 흡수하여 아스팔트의 점도를 증가시킴으로써 골재의 부착력을 감소시킨다. 부착력 감소는 수분에 민감한 제품이 되어 골재 탈리 및 포트홀을 유발하는 요인 중에 하나다.
상기한 바와 같이 노화된 아스팔트를 포장공사 시방 기준으로 회복시키기 위해 다양한 방법이 제시되고 있으나, 국내외에서 가장 많이 사용되는 방법은, 프로세스 오일 계열로(아로마틱, 나프테닉, 파라핀 혼합) 방향족 물질의 용해성을 이용하여 경화된 아스팔트 성분을 용융시키고, 유실된 방향족분의 보충으로 노화된 아스팔트를 재생하는 것이지만 손실분의 보강이 미약하여 접착력이 감소되고, 신도 회복의 저하로 균열 발생이 빈번하여 도로포장 수명 감소에 따른 추가 비용이 발생하는 실정이다.
일반적으로, 재생첨가제는 도로포장 후 노화된 아스팔트의 물성을 신아스팔트와 유사하게 만들기 위해 첨가하는 물질로 노화 아스팔트의 아로마틱 유분 함량을 증가시키고 아스팔텐의 함량을 감소시키는 역할을 한다.
순환 가열 아스팔트 혼합물은 순환골재를 25% 이상 사용한 재생 아스팔트 혼합물에 대하여 재생첨가제를 사용하도록 규정하고 있으며, 기존의 재생첨가제는 아로마틱 프로세스 오일(Aromatic Process Oil)인 DAE를 원료로 사용하고 있으며, 이러한 Aromatic계 오일에는 PAH(Polycyclic Aromatic) 성분이 15% 정도 함유되어 있다.
한편, 상기 다환방향족탄화수소(Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)는 두 개 이상의 벤젠고리를 가지는 방향족 화합물로 발암, 돌연변이 유발 및 생식독성물질로 알려져 있으며, PAH는 PAHs중에서도 3환 이상인 것을 의미하며, 1환과 2환은 발암 위험성이 인정되지 않았지만 3환 이상은 발암물질로 분류되는 것으로서, 스톡홀름 협약에서 잔류성 유기오염물질로 분류되고 있고 국제암연구소(IAPC)에서 인체 발암 등급 1등급으로 분류하고 있다.
기존의 가열아스콘은 일반적으로 약 160℃의 온도에서 생산 및 시공이 이루어진다. 중온첨가제는 아스팔트 콘크리트의 생산과 다짐을 기존보다 30℃ 낮은 온도에서 가능하게 한다.
상기한 중온첨가제를 사용하여 아스팔트의 생산·시공 온도를 낮추면 사용 연료 및 이산화탄소 배출을 30% 이상 절감하고, 아스팔트의 과다 연소를 방지하여 유해 유증기 및 악취 발생을 최소화할 수 있다.
PAHs는 방향족 고리가 2 ~ 4개인 경우 대개 기체 혹은 고체에 흡착된 형태로 분포하고, 5개 이상이 되면 고체에 흡착되는 성질을 가진다. 그러므로 아스팔트 생산 온도를 낮추면 유해 유증기의 발생이 감소하면서 PAHs가 증기에 흡착된 상태로 인체로 흡수되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점과 필요에 의해 안출된 것으로, 중온 아스팔트 혼합물은 일반 아스팔트보다 약 30℃ 낮은 중온 영역에서 아스팔트 생산 및 시공이 가능하게 하는 방식으로 이산화탄소의 발생을 약 30% 절감할 수 있고 다환방향족탄화수소(Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)나 미세먼지와 같은 오염물질의 발생도 줄일 수 있으며, 낮은 온도로 시공이 이루어지므로 조기 교통 개방이 가능하며 이로 인한 교통정체의 감소로 차량 연료비, 탄소배출 등의 사회적 비용 또한 절감할 수 있으므로, 아스콘에서 발생하는 유해물질 문제가 대두되고 있는 상황에서 발암물질인 PAH의 함량이 낮게 나타날 수 있도록 원료를 배합함으로써, 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소의 배출이 저감될 수 있게 하는 친환경적인 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 및 이를 이용한 중온 순환 아스팔트 혼합물을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적은, 파라핀오일, 아로마틱오일 중 적어도 어느 하나와 폴리에틸렌 왁스(Polyethylene Wax)를 80 ~ 90 : 10 ~ 20 중량%로 혼합조성된 제1혼합물 10 ~ 30 중량%와, 유화제, 결합제로서의 아민 5 ~ 8 중량%와, 글리콜유(Glycol oil)와 프로폭실레이트(Propoxlate)가 50 : 50 중량%로 혼합된 제2혼합물 10 ~ 30 중량%와, 폐자동차 엔진오일, 선박유, 절연유 중 적어도 하나 이상 선택된 재생광유 10 ~ 25 중량%와, 폐식용유, 올리브유, 로진 중 적어도 하나 이상 선택된 재생 식물성 유지 또는 올레산(Oleic Acid), 리놀레산(Linoleic Acid), 리놀레닌산(LInolenic Acid), 스테아르산(Stearic Acid), 라우레산(LauricAcid) 중 적어도 하나 이상 선택된 순환된(recycled) 재생 지방산 1 ~ 20 중량%와, AP-3, AP-5, 정유잔사유, 슬러리 오일, 중 적어도 하나 이상 선택된 아스팔트류 5 ~ 10 중량%와, 돼지기름, 소기름, 생선오일(fish oil), 천연 동물성 오일을 가공한 쇼튼닝(shortening) 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 동물성 오일 1 ~ 14 중량%와, 산화아연, 산화마그네슘 중 적어도 하나 이상 선택된 산화방지제 0.1 ~ 0.5 중량%와, 셀룰로오스 0.01 ~ 4 중량%로 조성된 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제에 의해 달성된다.
그리고, 상기 제1혼합물 조성 시 파라핀오일과 아로마틱오일을 혼합할 때, 파라핀오일과 아로마틱오일은 60 ~ 80 : 20 ~ 40 중량%로 혼합하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 제1혼합물 중 다환방향족탄화수소(polycyclic aromatic hydrocarbon)의 함량은 0.5 중량% 이상 ~ 10 중량% 미만인 것이 바람직하다.
또한, 상기 아민류는, 다이에틸렌트리아민(Diethylenetriamine), 트라이에틸렌테트라민(Triethylenetetramine), 라우릴아민(Laurylamine), 스테아릴아민(Stearylamine), 알릴아민(Allylamine), 아미노에틸에탄올아민(aminoethylethanolamine), 다이에틸미리스틸아민(Dimethylmyristylamine), 트라이에탄올(Triethanolamine), 다이에탄올아민(Diethanolamine), 모노에탄올아민(Monoethanolamine), 아밀아민(Amylamine), 에틸아민(ethylamine), 메틸아민(methylamine), 페닐라민(Phenylamine), 프로필아민(Propylamine) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
한편, 상기한 목적은, AP-5, AP-3, 개질아스팔트 PG76-22, 개질아스팔트 PG82-22 중 어느 하나 95 ~ 98 중량%와 제1항 또는 제2항에 의한 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 2 ~ 5 중량%로 이루어진 중온 아스팔트 3 ~ 6 중량%와; 골재 94 ~ 97 중량%가 혼합조성된 중온 순환 아스팔트 혼합물에 의해서도 달성된다.
본 발명은 중온첨가제를 사용하여 일반적인 가열아스콘의 생산, 시공온도인 160℃보다 약 30℃ 낮은 온도에서도 아스팔트 혼합물의 생산 및 시공이 가능하며, 아스팔트의 점도를 낮추어 중온영역에서도 아스팔트가 골재에 균일하게 코팅되도록 유지하며 다짐효과를 향상시키는 효과를 가진다.
특히, 발암물질인 PAH의 함량이 낮아질 수 있도록 하기 위하여 파라핀오일과 아로마틱오일의 배합비를 조절함으로써, 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소의 배출이 저감될 수 있게 하는 친환경적인 최대한 인체에 유해하지 않은 첨가제가 제조되도록 하는 중온 순환아스콘 첨가제를 제공하는 효과를 가진다.
아울러, 아스팔트의 유동성을 개선하기 위해 점도를 낮춰주며, 왁스계열 중온첨가제의 단점인 취약한 박리저항성을 해결하기 위해 계면활성제를 사용하여 골재와 아스팔트 사이의 부착력을 증진시키고 재료들의 분산이 잘 이루어지게 하는 효과를 가진다.
도 1은 국토교통부에서 발행한 '아스팔트 혼합물 생산 및 시공 지침(간행물등록번호 11-1613000-000218-0)'의 표지
본 발명에 따른 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제를 제1실시예와 제2실시예로 구분하여 설명하되, 제1실시예의 상세한 설명 후 제2실시예의 설명에서는 제1실시예와 중복된 구성요소의 설명은 생략하고 제1실시예의 구성요소와 다른 제2실시예의 구성요소만을 설명하기로 한다.
<제1실시예>
본 발명에 따른 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 중 제1혼합물은, 파라핀오일, 아로마틱오일 중 적어도 어느 하나와 폴리에틸렌 왁스(Polyethylene Wax)를 80 ~ 90 : 10 ~ 20 중량%로 혼합하여 이루어진 것으로서, 상기 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 조성물의 전체 100중량%에 대하여 10 ~ 30 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 제1혼합물 중 폴리에틸렌 왁스(Polyethylene Wax)는 파라핀오일 또는 아로마틱오일에 넣어 녹는점 및 강도를 증대하고 윤활제, 이형제로 이용되며, 양초, 파라핀지, 등사판 원지 등의 개량에도 이용된다.
상기 제1혼합물 중 파라핀오일과 아로마틱오일은 아스콘의 노화에 따라 감소된 성분인 방향족탄화수소 유분을 보충하여 보다 우수한 성상 복원 능력을 향상시키기 위한 것으로서, 항오염성, 저온특성, 고탄성 유지, 산화 안정성이 우수하며, 단일결합 형태로 장기간 사용해도 빛과 열에 대한 변색과 오염 극히 적으며, 수 분리성이 우수하여 물 흡수 시 유화를 일으키지 않으며, 포화탄화수소 형태로 자외선, 공기 중의 산소로 인한 산화를 방지하므로 제품의 내후성이 향상된다.
여기서, 상기 제1혼합물 조성 시 파라핀오일과 아로마틱오일을 혼합할 때, 파라핀오일과 아로마틱오일은 60 ~ 80 : 20 ~ 40 중량%로 혼합하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에서는 상기 제1혼합물 조성 시 인체와 환경에 유해하고 발암물질인 PAH(polycyclic Aromatic hydrocarbon, 다환방향족탄화수소)의 함량을 최소화하면서 본 발명에 따른 첨가제의 기능이 최대한 활성될 수 있도록 하기 위하여 아로마틱오일을 단독으로 첨가할 수도 있지만, 아로마틱오일은 PAH 함량이 높기 때문에 파라핀오일과 혼합하여 첨가하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 파라핀오일과 아로마틱오일의 혼합비를 60 : 40, 70 : 30, 80 : 20의 중량%로 하여 조성된 제1혼합물의 PAH 함량이 제1혼합물 100 중량%에 대하여 0.5 중량% 이상 ~ 10 중량% 미만이 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 다환방향족탄화수소(polycyclic aromatic hydrocarbon, PAH) 함량이 0.5 중량% 미만일 경우 제1혼합물의 기능인 성상 복원 능력, 산화방지력 등이 저하되며, 10 중량% 이상일 경우 제1혼합물의 기능이 크게 향상되지 않으며 PAH 함량만 추가되므로 바람직하지 않다.
본 발명 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 중 유화제, 결합제로서의 아민은 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 조성물의 전체 100 중량%에 대하여 5 ~ 8 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 아민은, 다이에틸렌트리아민(Diethylenetriamine), 트라이에틸렌테트라민(Triethylenetetramine), 라우릴아민(Laurylamine), 스테아릴아민(Stearylamine), 알릴아민(Allylamine), 아미노에틸에탄올아민(aminoethylethanolamine), 다이에틸미리스틸아민(Dimethylmyristylamine), 트라이에탄올(Triethanolamine), 다이에탄올아민(Diethanolamine), 모노에탄올아민(Monoethanolamine), 아밀아민(Amylamine), 에틸아민(ethylamine), 메틸아민(methylamine), 페닐라민(Phenylamine), 프로필아민(Propylamine) 중 어느 하나로 선택하는 것이 바람직하다.
상기 아민류는 포트홀 및 균열 등의 도로 파손 발생 골재가 아스팔트 바인더보다 수분에 대한 친화성이 좋으므로, 골재를 둘러싼 아스팔트가 벗겨져 나타나는 박리현상을 저감시키게 하기 위하여 이온 결합을 음극 양극 모두 결합할 수 있는 계면활성제 및 유화제이다.
즉, 상기 아민류는 유화제와 계면 활성제로 사용되는 것으로서, pH유지제로서, pH를 상승시키고 유지하여 미생물의 장해를 최소화하고, 방청 성능을 부여하여 가공소재를 보호하며, 완충하는 역할과 물에 충분히 용해되지 못하는 성분이나 기름을 용해하는 역할을 하며, 환경적으로 안전한 물질이다.
본 발명 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 중 제2혼합물은, 글리콜유(Glycol oil)와 프로폭실레이트(Propoxlate)가 50 : 50 중량%로 혼합하여 이루어진다.
상기 글리콜류는 프로필렌 글리콜의 축합체이며, 글리콜(2가 알코올)을 탈수함으로써 중합체를 형성하거나 프로필렌옥사이드를 중합하여 합성한다.
알코올의 중합체인 글리콜류는 폴리에테르구조로 8개 이상의 중합체가 되면 친수성과 친유성이 적합하여 아스팔트의 유동성을 증가시키기에 적합한 물성을 나타내며 골재표면의 금속이온과의 친화성이 증가하여 박리방지효과가 증가한다. 그 이하의 중합도에서는 친유성과 친수성이 떨어져 유동성/박리방지성 모두 저하하며, 이들은 계면활성제로서 주로 소포제 용도로 사용되고 있다.
프로폭실레이트(중합체)는 골재 표면의 금속이온에 대한 친화력이 뛰어난 글리콜류와 지방산과의 에스테르 반응에 의해 제조되며 글리콜류의 골재 친화성에 아스팔트와의 상용성을 부가하기 위해 제조된 물질로서 글리콜류의 약점인 아스팔트와의 친화성을 증가시키기 위해 제조, 도입된 것이다.
프로폭실레이트의 첨가로 아스팔트의 유동성은 더욱 증가하며 아스팔트와 골재와의 박리방지 효과가 증가한다. 이는 글리콜류의 중합도와 관계가 있으며 중합도 4 이상에서 박리방지효과가 증가하고 그 이하에서는 그 효과가 미미하다.
일례로 글리콜류(폴리프로필렌글리콜, PPG)의 중합도가 5-50이 적합하고 5 이하에서는 소포성/박리방지성이 떨어지며, 50 이상에서는 아스팔트와의 상용성이 떨어져 계면활성제로서의 성능이 저하되어 아스팔트의 유동성이 떨어지며 소포성 및 박리방지성도 저하한다. 바람직하기는 중합도 4-30, 더 바람직하기는 4-12이 적합하다. 한편, 프로폭실레이트는 지방산의 체인길이에 따라 아스팔트와의 상용성이 달라지는데 탄소수 16이 적합하고 그 이하에서는 박리방지 효과가 떨어진다.
상기한 제2혼합물은 아스팔트의 점도를 적절히 저하시켜 유동성을 향상시킴과 더불어, 혼합물의 균일한 분산성을 극대화시키기 위한 것이며, 모두 생분해성으로서 시공 후 잔여 오일들에 의한 오염이 발생되지 않는 장점을 가지며, 상기 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 조성물의 전체 100중량%에 대하여 10 ~ 30 중량%를 첨가하는 것이 바람직하며, 10 중량% 미만 첨가 시 분산성이 저하되고, 박리방지성이 떨어지며, 유동성이 저하되고, 30 중량% 초과 첨가 시 유동성과 흐름성이 너무 높아 작업성이 저하되며, 기대하는 효과가 미미하다.
본 발명 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 중 재생 광유는 폐자동차 엔진오일, 선박유, 절연유 중 적어도 하나 이상이 선택되어 첨가될 수 있으며, 본 발명 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제의 전체 100 중량%에 대하여 10 ~ 25 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 재생 광유는 폐아스콘 용융의 원활성, 신도의 상승 및 폐아스콘의 노화상태를 회복시키기 위하여 첨가될 뿐만 아니라 고가의 프로세스오일을 대체하여 30% 이상의 저렴한 제조단가를 얻을 수 있으며, 소각 또는 버려지는 폐유를 재활용함으로써, 자연환경 보호와 수입 대체 효과를 얻을 수 있게 한다.
따라서, 본 발명 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제의 전체 100 중량%에 대하여 10 ~ 25 중량%를 첨가하되, 10 중량% 미만 첨가 시 제조단가의 절감효과를 얻기 힘드며, 25 중량% 초과 첨가 시 프로세스오일 첨가량보다 비슷하거나 더 많게 되어 제조단가의 절감효과는 얻을 수 있지만, 용융효과가 떨어지고 반복재생이 불가하다.
본 발명 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 중 재생 식물성 유지는 폐식용유, 올리브유, 해바라기씨유, 로진 중 적어도 하나 이상이 선택되고, 순환된(recycled) 재생 지방산은 올레산(Oleic Acid), 리놀레산(Linoleic Acid), 리놀레닌산(LInolenic Acid), 스테아르산(Stearic Acid), 라우레산(LauricAcid) 등을 말하며, 상기한 지방산 외에도, 카프릭산(Capric Acid), 라우릴산(Lauric Acid), 미리스틱산(MyristicAcid), 팔미토레익산(Palmitoleic Acid), 리시놀레익산(Ricinoleic acid), 바세닉산(Vaccenic Acid), 알파리놀레닉산(Alpha-Linolenic Acid, ALA), 감마리놀레닉산(Gamma-Linolenic Acid, GLA), 아라키딕산(Arachidic Acid), 가도레익산(Gadoleic Acid), 아라치도닉산(Arachidonic Acid, AA), 비헤닉산(Behenic acid), 에루식산(Erucic acid), 리노세릭산(Lignoceric acid) 중 어느 하나를 선택하여 제조하거나, 적어도 하나 이상 조합하여 첨가할 수도 있다.
상기한 재생 식물성 유지 또는 재생 지방산은 아스팔트와 골재 사이의 결합력을 향상시키고 아스팔트 혼합물에 신축성을 부여함으로써, 보다 높은 강도를 발현할 수 있게 하며, 아스팔트와 골재 사이의 결합력을 향상시킨다.
상기 재생 식물성 유지 또는 재생 지방산은 본 발명 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제의 전체 100 중량%에 대하여 1 ~ 20 중량%를 첨가하며, 가소제 또는 유연제의 역할을 할 수 있고, 폐아스콘 용융의 원활성, 신도의 상승 및 구재 아스팔트의 노화상태를 회복시키기 위하여 첨가될 뿐만 아니라 고가의 프로세스오일을 대체하여 30% 이상의 저렴한 제조단가를 얻을 수 있으며, 소각 또는 버려지는 식물성 유지를 재활용함으로써, 자연환경 보호와 수입 대체 효과를 얻을 수 있게 한다.
상기한 상기 재생 식물성 유지 또는 재생 지방산을 1 중량% 미만 첨가 시 원료 절감효과가 미미하며, 20 중량% 초과 첨가 시 프로세스오일의 기능과 효과가 떨어지므로 1 ~ 20 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제는 폐아스콘의 성상 복원 능력 또는 노화 복원효과가 우수하여 신도, 점도, 침입도의 회복효과가 우수하게 된다.
그리고, 상기 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 중 첨가되는 아스팔트류는 AP-3, AP-5, 정유잔사유, 슬러리 오일, ABA 10~20, ABA 20~30 중 적어도 하나 이상 선택되는 것으로서, 아스콘의 물성을 더욱 향상시키고, 골재 표면에 도포되어 바인더로 작용하면서 연성을 개선 또는 강도를 상승시키며, 열가소성, 복원력 향상, 탄성력 증가, 점성 및 점도조절용으로 첨가되며, 신도를 회복시키고, 접착력 및 탄성력을 회복시킨다.
상기한 아스팔트류는 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제의 전체 100 중량%에 대하여 5 ~ 10 중량%를 첨가하며, 5 중량% 미만 첨가 시 골재 표면에 미미하게 도포되어 바인더로서의 기능이 구현되기 곤란하고, 10 중량% 초과 첨가 시 점도조절이 곤란하다.
또한, 상기 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 중 동물성 오일은 돼지기름, 소기름, 생선오일(fish oil), 천연 동물성 오일을 가공한 쇼튼닝(shortening) 중 적어도 하나 이상을 선택하여 첨가되는 것으로서, 폐아스콘의 중온화를 위하여 사용되고, 중온화 효과 이외에도 폐아스콘을 연질로 개량하기 위하여 사용된다.
즉, 폐아스콘의 화학적 구성성분 중 부족한 부분인 세츄레이트(saturates) 부분을 화학적으로 보강해 줄 수 있으며, 폐아스콘을 이용하여 만들어진 아스팔트 혼합물의 물리적 특성을, 신규한 아스팔트 바인더와 골재를 혼합하여 만든 비재생(비재활용) 아스팔트 혼합물과 동일한 거동 특성을 가질 수 있게 할 수도 있다.
상기한 동물성 오일은 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제의 전체 100 중량%에 대하여 1 ~ 14 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 동물성 오일이 1 중량% 미만으로 첨가되는 경우, 아스팔트 혼합물의 취성이 강하게 되며 아스팔트 혼합물 생산 시 점도 상승으로 인하여 생산 자체가 불가능하게 되거나 또는 생산시의 온도를 높여야 한다.
아스팔트 혼합물의 취성이 강하게 되면, 온도감소에 따른 균열 저항성이 감소되고 수분 침투로 인하여 2차 포장 파손이 야기될 가능성이 높아질 뿐만 아니라 교통하중에 의해 피로 균열 파손 발생가능성이 높아지게 된다.
그리고, 상기 동물성 오일이 14 중량%를 초과하여 포함되면 아스팔트 혼합물로 이루어진 도로포장의 강성이 감소되어, 여름철 고온에서 교통하중에 의한 소성변형이 발생될 가능성이 매우 커지므로, 동물성 오일은 14 중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 중 첨가되는 산화방지제는 산화아연, 산화마그네슘 중 적어도 하나 이상 선택된 것으로, 합성고무 또는 수지를 보호하며, 내열성과 내구성을 향상시키기 위한 역할을 하는 것으로 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제의 전체 100 중량%에 대하여 0.1 중량% ~ 0.5 중량%로 함유되는 것이 바람직하며, 0.1 중량% 미만으로 함유되는 경우 산화방지제의 역할 미비로 자외선, 열, 공기 중의 산소에 의해 합성고무 및 수지가 쉽게 산화되어 재생된 구재 아스팔트의 기능이 현저히 떨어지고, 0.5 중량%를 초과하여 함유되는 경우 내후성은 어느 정도 향상되지만 그 효과는 크지 않고 분산성이 저하될 수 있으며, 효과보다는 제품의 단가만 상승시키는 결과만 초래하게 된다.
그리고, 상기 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 중 셀룰로오스는 목재를 처리하여 얻는 펄프의 주성분으로 종이, 화학 섬유의 원료이며, 독특한 구조적 특성을 가지는 체인 모양의 생체고분자이며, 장력이 아주 강하고, 여러 가지 방식으로 화학적인 변형이 가능해서 구조적인 결합력 강화를 위하여 첨가되는 것으로, 인장강도나 인장탄성계수와 같은 고분자의 기계적 강도 등을 크게 개선시키고, 산소투과도가 낮고 기계적 성질이 우수하며, 재료들간의 연결고리를 형성시킴으로써 소성 변형에 의한 수축균열을 방지해 주는 역할을 한다.
본 발명에서는, 상기 셀룰로오스가 첨가됨으로써, 재생광유, 식물성 유지 또는 재생 지방산, 동물성 유지 등의 기름성분을 흡수하여 점도를 높이는 역할을 한다.
즉, 여름철 본 발명에 따른 중온 순환아스콘 첨가제를 제조할 때, 주변 환경 및 온도가 높을 경우 점도가 낮을 경우 불필요하게 흐름성이 좋아 작업성을 저하시키므로 흐름성을 조절하여 작업성을 향상시키고 첨가제의 구조적인 결합력을 강화시킬 수 있게 된다.
상기한 셀룰로오스는 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제의 전체 100 중량%에 대하여 0.01 ~ 4 중량%를 첨가하는 것이 바람직하며, 4 중량% 이상 첨가 시 점도가 높아져서 흐름성을 제어하기는 용이하나 흐름성이 너무 낮아 후술하게 될 중온 순환 아스팔트 혼합물 생산 시 혼합률 및 생산성이 저하되며, 0.01 중량% 미만 첨가 시 기름성분의 흡수율이 미미하여 점도조절 및 흐름성 조절에 효과가 없다.
따라서, 상기한 셀룰로오스는 동절기와 하절기 주변 온도에 따라서 첨가량을 선택하여 첨가하는 것이 바람직하나 동절기에는 0.01 중량%가 적합하고, 하절기에는 2 ~ 4 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
<제2실시예>
한편, 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제를 아스팔트와 혼합한 후 골재와 혼합교반시킴으로써, 현장에서 중온 순환 아스팔트 혼합물을 제조하여 사용할 수 있다.
즉, AP-5, AP-3, 개질아스팔트 PG76-22, 개질아스팔트 PG82-22 중 어느 하나 95 ~ 98 중량%에 본 발명에 따른 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제 2 ~ 5 중량%를 첨가하여 혼합교반시킴으로써, 중온 아스팔트를 혼합한다.
그리고, 상기한 중온 아스팔트 3 ~ 6 중량%와 골재 94 ~ 97 중량%를 혼합한 후 교반하여 중온 순환 아스팔트 혼합물을 조성한다.
여기서, 상기한 중온 순환 아스팔트 혼합물에 사용되는 골재는 2014년 1월에 국토교통부에서 발행한 '아스팔트 혼합물 생산 및 시공 지침(간행물등록번호 11-1613000-000218-0)'의 제2장 재료편에 기재된 골재를 사용하고, 상기 '아스팔트 혼합물 생산 및 시공 지침(간행물등록번호 11-1613000-000218-0)'에 기재된 혼합물 배합설계기준에 따라 골재의 입도를 선정하여 배합함으로써, 중온 순환 아스팔트 혼합물이 제조되어 현장에서 사용하게 되는 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제는 폐아스콘의 성상 복원 능력 또는 노화 복원효과가 우수하여 신도, 점도, 침입도의 회복효과가 우수하게 된다.

Claims (5)

  1. 파라핀오일과 아로마틱오일은 60 ~ 80 : 20 ~ 40 중량%로 혼합한 것과 폴리에틸렌 왁스(Polyethylene Wax)를 80 ~ 90 : 10 ~ 20 중량%로 혼합조성된 제1혼합물 10 ~ 30 중량%와, 다이에틸렌트리아민(Diethylenetriamine), 트라이에틸렌테트라민(Triethylenetetramine), 라우릴아민(Laurylamine), 스테아릴아민(Stearylamine), 아미노에틸에탄올아민(aminoethylethanolamine), 다이에틸미리스틸아민(Dimethylmyristylamine), 트라이에탄올아민(Triethanolamine), 다이에탄올아민(Diethanolamine), 모노에탄올아민(Monoethanolamine), 아밀아민(Amylamine), 메틸아민(methylamine), 페닐라민(Phenylamine) 중 어느 하나로 선택된 유화제, 결합제로서의 아민 5 ~ 8 중량%와, 글리콜유(Glycol oil)와 프로폭실레이트(Propoxlate)가 50 : 50 중량%로 혼합된 제2혼합물 10 ~ 30 중량%와, 폐자동차 엔진오일, 선박유, 절연유 중 적어도 하나 이상 선택된 재생광유 10 ~ 25 중량%와, 폐식용유, 올리브유, 로진 중 적어도 하나 이상 선택된 재생 식물성 유지 또는 올레산(Oleic Acid), 리놀레산(Linoleic Acid), 리놀레닌산(LInolenic Acid), 스테아르산(Stearic Acid), 라우레산(LauricAcid) 중 적어도 하나 이상 선택된 순환된(recycled) 재생 지방산 1 ~ 20 중량%와, AP-3, AP-5, 정유잔사유, 슬러리 오일, 중 적어도 하나 이상 선택된 아스팔트류 5 ~ 10 중량%와, 돼지기름, 소기름, 생선오일(fish oil), 천연 동물성 오일을 가공한 쇼튼닝(shortening) 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 동물성 오일 1 ~ 14 중량%와, 산화아연, 산화마그네슘 중 적어도 하나 이상 선택된 산화방지제 0.1 ~ 0.5 중량%와, 셀룰로오스 0.01 ~ 4 중량%로 조성된 다환방향족탄화수소 및 이산화탄소 배출저감용 중온 순환아스콘 첨가제.
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