KR102547444B1 - 열가소성 폐플라스틱을 활용한 친환경 아스팔트 개질 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열가소성 폐플라스틱을 활용한 친환경 아스팔트 개질 조성물 및 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐플라스틱 또는 폐플라스틱 혼합물을 이용한 고분자 개질 아스팔트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명을 이용하면 폐플라스틱으로 인한 환경오염 문제를 해결할 수 있으며, 또한 현재의 기술로는 재활용이 어려워, 대부분 매립 및 소각되고 있는 색상과 구성성분이 둘 이상의 폐플라스틱 혼합물도 가치있게 재활용 할 수 있다. 본 별명은 아스팔트 100 중량부기준으로, 열가소성 플라스틱 쓰레기 1 내지 15 중량부; 고분자 물성 개질제 1내지 10 중량부; 상용화제 0.1내지 3 중량부를 포함하는 폐플라스틱을 활용한 고분자 개질 아스팔트 조성물을 제공한다. 본 발명을 활용하면, 보다 선택적 사용이 용이하고, 보다 넓은 온도 범위에서 우수한 물성을 발현하며, 저장 안정성이 개선된, 보다 친환경적이고 경제적인 아스팔트 개질 조성물을 제조 할 수 있다.

Description

열가소성 폐플라스틱을 활용한 친환경 아스팔트 개질 조성물 및 그 제조방법 {Eco-friendly modified asphalt composition by utilizing thermoplastic recyclates}

본 발명은 열가소성 폐플라스틱{Plastic waste}을 활용한 친환경 아스팔트 개질 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열가소성 폐플라스틱을 활용한 친환경 아스팔트 개질 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 또한 보다 상세하게는 현재의 통상적인 기술력으로는 재활용되지 못하고 매립되거나 소각되고 있는 재활용이 어려운 폐플라스틱을 활용한 친환경 아스팔트 개질 조성물 및 그 제조방법에 대한 것이다.

지난 1950년대 이후부터 플라스틱은 본격적으로 생산되어 소비되고 있으며, 세계 시장의 규모는 7,500억달러 이상으로 성장하였다. 유엔에 따르면 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트{PET}등이 주로 사용되는 플라스틱 병의 사용량은 2016년 기준 4천 800억개 이상으로 집계 되었으며, 2021년에는 5천 800억개 이상으로 늘어날 것으로 예상된다. 하지만, 현재 발생되는 플라스틱 쓰레기의 대부분이 재활용되지 못하고 매립되거나, 소각되고 있는 실정이다. 대부분의 플라스틱은 쉽게 분해할 수 없는 화학구조를 가지고 있으며, 플라스틱 쓰레기의 발생량이 늘어날수록 자연분해 기간은 기하급수적으로 늘어나고 있다. 발포 폴리스티렌{EPS} 컵의을 매립했을 경우, 자연적으로 분해되는 기간은 50년이고, 일회용기저귀는 450년, 낚시줄은 600년 이상이 걸리는 것으로 알려져 있다. 플라스틱이 현재와 같이 재활용되지 못하면, 결국 땅에는 폐플라스틱이 계속 쌓이게 되고, 강과 해안에는 플라스틱 병과 작은 입자의 플라스틱 쓰레기가 떠다니게 되어 인류의 삶에 엄청난 위협이 될 것이다. 이와 같이, 플라스틱 쓰레기 문제는 현재 인류를 위협하는 가장 위험한 과제 중 하나이며, 국내외 적으로 플라스틱 쓰레기 문제를 해결하기 위한 여러 과제들이 진행되고 있다.

우리나라의 경우에도 플라스틱 쓰레기로 인한 환경오염 문제가 날로 심각해 지고 있기 때문에, 이 문제를 해결하기 위한 다각적인 노력이 진행되고 있는데, 플라스틱 사용량의 감축노력과 폐플라스틱에 대한 재활용 노력이 대표적인 것이다.

현재 플라스틱 쓰레기를 효율적으로 수거하여 재활용하기 위하여, 지역자치단체 마다 지정된 플라스틱 쓰레기 수거업체를 통해, 가정 및 기업에서 사용 후 배출되는 플라스틱 쓰레기를 수거한 후, 폐플라스틱 선별 업체를 통하여 다시 사용 가능한 제품과 소각 폐기해야 하는 제품으로 분리작업을 하고 있다. 가정 및 산업현장에서 1차로 분리 수거된 플라스틱이라 할지라도, 일반적으로 선별 수거된 전체 물량에 60% 이상이, 재활용이 불가능한 형태로 최종적으로 분류되어 전량 소각되고 있다. 재활용이 불가능한 형태의 플라스틱 쓰레기의 유형은 한가지 제품을 구성하는 소재가 서로 상이한 장난감, 볼펜, 칫솔 등의 사출제품 및 포장용 필름 제품, 색상이 다양한 폴리에틸렌테레프탈레이트{PET}, 폴리에틸렌{PE} 및 폴리프로필렌{PP} 병, 내용물을 비울 수 없는 매니큐어, 마스카라 등 화장품을 담는 병, PVC 및 기타 합성고무 제품 등을 들 수 있다.

이러한 재활용이 불가능한 제품들은 현재 전량 소각되거나 매립되고 있기 때문에 막대한 환경오염을 야기시켜, 그에 따른 사회적 비용을 증가시키고 있다. 현재 재활용이 가능한 것으로 구분되는 폐플라스틱 종류로는 크게, 폴리에틸렌{PE} 제품, 폴리프로필렌 제품{PP}, 폴리에틸렌테레프탈레이트{PET} 제품 군 등을 들 수 있다. 상기 재활용이 가능한 폐플라스틱 들은 PCR{Post-Consumer Recycled} 또는 PIR{Post-Industrial Recycled} 플라스틱 제품으로 재활용되고 있다. 선별된 플라스틱 쓰레기가 PCR{Post-Consumer Recycled}과 PIR{Post-Industrial Recycled} 플라스틱으로 재활용 되기 위해서는 분쇄 및 세척공정, 선별분리공정, 혼합공정을 공정을 거치는 데, 최종적으로 파우더{Powder}, 펠릿{Pellet} 또는 플레이크{Flake}형태가 된다. 그러나 이 과정에서 폐플라스틱에 색상이 있거나, 서로 상이한 성질의 플라스틱이 이종 이상 섞여있는 경우가 많아, 재활용되지 못하고 다시 소각시켜야 하는 경우가 빈번히 발생하고 있으며 현재의 통상적인 기술로는 이 문제를 해결하지 못하고 있다.

아스팔트는 유기화합물과 미량의 무기화합물 등이 포함된 수천 종 이상의 고분자 탄화수소이다. 흑색 또는 흑갈색의 고체 및 반고체 상태를 하고 있다. 석유의 원유를 증류하고 남은 성분이 석유 아스팔트로, 석유가 지중에서 자연의 증류작용을 받아 생성된 아스팔트가 천연 아스팔트이다. 주 성분은 복잡한 고급 탄화수소이며, 황, 질소, 산소화합물 및 무기물을 포함한다.

상기 아스팔트는 보다 구체적으로, 천연 아스팔트, 석유계 아스팔트 및 포장용 타르와 같은 종류로 나눠지며 스트레이트 아스팔트, 유화 아스팔트가 널리 알려져 있다. 아스팔트는 기본적으로 타 물질과의 점착성이 뛰어나기 때문에 결합재료나 접착재료로 많이 이용되며, 사용 목적에 따라 용이한 방법으로 점도를 변화시킬 수 있는 장점이 있어 그 활용에 대한 가치가 크다. 주로 도로 포장용, 방수용, 도로용, 일반 공업용, 농업용 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 아울러, 석유 아스팔트는 천연 아스팔트에 비하여 불순물이 적고, 사용 목적에 따라 그 성질을 쉽게 조절할 수 있는 장점으로 인해, 현재 사용되고 있는 아스팔트는 대부분 석유 아스팔트이다.

스트레이트 아스팔트는 원유로부터 아스팔트 성분을 가능한 한 변화시키지 않고 추출한 것으로, 페트롤렌{Petrolene} 또는 마르텐{Marten}이라는 고점성의 오일상 또는 수지상의 물질 속에 아스팔텐{Asphaltene}이라는 고분자의 고형물이 분산되어 있다. 스트레이트 아스팔트는 주로 신축성과 접착력이 좋기 때문에 도로 포장재료로 주로 사용되고 있다, 그러나 스트레이트 아스팔트는 연화점이 낮고 온도 감온비가 크며, 내후성과 응집력이 약한 단점이 있다.

아스팔트의 성능을 구분하는 등급으로는 공용성 등급과 침입도 등급을 들 수 있다. 공용성 등급은 PG XX-YY 형태로 표현되며, XX는 고온 사용등급을 YY는 저온 사용 등급을 의미한다. 고온 등급이 높은 아스팔트 포장도로는 고온에서의 소성변형에 대한 저항성이 높다는 의미이며, 저온 등급이 낮은 아스팔트는 저온에서의 깨짐 현상 등에 강하다는 의미이다. 예를 들면 국내에서 가장 많이 사용되는 공용성 등급 PG 64-22 등급의 아스팔트의 최고 사용 온도는 여름철 64도씨, 최저 사용 온도는 겨울철 -22를 의미한다. 아스팔트의 또 따른 성능 구분으로 활용되고 있는 침입도 등급은 국제 기술표준 ASTM D946에 따라 측정하게 된다. 표준 시험 침을 규정온도에서 규정된 하중 및 시간 동안 아스팔트에 관입 시킨 후, 그 관입량을 아스팔트의 침입도로 규정 사용한다. 보다 구체적으로는 침입도는 기준온도 25도씨에서 아스팔트의 경도를 나타내는 대표 지수로서, 아스팔트에 100g의 힘으로 5초동안 규정된 침으로 힘을 가한 후, 관입 깊이를 기록한 것이다. 관입 깊이가 작을수록 아스팔트의 경도는 높은 것을 의미한다. 기록은 0.1mm 단위로 기록하며, 40~50, 60~70, 85~100, 120~150, 200~300의 5가지 표준 등급으로 분류된다. 즉 침입도 40~50 아스팔트는 침입도 200~300의 아스팔트 보다 단단한 아스팔트이다. 국내의 경우 침입도 85~100 등급과 60~70 등급의 아스팔트가 가장 많이 사용되고 있다.

아스팔트는 열에 의해 쉽게 변형이 되고, 저온에서 쉽게 깨지는 품질적인 단점이 있기 때문에, 자동차 수요 및 교통 체증의 증가 및 중 차량 증가 등 도로 위의 하중이 계속 증가되는 현재 추세를 맞추기에는 품질적인 한계를 보이고 있다. 이러한 사용 환경변화는 아스팔트 수명을 단축시키고 있으며, 그 일반적인 파괴 유형은 다음과 같다. 고온 물성 취약에 의해 발생되는 소성변형과 저온물성 취약 및 장시간 반복되는 피로에 의한 피로균열과 저온균열 등이 있다. 이렇듯 수명이 단축되고 있는 아스팔트 포장 도로의 유일한 해결책은 개질 아스팔트로의 대체이다. 일반 아스팔트의 품질을 개선한 개질 아스팔트는 일반 아스팔트 포장 도로의 수명을 최대 두 배까지 연장 시킬 수 있다. 이러한 수명 연장은 도로 보수에 따른 교통 체증 등에 대한 감성 품질과 일반 아스팔트 대비 40%의 유지보수 비용 절감이라는 경제성 효과까지 검증되어 전 세계적으로 개질 아스팔트의 수요는 증가되고 있는 추세이다.

보다 자세하게는, 개질 아스팔트란 기존의 아스팔트에 다양한 형태의 개질제를 첨가하여, 아스팔트의 시공온도에서 점도를 낮추고, 소성변형과 밀림현상을 줄이며, 온도로 인한 균열 감소 및 아스팔트와 골재의 부착성을 증가 시킨 아스팔트이다. 개질제는 사용목적에 따라 채움제, 폴리머개질제, 섬유류, 산화제 및 산화방지제로 나눌 수 있다. 채움제는 아스팔트와 골제 및 첨가제의 공극을 채워 전체 아스팔트 조성물의 안정도를 향상시키는 목적으로 사용되며, 주로 석회, 크러셔의 분말, 플라이애쉬 및 포틀랜드 시멘트가 사용된다. 고분자 개질제는 아스팔트의 점성 및 탄성회복력, 강성 및 저온 및 고온에서의 소성변형과 밀림현상을 개선하는 목적으로 사용된다. 고분자 개질제로는 천연고무{NR}, 스티렌-부타디엔-스티렌{SBR}, 스티렌-부타디엔 러버{SBR}, 폴리에틸렌{PE}, 폴리프로필렌{PP}, 폴리비닐클로라이드{PVC}, 폴리에틸렌테레프탈레이트{PET}, 우레탄수지, 석유수지, 에폭시수지 등이 있다.

섬유류 개질제는 아스팔트 혼합물의 인장강도와 점착력을 보강하고 아스팔트의 유출을 방지하기 위한 목적으로 사용되며, 주로 유리섬유, 광물질섬유, 폴리에스터 섬유 등이 사용된다. 산화제는 아스팔트 혼합물의 강성을 증가시키는 목적으로 첨가되며 주로 망간염이 사용된다. 산화방지제는 아스팔트 조성물의 산화경화를 감소시켜 혼합물의 내구성을 증가시키는 목적으로 사용한다. 개질 아스팔트의 사용은, 아스팔트의 내구성, 내후성, 내열성 및 내한성 등을 향상시켜 궁극적으로 도로의 재포장 기한을 연장시켜 비용을 절감할 수 있다.

한편, 전술한 기술과 관련한 종래 기술로서 대한민국공개특허 제 10-2016-0106070에 고분자 개질 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이를 사용한 고분자 개질 아스팔트 콘크리트 제조방법이 개시되어 있다.

또한, 전술한 기술과 관련한 종래 기술로서 대한민국등록특허 제 10-1093659에 아스콘용 순환골재와 파라핀 및 방향족의 혼합오일을 사용한 개질 아스팔트 혼합물에 대해 개시되어 있다.

또한, 전술한 기술과 관련한 종래 기술로서 대한민국공개특허 제 10-2015-013614에 산소 개질 아스팔트 조성물 제조방법 및 이로부터 제조된 조성물을 포함하는 도로용 포장제, 상업용 방수제가 개시되어 있다.

또한, 전술한 기술과 관련한 종래 기술로서 대한민국등록특허 제 10-2119732에 SIS, SEBS 및 개선된 골재 입도의 미분말 골재를 포함하는 도로 포장용 개질 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이의 시공방법에 대해 개시되어 있다.

또한, 전술한 기술과 관련한 종래 기술로서 대한민국등록특허 제 10-1802412에 아크릴에멀전을 이용한 자기 가교용 아스팔트 개질 첨가제 및 이의 제조방법, 그리고 이를 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트에 대해 개시되어 있다.

하지만 지금까지 개발 된 아스팔트 개질제는, 친 환경적이 못하고, 경제적이지 못하며, 아스팔트 사용온도를 결정하는 개질제의 선택적 사용이 용이하지 못한 단점이 있다. 또한 저온특성, 고온특성, 탄성 및 소성변형 등의 개질 특성이 만족스럽지 못한 문제점이 있다.

이에 본 발명자는, 상기 문제를 해결하기 위하여, 폐플라스틱을 활용한 친환경 아스팔트 개질 조성물을 발명하였다.

본 발명을 이용하면, 폐플라스틱이 일으키는 환경문제를 해결할 수 있으며, 또한, 현재의 통상적인 기술로는 재활용이 불가능한 서로 성질이 다른 플라스틱 소재가 혼합되어 있거나, 서로 다른 색상이 혼합되어 있어서 소각되거나 매립될 수 밖에 없는 폐플라스틱을 가치있게 활용할 수 있다.

또한 본 발명을 이용하면 현재의 통상적인 기술로는 재활용되지 못하고 있는 폐플라스틱을 활용하여, 보다 친 환경적이며, 보다 경제적이며, 보다 다양한 온도 요구조건에서 사용이 용이하며, 보다 개질 특성이 우수한 아스팔트 개질제를 시장에 제공할 수 있다.

대한민국 등록특허 제 1672888호(2016.11.04 등록공고) 대한민국 공개특허 제 10-2016-0106070 (2016.09.09 공개일자) 대한민국 등록특허 제 10-1093659 (2011.12.15 등록공고) 대한민국 공개특허 제 10-2015-013614 (2015.11.25 공개일자) 대한민국 등록특허 제 10-2119732 (2020.06.08 등록공고) 대한민국 등록특허 제 10-1802412 (2017.11.28 등록공고)

(일반문헌 001) 국내외 플라스틱 폐기물 문제 현황 및 해결방안 (환경부, KEITI 한국환경산업기술원)

따라서, 본 발명은, 열가소성 폐플라스틱을 활용하여 친환경 아스팔트 개질 조성물을 제공함으로써, 폐플라스틱으로 야기되는 환경문제를 해결하는데 목적이 있는 것이다.

또한 본 발명은, 현재의 통상적인 기술로는 재활용이 불가능한, 예를 들어, 서로 성질이 다른 플라스틱 소재가 혼합되어 있거나, 서로 다른 색상이 섞여 있어서 소각되거나 매립될 수 밖에 없는 폐플라스틱을 재활용하는 것에 목적이 있는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 폐플라스틱을 이용하여, 보다 제조 및 사용이 용이하고, 보다 넓은 온도 범위에서 우수한 물성을 발현하며, 화학적으로 안정한 형태의 개선된 친환경 아스팔트 개질 조성물을 제공하는데 목적이 있는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 폐플라스틱을 이용하여, 보다 경제적인 아스팔트 개질 조성물을 제공하데 목적이 있는 것이다.

본 발명은 열가소성 폐플라스틱을 활용한 친환경 아스팔트 개질 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐플라스틱, 또는 성질이 상이한 폐플라스틱이 혼합되어 있거나, 여러 색상이 섞여 있어, 현재의 통상적인 기술로는 재활용이 불가능한 형태의 폐플라스틱을 활용한 친환경 아스팔트 개질 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 아스팔트 100 중량부 기준으로,

열가소성 폐플라스틱 1내지 15 중량부;

열가소성 고분자 물성 개질제 1내지 10 중량부;

상용화제 0.1내지 3중량부를 포함하는 고분자 개질 아스팔트 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은

열가소성 폐플라스틱을 수거하는 수거단계;

열가소성 폐플라스틱을 분류하는 분류단계;

분류된 열가소성 폐플라스틱을 펠릿{Pellet)}, 파우더{Powder} 및 플레이크{Flake} 형태로 가공하는 가공단계;

분류된 폐플라스틱과 고분자 개질제 및 상용화제를 압출 혼합하는 단계;

아스팔트 100 중량부를 기준으로 열가소성 폐플라스틱 1내지 15중량부, 열가소성 고분자 개질제 1내지 10중량부, 상용화제 0.1내지 3중량부를 포함하는 아스팔트 조성물을 혼련하여, 친환경 고분자 개질 아스팔트 조성물을 제조하는 단계를 포함하는 친환경 고분자 개질 아스팔트 조성물을 제공한다.

본 발명의 열가소성 폐플라스틱을 활용한 친환경 아스팔트 개질 조성물은, 폐플라스틱을 활용한, 보다 특징적으로 현재의 기술로는 통상적인 기술로는 재활용이 어려운, 색상 및 물질이 서로 다른 2종 이상의 플라스틱이 혼합되어 있는 폐플라스틱을 활용한 아스팔트 개질 조성물의 관한 것으로, 본 발명을 활용하면, 보다 친환경적이며, 보다 제조 및 사용이 용이하고, 보다 넓은 온도 범위에서 우수한 물성을 발현하며, 화학적으로 안정하고, 보다 경제적인 아스팔트 개질 조성물을 제조 할 수 있다.

본 발명의 제조 순서 도면

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석 되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 의미나 개념으로 해석 되어야 한다. 또한, 달리 정의 되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체의 예를 효과적으로 기술하기 위함이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 열가소성 폐플라스틱{Plastic waste)} 및 열가소성 폐플라스틱 혼합물을 활용한 친환경 아스팔트 개질 조성물은, 열가소성 폐플라스틱을 아스팔트 100중량부당 15중량부까지 사용하면서도, 기존 개질 아스팔트 조성물에 비해, 보다 사용이 용이하고, 보다 넓은 온도 범위에서 우수한 물성을 발현하며, 화학적으로 안정하여, 내후성 및 저장 안정성이 개선되며, 색상과 구성 성분이 상이한, 두 가지 이상의 폐플라스틱이 혼합되어 있어서 현재의 기술로는 재활용이 어려운 폐플라스틱 혼합물까지, 재활용 할 수 있는 개질 아스팔트 혼합물을 제공하기 위하여, 본 발명은 아스팔트 100 중량부기준으로, 열가소성 폐플라스틱 1 내지 15 중량부; 열가소성 고분자 개질제 1내지 10 중량부; 상용화제 0.1내지 3중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

다른 관점에서, 본 발명은 열가소성 폐플라스틱을 수거하는 수거단계; 수거된 열가소성 폐플라스틱을 분류하는 분류단계; 분류된 열가소성 폐플라스틱을 펠릿{Pellet}, 파우더{Powder} 또는 플레이크{Flake} 형태로 가공하는 가공단계; 가공된 폐플라스틱과 고분자 개질제 및 상용화제를 압출 혼합하는 단계; 아스팔트 100 중량부를 기준으로 열가소성 폐플라스틱을 1내지 15중량부, 열가소성 고분자 개질제 1내지 10중량부, 상용화제 0.1내지 3중량부를 포함하는 친환경 개질 아스팔트 조성물을 제조하는 단계를 포함하는 친환경 고분자 개질 아스팔트 조성물을 제공한다.

상기 열가소성 폐플라스틱은, 가정 또는 플라스틱 가공 제조업체에서 적어도 1회 이상 사용된 후, 플라스틱 수거 업체 및 선별업체를 통해서 수거 및 선별 된 제품을 특징으로 한다. 열가소성 플라스틱 쓰레기는 크게 폴리에틸렌제품 군{PE}, 폴리프로필렌 제품 군{PP}, 폴리에틸렌테레프탈레이트{PET} 제품군으로 구분할 수 있으며, 폴리에틸렌{PE}, 폴리프로필렌{PP}, 폴리에틸렌테레프탈레이트{PET} 단독의 폐플라스틱일 수도 있으며, 색상과 특성이 다른 두 가지 이상의 폐플라스틱 혼합물 일 수도 있다. 예를 들어, 폐플라스틱 100 중량비를 구성하는 구성비가 리니어로우덴시티 폴리에틸렌{LLDPE} 100 중량비 일 수 있다. 또 다른 예를 들어 폐플라스틱 100 중량비를 구성하는 구성비가 로우덴시티폴리에틸렌{LDPE} 100 중량비 일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 폐플라스틱 혼합물 100 중량비를 구성하는 구성비가 리니어로우덴시티 폴리에틸렌{LLDPE} 20 중량비와 로우덴시티폴리에틸렌{LDPE} 80 중량비 일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 폐플라스틱 혼합물 100 중량비를 구성하는 구성비가 리니어로우덴시티 폴리에틸렌{LLDPE} 40 중량비와 로우덴시티폴리에틸렌{LDPE} 40중량비와 폴리프로필렌{PP} 20 중량비 일 수 있다.

선별업체에서 선별된 폐플라스틱을 최종적으로 재활용 하기 위해 별도의 분쇄 및 세척공정, 선별분리공정, 혼합공정을 공정을 거친 후, 최종적으로 재활용이 용이한 형태의 펠릿(Pellet}, 파우더Powder) 또는 플레이크(Flake) 형태가 된 제품을 사용할 수 있다.

본 발명의 열가소성 폐플라스틱은, 아스팔트 100 중량부를 기준으로 바람직하게는 1 ~ 15 중량부를 포함할 수 있으며, 폐플라스틱 함량이 1 중량부 보다 작을 경우, 소성변형, 신율 및 저온특성 등의 충분한 고분자 개질 효과를 기대하기 힘들고, 15 중량부를 초과하게 되면, 아스팔트와의 혼련시, 아스팔트와 충분한 상용성을 기대하기 힘들고, 또한 아스팔트와 고분자 개질제 간의 상 분리의 원인이 될 수 있다.

본 발명의 열가소성 고분자 개질제는, 폐플라스틱의 불안정하고 부족한 물성 보강효과를 안정적으로 보완하고, 아스팔트와 폐플라스틱 간의 상용성을 향상 시키기 위해 첨가하는 것으로, 아스팔트 100 중량부를 기준으로 바람직하게는 1 ~ 10중량부를 포함할 수 있으며, 함량이 1 중량부 보다 작을 경우, 충분한 개질 효과를 기대하기 힘들고, 10 중량부를 초과하면 아스팔트와의 혼련 시간이 지나치게 길어지며, 낮은 온도에서의 점도를 급격히 상승시켜 아스팔트 조성물의 가공성을 저해하게 된다. 본 발명의 고분자 개질제의 경우 폴리올레핀 수지, 폴리프로필렌{PP}, 폴리염화비닐{PVC}, 폴리스틸렌{PS}, ABS수지, AS수지, 메타아크릴레이트{PMMA}, 폴리비닐알콜{PVA}, 이피디엠고무{EPDM}, 천연고무{NR}, 니트닐로부타디엔고무{NBR}, 폴리염화비닐렌{PVDC}, 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체수지{SBS}, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 공중합체{SEBS},, 페놀수지{PF}, 우레아수지{UF}, 멜라민수지{MF}, 폴리우레탄수지{PUR}, 실리콘수지 등 다양한 형태가 사용 될 수 있으나, 본 발명에서 보다 바람직하게는 에틸렌 아크릴레이트 코폴리머{Ethylene Acrylate Copolymer}를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 상용화제는 아스팔트와 폐플라스틱 및 고분자 개질제의 상용성을 향상시켜 혼련에 필요한 반응시간을 단축시키고, 아스팔트 조성물과 골재 및 기타 첨가제의 접착성을 증가시키는 목적으로 사용된다. 아스팔트 100 중량부를 기준으로 바람직하게는 0.1 ~ 3 중량부를 포함할 수 있으며, 상용화제의 함량이 0.1 중량부 보다 작을 경우, 충분한 상용성 및 접착성 향상을 기대하기 어렵고, 3 중량부 보다 클 경우에는 아스팔트 조성물의 소성변형, 저온특성 등의 물리적 특성을 저해하게 된다. 본 발명은 상용화제로는 포화지방산, 불포화지방산, 금속염 무기산 및 그 혼합물 등의 다양한 형태가 적용 가능하나, 보다 바람직하게는 폴리포스포릭 엑시드{Polyphosphoric acid}의 사용이 가장 바람직하다.

본 명세서상에서 사용되는 용어 "열가소성 플라스틱"은 반복적으로 열을 가하여 녹인 후에 굳히는 과정을 반복적으로 실시할 수 있는 플라스틱을 의미한다.

본 명세서상에서 사용되는 용어 "열가소성 폐플라스틱은"은 반복적으로 열을 가해 녹인 후에 굳히는 과정을 반복적으로 실시 할 수 있는 폐플라스틱을 의미하며, 단일 물질 및 단일색상의 열가소성 폐플라스틱 뿐만아니라, 둘 이상의 색상과 성분이 상이한 폐플라스틱의 혼합물도 포함한다.

또한, 본 명세서상에서 사용되는 용어 "폴리올레핀"은 탄소 및 수소 원자로만 이루어진 포화된 개방 사슬의 중합체 탄화수소 계열 중 임의의 것을 의미한다. 일반적으로 폴리올레핀은 폴리에틸렌{PE}, 폴리프로필렌{PP}, 폴리메틸펜텐 및 에틸렌, 프로필렌 및 메틸펜텐 단량체의 다양한 배합물을 포함한다.

또한 본 명세서상에서 사용되는 용어 " 폴리에틸렌"(PE)은 에틸렌 단독 중합체 뿐만 아니라 반복 단위 30% 이상의 폴리에틸렌 단위인 공중합체도 포함한다.

또한 본 명세서상에서 사용되는 용어 " 프로필렌"{PP}은 프로필렌 단독 중합체 뿐만 아니라 반복 단위 30% 이상의 폴리에틸렌 단위인 공중합체도 포함한다.

또한 본 명세서상에서 사용되는 용어 "폴리에스테르"는 에스테르 단위의 형성에 의해 연결되고 반복 단위 85% 이상이 디카르복실산과 디히드록시 알코올과의 축합 생성물의 중합체를 포함하는 개념이다. 이는 방향족, 지방족, 포화 및 불포화 이산 및 이알콜을 포함한다. 또한 본 명세서상에서 사용되는 용어 "폴리에스테르"는 공중합체 및 블렌드, 그리고 이들의 변형물을 포함한다. 폴리에스테르의 일반적인 예는 에틸렌 글리콜과 테레프탈산과의 축합 생성물인 폴리에틸렌테레프탈레이트{PET}이다.

또한 본 명세서상에서 사용되는 용어 "에틸렌 아크릴레이트 코폴리머"는 에틸렌과 아크릴레이트의 공중합체 또는 에틸렌 에틸 아크릴레이트, 에틸렌 메틸 아크릴레이트, 에틸렌 부틸 아크릴레이트, 에틸렌아크릴릭엑시드 및 2,3-에폭시 프로필 메타아크릴레이트{2,3-Epoxypropyl Methacrylate)등과 같이 다양한 형태로의 변형된 고분자를 포함한다.

또한 본 명세서상에서 사용되는 용어 "폴리프로필렌 베이스드 올레핀 블록 코폴리머{Polypropylene based Olefin Block Copolymer}"는 프로필렌 주사슬에 에틸렌{Ethylene},프로필렌{Propylene},부텐{Butane},헥센{Hexane}또는 옥텐{Octane} 분자 중, 어느 하나이상의 공유결합이 일정한 규칙적인 반복단위를 가진 블락(Block)을 형성한 형태의 고분자를 포함한다.

또한 본 명세서상에서 사용되는 용어 "폴리에틸렌계 폐플라스틱"은 플라스틱 쓰레기 100중량부 중 폴리에틸렌이 적어도 10중량부 이상으로 혼합된 형태의 폐플라스틱을 의미한다.

또한 본 명세서상에서 사용되는 용어 "폴리프로필렌계 폐플라스틱"은 플라스틱 쓰레기 100중량부 중 폴리프로필렌이 적어도 10중량부 이상으로 혼합된 형태의 폐플라스틱을 의미한다.

또한 본 명세서상에서 사용되는 용어 "폴리에스테르계 폐플라스틱"은 플라스틱 쓰레기 100중량부 중 폴리에스테르가 적어도 10중량부 이상으로 혼합된 형태의 폐플라스틱을 의미한다.

본 발명에 따른 아스팔트는, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 천연 아스팔트 혼합물이라면 특별히 한정되지 않지만, 상기 아스팔트는 점도가 60도씨에서 100 내지 1,000,000 Poise 이며, 친입도가 5~400 범위에 속하는 것이면 특별히 한정하지 않으며, 정유 공정 중 다양한 종류의 직류{Straight-run} 아스팔트가 그대로 사용되거나 또는 상기 직류 아스팔트를 파라핀 증류액{Distillate}, 방향족, 나프테닉{Naphthenic} 유분 또는 이들의 혼합물로 희석시킨 아스팔트가 사용될 수 있다.

이하, 실험조건을 다양하게 변경하면서 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 친환경 아스팔트 개질 조성물의 특성 및 성능을 실험하였으며, 측정을 위한 기술 표준은 다음과 같다. 공용성 등급은 아스팔트의 사용환경과 기후 적합성에 대한 시험 항목으로, 기술표준 KS F 2389:2014 방법을 기준으로 시험 진행하였다.

침입도 시험은 아스팔트의 점도 및 경도에 대한 시험으로 기술표준 ASTM D946 방법으로 아스팔트 침입도를 시험하였다.

인화점시험은 원아스팔트를 KS M ISO 2592:2017 표준에 따라 클리브랜드 개방컵 시험기를 사용하여 측정하며, 아스팔트가 인화되는 최저온도를 의미한다.

본 발명제품의 점도 측정은 SF 2392 표준에 따라 원 아스팔트를 135℃에서 회전 점도 시험을 시행하였다.

원아스팔트의 종적전단{76℃} 시험은 기술표준 KS F 2393:2014에 따라서 시험을 진행하였다. 동적 전단 유변 물성 측정기를 이용해 아스팔트의 유변적 특성 시험을 진행하였다. 기준 값을 만족하는 최대 시험온도에 따라 아스팔트의 고온 등급을 결정한다.

RTFP 노화 후 질량손실 시험은, 단기 산화 시료를 얻으려는 목적으로 KS M 2259 표준에 따라 시험을 진행하였다. 그 후 KS M 2258 표준에 따라 원아스팔트의 질량 손실을 측정하였다. KS M 2259의 표준을 만족 기준은 1.0%이하의 값이다.

RTFO 노화후 동적전단{76℃}은 단기 산화 후에 아스팔트의 고온 등급 선정을 위한 것으로, 동적 전단 유변 물성 측정 시험을 진행한다. 기준 값은 2.2KPa 이상이 요구된다. 기술표준 KS F 2393:2014의 시험 방법으로 시험을 진행하였다.

PAV 노화후 동적전단{31℃}은 장기 노화 후 동적 전단을 측정하는 것으로, KS F 2391 표준에 따라 촉진 노화 시험을 진행하였다. 그 후 촉진 노화 후의 아스팔트의 피로 균열 저항성의 값을 얻기 위해 잔류 시료에 대해 KS F 2393 표준을 시행하였다. 선정된 온도 값은 촉진 노화 후, 보형상 유변 물성 측정 시험의 온도에 이용된다. PAV 노화후 휨 크리프 강성 {S,-12℃} 시험과 AV 노화후 휨 크리프 기울기 {m, -12℃}시험은 기술표준 KS F 2390:2014에 따라서 시험을 진행하였다. 휨 크리프 강성이 300 Mpa 이하, 기울기가 0.3 이상인 조건을 만족하는 저온등급 시험온도를 결정한다.

[실시 예 1]

도 1의, 본 발명의 제조공정 순서 데로 아스팔트 개질 조성물을 제조하였으며, 구체적인 제조 조건은 다음과 같다.

본 발명의 실시 예의, 열가소성 폐플라스틱 및 색상과 구성 성분이 서로 상이한 열가소성 폐플라스틱 혼합물 A, B, C, D, E, F를, 도 1의, 수거 단계 및 분류 단계를 거쳐서 표 1과 같이 준비하였다.

표 1

표 1의, 폐플라스틱 A는 로우덴시티폴리에틸렌{LDPE}으로만 이루어진 단독 성분의 열가소성 폐플라스틱이다. 열가소성 폐플라스틱 혼합물 B는 리니어로우덴시티 폴리에틸렌{LLDPE} 20 중량비와 로우덴시티 폴리에틸렌{LDPE} 80 중량비의 혼합비를 가지는 폐플라스틱 혼합물이다.

열가소성 폐플라스틱 혼합물 C는 리니어로우덴시티 폴리에틸렌{LLDPE} 50 중량비와 로우덴시티 폴리에틸렌{LDPE} 50 중량비의 혼합비를 가지는 혼합물이다. 열가소성 폐플라스틱 혼합물 D는 리니어로우덴시티 폴리에틸렌{LLDPE} 40 중량비와 로우덴시티 폴리에틸렌{LDPE} 40 중량비 및 하이덴시티 폴리에틸린{HDPE} 20 중량비의 혼합비를 가지는 폐플라스틱 혼합물이다. 열가소성 폐플라스틱 혼합물 E는 리니어로우덴시티 폴리에틸렌{LLDPE} 40 중량비와 로우덴시티 폴리에틸렌{LDPE} 40 중량비 및 폴리프로필렌{PP} 20 중량비의 혼합비를 가지는 폐플라스틱 혼합물이다. 폐플라스틱 혼합물 F는 리니어로우덴시티 폴리에틸렌{LLDPE} 40 중량비와 로우덴시티 폴리에틸렌{LDPE} 40 중량비 및 폴리에틸렌테레프탈레이트{PET} 20 중량비의 혼합비를 가지는 폐플라스틱 혼합물이다.

표 1의, 열가소성 폐플라스틱 혼합물 A, B, C, D, E, F는 서로 다른 색상이 다양하게 혼합된 형태의 폐플라스틱 혼합물로, 폐플라스틱 A는 검정색의 색상을 가지는 폐플라스틱이다. 또한 폐플라스틱 혼합물 B와 C는 흰색과 검정색이 혼합된 색상을 가지는 폐플라스틱 혼합물이다. 폐플라스틱 혼합물 D는 흰색과 검정색 및 노란색이 혼합된 색상을 가지는 폐플라스틱 혼합물이다. 폐플라스틱 혼합물 E는 흰색과 검정색 및 붉은색의 혼합된 색상을 가지는 폐플라스틱 혼합물이다. 폐플라스틱 혼합물 F는 흰색과 검정색 및 파란색이 혼합된 색상을 가지는 폐플라스틱 혼합물이다.

표 1의, 폐플라스틱 혼합물 A, B, C, D, E, F를 고분자 개질제 및 상용화제와 혼합하기 위하여, 폐플라스틱 혼합물을, 10마력의 소형 플라스틱 전용 분쇄기를 이용하여 파우더{Powder} 형태로 가공하였다.

본 발명의 고분자 개질제는 MFR{Melt flow rate}이 8g/10min이고 용융점이 72℃인 에틸렌 아크릴레이트 코폴리머{Ethylene Acrylate Copolymer}를 사용하였다. 본 발명의 고분자 개질제의 대표 물성은 표 2에 정리하였다.

표 2

표 1의, 로우덴시티 폴리에틸렌{LDPE} 성분의 폐플라스틱 파우더 A, 60 중량비와 에틸렌 아크릴레이트 코폴리머 36 중량비 및 폴리포스포릭 엑시드{Polyphosphoric acid} 4중량비를, 1분에 150회 회전하는 로터{Rotor}를 가진, 10리터 용량의 소형 헨셀믹서{Henschel Mixer}를 이용하여 10 분간 혼련{Mixing} 작업을 하였다. 혼련된 재료를 트윈 압출기로 압출하는 공정을 통하여, Pellet{펠릿} 형태의 본 발명의 아스팔트용 친환경 개질제 "가"를 제조하였다.

아스팔트용 친환경 개질제 "가"를 제조하기 위한, 구체적인 가공 조건은 다음과 같다. 5개의 가열구간{Heating Zone}을 가진, 스크류의 직경이 20mm이며 길이가 800mm인 실험용 공냉식 트윈 압출기{Parallel Twin screw Extruder}를 이용하여 본 발명의 아스팔트용 친환경 개질제을 제조하였다. 트윈 압출기의 5개의 가열구간은 각각 200℃, 220℃, 240℃, 260℃, 280℃로 설정되었고, 압출기의 트윈 스크류를 분당 120회 회전하여 혼련 및 압출을 진행하였다. 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 대한 구체적인 압출조건은 표 3에 정리하였다.

표 3

상기 압출 공정을 통해 펠릿{pellet} 형태로 제조된 친환경 개질제 "가"를 아스팔트와 섞어서 본 발명의 열가소성 폐플라스틱을 활용한 친환경 아스팔트 개질 조성물을 제조하였다. 혼련 공정의 구체적인 공정 조건은 다음과 같다.

스테인리스{Stainless} 재질의 5L 용량을 가진 실험용 소형 반응기를 이용하여 아스팔트와 친환경 개질제 "가"를 혼련 하였다. 가열장치의 온도가 150℃로 설정된 반응기에, 가장 먼저 아스팔트 2,000g을 투입 한 후, 1 분당 80 회전수로 반응기 내부의 로터{Rotor}를 회전시켰다. 이 후, 20분동안 아스팔트를 용용 시켰다. 용융된 아스팔트에, 고분자 개질제 "가"를 100g을 투입하였다. 반응기의 온도를 220℃로 설정하고, 1분당 100 회전수로 로터{Rotor}를 회전시켜 아스팔트와 고분자 개질제를 용융 및 혼련{Mixing}시켰다. 반응기의 반응시간은 총 3시간이다.

제조된 아스팔트 개질 조성물에 대해서, 침입도, 공용성등급, 인화점, 점도, 종적전단, 노화의 질량손실 및 동적전단, 노화 후 휨 크리프 강성 및 상분리에 대한 성능평가를 실시하여 표 7과 8에 정리 기재하였다

하기의 표 4는 본 발명의 다양한 아스팔트용 친환경 개질제의 실시 예 및 비교 예의, 조성비를 정리한 것이다.

표4

[실시 예 2]

표 4의 "나"의 조성으로 제조된 개질제를 "가"를 대신하여 사용한 것 이외에는, 실시 예 1과 동일한 방법으로 본 발명의 친환경 아스팔트 개질 조성물을 제조하였다. 아스팔트 2,000g에 아스팔트 개질제 "나" 100g을 투입하여 220℃에서 3시간 혼련하였다. 개질제를 제조하는데 사용된, 폐플라스틱은 리니로우덴시티 폴리에틸렌{LLDPE} 20중량비와 로우덴시티 폴리에틸렌{LDPE} 80 중량비의 혼합물이다. 본 실시 예에 의해 제조된 아스팔트 조성물에 대하여, 실시 예 1과 동일한 성능평가시험을 실시하였다. 결과는 표 7과 8에 정리하여 기록하였다.

[실시 예 3]

표 4의 "다"의 조성으로 제조된 개질제를 "가"를 대신하여 사용한 것 이외에는, 실시 예 1과 동일한 방법으로 본 발명의 친환경 아스팔트 개질 조성물을 제조하였다. 아스팔트 2,000g에 개질제 100g을 투입하여 220℃에서 3시간 혼련하였다. 개질제를 제조하는데 사용된, 폐플라스틱은 리니로우덴시티 폴리에틸렌{LLDPE} 50 중량비와 로우덴시티 폴리에틸렌{LDPE} 50중량비의 혼합물이다. 본 실시 예에 의해 제조된 친환경 아스팔트 개질 조성물에 대하여, 실시 예 1과 동일한 성능평가시험을 실시하였다. 결과는 표 7과 8에 정리하여 기록하였다.

[실시 예 4]

표 4의 "라"의 조성으로 제조된 개질제를 "가"를 대신하여 사용한 것 이외에는, 실시 예 1과 동일한 방법으로 본 발명의 친환경 아스팔트 개질 조성물을 제조하였다. 아스팔트 2,000g에 개질제 100g을 투입하여 220℃에서 3시간 혼련하였다. 개질제 구성물질인 폐플라스틱은 리니로우덴시티 폴리에틸렌{LLDPE} 40 중량비와 로우덴시티 폴리에틸렌{LDPE} 40중량부 및 하이덴시티 폴리에틸렌{HDPE} 20 중량비의 혼합물이다. 본 실시 예에 의해 제조된 아스팔트 조성물에 대하여, 실시 예 1과 동일한 성능평가시험을 실시하였다. 결과는 표7과 8에 정리하여 기록하였다.

[실시 예 5]

표 4의 "마"의 조성으로 제조된 개질제를 "가"를 대신하여 사용한 것 이외에는, 실시 예 1과 동일한 방법으로 본 발명의 친환경 아스팔트 개질 조성물을 제조하였다. 아스팔트 2,000g에 개질제 100g을 투입하여 230℃에서 3시간 혼련하였다. 개질제 구성물질인 폐플라스틱은 리니로우덴시티 폴리에틸렌{LLDPE} 40 중량비와 로우덴시티 폴리에틸렌{LDPE} 40중량부 및 폴리프로필렌{PP} 20 중량비의 혼합물이다. 폴리프로필렌{PP} 폐플라스틱과의 나머지 조성물의 상용성 향상을 위해, 실시예 1내지 4와는 다르게, 폴리프로필렌 베이스드 올레핀 블록 코폴리머{(Polypropylene based Olefin Block Copolymer}와 폴리포스포릭 엑시드{Polyphosphoric Acid}를 동일한 함량으로 함께 사용하였다.

본 발명의 실시 예의 상용화제인, 폴리프로필렌 베이스드 올레핀 블록 코폴리머{(Polypropylene based Olefin Block Copolymer}는 DOW CHEMICAL사의 상품명 INTUNE 5535를 사용하였다. 대표물성을 표 5에 정리하였다.

표5

본 실시 예에 의해 제조된 아스팔트 조성물에 대하여, 실시 예 1과 동일한 성능평가시험을 실시하였다. 결과는 표 7과 8에 정리하여 기록하였다.

[실시 예 6]

표 4의 "바"의 조성으로 제조된 개질제를 "가"를 대신하여 사용한 것 이외에는, 실시 예 1과 동일한 방법으로 본 발명의 친환경 고분자 개질 아스팔트 조성물을 제조하였다. 아스팔트 2,000g에 고분자 개질제 100g을 투입하여 230℃에서 3시간 30분 동안 혼련하였다. 개질제의 구성물질인 폐플라스틱은 리니로우덴시티 폴리에틸렌{LLDPE} 40 중량비, 로우덴시티 폴리에틸렌{LDPE} 40중량비 및 폴리에틸렌테레프탈레이트{PET} 20 중량비의 혼합물이다. 본 실시 예에 의해 제조된 친환경 아스팔트 개질 조성물에 대하여, 실시 예 1과 동일한 성능평가시험을 실시하였다. 결과는 표 7과 8에 정리하여 기록하였다.

[실시 예 7]

표 4의 "사"의 조성으로 제조된 개질제를 "가"를 대신하여 사용한 것 이외에는, 실시 예 1과 동일한 방법으로 본 발명의 친환경 아스팔트 개질 조성물을 제조하였다. 아스팔트 2,000g에 고분자 개질제 100g을 투입하여 230℃에서 3시간 30분동안 혼련하였다. 개질제의 구성물질인 폐플라스틱은 리니어로우덴시티 폴리에틸렌{LLDPE} 40 중량비, 로우덴시티 폴리에틸렌{LDPE} 40중량비 및 폴리에틸렌테레프탈레이트{PET} 20 중량비의 혼합물이다. 폴리에틸렌테라프탈레이트{PET} 재질의 폐플라스틱과의 나머지 조성물의 상용성 향상을 위해, 폴리프로필렌 베이스드 올레핀 블록 코폴리머{(Polypropylene based Olefin Block Copolymer}와 폴리포스포릭 엑시드{Polyphosphoric Acid}를 동일한 함량으로 함께 사용하였다. 실시 예 5와 비교하여 에틸렌 아크릴레이트 코폴리머{Etylene Acrylate Copolymer}의 함량을 줄이고 상용화제의 함량을 늘렸다. 본 실시 예에 의해 제조된 친환경 아스팔트 개질 조성물에 대하여, 실시 예 1과 동일한 성능평가시험을 실시하였다. 결과는 표 7과 8에 정리하여 기록하였다.

[실시 예 8]

표 4의 "아"의 조성으로 제조된 개질제를 가"를 대신하여 사용한 것 이외에는 동일한 방법으로 개질 아스팔트 조성물을 제조하였다. 본 실시예의 개질제의 폐플라스틱은 로우덴시티 폴리에틸렌{LDPE}이다. 본 실시 예 8의 개질제의 조성은 폐플라스틱 A 80중량비와 에틸렌 아크릴레이트 코폴리머{Ethylene Acrylate Copolymer} 18 중량비 및 폴리포스포릭 엑시드{Polyphosphoric acid} 2 중량비이다. 아스팔트 2,000g에 고분자 개질제 100g을 투입하여 220℃에서 4시간 동안 혼련하였다. 본 실시 예에 의해 제조된 아스팔트 조성물에 대하여, 실시 예 1과 동일한 성능평가시험을 실시하였다. 결과는 표 7과 8에 정리하여 기록하였다.

[비교 예 1]

표 4의 "자"의 조성으로 제조된 개질제를 가"를 대신하여 사용한 것 이외에는 동일한 방법으로, 본 발명의 비교 예 1의 아스팔트 개질 조성물을 제조하였다. 고분자 개질제는 열라소성 폐플라스틱은 로우덴시티 폴리에틸렌{LDPE}의 단독 물질이다. 아스팔트 2,000g에 고분자 개질제 140g을 투입하여 220℃에서 6시간 동안 혼련하였다. 본 실시 예에 의해 제조된 아스팔트 조성물에 대하여, 실시 예 1과 동일한 성능평가시험을 실시하였다. 결과는 표 7과 8에 정리하여 기록하였다.

[비교 예 2]

표 4의 "차"의 조성으로 제조된 개질제를 가"를 대신하여 사용한 것 이외에는 동일한 방법으로, 본 발명의 비교 예 2의 아스팔트 개질 조성물을 제조하였다. 본 비교 예에서는 열가소성 폐플라스틱을 사용하지 않았고, 리니어 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체{SBS} 단독 물질의 고분자 개질제를 사용하였다. 비교 예2의 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체{SBS}의 대표 물성은 표 6에 정리하였다.

표 6

아스팔트 2,000g에 고분자 개질제 140g을 투입하여 220℃에서 6시간 동안 혼련하였다. 본 실시 예에 의해 제조된 아스팔트 조성물에 대하여, 실시 예 1과 동일한 성능평가 시험을 실시하였다. 결과는 표 7과 8에 정리하여 기록하였다.

표 7

표 8

표 7과 8은, 본 발명의 폐플라스틱을 활용한 친환경 아스팔트 개질 조성물의 다양한 실시 예 1 내지 8 및, 비교 예 1과 2의 다양한 혼련조건 및 물성 변화를 나타내고 있다. 본 발명을 통해 고안된 실시 예 1 내지 실시 예 8의 경우, 비교 예 1 과 2에 비해 혼련 시간이 상대적으로 짧게 필요함을 알 수 있다. 폐플라스틱만을 이용한 비교 예 1과, 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체(SBS)를 이용한 비교 예 2의 경우에는 아스팔트와의 혼련에 필요한 시간이 지나치게 오래 필요하게 되어, 작업 비용이 높고, 작업 편의성이 떨어지며, 또한 장시간 고온에 노출된 아스팔트의 변형 가능성이 커지게 된다. 아울러, 비교 예 1과 2의 경우, 본 발명의 실시 예 1 내지 8에서 발현하고 있는 유사한 아스팔트 개질 효과를 얻기 위해서는 더 많은 고분자 개질제를 아스팔트에 투입해야 함을 알 수 있다.

또한 표 7과 8의 시험결과는, 현재의 상용화된 기술로는 재활용이 어려워 전량 매립 또는 소각 되고 있는, 성질이 각기 다른 두 가지 이상의 폐플라스틱 혼합물을 적절히 활용한 본 발명의 친환경 개질제의 조성을 변화시키는 방법을 통해, 아스팔트의 고온특성과 저온특성을 용이한 방법으로 조절할 수 있게 되어, 다양한 외부 온도 환경에 적용 가능한, 공용성 등급 PG 76-28, 76-22 및 82-16의 개질 아스팔트 조성물을 제공할 수 있음을 알 수 있다. 실시 예 6과 7의 실험결과에서 알 수 있듯이 본 발명의 폴리프로필렌 베이스드 올레핀 블록 코폴리머{(Polypropylene based Olefin Block Copolymer}의 적절한 사용으로 아스팔트 개질 조성물간의 혼련성을 향상시켜, 혼련에 필요한 시간을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 최종 제품인 아스팔트 조성물의 색상은 검정색으로, 본 발명의 또 하나의 특징은 현재로써는 재활용이 어려운 하나 이상의 색상이 혼합된 폐플라스틱 혼합물을 활용 할 수 있기 때문에 더욱 친환경적이고, 제조 원가를 획기적으로 낮출 수 있어, 더욱 경제적인 개질 아스팔트 조성물을 제공할 수 있음을 확인 할 수 있다. 또한 본 발명의 개질 아스팔트 조성물은 아스팔트와의 상용성이 우수하여, 150℃에서 10일간의 장기 보관 후에도 상 분리가 발생하지 않음을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 현태로 실수 될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예는 모두 예시적에 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형의 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

개질되지 않은 아스팔트는 저온에서 쉽게 깨지고 열에 의한 소성변형에 취약한 단점이 있다. 이러한 아스팔트의 특성 때문에, 아스팔트 도로의 수명은 단축되고 이를 보완하기 위해 개질 아스팔트가 사용되고 있다. 기존 아스팔트 개질제로는 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체{SBS}가 가장 많이 사용되고 있다. 하지만 기존 아스팔트 개질제는 가격이 높고, 태양광선에 장기간 노출 시 물성이 급격히 저하되는 단점이 있다. 본 발명의 폐플라스틱을 활용한 고분자 개질제는, 폐플라스틱을 활용하기 때문에, 보다 친환경적이며 경제적이다. 또한 기존 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체{SBS}에 비해 태양광선에 대한 저항성이 크기 때문에 내구성 또한 우수하다. 본 발명은 폐플라스틱의 환경문제와 아스팔트 조성물의 단가 및 내구성을 향상 시킬 수 있기 때문에 향 후 산업적 활용 가능성이 크다.

사용된 부호 없음

Claims (9)

1. 아스팔트 100중량부를 기준으로
   폴리에틸렌{PE}, 폴리프로필렌{PP}, 폴리에틸렌테레프탈레이트{PET} 중 단독 물질이거나, 또는 두 가지 이상의 물질의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 1내지 15중량부, 에틸렌 아크릴레이트 코폴리머 {Ethylene Acrylate Copolymer} 1내지 10중량부, 폴리포스포릭 엑시드{Polyphosphoric acid}와 폴리프로필렌 베이스드 올레핀 블록 코폴리머{Polypropylene based Olefin Block Copolymer}의 혼합물 0.1내지 3중량부를 포함하는 아스팔트 개질 조성물
   
2. 청구항 1에 있어서 본 발명의 제조 순서는 열가소성 폐플라스틱을 수거하는 수거단계; 열가소성 폐플라스틱을 분류하는 분류단계; 분류된 열가소성 폐플라스틱을 펠릿{Pellet} 형태로 가공하는 가공단계; 분류된 폐플라스틱과 고분자 개질제 및 상용화제를 압출 혼합하는 단계; 아스팔트 100중량부를 기준으로
   폴리에틸렌{PE}, 폴리프로필렌{PP}, 폴리에틸렌테레프탈레이트{PET} 중 단독물질이거나, 또는 두 가지 이상의 물질의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 1내지 15중량부, 에틸렌 아크릴레이트 코폴리머 {Ethylene Acrylate Copolymer} 1내지 10중량부, 폴리포스포릭 엑시드{Polyphosphoric acid}와 폴리프로필렌 베이스드 올레핀 블록 코폴리머{Polypropylene based Olefin Block Copolymer}의 혼합물 0.1내지 3중량부를 포함하는 아스팔트 개질 조성물을 혼련하여, 친환경 고분자 개질 아스팔트 조성물을 제조하는 단계를 포함하는 열가소성 폐플라스틱을 활용한 아스팔트 개질 조성물의 제조방법
   
   
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