KR102662561B1 - 분산성이 우수한 gtr 건식 아스팔트 개질제 조성물과 그 제조방법 및 이를 이용한 개질 아스팔트 혼합물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 GTR을 사용한 개질 아스팔트 조성물과 그 제조방법 및 상기 개질GTR 아스팔트를 이용한 아스팔트 혼합물에 관한 것이다.
본 발명은 GTR 입자(Ground Tire Rubber, 타이어 분말) 함량 40~60중량%에 고비점 오일 10~20중량%를 교반기가 장착된 고속 혼합기에서 혼합하고; 상기 고비점 오일의 오일 성분을 상기 GTR 입자에 함침한 후; 열가소성 수지로서 PE(폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌), 재생 PE(폴리에틸렌), 또는 재생 PP(폴리프로필렌) 중에서 선택하여 상기 열가소성수지 30~40 중량%와 함께 혼련하여 압출성형기에서 압출하여 제조하는 건식(플랜트 믹스) 방식의 친환경 아스팔트 개질제 조성물을 제공한다.
본 발명을 통하여 얻어진 플랜트 믹스용 개질제를 이용하여 아스팔트 혼합물 제조 시, 20wt% 이상 다량의 GTR을 골재의 일부로 투입하는 건식공법의 GTR 분산성 및 개질효과를 개선할 수 있고, 기존의 터미널 블랜드(Terminal Blend)와 습식공법(Wet Process)의 저장안정성, GTR 분산 조건에 따른 개질효과 변동성, 별도 설비 투자 필요 등의 문제들을 해결할 수 있다.
본 발명은 GTR 입자(Ground Tire Rubber, 타이어 분말) 함량 40~60중량%에 고비점 오일 10~20중량%를 교반기가 장착된 고속 혼합기에서 혼합하고; 상기 고비점 오일의 오일 성분을 상기 GTR 입자에 함침한 후; 열가소성 수지로서 PE(폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌), 재생 PE(폴리에틸렌), 또는 재생 PP(폴리프로필렌) 중에서 선택하여 상기 열가소성수지 30~40 중량%와 함께 혼련하여 압출성형기에서 압출하여 제조하는 건식(플랜트 믹스) 방식의 친환경 아스팔트 개질제 조성물을 제공한다.
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Description
본 발명은 분산성이 우수한 GTR(Ground Tire Rubber) 건식(Plant Mix Type) 아스팔트 개질제 조성물과 그 제조방법 및 이를 이용한 개질 아스팔트 혼합물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 건식 GTR 아스팔트 혼합물의 가장 큰 문제점인 GTR 입자 분산성 및 개질 효과 저하 문제를 획기적으로 개선하고, 이와 더불어기존의 터미널 블랜드와 습식공법의 저장안정성을 향상시킬 수 있고, GTR 분산 조건에 따른 개질효과 변동성과 별도 설비 투자 필요 등의 문제들을 동시에 해결할 수 있으며, 스트레이트 아스팔트에서 GTR 입자의 겔(Gel)화 및 분산을 촉진할 수 있는 신개념의 GTR의 분산성이 뛰어난 건식 GTR 건식 아스팔트 개질제 조성물과 그 제조방법 및 이를 이용한 개질 아스팔트 혼합물에 관한 것이다.
아스팔트 포장에서 폴리머 개질 아스팔트는, 일반 아스팔트가 지닌 한계를 극복하고, 균열저항성, 온도변화 저항성, 도로 수명연장 등 다양한 장점들이 있어서 국내에서 활발하게 사용되고 있다. 폴리머 개질 아스팔트는 교통량이 많거나, 파손에 의한 보수의 경우 특히 유용하다.
개질아스팔트 제조에 사용되는 개질제로 다양한 종류의 폴리머들이 있다. 이러한 폴리머 개질제는 고무와 플라스틱 계열로 분류할 수 있는데, 고무 계열로서는 천연고무, 합성고무(BR, SBR), SBC류 / 스티렌계 블록 공중합체 (SBS, SIS, SEBS), 타이어 고무분말 등이 주로 사용되고 있으며, 플라스틱 계열로서는 PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), EVA(Etylene Vinyl Acetate) 등이 사용되고 있다. 이들 폴리머 개질제들은 폴리머 조성 및 화학적 구조가 달라서 다른 특성을 가지고 있다. 천연고무, 합성고무 및 SBS류 폴리머는 동일한 화학구조를 가진 블록 공중합체들 끼리 물리적으로 결합하여 망상구조를 가지게 된다.
고무 계열 중 타이어 고무분말은 황으로 비가역적 화학 가교결합이 되어 있어서 아스팔트의 아로마틱 오일류를 흡수하여 팽창되고 궁극적으로 겔(Gel)화 상태가 되지만, 망상구조가 풀어지지 않게 되므로, 타이어 고무분말 개질 아스팔트는 저장안정성 측면에서 약점을 가지고 있다.
플라스틱 계열 폴리머는 아스팔트와 상호작용에 의해 아스팔트에 단순히 분산된 형태를 가지게 되며, PE와 PP는 기후조건이 고온인 지역, EVA는 아스팔트에서 용해속도가 빨라 개질 아스팔트 제조 설비가 열악한 업체에 한정하여 사용되고 있다. 여러가지 폴리머 중 국내외적으로 개질아스팔트용 개질제로 SBS공중합체 (Stryrene-Butadiene-Styrene Block Copolymer)가 가장 많이 사용되고 있고, 자원 재활용 측면에서 친환경 제품인 GTR이 적극적으로 사용되고 있다.
GTR 개질아스팔트에 사용되는 타이어 원재료로 승용차용(PCR)과 트럭-버스용(TBR) 타이어가 사용되고 있으며, 중기용이나 항공기용 등 기타 타이어류는 사용되지 않는다. 국내의 경우 2022년 6월 시행된 "자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률"(약칭: 자원재활용법)에 따라 트럭-버스 타이어(TBR)가 물질 재활용 대상으로 분류되어 개질아스팔트용 GTR로 주로 사용되고 있고, 승용차용(PCR) 타이어는 TBR 타이어보다 타이어 코드 등에 섬유와 와이어가 많이 포함되어 있어서 아스팔트용 고무분말로 사용하기에 적합하지 않아 주로 시멘트 및 철강산업의 보조연료로 사용되고 있다. TBR 타이어의 경우 접착력 및 인장물성이 우수한 천연고무 함량이 높고, 스틸이 들어 있는 림부 제거 후 분쇄하기 때문에, 스틸과 섬유가 적어 PCR 타이어 보다 고무분말로 사용하기에 더 적합하다.
타이어 고무분말은 분쇄 방식에 따라 입자크기와 입자 모양이 다르며, 우리나라에서는 주로 상온분쇄 제품이 사용되고 있다. 상온분쇄 분말은 입자 표면이 거칠고 솜털 형상을 가지고 있어서 아스팔트로부터 오일 성분을 흡수하기 쉽고, 다른 분쇄방식의 분말보다 경제성도 우수하다. 극저온 분쇄와 습식분쇄 방식은 더 작은 크기의 분말을 제조할 수 있지만, 경제성이 없어서 특수용도를 제외하고 거의 사용되지 않고 있다. 특히 극저온 분쇄분말은 입자 형상이 매끈한 결정체 형태로 되어 있어서, 아스팔트로 부터 오일 성분 흡수가 어려운 문제가 있다. 상온분쇄 분말의 여러 차례 분쇄 공정을 거쳐 10mm 이하 제품을 제조한 후 별도 미세분말화 공정 거쳐 여러 입자크기의 분말을 제조하고, 일부 제품의 경우 입자 표면 형상을 솜털모양으로 활성화하기 위해 별도 그라인딩을 하기도 한다.
GTR 개질 아스팔트 즉 아스팔트 고무(Asphalt Rubber)의 역사는 1961년대 초 미국 애리조나주 찰스맥도날드의 혼합공식 발견에서 시작되었다. 이 재료는 초기에 밴드-에이드(Band-Aid)라는 명칭의 균열 패칭용으로 제한적으로 사용되다가, 기계화 살포시공이 가능해지면서 응력흡수피막(Stress Absorbing Membrane)과 응력흡수피막 중간층(Stress Absorbing Membrane Interlayer)이라는 칩씰 공법에 적용되어 균열 도로의 보수용으로 사용되었다.
1975년에 아스팔트 고무가 처음으로 가열아스팔트 혼합물의 바인더로 사용되기 시작하였으며, 현재까지 개립도, 밀입도, 갭입도 3종류의 가열아스팔트 혼합물공법에 사용되고 있다. 현재 세계적으로 가장 많이 사용하고 있는 공법은 개립도 마찰층(Open Grade Friction Course)과 갭입도 혼합물이며, 국내에서는 (주)유닉스라바에 의해 2002년부터 갭입도와 개립도 포장이 고속도로, 국도및 지방도에 사용되고 있다.
우리나라에서는 갭입도 혼합물에 주로 사용되며, 저소음, 배수성 등의 특수용도 개립도 혼합물에 사용되고 있다. GTR 개질 아스팔트는 일반적인 개질 아스팔트보다 개질제 함량이 높아 아스팔트의 균열저항성, 노화 및 산화에 대한 저항성, 피로균열 및 반사균열 저항성이 우수하며, 연화점이 높아 소성변형 저항성도 우수하여 포장체 공용성능 향상, 도로 수명 연장 및 유지비용 감소, 폐기물 재활용을 통한 에너지 및 자원을 절감할 수 있는 장점이 있다.
GTR 개질 아스팔트는 일반적으로 10~20%의 고함량의 타이어 고무분말을 일반적인 개질 아스팔트 보다 높은 190~220℃ 온도에서 스트레이트 아스팔트와 반응시켜 제조한 혼합물이다.
고무 아스팔트 제조 기술은 크게 습식기술과 건식기술이라는 2가지로 분류되고 있다. 습식(Wet) 기술은 먼저 GTR과 고온(약 210±10℃)의 아스팔트를 혼합해서 고무아스팔트 바인더를 만들고, 그 이후 상기 고무아스팔트 바인더와 골재를 혼합하여 아스팔트 혼합물을 생산하는 방식인 반면에, 건식(Dry)기술은 GTR과 가열된 골재와 스트레이트 아스팔트를 동시에 함께 혼합하여 아스팔트 혼합물을 생산하는 방식이다.
습식 기술에는 고무분말을 아스팔트 중량비로 15~20% 다량 첨가해 162~190℃에서 반응시키는 회분식(Batch) McDonald 기술과, 미세분말을 아스팔트에 5~15% 첨가하는 연속식 블렌딩 기술이 있다. 습식 기술의 경우 저장안정성 문제로 인해 아스팔트 혼합물 플랜트에 이동식 블렌딩 장치를 갖추고, 고무(GTR)아스팔트를 제조하여 이송하여 사용한다. 습식 기술의 일종이지만 고무분말과 아스팔트를 교반없이 숙성하여 사용하는 터미널블랜드(Terminal Blend) 방법도 있다.
건식방법은 1960년대에 스웨덴의 Skega AB와 AB Vaegfoerbaetring가 “Rubitol”이라고 알려진 제품개발로 시작되었으며, 1978년에 “PlusRide”의 기술로 특허를 취득하였다. 이 방식은 아스팔트 혼합에 앞서 갭입도 골재에 고무분말을 골재의 일부로 첨가하여 고무아스팔트 혼합물을 제조하는 원리이다. 고무분말은 비교적 굵은입자(1.6~6.4㎜)를 중량비 3~6%를 섞는다. 또한 1986년 오레곤 주립대학의 Takallou가 개발한 Generic 건식기술이 있는데, 밀입도와 갭입도 가열아스팔트 혼합물(HMA)에 GTR(타이어 고무분말)을 혼합시키는 기술이 있다. 마지막으로 폐타이어(Chunk) 고무아스팔트 건식기술이 개발되었는데, CRREL(Cold Regions Research and Engineering Laboratory)가 개발한 공법으로 HMA의 타이어 분말 사용을 극대화하기 위한 기술이다.
GTR 개질 아스팔트의 규격은 ASTM D6114-97, GR M6011에 따른다. GTR 개질 아스팔트 규격은 1997년 미국 재료시험학회(ASTM)에서 ASTM D6114-97로 표준규격으로 제정하였으며, 우리나라에서는 1999년 산업자원부 기술표준원에서 GR M6009-1999로 표준규격을 채택하였다.
종래의 습식방식은 가열 아스팔트와 GTR을 190~220℃ 고온의 혼합반응기에서 고속으로 교반 혼합하고, 이어서 교반장치가 있는 숙성기로 이송하여 숙성과정을 거쳐서 개질 GTR 아스팔트 조성물을 얻게 된다. 이와 같은 혼합 및/또는 숙성 과정에서 GTR은 아스팔트 성분 중 오일류를 흡수하여 팽윤(Swelling)하게 되고, 겔(Gel)화 상태로 변화되어서, 상기 GTR 입자는 아스팔트에서 비교적 균일하게 분산되는 경향을 보이고 있다. 그렇지만, 상기 GTR 입자의 고무성분이 화학적 가교결합을 형성하고 있어서, 저장안정성 확보가 불가능한 문제로 대두되고 있고, 개질 아스팔트 조성물의 저장시 상분리 문제가 발생하는 문제점이 존재하고 있다.
또한, 종래의 습식방식은 GTR 혼합 숙성시의 온도와, 시간 및 교반력 등에 따라 GTR 입자 분산성 및 개질 효과가 큰 폭으로 변동되는 단점이 있다. 이러한 단점을 개선하기 위하여, 종래의 습식방식은 GTR 개질 아스팔트를 위한 전용 혼합 숙성 장비 및 별도의 추가적인 혼합물 생산 플랜트에 공급할 수 있는 장비를 필요로 하고, 그에 따른 별도의 투자가 필요한 것이다.
한편, 종래의 건식공법의 경우, 아스팔트 혼합물을 생산할 경우, GTR을 골재의 일부로 바로 투입하게 되므로, GTR과 스트레이트 아스팔트 간에 충분하게 반응할 수 있는 시간이 부족하게 되고, 이로 인하여 GTR 분산성 및 개질효과가 떨어지고, GTR 입자들끼리 뭉치는 문제가 발생하고 있다.
또한, 종래의 건식공법의 경우, 이러한 현상을 극복하기 위해 #40체 이상의 매우 작은 크기의 골재 입자를 사용해야 하고, 상기 GTR 입자를 20% 이상 첨가해야 하지만, 가장 많이 사용하는 SBS 개질 아스팔트 대비해서 제조원가가 높아지는 문제가 있어 적용 확대에 한계가 있는 것이다.
본 발명의 목적은 종래의 습식 방식을 적용할 경우 발생되는 상분리 현상에 의한 저장안정성 등의 여러 문제들을 해결함과 동시에, 종래의 건식방식을 적용할 경우 발생되는 GTR 입자의 분산성 및 개질효과 저하 등의 문제를 해결할 수 있는 건식 GTR 아스팔트 개질제 조성물 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 종래의 습식 방식과 종래의 건식 방식을 적용하지 아니하고, 스트레이트 아스팔트의 오일성분이 GTR 입자에 흡수되지 않은 상태에서도, GTR 입자의 팽윤과 겔화를 촉진할 수 있도록 함으로써, GTR 입자의 빠르고 균일한 분산을 촉진하고, 우수한 저온 공용성 등급을 확보할 수 있는 새로운 개념의 개질 GTR 아스팔트 혼합물을 제공하는데 있다.
본 발명은 건식 GTR 아스팔트 개질제 조성물을 제공한다.
본 발명에 의한 GTR 아스팔트 개질제 조성물은 상온분쇄를 통해 제조한 GTR 40~60 중량부와, 아닐린 포인트 50℃ 이상이고 인화점 200℃ 이상인 합성오일 10~ 20 중량부와, 융점이 135℃ 이하이고 용융지수 1 이상이며 상기 GTR의 바인더 역할을 하는 올레핀계 열가소성 수지 30~40 중량부를 포함하고 있는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 GTR은 입경이 2mm 이하이고, 상온분쇄를 통해 제조되어지며, 분말의 입자표면이 거칠고 솜털 모양을 포함하고 있는 것이 바람직하다.
상기 합성오일은 상기 GTR 고무분말이 스트레이트 아스팔트 조성물에 포함된 오일을 흡수하기 이전에, 상기 GTR 고무분말에 합성오일이 미리 흡수될 수 있도록 하기 위한 것으로서, 아닐린 포인트 50℃ 이상이고 인화점 200℃ 이상인 고비점 합성오일을 단독으로 사용하거나, 또는 2개 이상의 고비점 합성오일을 조합하여 아닐린 포인트를 50℃ 이상으로 조절한 합성오일을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 올레핀계 열가소성수지는 상기 오일이 함침된 GTR 입자들의 바인더 역할을 수행할 수 있는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 이들의 재생 폴리에틸렌, 또는 재생 폴리프로필렌을 포함한 올레핀계 열가소성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 재생 폴리에틸렌 또는 재생 폴리프로필렌 수지를 사용할 경우, 친환경 자원 재생의 장점도 있다.
본 발명은 상기 오일이 함침된 GTR 분말과 상기 올레핀계 열가소성수지를 압출성형기에 투입하여 용융시켜 혼련시키고, 압출하여, 친환경 GTR 아스팔트 개질제 조성물로 제조되어진다. 상기 압출성형기를 통하여 압출된 제품은 펠렛 형상으로 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명은 건식 GTR 아스팔트 개질제 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의한 건식 GTR 아스팔트 개질제 조성물의 제조방법은 상온분쇄를 통해 제조한 GTR 40~60 중량부와, 아닐린 포인트 50℃ 이상이고 인화점 200℃ 이상인 합성오일 10~ 20 중량부를 균일하게 혼합하여 상기 GTR 입자에 상기 오일 성분을 함침시키는 제1 단계와; 융점이 135℃ 이하이고 용융지수 1 이상인 올레핀계 열가소성 수지 30~40 중량부를 상기 GTR 입자와 상기 합성오일 혼합물에 투입하고 150℃ ~ 180 ℃의 고온에서 용융혼합시키는 제2 단계와; 상기 제2 단계에서 용융 혼합된 컴파운드를 170℃ ~ 220 ℃의 고온에서 압출하고, 압출된 생성물을 절단하고 건조하는 제3 단계; 를 포함하고 있는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명은 상기 제3 단계에서 상기 압출된 생성물을 이축 압출기를 통하여 압출하고 펠렛 형상으로 절단하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 위에서 설명한 상기 건식 GTR 아스팔트 조성물을 골재 및 아스팔트와 혼합하여 새로운 타입의 GTR 아스팔트 혼합물을 제조하여 사용하는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명의 명세서에서는 이와 같은 방식으로 제조되어진 새로운 개념의 개질 아스팔트 조성물을 「건식(플랜트믹스) 방식의 GTR 아스팔트 개질제 조성물」이라고 명명한다.
본 발명은 종래의 습식방식과 종래의 건식방식의 여러 문제점들을 동시에 해결할 수 있는 건식 GTR 아스팔트 개질제 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명에 의한 건식 GTR 아스팔트 개질제 조성물은, GTR 입자의 망상 구조로 인한 장애요소가 존재함에도 불구하고, 사전에 오일 성분으로 팽창과 겔화 반응을 일으켜서, GTR 입자가 아스팔트에 균일하게 분산되어짐으로써, 종래의 습식방식에서 발생되는 저장안정성을 해결할 수 있고, 또한 종래의 건식방식에서 발생되는 불균일한 분산성의 문제를 동시에 해결할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 건식 GTR 아스팔트 개질제 조성물의 제조방법을 이용할 경우, GTR 입자를 스트레이트 아스팔트에 접촉시키기 이전에, 별도의 오일성분에 의해 충분히 팽창 및 흡수작업을 진행하고 있으므로, 종래의 습식방식에 의한 저조한 분산성 문제와 종래의 건식방식에 의한 짧은 시간의 오일 성분과의 접촉 문제를 동시에 해결할 수 있는 장점이 있다
또한, 본 발명에 의해 건식 GTR 아스팔트 개질제 조성물을 제조한 다음, 플랜트에서 상기 건식 GTR 아스팔트 개질제 조성물과 아스팔트 및 골재를 혼합하여 개질 아스팔트 혼합물을 제조할 경우, GTR 분말을 사용하는 기존의 건식방식과 다르게, GTR 입자의 분산성 및 개질효과가 획기적으로 향상되는 장점이 있고, 또한 품질이 균일한 장점도 있다.
또한, 본 발명은 우수한 공용특성을 가진 개질아스팔트를 제조함으로써 포장체의 내구 수명 증대 및 유지 보수 비용을 최소화하는 효과도 있다.
또한, 본 발명은 GTR 분말 뿐만 아니라 재생 올레핀계 열가소성 수지도 사용 가능하므로, 자원재활용 측면에서도 큰 효과가 있다.
이하, 본 발명을 더욱 구체적이고 상세하게 설명한다. 본 발명에서 제공되는 구체적인 수치 또는 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 실시 양태로서, 본 발명의 기술사상을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님은 명백하다.
또한, 본 발명의 상세한설명 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로서만 한정되서는 안되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 본 발명에서 사용된 GTR은 Ground Tire Rubber의 약자로서 미세 타이어 고무 분말을 의미한다. 이는 GTR, 또는 GTR 고무분말, 또는 GTR 입자 등의 용어로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 명세서에 있어서, 이 기술분야에서 공지된 것으로서 통상의 기술을 가진 자에 의해 용이하게 창작될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 건식 GTR 아스팔트 개질제 조성물을 제공한다.
본 발명에 의한 GTR 아스팔트 개질제 조성물은 상온분쇄를 통해 제조한 GTR 40~60 중량부와, 아닐린 포인트 50℃ 이상이고 인화점 200℃ 이상인 합성오일 10~ 20 중량부와, 융점이 135℃ 이하이고 용융지수 1 이상이며 상기 GTR의 바인더 역할을 하는 올레핀계 열가소성 수지 30~40 중량부를 포함하고 있는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 GTR은 미세한 타이어 분말로서, 상기 GTR 입자를 전체 중량에 대해 40 중량부 이하로 사용할 경우 최종 제품의 개질효과가 미미한 반면에, 전체 중량에 대해 60 중량부 이상으로 사용할 경우 GTR 입자의 분산성이 떨어지므로 바람직스럽지 못하다. 전체 중량이라 함은 상기 건식 GTR 아스팔트 개질제 조성물을 100 중량부로 산출하였을 경우의 중량을 말한다. 이하, 별도의 설명이 없는 한, 동일한 의미로 사용되었음을 밝혀둔다.
상기 GTR은 트럭-버스 타이어(TBR) 또는 승용차용 타이어(PCR)를 미세하게 분말화한 것을 사용할 수 있다. 상기 트럭-버스 타이어(TBR)는 상기 승용차용 타이어(PCR)에 비하여, 천연고무 함량이 높아 접착력 및 인장물성이 우수한 반면, 스틸과 섬유 등 이물이 더 적으므로, 선호되고 있다.
상기 GTR 입자는 타이어 분쇄 방식에 따라 입자크기와 입자 모양이 다르게 되지만, 상온분쇄 방식을 채택할 경우 그 분말 입자의 표면이 거칠고 솜털 형상을 가지고 있어서 아스팔트 내 오일 성분 또는 제3의 오일 성분을 흡수하기 쉬우므로, 본 발명은 상온분쇄 방식으로 처리하는 것이 바람직하다. 상기 GTR 입자는 분말의 입자 크기가 작아질수록 개질효과가 우수한 장점이 있지만, 경제성이 떨어지는 단점이 있으므로, 개질 효과 및 경제성을 동시에 고려하여 2mm 이하의 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 통상적으로 10 mm 이하의 입자를 사용하는 것에 비하여, 상대적으로 미세한 입자를 사용하고 있는 것이다.
본 발명은 아닐린 포인트 50℃ 이상이고 인화점 200℃ 이상인 합성오일 10~ 20 중량부를 포함하고 있다.
상기 합성오일은 상기 GTR 고무분말이 스트레이트 아스팔트 조성물에 포함된 오일을 흡수하기 이전에, 상기 GTR 고무분말에 더 먼저 흡수될 수 있도록 하고, 그 과정에서 상기 GTR 고무 입자가 팽창(Swelling)하고 겔(Gel)화될 수 있도록 하기 위한 것이다. 상기 합성오일이 전체 중량에 대해 10 중량부 이하일 경우에는 상기 GTR 고무 분말에 대한 팽창 및 겔화 작용이 미약한 반면에, 전체 중량에 대해 20 중량부 이상일 경우에는 투입되는 비율만큼 팽창 및 겔화 작용의 효과가 상승하지 아니하고 오히려 고온 공용성 등급이 떨어지게 되므로, 바람직스럽지 못하다.
이러한 점은 상기 GTR 고무 입자가 가황과정에서 가교결합을 형성하고 있어서, 아스팔트와 혼합할 경우에도, 상기 GTR 고무 입자는 상기 아스팔트 성분들에 물리적으로 분산되어 있다는 점을 고려한 것이다. 다시 말하면, 상기 GTR 고무 입자는 황으로 비가역적으로 가교결합이 되어 있어서, 아스팔트로부터 오일류를 흡수하여 팽창되고 궁극적으로 겔화 상태가 되는 것인데, 상기 GTR 고무입자의 망상구조가 풀어지지 않아 연속상으로 상 전이가 잘 이루어지지 않고, GTR 입자가 아스팔트에 물리적으로 분산된 형태로 되어 있는 것을 극복하기 위한 것이다.
본 발명은, 상기 스트레이트 아스팔트의 오일 성분 대신에, 상기 고비점 합성오일을 GTR 고무분말에 먼저 접촉하도록 함으로써, 상기 GTR 고무분말이 팽윤되어지고 겔화되어질 수 있도록 하기 위해, 아닐린 포인트 50℃ 이상이고 인화점 200℃ 이상인 고비점 합성오일을 단독으로 사용하거나, 또는 2개 이상의 고비점 합성오일을 조합하여 사용하되, 조합된 고비점 합성오일이 아닐린 포인트를 50℃ 이상이고 인화점이 200 ℃ 이상인 것을 사용하는 것이다. 상기 고비점 합성오일이 아닐린 포인트 50 ℃ 이하일 경우와 상기 인화점이 200 ℃ 이하일 경우에는 GTR내 폴리머 성분과 상용성이 떨어지고, 특히 저온에서 공용 특성이 떨어지므로 바람직스럽지 못하다.
본 발명에 있어서, 상기 GTR 고무분말에 상기 고비점 합성오일을 사용하게 된 이론적인 배경을 설명하면, 아래와 같다.
일반적으로, 모재인 스트레이트 아스팔트 조성은 말텐(Maltene)과 아스팔텐(Asphaltene) 성분으로 크게 분류될 수 있다. 그 중에서 상기 말텐은 약 77~88 중량%를 함유하고 있으며, 포화탄화수소류, 방향족 탄화수소류, 수지(Resin) 3가지 성분으로 구성되어 있다. 한편, 상기 아스팔텐은 갈색 또는 검정색의 단단한 취성물질로 헤테로 싸이클릭 구조를 가진 탄화수소 화합물로 구성되어 있다.
아스팔트의 말텐과 아스팔텐 각 성분은 SBS 등 개질폴리머들의 화학구조에 따라 다른 용해성을 가지고 있다. 예를들어 개질 아스팔트에서 가장 많이 사용되고 있는 SBS의 경우, PB Block은 말텐성분과 높은 용해성 관계를 가지고 있고 PS Block은 아스팔텐 성분과 높은 용해성 관계를 가지고 있으며, 반대의 경우는 용해성이 없다. 또한 아스팔트 성분 중 말텐과 아스팔텐 성분의 고유한 함량비에 따라 SBS 개질제의 용해 및 분산속도가 달라지며, 일반적으로 아스팔텐 함량이 증가할수록 SBS의 용해 분산 속도가 느려진다. 그러나 현실적으로 아스팔트의 말텐과 아스팔텐 조성비를 임의적으로 조절할 수 없기 때문에, 폴리머 개질제의 용해 분산성을 극대화하기 위해 파라핀계, 나프텐계, 아로마틱계 프로세스 오일을 첨가하는 것이 일반적이다. 즉 본 발명의 목적인 우수한 GTR 입자의 분산성을 위해서는 GTR에 포함되어 있는 천연고무, 합성고무(BR, SBR)와 프로세스 오일 성분과의 용해성 관계를 고려하여 오일 종류를 선택하여 사용해야 한다.
[표 1]
오일 종류별 특성
이들 프로세스 오일은 Cp(파라핀계 탄화수소 중량%), Cn(나프텐계 탄화수소 중량%), Ca(아로메틱계 탄화수소 중량%)가 일정 비율로 혼합된 혼합 오일로서, 각 오일별 조성에 따라 GTR내 폴리머 개질제와 용해성이 달라지게 되므로, 각 오일의 조성비를 고려하여 적합한 오일을 선택해야 한다.
[표 2]
프로세스 오일 별 일반적인 Cp, Cn, Ca 조성
*(비고) 본 분석값은 하나의 사례이며, 오일 공급사에 따라 차이가 있음
오일의 용해성을 나타내는 또 다른 지표로 아닐린 포인트(Aniline Point)가 있다. 아닐린 포인트는 순수 방향족 단일 물질인 아닐린(Aniline)이 사용하는 오일에 완전 혼화되는 최저 온도를 의미하며, 아닐린 포인트 이하의 온도에서는 상용성 없게 되므로 상 분리됨을 의미한다.
그러나, 무조건 아닐린 포인트가 낮은 것이 좋은 것만은 아니며, 전술한 바와 같이 GTR 내 폴리머 개질제 성분과 상용성, Cp / Cn / Ca 비율, 아닐린 포인트 3가지 지표를 종합적으로 고려해야 하고, 또한 본 발명의 목적인 공용특성이 우수한 개질 아스팔트의 개발을 위해 각 프로세스 오일을 사용했을때 저온 특성, 가공성도 함께 고려해야 한다.
[표 3]
오일 별 아닐린 포인트 비교
*(비고) 본 분석값은 하나의 사례이며, 오일 공급사에 따라 차이가 있음
본 발명은 융점이 135℃ 이하이고 용융지수 1 이상이며 상기 GTR의 바인더 역할을 하는 올레핀계 열가소성 수지 30~40 중량부를 포함하고 있다.
본 발명은 상기 GTR 고무입자가 비가역적으로 가교결합을 형성하고 있으므로, 고온 열에 의해 가소화되지 않으므로, 상기 GTR 입자를 서로 결합시키고, 고온의 골재 및 아스팔트와 접촉했을 때 쉽게 용융되어 GTR입자들을 고르게 분산시킬 수 있는 기능을 수행하는 매질이 필요하다. 상기 매질로서는 올레핀계 열가소성 수지가 바람직하다. 상기 올레핀계 열가소성 수지는 고온에서 용융되어 상기 고비점 합성오일로 팽윤되어 있는 GTR 입자를 서로 바인딩시켜주기 때문이다. 상기 올레핀계 열가소성 수지는 고온 영역에서 비가소성 GTR 입자를 바인딩하는 매질로서, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)과 같은 올렌핀계 폴리머가 적합하다. 상기 올레핀계 열가소성 수지는 최종 제품으로 사용될 때까지의 보관 기간 및 보관 상태 등을 고려하여 펠렛(Pellet) 형상으로 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리에틸렌은 크게 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 선형 저밀도 폴린에틸렌(LLDPE) 등으로 구분될 수 있으며, 생산시 촉매, 반응압력, 중합공정 등에 따라 폴리머 화학 구조, 분자량, 분자량 분포 등 폴리머 특성이 달라지고, 사용되는 용도도 달라지게 되지만, 이들을 특별히 한정하여 배제할 필요는 없다. PE은 블로우, 압출 및 사출 성형 등 다양한 가공법을 통해 비닐하우스용 비닐, 필름, 병, 파이프, 절연체 등 다양한 용도에 사용되고 있다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리프로필렌은 크게 호모 폴리머(Homo-polymer), 블록 공중합체(Block Co-polymer), 랜덤 공중합체(Random Co-polymer) 3가지로 구분될 수 있다. 상기 폴리프로필렌은 중합공정 조건, 촉매 등에 따라 분자량, 분자량 분포 등의 폴리머 특성이 달라지고, 그에 따라 용도도 달라질 수 있지만, 이들을 특별히 한정하여 배제할 필요는 없다. 폴리프로필렌은 압출, 사출, 블로우 및 압축 성형 등 다양한 가공법을 통해 필름, 씨트, 파이프, 자동차 및 가전 부품 등 다양한 용도로 사용되고 있다.
본 발명에 있어서, 상기 PE와 PP는 아스팔트와 화학적 결합이나 상용성이 없어서 아스팔트 내에 작은 입자로 분산된 형태로 존재하지만, 아스팔트 혼합물 공정에서 골재와 접착력이 좋고, 낮은 융점과 높은 용융지수(MI, Melt Undex)를 가진 제품들은 개질아스팔트에 고온 공용성 등급을 올리는 훌륭한 개질제로 사용될 수 있다.
본 발명은 융점이 135℃ 이하이고, 용융지수가 1 g/10분 이상인 올레핀계 열가소성 수지를 선택하여 사용하여야 하고, 재생 올레핀계 열가소성 수지가 이러한 조건을 만족한다면 사용될 수 있다. 상기 신재 또는 재생 올레핀계 열가소성 수지의 융점이 135℃ 이상일 경우, 고온의 골재와 아스팔트와 혼합 시 용융속도가 느려 1분 이내에 고르게 용융 분산되어야 하는 아스팔트 혼합 생산 기본 조건을 충족하기 어려우므로, 상기 GTR 고무 입자에 대한 매질로서 적합하지 않으며, 또한 상기 용융지수가 1g/10분 이하일 경우에도 상기 올레핀계 열가소성 수지가 용융되었을 때 수지 흐름성이 나빠 GTR 입자를 빠른 시간내에 고르게 분산시키기 힘들고, 최종 제품인 아스팔트 혼합물의 제조공정에서 골재 및 아스팔트와 잘 혼련되지 않기 때문에 상기 GTR 고무 입자에 대한 매질로서 적합하지 아니하다.
본 발명은 상기 올레핀계 열가소성 수지가 PP 또는 PE로서 상기 융점이 135이하이고, 용융지수가 1 g/10분 이상을 가지고 있을 경우, 융점이 낮고 용융지수가 높아서, 플랜트에서 200℃ 이상의 고온의 골재와 접촉시 빠르게 용융되어지는 반면에, 열가소성 수지로서 그 흐름성이 좋아 GTR 입자를 고르게 분산시키는 매질로서의 기능을 잘 감당할 수 있게 된다. 더구나, 최종 제품인 아스팔트 포장시 최소 온도인 160℃에서 용융 상태를 유지하면서 상기 건식 GTR 개질제가 아스팔트 혼합물 내에서 고르게 분산되어지는 장점이 있게 된다.
본 발명은 건식 GTR 아스팔트 개질제 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의한 건식 GTR 아스팔트 개질제 조성물의 제조방법은, 상온분쇄를 통해 제조한 GTR 입자 40~60 중량부와, 아닐린 포인트 50℃ 이상이고 인화점 200℃ 이상인 합성오일 10~ 20 중량부를 균일하게 혼합하여 상기 GTR 입자에 상기 합성오일의 오일 성분을 함침시키는 제1 단계를 포함하고 있다.
상기 GTR 입자는 자동차-버스의 타이어 또는 승용차의 타이어를 상온에서 미세하게 분쇄한 제품을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 GTR 입자는 2mm 이하의 미세한 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 GTR 입자는 미세하게 분쇄되어 있지만, 가황 작업에 의해 가교결합을 형성하고 있다.
상기 합성오일은 상기 GTR 고무입자를 미리 팽윤시키고, 상기 합성오일의 오일 성분을 상기 GTR 고무입자에 흡수시키기 위하여 사용되어진다. 상기 합성오일이 10 중량부 이하에서는 상기 GTR 고무입자의 팽창 및 겔화 작용이 약한 반면에, 20 중량부 이상에서는 투입된 양에 비례하여 팽창과 겔화 작용 효과가 상승되지 않고 오히려 고온 공용성 등급이 떨어지므로, 상기 10 ~ 20 중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 합성오일은 아닐린 포인트 50℃ 이상이고 인화점 200℃ 이상인 오일을 단독으로 사용하거나, 2개 이상의 합성 오일을 사용하되 이들의 합성 오일의 아닐린 포인트 50℃ 이상이고 인화점 200℃ 이상인 제품을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제1 단계에서는 상기 GTR 고무입자가 상기 합성오일의 오일 성분에 의하여 함침되어지는 과정을 거치게 된다. 이는 상기 GTR 고무입자가 종래와 같이 아스팔트 내 오일 성분에 의해 함침되지 아니함을 의미하며, 상기 GTR 고무입자와 상기 아스팔트 성분이 서로 접촉하여 혼련되는 시간이 비록 짧을지라도, 그 접촉시간의 과다에 의해 영향을 받지 아니함을 의미하는 것이다.
본 발명에 의한 건식 GTR 아스팔트 개질제 조성물의 제조방법은, 융점이 135℃ 이하이고 용융지수 1 이상인 올레핀계 열가소성 수지 30~40 중량부를 상기 합성 오일에 함침된 GTR 입자에 투입하고, 150℃ ~ 180 ℃의 고온에서 용융혼합시키는 제2 단계를 포함하고 있다.
상기 제2 단계는 상기 제1 단계에서 합성오일에 함침된 GTR 고무입자들을 서로 결합시켜줌과 동시에, 건식 아스팔트 개질제 조성물을 구성하는 원재료를 형성하도록 해준다.
상기 올레핀계 열가소성 수지는 상기 GTR 고무입자-합성오일의 혼합물을 바인딩하고 고온에서 고르게 분산시켜주는 매질로서 기능하게 된다. 이를 위하여, 융점이 135℃ 이하이고 용융지수 1 이상인 제품이 바람직하다. 상기 조건을 만족시키는 올레핀계 열가소성 수지로서는 폴리프로필렌 수지 또는 폴리에틸렌 수지가 바람직하고, 이러한 조건을 만족시키는 재생 폴리프로필렌 수지 또는 재생 폴리에틸렌 수지를 사용할 수 있다. 상기 GTR 고무입자-합성오일의 혼합물과 상기 올레핀계 열가소성 수지는 150℃ ~ 180 ℃의 고온에서 용융 혼합시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 건식 GTR 아스팔트 개질제 조성물의 제조방법은, 상기 제2 단계에서 용융 혼합된 컴파운드를 170℃ ~ 220 ℃의 고온에서 압출하고, 압출된 생성물을 절단하고 건조하는 제3 단계를 포함하고 있다.
상기 제3 단계는 본 발명에 의한 GTR 아스팔트 개질제 조성물을 건식 방법으로 제조할 수 있도록 해주고, 최종 제품인 골재와 스트레이트 아스팔트에 사용될 때까지의 제품 보관 안정성을 확보할 수 있도록 해준다.
본 발명은 상기 제3 단계에서 상기 압출된 생성물을 이축 압출기를 통하여 압출하고 펠렛 형상으로 절단하여 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 명세서에서는 이와 같은 방식으로 제조되어진 새로운 개념의 개질 아스팔트 조성물을 「건식(플랜트믹스) 방식의 GTR 아스팔트 개질제 조성물」이라고 명명한다.
본 발명은 상기 제3 단계를 통하여 상기 GTR 분말과 상기 고비점 합성오일과 상기 올레핀계 열가소성수지를 압출성형기에 투입하여 용융시켜 혼련시키고, 펠렛 형상으로 제조함으로써, 친환경 GTR 아스팔트 개질제 조성물을 얻게 되는 장점이 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 아니함은 당연하다.
<개질제 조성물의 실시예 1>
트럭-버스용 타이어(TBR)를 상온 분쇄한 2mm 이하 입경의 GTR 입자 45중량%와 아닐린 포인트 120℃, 인화점 220℃의 고비점 오일 15중량%를 헨셀타입 믹서에 투입하고, 상온에서 10분간 혼합하여 GTR 입자에 오일 성분을 함침한 후, 융점 104℃, 용융지수 24g/10분인 LDPE 수지 40중량%를 투입하고 5분 동안 균일하게 혼합하여 160℃~180℃ 온도 범위로 설정된 니더(Kneader) 믹서에서 1차 용융 혼합하였다.
이같이 용융 혼합된 컴파운드를 180℃~210℃로 설정된 이축 압출기에 투입하여 압출한 후, 언더 워터 절단(Under Water Cutting) 공정과 건조 과정을 거쳐 개질제 조성물의 샘플을 제조하였다.
<개질제 조성물의 실시예 2 ~ 실시예 4 >
1). 개질제 조성물의 실시예 2:
상기 실시예 1에 있어서, 상기 고비점 합성오일을 아닐린 포인트 120 ℃ 대신에 아닐린 포인트 70℃의 제품을 사용하였고, 상기 LDPE 수지를 융점 104℃ 용융지수 24g/10분 대신에 융점 132℃ 용융지수 18g/10분인 제품을 사용하였다.
그 이외에, 다른 조건들은 상기 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
2). 개질제 조성물의 실시예 3:
상기 실시예 1에 있어서, 상기 GTR 입자의 입경 2 mm 이하의 제품 대신에 입경 0.4 mm 이하 제품을 사용하였고, 상기 LDPE 수지를 융점 104℃ 용융지수 24g/10분 대신에 융점 132℃ 용융지수 18g/10분인 제품을 사용하였다.
그 이외에, 다른 조건들은 상기 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
3). 개질제 조성물의 실시예 4:
상기 실시예 1에 있어서, 상기 GTR 입자의 입경 2 mm 이하의 제품 대신에 입경 0.4 mm 이하 제품을 사용하였고, 상기 고비점 오일을 아닐린포인트 120 ℃ 대신에 아닐린포인트 70℃의 제품을 사용하였다.
그 이외에, 다른 조건들은 상기 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
< 개질제 조성물의 비교실시예 1 ~ 비교실시예 3>
1). 개질제 조성물 비교실시예 1:
상기 실시예 1에 있어서, 상기 GTR 입자의 입경 2 mm 이하의 제품 대신에 입경 5 mm 이하 제품을 사용하였다.
그 이외에, 다른 조건들은 상기 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
2). 개질제 조성물의 비교실시예 2:
상기 실시예 1에 있어서, 상기 고비점 오일을 아닐린포인트 120 ℃ 대신에 아닐린포인트 25℃의 제품을 사용하였다.
그 이외에, 다른 조건들은 상기 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
3). 개질제 조성물의 비교실시예 3:
상기 실시예 1에 있어서, 상기 LDPE 수지를 융점 104℃ 용융지수 24g/10분 대신에 융점 165℃ 용융지수 0.5g/10분인 제품을 사용하였다.
그 이외에, 다른 조건들은 상기 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
아래의 표 4는 상기 실시예 1 내지 실시예 4 및 상기 비교실시예 1 내지 비교실시예 3에 관련된 각 개질제 조성물의 구성성분들의 배합 현황을 보여주고 있다.
[표 4]
개질제 조성물 샘플들의 구성표:
(실시예 1~실시예 4 및 비교실시예 1~비교실시예 3의 경우)
<개질 아스팔트의 실시예 1>
프로펠러 형태의 임펠러가 장착된 1ℓ 스테인레스 비이커에 스트레이트 아스팔트 AP-5 580g을 투입하고, 185℃, 500rpm으로 교반하면서 승온한 뒤, 개질제 실시예 1의 샘플 시료 90g을 투입하여 교반속도 800rpm에서 12시간 동안 교반하면서 개질 아스팔트 실시예 1 샘플을 제조하였다.
전술한 바와 같이 습식 공정으로 GTR 개질 아스팔트를 제조할 경우 저장안정성을 확보할 수 없으므로, 개질 아스팔트 실시예 1 제조 후 바로 공용성 등급 평가에 필요한 측정용 샘플들을 채취하였다.
<개질 아스팔트 실시예 2~실시예 4 > 및 비교 실시예 1~비교 실시예 3>
1). 개질 아스팔트 실시예 2:
상기 개질 아스팔트 실시예 1에 있어서, 상기 개질제 실시예 1의 샘플 대신에, 상기 개질제 실시예 2의 샘플을 사용하였다. 그 이외에, 다른 조건들은 상기 개질 실시예 1과 동일하게 진행하였고, 그 결과 개질 아스팔트 실시예 2의 샘플을 제조하였다.
2). 개질 아스팔트 실시예 3:
상기 개질 아스팔트 실시예 1에 있어서, 상기 개질제 실시예 1의 샘플 대신에, 상기 개질제 실시예 3의 샘플을 사용하였다. 그 이외에, 다른 조건들은 상기 개질 실시예 1과 동일하게 진행하였고, 그 결과 개질 아스팔트 실시예 3의 샘플을 제조하였다.
3). 개질 아스팔트 실시예 4:
상기 개질 아스팔트 실시예 1에 있어서, 상기 개질제 실시예 1의 샘플 대신에, 상기 개질제 실시예 4의 샘플을 사용하였다. 그 이외에, 다른 조건들은 상기 개질 실시예 1과 동일하게 진행하였고, 그 결과 개질 아스팔트 실시예 4의 샘플을 제조하였다.
< 개질 아스팔트 비교실시예 1 ~ 비교실시예 3>
1). 개질 아스팔트 비교실시예 1:
상기 개질 아스팔트 실시예 1에 있어서, 상기 개질제 실시예 1의 샘플 대신에, 상기 개질제 조성물 비교실시예 1의 샘플을 사용하였다. 그 이외에, 다른 조건들은 상기 개질 실시예 1과 동일하게 진행하였고, 그 결과 개질 아스팔트 비교실시예 1의 샘플을 제조하였다.
2). 개질 아스팔트 비교실시예 2:
상기 개질 아스팔트 실시예 1에 있어서, 상기 개질제 실시예 1의 샘플 대신에, 상기 개질제 조성물 비교실시예 2의 샘플을 사용하였다. 그 이외에, 다른 조건들은 상기 개질 실시예 1과 동일하게 진행하였고, 그 결과 개질 아스팔트 비교실시예 2의 샘플을 제조하였다.
3). 개질 아스팔트 비교실시예 3:
상기 개질 아스팔트 실시예 1에 있어서, 상기 개질제 실시예 1의 샘플 대신에, 상기 개질제 조성물 비교실시예 3의 샘플을 사용하였다. 그 이외에, 다른 조건들은 상기 개질 실시예 1과 동일하게 진행하였고, 그 결과 개질 아스팔트 비교실시예 3의 샘플을 제조하였다.
< 개질 아스팔트 조성물의 용해 공용성 평가 >
이와 같은 방식으로 각각의 실시예들 및 비교실시예들에 관한 샘플을 사용하여, 각각의 샘플들에 대한 공용성(PG) 평가를 실시하였다.
본 발명의 개질제의 성능 평가를 다음과 같이 실시하였다.
본 발명의 목적인 GTR을 이용한 건식 개질제의 성능을 평가하기 위하여 공용성 등급(PG) 시험을 미국 도로및교통행정협회(American Association of State Highway and Transportation Officials - AASHTO)와 미국 재료시험협회(ASTM), 그리고 국내의 KS 표준을 근거로 실시하였고, 공용성 등급(PG) 평가는 2021년 개정된 국토교통부 아스팔트 콘크리트 포장 시공지침을 기준으로 실시하였다.
또한, 본 발명은 Binder의 Performence Grade(PG) 확인 및 유변 물성(rheological preperties)을 측정하기 위해 AASHTO T315-12와 ASTM D7175-08 및 KS F 2392에 의거하여 공축 원통형 회전 점도계(Rotational coaxial cylinder viscometer)를 사용하여, 특정온도에서 15분간 스핀들의 일정한 회전 속도 20rpm을 유지하는데 필요한 토크(torque)를 측정함으로써, 점도를 확인하였다.
또한, 본 발명은 Binder의 Performence Grade(PG) 확인 및 유변 물성(rheological preperties)을 측정하기 위해 AASHTO T315-12와 ASTM D7175-08 및 KS F 2393에 의거하여 동적 전단 레오미터(Dynamic Shear Rheometer, DSR)을 이용하여 광범위한 온도에서(64~100℃) 복합 전단 탄성계수(Complex shear modulus, G*)와 위상각(Phase Angle, δ)을 측정하였다. 이때, 온도는 76℃ 및 82℃ ±0.1에서, 사용되는 판 지름과 간격 두께는 시험되는 아스팔트의 노화 상태에 따라 본래 상태와 단기노화(RTFO시험 후 바인더)는 25-millimeter 지름판과 1000-micron(1-millimeter)의 간격으로 테스트하며, 장기노화 바인더의 경우 8-millimeter 지름의 판과 2000-micron(2-millimeter)의 간격으로 테스트 하였다.
또한, 본 발명은 아스팔트 바인더가 점성 유체보다 탄성고체와 같이 거동하는 일정한 낮은 온도(-12℃,-18℃,-24℃ ±0.1℃)에서 일정 하중에 따라 바인더가 얼마나 많이 처지거나 변형되는지를 측정하여 Crack 및 피로균열 저항성에 대해 확인하기 위하여, AASHTO T313-12와 ASTM D6648-08 및 KS F 2391에 의거하여, BBR(Bending Beam Reometer)시험을 진행하였으며, 크리프 하중에 대한 아스팔트 바인더의 저항력인 크리프 강성(Creep stiffness)과 하중을 가하는 동안 시간이 흐름에 따른 아스팔트 강성의 변화인 크리프율(Creep rate, m-value)을 측정하였다.
이와같은 시험에 의한 측정 결과를 정리하면 아래 표 5와 같았다.
[표 5]
개질 아스팔트의 용해 공용성(PG) 평가 결과표:
(실시예 1~실시예 4 및 비교실시예 1~비교실시예 3의 경우)
본 발명의 실시예들의 공용성 평가 결과, 특허청구범위를 충족하는 개질 GTR 아스팔트 조성물의 실시예 1 ~ 실시예 4들의 경우, 동점도 및 롤링 박막 노화 전 후 모두 G*/sinδ 값들이 최소 PG 94 이상을 만족하였으며, BBR 평가에서 저온 공용성 지표인 Stiffness(S)값과 m값이 PG-22 이상을 만족하여 PG94-22 이상의 공용성 등급을 구현할 수 있음을 알 수 있었다.
이에 반하여, 비교 실시예 1의 경우, GTR 입자의 크기가 실시예의 경우보다 커서 GTR 입자 분산성이 떨어지고, GTR 입자가 차지하는 표면적도 줄어들기 때문에 개질효과도 그만큼 열세하였다.
또한 비교예 2는 사용한 오일의 아닐린 포인트가 기준치 이하로 낮아 특히 PG 저온 등급에서 열세를 보여주었으며,
비교예의 3의 경우, 융점이 너무 높고, 용융지수도 낮으면서 유리전이온도가 높은 올레핀 수지를 사용하였으므로, 그만큼 GTR 입자의 분산성도 저하되고, 개질효과도 떨어졌으며, 특히 저온 특성에서 열세를 보였다.
비교예의 결과를 고찰해 보면, 실시예들보다 GTR 입자 분산성과 개질효과가 떨어지고 특히 저온 특성에서 열세를 보여 PG-22 등급 구현도 힘든 것으로 밝혀졌다.
이러한 점들을 종합하게 되면, 본 발명에 의한 기술적 수단들은 본 발명의 과제들을 해결하는 유용한 수단으로 작용하고 있다는 점을 명확하게 입증하고 있는 것으로 판단되었다.
본 발명에 의한 개질 GTR 아스팔트 조성물을 이용하여 개질 아스팔트 혼합물을 제조할 경우, 상기 개질 아스팔트 혼합물의 성능을 조사하여 확인하기 위하여, 다음과 같은 방식으로 그 샘플을 제조하여 측정 시험을 실시하였다.
<개질 아스팔트 혼합물의 실시예 1>
10mm 골재 (67%), 잔골재 (23%), 채움재 (10%)의 조성비를 가진 골재 930g을 210℃가 되도록 가열하였고, 스트레이트 아스팔트도 190℃에서 가열한 후, 상기 스트레이트 아스팔트 57g과 상기 <개질제 조성물 실시예 1>에 의한 GTR 건식 개질제 10g을 가열된 골재에 투입하여 아스팔트 혼합물 믹서에서 균일하게 혼합함으로써, GTR 개질 아스팔트 혼합물을 제조하였다.
상기 GTR 개질 아스팔트 혼합물을 국토교통부 『아스팔트 콘크리트 포장 시공 지침 (2021.07)』에 의거하여 마샬안정도 측정용 공시체를 제조하였으며, 동일한 과정을 거쳐 동적안정도 평가용 슬래브 공시체 등 혼합물 시험용 샘플을 제조하였다.
<개질 아스팔트 혼합물의 실시예 2>
상기 개질 아스팔트 혼합물의 실시예 1에 있어서, 상기 <개질제 조성물의 실시예 1>의 샘플 대신에, 상기 <개질제 조성물의 실시예 2>의 샘플을 사용하였다.
그 이외에, 다른 조건들은 상기 <개질제 아스팔트 혼합물의 실시예 1>과 동일하게 진행하였고, 그 결과 GTR 개질 아스팔트 혼합물의 샘플을 제조하였다.
<개질 아스팔트 혼합물의 실시예 3>
상기 개질 아스팔트 혼합물의 실시예 1에 있어서, 상기 <개질제 조성물의 실시예 1>의 샘플 대신에, 상기 <개질제 조성물의 실시예 3>의 샘플을 사용하였다.
그 이외에, 다른 조건들은 상기 <개질제 아스팔트 혼합물의 실시예 1>과 동일하게 진행하였고, 그 결과 GTR 개질 아스팔트 혼합물의 샘플을 제조하였다.
<개질 아스팔트 혼합물의 실시예 4>
상기 개질 아스팔트 혼합물의 실시예 1에 있어서, 상기 <개질제 조성물의 실시예 1>의 샘플 대신에, 상기 <개질제 조성물의 실시예 4>의 샘플을 사용하였다.
그 이외에, 다른 조건들은 상기 <개질제 아스팔트 혼합물의 실시예 1>과 동일하게 진행하였고, 그 결과 GTR 개질 아스팔트 혼합물의 샘플을 제조하였다.
<개질 아스팔트 혼합물의 비교실시예 1>
상기 개질 아스팔트 혼합물의 실시예 1에 있어서, 상기 <개질제 조성물의 실시예 1>의 샘플 대신에, 상기 <개질제 조성물의 비교실시예 1>의 샘플을 사용하였다.
그 이외에, 다른 조건들은 상기 <개질제 아스팔트 혼합물의 실시예 1>과 동일하게 진행하였고, 그 결과 GTR 개질 아스팔트 혼합물의 비교 샘플을 제조하였다.
<개질 아스팔트 혼합물의 비교실시예 2>
상기 개질 아스팔트 혼합물의 실시예 1에 있어서, 상기 <개질제 조성물의 실시예 1>의 샘플 대신에, 상기 <개질제 조성물의 비교실시예 2>의 샘플을 사용하였다.
그 이외에, 다른 조건들은 상기 <개질제 아스팔트 혼합물의 실시예 1>과 동일하게 진행하였고, 그 결과 GTR 개질 아스팔트 혼합물의 비교 샘플을 제조하였다.
<개질 아스팔트 혼합물의 비교실시예 3>
상기 개질 아스팔트 혼합물의 실시예 1에 있어서, 상기 <개질제 조성물의 실시예 1>의 샘플 대신에, 상기 <개질제 조성물의 비교실시예 3>의 샘플을 사용하였다.
그 이외에, 다른 조건들은 상기 <개질제 아스팔트 혼합물의 실시예 1>과 동일하게 진행하였고, 그 결과 GTR 개질 아스팔트 혼합물의 비교 샘플을 제조하였다.
< 개질 GTR 아스팔트 혼합물의 시험 결과의 측정>
위에서 언급한 실시예 1 ~ 실시예 4 및 비교실시예 1 ~ 비교실시예 3에 의해 얻은 각 개질 GTR 아스팔트 혼합물 샘플들에 대하여, 각각 공극률과 간극률 및 포화도 등을 각각의 시험방법에 따라 시험하여 측정하였고, 그 시험 결과를 아래의 표 6에 정리하여 기재하였다.
[표 6]
개질 아스팔트 혼합물의 시험 결과표:
(실시예 1~실시예 4 및 비교 실시예 1~비교 실시예 3의 경우)
본 발명의 개질 GTR 아스팔트 혼합물 실시예들의 물성을 측정하여 평가한 결과, 상기 혼합물 실시예 1 ~ 실시예 4들의 경우, GTR 입자의 분산성 및 개질 효과가 우수하여, 아스팔트 포장체의 강성을 나타내는 지표인 동적안정도 및 수분 민감성 지표인 인장강도비 물성이 기준치 이상의 높은 값을 보이고 있음을 알 수 있다.
이에 반하여, GTR 아스팔트 혼합물의 비교 실시예 1 ~ 비교 실시예 3의 경우, 동적안정도는 기준치 이상이지만, 상기 실시예 1 ~ 실시예 4에 비하여 그 측정값이 매우 낮으며, 특히 인장강도비는 기준치에 미달되어 있음을 알 수 있다. 다시 말해서, 상기 GTR 아스팔트 혼합물의 비교 실시예 1 ~ 비교 실시예 3에서 사용한 GTR 개질제의 성능이 상기 GTR 아스팔트 혼합물의 실시예 1 ~ 4의 것 보다 많이 떨어지는 것을 의미하므로, 본 발명의 과제 해결 수단은 매우 적절한 것을 의미하고 있다고 판단되었다.
결론적으로, 상기 성능 평가 결과 본 발명의 건식 GTR 아스팔트 개질제는 GTR을 개질제로 사용하는 종래 기술의 건식 및 습식 아스팔트 개질제보다 GTR의 분산성이 우수하고, 그에 따라 개질 효과도 뛰어나 본 발명의 목적인 PG76-22 이상의 개질 아스팔트를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 용도의 개질 아스팔트 혼합물에 충분히 적용 가능함을 명확하게 입증하고 있다고 여겨진다.
이상에서 본 발명에 의한 개질 GTR 아스팔트 조성물과 그 제조방법 및 이를 이용한 개질 GTR 아스팔트 혼합물을 구체적으로 제시하였으나, 이는 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 구체화된 것일 뿐, 본 발명의 모든 특징이 위에서 언급한 항목에만 적용되는 것이라고 한정하여 해석되어서는 아니될 것이다.
또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의하여 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.
Claims (9)
- GTR 입자 함량 40~60중량%에 고비점 합성오일 10~20중량%를 교반기가 장착된 고속 혼합기에서 혼합하여, 상기 고비점 합성오일의 오일 성분을 상기 GTR 입자에 함침한 후, 열가소성 수지로서 PE(폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌), 재생 PE(폴리에틸렌), 또는 재생 PP(폴리프로필렌) 중에서 선택하여 상기 열가소성수지 30~40 중량%와 함께 혼련하여, 건식 GTR 개질제 생산에 적합한 니더믹서, 압출기 및 언더워터 절단 공정을 통하여 제조하며, 이때,
1). 상기 GTR 입자는 천연고무 함량이 30중량% 이상 포함된 타이어를 상온분쇄 방식으로 분쇄한 것이고,
상기 GTR 입자는 입자표면이 거칠고 솜털 모양이면서 입자크기가 2mm 이하인 제품 중에서 선택하여 사용되어지고,
상기 GTR 입자는 가황과정에서 형성된 가교결합을 그 내부에 형성하고 있는 것이며,
2). 상기 고비점 합성오일은, 상기 GTR 입자가 스트레이트 아스팔트 조성물에 포함된 오일을 흡수하기 이전에, 상기 GTR 입자에 더 먼저 흡수될 수 있도록 하고, 그 과정에서 상기 GTR 입자가 상기 가교결합에도 불구하고 팽창(Swelling)하고 겔(Gel)화될 수 있도록 하는 기능을 수행하도록 하는 것이며,
3). 상기 열가소성 수지는, 고온에서 용융되어 상기 고비점 합성오일로 팽윤되어 있는 상기 GTR 입자를 서로 바인딩시켜주는 결합제로서의 기능을 수행하고, 고온의 골재 및 아스팔트와 접촉했을 때 쉽게 용융되어 상기 GTR 입자들을 고르게 분산시킬 수 있는 분산제의 기능을 수행하는 것을 특징으로 한,
건식(플랜트 믹스) 방식의 친환경 아스팔트 개질제 조성물.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 고비점 합성 오일은 아닐린 포인트가 50℃ 이상이고 인화점 200℃ 이상인 합성오일을 단독으로 사용하거나, 2개 이상의 고비점 오일을 조합하여 아닐린 포인트 50℃ 이상이고 인화점 200 ℃ 이상으로 조절된 합성오일을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 한,
건식(플랜트 믹스) 방식의 친환경 아스팔트 개질제 조성물.
- 청구항 3에 있어서,
상기 고비점 합성오일은, 아닐린 포인트가 50℃ 이상이고 인화점 200℃ 이상인 것을 혼합하여 사용하되,
교반기가 장착된 별도의 혼합기에서 GTR 입자에 대해 상기 합성오일을 함침시켜 사용함으로써,
상기 GTR 입자의 가교결합에 의한 망상구조를 풀어지지 않아 연속상으로 상 전이가 잘 이루어지지 않고, GTR 입자가 아스팔트에 물리적으로 분산된 형태로 되어 있는 것을 극복하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 한,
건식(플랜트 믹스) 방식의 친환경 아스팔트 개질제 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 열가소성 수지는 PE(폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌), 재생 PE(폴리에틸렌), 또는 재생 PP(폴리프로필렌) 중에서 선택하여 사용하되,
상기 열가소성수지는 융점이 135℃ 이하이고, 용융지수(멜트인덱스)가 1 이상인 것을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 한, 건식(플랜트 믹스) 방식의 친환경 아스팔트 개질제 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4, 청구항 5로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 한 항에 의한 건식(플랜트 믹스) 방식의 친환경 아스팔트 개질제 조성물을 이용하되,
상기 건식(플랜트 믹스) 방식의 친환경 아스팔트 개질제 조성물과 골재와 아스팔트를 혼합하여 PG76-22 이상 공용성 등급을 가지고 있는 것을 특징으로 한, 개질 아스팔트 혼합물.
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040090885A (ko) * | 2003-04-18 | 2004-10-27 | 이춘배 | 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제 |
| KR100802786B1 (ko) | 2005-09-05 | 2008-02-12 | 신한카드 주식회사 | 아이씨 카드 제조 방법 |
| KR20090039293A (ko) * | 2007-10-18 | 2009-04-22 | 황성혁 | 프로필렌계 왁스로 개질된 미세 폐타이어분말의 제조방법과 개질된 미세 폐타이어분말을 이용한 개질 아스팔트의 제조방법 |
| KR101182203B1 (ko) * | 2012-03-15 | 2012-09-12 | 주식회사 누보켐 | 아스팔트 개질 첨가제 및 이를 함유한 개질 아스팔트 조성물 |
| KR101484463B1 (ko) * | 2013-10-02 | 2015-01-28 | 김종대 | 개질 유화 아스팔트를 이용한 상온 아스팔트 표면처리제 및 이를 이용한 공용중인 포장체의 아스팔트 수명연장 표면처리 공법 |
| KR102237499B1 (ko) | 2020-06-24 | 2021-04-08 | 주식회사 디에스캠 | 고무분말을 이용한 아스팔트 개질제 및 이를 이용한 개질 아스팔트 혼합물 |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040090885A (ko) * | 2003-04-18 | 2004-10-27 | 이춘배 | 플랜트 믹스형 아스팔트 개질 첨가제 |
| KR100802786B1 (ko) | 2005-09-05 | 2008-02-12 | 신한카드 주식회사 | 아이씨 카드 제조 방법 |
| KR20090039293A (ko) * | 2007-10-18 | 2009-04-22 | 황성혁 | 프로필렌계 왁스로 개질된 미세 폐타이어분말의 제조방법과 개질된 미세 폐타이어분말을 이용한 개질 아스팔트의 제조방법 |
| KR101182203B1 (ko) * | 2012-03-15 | 2012-09-12 | 주식회사 누보켐 | 아스팔트 개질 첨가제 및 이를 함유한 개질 아스팔트 조성물 |
| KR101484463B1 (ko) * | 2013-10-02 | 2015-01-28 | 김종대 | 개질 유화 아스팔트를 이용한 상온 아스팔트 표면처리제 및 이를 이용한 공용중인 포장체의 아스팔트 수명연장 표면처리 공법 |
| KR102237499B1 (ko) | 2020-06-24 | 2021-04-08 | 주식회사 디에스캠 | 고무분말을 이용한 아스팔트 개질제 및 이를 이용한 개질 아스팔트 혼합물 |
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