KR102663260B1 - 친환경 중온 재생첨가제 및 이를 이용한 중온 순환 아스팔트 혼합물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 윤활유 10 ~ 38 중량%; 파라핀 오일 30 ~ 50 중량%; 프로세스 오일 30 ~ 50 중량%; 박리방지제 1 ~ 30 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 중온 재생첨가제를 제시함으로써, 발암성 물질에 의한 환경유해성의 우려가 작고, 하나의 재료에 의해 폐아스팔트의 복원 및 중온 아스팔트 생산이 모두 가능하도록 한다.
Description
본 발명은 건설 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 친환경 중온 재생첨가제 및 이를 이용한 중온 순환 아스팔트 혼합물에 관한 것이다.
재생첨가제는 노화된 아스팔트 도로포장에 사용되는 폐아스콘을 복원하여 재사용하기 위해 사용되는 첨가제로 방향족 유분을 다량 함유하여 폐아스콘의 방향족 유분 함량을 증가시키고 아스팔텐 함량을 감소시켜 물리적 특성을 복원한다.
폐아스팔트를 복원하여 순환아스콘 생산 시 노후 아스팔트 점도를 회복시켜주는 역할을 하는 재생첨가제에 발암성 물질이 포함되어 있어 순환아스콘 도로포장에 대한 문제가 제기되고 있다.
현재 국내에서 제조 및 판매되는 재생첨가제는 아로마틱계 오일을 Base로 하는 첨가제가 80% 이상을 차지하며, 나머지는 식물성오일 및 석유수지, 프로세스오일, SBS계열을 Base로 한다.
이들은 MSDS의 90% 이상이 '암을 일으킬 수 있다'는 위험경고 표시가 되어있는데, 현재 국내에는 재생첨가제의 환경유해성 및 발암성능을 평가하는 품질기준이 없다는 문제가 있다.
유럽은 REACH(Registration, Evaluation, Authorisation & Restriction of Chemicals)의 화학물질관리제도에 의해, 화학물질의 위해성에 따라 등록, 평가, 허가 등으로 구분하여 제한하는 방식을 취하고 있다.
REACH에 따르면 2010년 1월 이후 방향족 환이 많은 분자구조가 발암, 돌연변이 유발 및 생식독성 물질로 분류되어, 신전유(Extender oil) 및 이를 포함하는 타이어 또는 타이어 부품내 특정 PAHs(Polyaromatic Hydrocarbons) 또는 PCA(Poly Cyclic Aromatic) 함량을 제한하고 있으며, 다음은 구체적인 제한 기준이다.
(1) Benzo(a)pyrene(BaP) ≤ 1 mg/kg(ppm)
(2) PAHs 8종의 총 함량 ≤ 10 mg/kg(ppm)
ㆍ PAHs(8종) 목록( PAHs 시험항목은 2021년 18종까지 증가)
Benzo(a)pyrene(BaP),
Benzo(e)pyren(BeP),
Benzo(a)anthracene(BaA),
Chrysen(CHR),
Benzo(b)fluoranthene(BbFA),
Benzo(j)fluoranthene(BjFA),
Benzo(k)fluoranthene(BkFA),
Dibenzo(a.h)anthracene(DBAhA)
(3) Total PCA 함량 ≤ 3 wt%
ㆍ (1) 또는 (2)를 만족하면 됨
ㆍ (1) 또는 (2)를 만족하지 못하더라도 (3)을 만족하면 규제에 적용받지 않음
한편, 중온 아스팔트 포장은 첨가제의 역할로 인하여, 가열 아스팔트 포장에 비해 약 20~55℃ 정도 낮은 온도에서 생산 및 시공이 이루어지며, 낮은 온도조건에서 우수한 작업성으로 인한 다짐도의 향상 효과로 인하여, 포장체 내로의 투수성을 줄이고 노화현상을 저감시켜 아스팔트 피막의 경화를 억제하는 효과가 있다.
그런데, 종래기술에 의한 재생첨가제는 가열 아스팔트 혼합물의 다짐온도보다 30℃ 낮은 온도에서 다짐성능을 발휘할 수 없다는 문제가 있다.
따라서 중온에서 순환아스콘을 생산하기 위해서는, 폐아스팔트를 복원하기 위한 재생첨가제와, 중온 아스팔트 포장을 위한 중온첨가제를 별도로 투입해서 사용해야 하는 번거로움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 발암성 물질에 의한 환경유해성의 우려가 작고, 하나의 재료에 의해 폐아스팔트의 복원 및 중온 아스팔트 생산이 모두 가능하도록 하는 친환경 중온 재생첨가제 및 이를 이용한 중온 순환 아스팔트 혼합물을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 윤활유 10 ~ 38 중량%; 파라핀 오일 30 ~ 50 중량%; 프로세스 오일 30 ~ 50 중량%; 박리방지제 1 ~ 30 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 중온 재생첨가제를 제시한다.
상기 윤활유는, 점도지수향상제, 내마모제, 산화안정제, 청정제, 분산제, 방청제, 소포제 및 파라핀계, 나프텐계, 아로마틱계의 기유 중 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기 파라핀 오일은 비중이 0.85~0.95이고, 수소화 처리된 중파라핀 증류액인 것이 바람직하다.
상기 프로세스 오일은, DAE(Distillate Aromatic Extract)를 수소화정제한 Treat-DAE, RAE(Residue Aromatic Extract)를 수소화정제한 T-RAE 중 하나 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기 박리방지제는, 메틸 펜타메틸렌 디아민(Methyl pentamethylene diamine), 지방산 폴리 아민(Fatty acids polyamine), 메틸 파스포릭 산(methylene phosphonic acid), 알킬 아미도 폴리아민(Alkyl amido polyamine), 알킬 아미도 이미다졸 폴리아민(Alkyl amido imidazole polyamine) 중 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 재생첨가제를 이용한 중온 순환 아스팔트 혼합물로서, 전체 100 중량부를 기준으로, 순환골재 25~35 중량부; 상기 재생첨가제 6~10 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중온 순환 아스팔트 혼합물을 제시한다.
본 발명은 발암성 물질에 의한 환경유해성의 우려가 작고, 하나의 재료에 의해 폐아스팔트의 복원 및 중온 아스팔트 생산이 모두 가능하도록 하는 친환경 중온 재생첨가제 및 이를 이용한 중온 순환 아스팔트 혼합물을 제시한다.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 친환경 중온 재생첨가제는 기본적으로, 윤활유 10 ~ 38 중량%; 파라핀 오일 30 ~ 50 중량%; 프로세스 오일 30 ~ 50 중량%; 박리방지제 1 ~ 30 중량%;를 포함하여 구성된다.
윤활유는, 점도지수향상제, 내마모제, 산화안정제, 청정제, 분산제, 방청제, 소포제 및 파라핀계, 나프텐계, 아로마틱계의 기유 중 하나 또는 2 이상의 혼합물을 사용한다.
파라핀 오일은 석유제품 중 순도와 안정성이 가장 우수하고, 인체에 무해하여 식품 첨가물 및 화장품 원료로 쓰이는 무색, 무취, 무미의 재질로서, 비중이 0.85~0.95이고, 수소화 처리된 중파라핀 증류액을 사용한다.
프로세스 오일은, DAE(Distillate Aromatic Extract)를 수소화정제한 Treat-DAE, RAE(Residue Aromatic Extract)를 수소화정제한 T-RAE 중 하나 또는 이들의 혼합물을 사용한다.
Treat-DAE 프로세스 오일은 감압증류 방향족 추출물을 용제정제 시 부산물로 생성된 DAE(Distillate Aromatic Extract)를 수소화정제한 것이다.
T-RAE는 감압증류공정 및 탈역청 공정을 거친 방향족 추출물의 용제정제 시 부산물로 생성되는 RAE(Residue Aromatic Extract)를 수소화정제한 것이다.
박리방지제는, 메틸 펜타메틸렌 디아민(Methyl pentamethylene diamine), 지방산 폴리 아민(Fatty acids polyamine), 메틸 파스포릭 산(methylene phosphonic acid), 알킬 아미도 폴리아민(Alkyl amido polyamine), 알킬 아미도 이미다졸 폴리아민(Alkyl amido imidazole polyamine) 중 하나 또는 2 이상의 혼합물을 사용한다.
이는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 발암성 물질에 의한 환경유해성의 우려가 작다.
종래의 재생첨가제는 방향족 환이 많은 분자구조를 가지고 있는 아로마틱계열의 오일을 주로 사용하므로, 발암, 돌연변이 유발 및 생식독성 등의 문제가 제기되었다.
이에 비해, 본 발명에 의한 재생첨가제는 인체에 무해한 파라핀 오일을 사용하므로, 위와 같은 문제가 없고, 상술한 유럽의 REACH 기준을 만족한다.
둘째, 하나의 재료에 의해 폐아스팔트의 복원 및 중온 아스팔트 생산이 모두 가능하다.
가열 아스팔트 혼합물의 다짐온도보다 30℃ 낮은 온도에서 다짐성능을 발휘할 수 있기 때문이다.
이하, 본 발명에 의한 재생첨가제의 물성을 입증하기 위한 시험결과에 관하여 설명한다.
표 1은 본 발명의 실시예 및 비교예의 구체적 배합비를 나타낸 것이다.
본 발명의 실시예들은 상술한 파라핀 오일과 프로세스 오일을 적용한 것이고, 비교예들은 아로마틱계 오일을 적용한 것이다.
표 2는 본 발명의 실시예 및 비교예의 기초 물성에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예가 비교예에 비해 동등 이상의 물성을 가짐을 확인할 수 있다.
표 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 관하여, 유럽의 REACH에서 제한하는 PAHs(Polyaromatic Hydrocarbons)의 함량을 분석한 것이다.
상술한 바와 같이, REACH는 Benzo(a)pyrene(BaP)가 1 mg/kg(ppm) 이하일 것, PAHs 8종의 총 함량이 10 mg/kg(ppm) 이하일 것으로 제한하고 있다.
비교예 1에 의한 재생첨가제의 경우, Benzo(a)pyrene(BaP) 함량이 10.8 mg/kg으로 제한기준(1 mg/kg)을 초과하였고, PAHs 18종의 총 함량이 142.54 mg/kg으로서 제한기준(10 mg/kg)을 훨씬 초과하는 것으로 나타났다.
본 발명의 실시예 1에 의한 재생첨가제의 경우, Benzo(a)pyrene(BaP) 함량이 N.D.로 제한기준(1 mg/kg) 이하일 것을 만족하였고, PAHs 18종의 총 함량이 4.07mg/kg으로서 제한기준(10 mg/kg) 이하일 것을 만족하는 것으로 나타났다.
본 발명의 실시예 2,3의 경우에도, 위 조건을 모두 만족하는 것으로 나타났다.
표 4는 본 발명에 의한 재생첨가제를 혼입한 중온 순환 아스팔트 혼합물의 성능을 평가하기 위한 시험결과를 나타낸 것이다.
비교예는 종래의 재생첨가제를 혼입한 순환 아스팔트 혼합물에 관한 것이다.
중온 및 재생 성능을 확인하기 위하여, 혼합물 전체 100 중량부를 기준으로, 순환골재를 30 중량부 첨가하여, 가열 및 중온 순환 아스팔트 혼합물의 다짐온도에 따른 다짐도, 안정도, 흐름값, 동적안정도를 평가하였다.
중온 순환 아스팔트 혼합물은 13mm 이하로 파쇄된 순환골재를 30 중량부 사용하였고, 표층용 골재입도 WC-1를 대입하였으며, 여기에 사용된 순환골재에서 추출된 아스팔트 함량은 4~5 중량부로 추정된다.
순환골재에서 추출된 아스팔트 바인더의 절대점도는 약 40,000poise이므로, 재생첨가제의 적정성 평가를 통해 추가로 첨가할 친환경 중온 재생첨가제의 함량은 6~10 중량부가 적절한 것으로 나타났다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
Claims (6)
- 윤활유 10 ~ 38 중량%;
파라핀 오일 30 ~ 50 중량%;
프로세스 오일 30 ~ 50 중량%;
박리방지제 1 ~ 30 중량%;를 포함하고,
상기 프로세스 오일은,
DAE(Distillate Aromatic Extract)를 수소화정제한 Treat-DAE, RAE(Residue Aromatic Extract)를 수소화정제한 T-RAE 중 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 친환경 중온 재생첨가제. - 제1항에 있어서,
상기 윤활유는,
점도지수향상제, 내마모제, 산화안정제, 청정제, 분산제, 방청제, 소포제 및 파라핀계, 나프텐계, 아로마틱계의 기유 중 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 친환경 중온 재생첨가제. - 제1항에 있어서,
상기 파라핀 오일은 비중이 0.85~0.95이고, 수소화 처리된 중파라핀 증류액인 것을 특징으로 하는 친환경 중온 재생첨가제. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 박리방지제는,
메틸 펜타메틸렌 디아민(Methyl pentamethylene diamine), 지방산 폴리 아민(Fatty acids polyamine), 메틸 파스포릭 산(methylene phosphonic acid), 알킬 아미도 폴리아민(Alkyl amido polyamine), 알킬 아미도 이미다졸 폴리아민(Alkyl amido imidazole polyamine) 중 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 친환경 중온 재생첨가제. - 제1항 내지 제3항, 제5항 중 어느 한 항의 재생첨가제를 이용한 중온 순환 아스팔트 혼합물로서,
전체 100 중량부를 기준으로,
순환골재 25~35 중량부;
상기 재생첨가제 6~10 중량부;를
포함하는 것을 특징으로 하는 중온 순환 아스팔트 혼합물.
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