KR20100098381A - 열분해된 탄소질 재료를 사용하는 아스팔트 조성물 - Google Patents

열분해된 탄소질 재료를 사용하는 아스팔트 조성물 Download PDF

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KR20100098381A
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존 에이치 페이더
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씨비피 카본 인더스트리즈 인코포레이티드
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Abstract

미세 덩어리 혼합물(fine agglomerate mixtures) 및 굵은 덩어리 혼합물(coarse agglomerate mixtures)을 아스팔트 조성물에서 덩어리 필러 재료로서 사용하는 것. 미세 덩어리 혼합물 및 굵은 덩어리 혼합물은 균일한 입자 사이즈 및 아스팔트 바인더와 결합 친화도를 가진 혼합물로 정제된 열분해된 고분자 및/또는 탄소질 재료로부터 제조된다. 본 발명의 일 면에 의한 아스팔트 시멘트 조성물은 열분해된 탄소질 재료로부터 형성된 덩어리 필러와 결합된 아스팔트 바인더를 포함한다. 상기 덩어리 필러 재료는 덩어리 필러 및 아스팔트 바인더의 혼합물의 중량에 대하여 일반적으로 약 1% 내지 약 20%이다. 아스팔트 조성물은 또한 아스팔트 바인더 및 덩어리 필러와 혼합되는 골재(aggregate) 재료를 포함한다. 최종 생산물은 휠씬 긴 수명의 내구성을 나타내는 저비용의 아스팔트 조성물이다.

Description

열분해된 탄소질 재료를 사용하는 아스팔트 조성물{Asphalt composition using pyrolysed carbonaceous materials}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 하기 출원의 이익을 주장한다.
미국 가출원 제60/986,126(2007.11.7자 출원) "향상된 미세 덩어리 혼합물"
미국 가출원 제60/986,318(2007.11.8자 출원) "열분해된 숯에서 입자를 분류하기 위한 공정"
미국 가출원 제60/986,369(2007.11.8자 출원) "열분해된 탄소질 재료를 사용하는 아스팔트 조성물"
상기 출원의 개시내용이 여기에 참조적으로 포함된다.
본 발명은 열분해된 탄소질 재료를 아스팔트 조성물에서 필러로서 사용하는 방법에 관한 것이다.
버진 카본 블랙(virgin carbon black)은 아스팔트 포장 도로 혼합물의 성능 향상 첨가제로서 연구원들에 의해 널리 연구되어왔다. 아스팔트 조성물에서 카본 블랙 필러를 사용하는 것은 바퀴 자국에 대한 내구성을 향상시키고, 온도 민감성 및 벗겨짐(stripping) 가능성을 감소시키며, 해짐(wear)에 대한 내구성을 향상시킨다.
열분해라 불리는 공정을 통해 사용가능한 탄화수소를 재사용하기 위한 타이어 및 다른 러버 프로덕트를 재활용하려는 수많은 시도가 있어왔다. 열분해를 통해, 타이어 및 다른 오일 베이스의 화합물들은 연료 및 다른 탄화수소 화합물을 생산하도록 처리된다. 열분해 프로세스로부터 생성되는 특정한 부생성물은 프로세스가 완성되었을 때 남는 탄소질 애쉬 또는 숯 재료이다. 이러한 숯을 필러 타입으로의 용도를 위한 낮은 등급의 카본 블랙으로 사용하기 위한 시도가 있어왔다. 그러나, 이는 몇가지 단점을 가지고 있는데, 가장 심각하게는 애쉬 등의 바람직하지 않은 불순물뿐만 아니라, 숯 입자 크기의 랜덤한 분포로부터 기인하는 숯 내부에서의 불순도의 문제점이다. 나아가, 입자 표면 화학이 카본 블랙 재료가 필러 재료로 사용될 가능성에 영향을 미치며, 과거 몇몇 시도로서 바람직하지 않은 표면 화학을 갖는 카본 블랙 덩어리 입자를 생산해 왔다.
따라서, 버진 카본 블랙 재료에 비교될 만한 높은 등급의 필러 재료로서의 용도로서 적합한 재사용 탄소질 혼합물 제공에 대한 요구가 존재한다.
본 발명은 아스팔트 조성물에서 덩어리 필러 재료로서 미세 덩어리 혼합물 및 굵은 덩어리 혼합물의 사용에 관한 것이다. 상기 미세 덩어리 혼합물 및 굵은 덩어리 혼합물은 균일한 입자 사이즈 및 아스팔트 바인더와 결합 친화도를 가진 혼합물로 정제된 열분해된 고분자 및/또는 탄소질 재료로부터 제조된다. 본 발명의 일 면에 의한 아스팔트 시멘트 조성물은 열분해된 탄소질 재료로부터 형성된 덩어리 필러와 결합된 아스팔트 바인더를 포함한다. 상기 덩어리 필러 재료는 덩어리 필러 및 아스팔트 바인더의 혼합물의 중량에 대하여 일반적으로 약 1% 내지 약 20%이다. 아스팔트 조성물은 또한 아스팔트 바인더 및 덩어리 필러와 혼합되는 골재(aggregate) 재료를 포함한다. 최종 생산물은 휠씬 긴 수명의 내구성을 나타내는 저비용의 아스팔트 조성물이다.
본 발명의 기재는 단지 예시일 뿐이고, 발명의 요지로부터 벗어나지 않는 여러 가지 변형이 본 발명의 범위 내로 포함될 것이다. 그러한 변형은 발명의 성질 및 범위로부터 벗어나지 않는 것으로 간주된다.
본 발명은 버진 카본 블랙 재료에 비교될 만한 높은 등급의 필러 재료로서의 용도로서 적합한 재사용 탄소질 혼합물을 제공한다. 본 발명의 최종 생산물은 휠씬 긴 수명의 내구성을 나타내는 저비용의 아스팔트 조성물이다.
본 발명은 하기 상세한 설명 및 동반된 도면으로부터 더욱 잘 이해될 것이다:
도1은 종래의 확인 및 분류 장치의 개략도이다.
도2는 본 발명에 따른 분쇄밀 (pulverizer mill) 및 그를 통한 카본 블랙 흐름의 평면도이다.
도3은 본 발명에 따른 분류기의 평면도이다.
도4a는 본 발명의 개시에 따른 265,650배 확대된 수용액 중에 분산된 미세 덩어리 혼합물의 현미경 사진이다.
도4b는 본 발명의 개시에 따른 26,565배 확대된 수용액 중에 분산된 미세 덩어리 혼합물의 현미경 사진이다.
도5a는 265,650배 확대된 수용액 중에 분산된 KHC1 집합체의 현미경 사진이다.
도5b는 26,565배 확대된 수용액 중에 분산된 KHC1 집합체의 현미경 사진이다.
도6a는 본 발명의 개시에 따른 미세 덩어리 혼합물의 입자 크기 분포를 나타낸 그래프이다.
도6b는 KHC1 샘플의 입자 크기 분포를 나타낸 그래프이다.
도6c는 KHC2 샘플의 입자 크기 분포를 나타낸 그래프이다.
도6d는 CBp0 샘플의 입자 크기 분포를 나타낸 그래프이다.
도7은 평가된 CBp 변형 레벨 각각에 대한 패스 회수 대 바퀴 자국의 깊이를 나타낸 그래프이다.
도8은 바퀴 자국 깊이 대 CBp 변형 레벨을 나타내는 막대 그래프이다.
도9는 크리프 기울기(creep slope) 대 CBp 변형 레벨을 나타내는 막대 그래프이다.
도10a는 1,000 휠 패스에서의 바퀴 자국 깊이 대 CBp 변형 레벨을 나타내는 막대 그래프이다.
도10b는 2,000 휠 패스에서의 바퀴 자국 깊이 대 CBp 변형 레벨을 나타내는 막대 그래프이다.
도10c는 3,000 휠 패스에서의 바퀴 자국 깊이 대 CBp 변형 레벨을 나타내는 막대 그래프이다.
도10d는 4,000 휠 패스에서의 바퀴 자국 깊이 대 CBp 변형 레벨을 나타내는 막대 그래프이다.
하기 바람직한 실시예는 성질상 단순한 예에 불과하고 본 발명, 출원, 용도를 제한하기 위한 의도는 전혀 아니다.
본 발명은 열분해된 탄소질 재료로부터 유도된 덩어리 필러를 사용하여 형성되는 아스팔트 시멘트 조성물에 관한 것이다. 덩어리 필러는 아스팔트 바인더와 블렌딩될 때 아스팔트 조성물의 내구성을 향상시키는 특성을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서는 시멘트 조성물이 아스팔트 바인더, 골재 및 덩어리 필러를 포함한다. 상기 아스팔트 바인더는 아스팔트 시멘트 조성물을 만드는데 사용되는 어떠한 적합한 바인더이다. 두 가지 특정 바인더로서 본 기술분야에 알려져 있고, 미국에서 사용되는 가장 상용화된 바인더 중의 두 가지가 AC-10 및 AC-20 등급 바인더이다. 또 다른 바인더 PG 64-22도 역시 사용될 수 있다; 그러나, 지역마다 달라질 수 있는 사실상 어떤 형태의 아스팔트 바인더를 사용하는 것도 본 발명의 범위 내이다.
사용되는 골재 역시 지역 및 사용 가능한 골재의 타입에 의존된다. 골재는 모래, 자갈, 부숴진 돌, 재활용 콘크리트 및 아스팔트, 미네랄, 석회암, 진흙 및 철 용광로로부터의 폐 슬래그를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 사용 가능한 골재의 타입에 따른 사실상 어떤 형태의 골재를 사용하는 것도 본 발명의 범위 내이다.
덩어리 필러는 굵은 덩어리 혼합물(coarse agglomerates mixture), 미세 덩어리 혼합물(fine agglomerates mixture) 또는 그들의 조합일 수 있다; 이들은 하기 기술될 확인 및 분리 장치 10으로부터 얻어진다. 본 발명의 일 면에 따르면 상기 덩어리 혼합물은 확인 및 분리 장치 10을 이용하여 처리되는 열분해된 고분자 및/또는 탄소질 재료로부터 제조된다. 도 1은 본 발명에 따른 확인 및 분리 장치 10의 개략도이다. 모든 도면 및 특히 도 1을 참조하면, 장치 10은 분쇄밀 (pulverizer mill) 12와 분류기 14를 포함한다. 홉퍼 16은 장치 10에 대한 재사용되는 탄소질 재료의 소스로서 작동한다. 상기 홉퍼 16은 폐 타이어, 고분자 및/또는 탄소질 재료 자동차 부품, 자동차 슈레더 잔해물(ASR), 중고 러버 재료, 플라스틱 용기, 우드, 레더(leather), 석탄 등에 한정되지 않는, 재활용되는 고분자 및/또는 탄소질 재료의 열분해로부터 제조되는 재사용 탄소질 재료를 수집하는데 사용된다. 상기 재사용 탄소질 재료는 카본블랙 및 다른 재료의 큰 덩어리 및 작은 덩어리로 이루어진다. 수집 홉퍼 16가 재사용 탄소질 재료를 담는데 사용되는 반면, 탄소질 재료가 홉퍼 16에 우선적으로 수집되지 않고 열분해 반응기 (미도시) 로부터 장치 10으로 직접 투입되는 것이 가능하다.
밸브 18는 홉퍼 16로부터 자석 분리기 20로의 재사용 탄소질 재료의 흐름을 조절한다. 재사용 탄소질 재료는 가끔 열분해 전에 재활용 고분자 재료에 존재하는 금속 입자를 포함한다. 이러한 금속 입자는 분쇄밀 12에 손상을 줄 수 있고 자석 분리기 20이 이러한 바람직하지 않은 금속 입자를 제거한다. 자석 분리기 20의 사용은 요구되지 않고 더 많거나 적은 수의 자석 분리기들이 사용될 수 있다.
자석 분리기 20을 통과한 후 재사용 탄소질 재료는 분쇄밀 12로의 재료의 흐름을 조절하고 회전하는 스크류 22로 건네진다. 밸브 24는 믹싱 노드(mixing node) 26로의 재사용 탄소질 재료의 흐름을 온 및 오프하는데 사용된다. 믹싱 노드 26에서 재사용 탄소질 재료는 에어 소스 28로부터 발생되는 건조, 필터된 고압 공기와 혼합된다. 건조 압축 공기와 재사용 탄소질 재료의 혼합물이 분쇄밀 12의 투입로 30 (도2 참조)를 통해 도입되는 피드이다.
도 2는 보텍스 컬럼 (Vortex column) 28을 포함하는 분쇄밀 12의 개략도로서, 압축된 피드가 투입로 30을 통해 도입되고 보텍스 컬럼 28 주위로 와동하는데, 이것은 피드 안에 존재하는 작은 덩어리를 보텍스 컬럼 28의 꼭대기로 이동하게 하고, 큰 덩어리는 아래로 떨어지게 한다. 단일 투입로 30이 기재되었지만 투입로의 수는 보텍스 컬럼 (Vortex column) 28에서의 와동을 조정 또는 향상시키기 위해서 더 많은 수의 투입로를 갖는 것도 가능하다. 분류 디스크 32가 보텍스 컬럼 (Vortex column) 28에 존재하며 피드의 와동에 기여하고 큰 덩어리가 분류 디스크 32를 지나쳐 이동하는 것을 방지한다. 분류 디스크 32는 보텍스 컬럼 (Vortex column) 28 안의 덩어리와 공기를 와동시키고, 더 가볍고 더 작은 밀도를 갖는 덩어리 및 입자로부터 무겁고 큰 밀도의 덩어리 및 입자를 분리하기 위해 비중을 이용한다. 따라서 무겁고 큰 밀도의 덩어리가 보텍스 컬럼 (Vortex column) 28의 바닥으로 가라앉는 반면, 더 작은 밀도의 덩어리는 보텍스 컬럼 (Vortex column) 28의 꼭대기로 이동한다.
큰 덩어리가 보텍스의 바닥으로 이동하면, 그들은 분쇄밀 12의 분별 챔버 34로 들어간다. 큰 덩어리 입자를 각각에 대해 챔버의 반대면에서 불어넣기 위해서 적어도 2개의 마주보는 공기 투입로 36이 분별 챔버 34에 존재한다. 두 개의 마주보는 공기 투입로 36이 기재되었지만, 더 많거나 적은 수의 마주보는 공기 투입로 36을 가지는 것도 가능하다. 큰 덩어리 입자가 각각에 대해서 가속되고, 충돌하고, 작은 덩어리로 분별된다. 작은 덩어리는 보텍스 컬럼 (Vortex column) 28로 재도입되어 그들의 밀도가 충분히 낮다면 분류 디스크 32를 지나 작은 덩어리 포트 38을 통해 방출된다. 분별되지 않은 큰 덩어리는 챔버 배출로 38로 방출되어 수집된다. 선택적으로 챔버 배출로 38을 통해 나간 큰 덩어리는 밸브 24에서 재사용 탄소질 재료로 재도입될 수 있다.
작은 덩어리 포트 38을 통과한 작은 덩어리는 두 개의 필터 홉퍼 40, 40' 중 하나로 흘러간다. 상기 필터 홉퍼는 고분자 표면 영역 필터를 포함하는데, 이는 보텍스 컬럼 (Vortex column) 28을 떠난 후 풍매화되는 경향을 갖는 작은 덩어리를 수집한다. 본 발명은 작은 덩어리를 수집하기 위해서 두 개의 필터 홉퍼를 사용하는 것을 기재하였지만, 분쇄밀 12로부터의 생산률에 따라 사용되는 필터 홉퍼의 수가 더 많거나 적은 것도 본 발명의 범위 내이다. 밸브 42, 42'는 필터 홉퍼 40, 40'로부터, 작은 덩어리를 분류기 14로 공급하는데 사용되는 작은 덩어리 공급 홉퍼 44로의 작은 덩어리의 흐름을 조절한다. 도 1은 복수 개의 밸브 42, 42'가 필터 홉퍼 40, 40'와 연계되는 것으로 기재되었지만 더 많거나 적은 수의 밸브를 가지는 것도 가능하다. 작은 덩어리는 작은 덩어리 공급 홉퍼 44를 떠난 이후에, 존재하는 금속 불순물을 추가적으로 제거하기 위하여 선택적으로 제 2 자석 필터 46을 통과한다. 피드 스크류 48은 작은 덩어리를 받고 컨베이어 50으로 공급되는 작은 덩어리의 흐름을 조절하는데, 컨베이어 50은 분류기 14로의 작은 덩어리의 흐름을 조절하는 피드 스크류 52 및 밸브 54로 작은 덩어리를 이동시킨다. 분류기 14로 직접 흐르는 피드 스크류 48을 가지는 것이 본 발명의 범위이지만, 확인 및 분리 장치 10의 부품들의 물리적 크기로 인하여, 작은 덩어리를 부품 간의 거리를 이동시키는 것이 요구되므로, 복수 개의 피드 스크류 및 컨베이어를 이용하는 것이 바람직하다.
도1과 도3을 참조하면, 작은 덩어리는 두개의 고압 투입로 66 중 하나를 지나 분류기 14로 투입된다. 작은 덩어리는 건조 압축공기와 혼합되고, 두 개의 투입로 66 중 하나를 통해 공급되며, 분류기 14의 보텍스 컬럼 56에서 와동하는데, 분류기 14에서 작은 덩어리는 굵은 덩어리 혼합물(coarse agglomerates mixture)과 미세 덩어리 혼합물(fine agglomerates mixture)로 분리된다. 작은 덩어리 중 일부는 굵은 덩어리 안에 갇힌 미세 덩어리를 포함하는 굵은 덩어리로 이루어진다. 작은 덩어리의 와동은 낮은 밀도 및 나노미터 범위의 크기를 갖는 미세 덩어리가 훨씬 더 밀도가 크고 마이크론으로 측정되는 굵은 덩어리 입자로부터 분리되도록 한다. 보텍스 컬럼 56에서의 와동 현상은 고압 투입로 66 및 회전 분류 휠 58을 통해 흐르는 공기 압력에 의한 것인데, 이는 작은 밀도 및 작은 입자 크기를 갖는 미세 덩어리를 보텍스 컬럼 56의 꼭대기로 이동시킨다. 작은 덩어리보다 더 고밀도 및 일반적으로 더 큰 크기의 굵은 덩어리는 보텍스 컬럼의 바닥으로 이동한다. 본 발명의 범위 내에서 작은 덩어리가 하나 이상의 고압 투입로 66를 통해 보텍스 컬럼 56으로 투입되는 것은 물론, 더 많거나 적은 수의 공기 투입로 66를 갖는다.
상기 회전 분류 휠 58은 특정 크기 및 밀도의 덩어리만이 보텍스 컬럼 58로부터 미세 덩어리 배출로 64를 통과하도록 함으로써 분쇄밀 12의 분류 디스크 32와 동일하게 기능한다. 굵은 덩어리는 보텍스 컬럼 56의 바닥으로 가라앉고 굵은 덩어리가 수용될 수 있는 프로세스에서의 필러로 사용되기 위해 컨테이너 62로 수집된다. 미세 덩어리 배출로 64를 통과한 미세 덩어리는 미세 덩어리를 수집하는 고분자 표면 영역을 갖는 필터 홉퍼 68로 흐른다. 이 과정은 미세 덩어리가 너무 작아 쉽게 풍매화될 수 있기 때문에 필수적이다. 필터 홉퍼 68을 통과한 다음, 미세 덩어리는 선택적으로 자석 분리기 70을 통과하여 존재할 수 있는 어떤 금속 불순물을 제거하며, 다음으로 미세 덩어리는 홀딩 영역 72로 이동하는데 거기서 미세 덩어리는 컨테이너, 펠렛타이저(pelletizer), 백(bag) 안에 저장되거나 엘라스토머와 혼합되어 풍매화가 방지된 미세 덩어리 혼합물로 형성된다.
미세 덩어리 및 굵은 덩어리는 각각 또는 함께 블렌드 되었을 때 카본함량이 높고, 본 발명에 따르는 아스팔트 시멘트 조성물에서의 사용에 적합한 덩어리 필러를 형성한다.
확인 및 분류 장치로부터 제거된 굵은 덩어리는 일반적으로 약 8마이크론 내지 약 70마이크론; 전형적으로 약 15마이크론 내지 약 45마이크론; 바람직하게 약 20마이크론 내지 약 28마이크론으로 측정되는 덩어리 사이즈를 갖는다. 홀딩 영역 72에서의 미세 덩어리 혼합물은 카본 블랙 입자를 포함하는 입자들의 클러스터이다. 상기 미세 덩어리 혼합물은 타이어, 고분자 자동차 부품, 우유 카톤 및 다른 용기 등의 재활용 고분자 부품, 아스팔트 또는 러버 컴파운딩 공정에서 필러로서 사용에 적합한 미세 덩어리를 수득할 고분자 재료의 어떤 다른 적합한 소스와 같은 고분자 재료의 열분해로부터 형성된다. 미세 덩어리 혼합물 및 굵은 덩어리 혼합물은 혼합물의 중량에 대하여 일반적으로 약 80 내지 약 95%; 전형적으로는 약 85% 내지 약 90%; 바람직하게는 약 89% 내지 약 91%; 및 본 발명의 바람직한 실시예에서 약 90%의 카본 함량을 갖는다.
굵은 덩어리는 일반적으로 약 8마이크론 내지 약 70마이크론; 전형적으로 약 15마이크론 내지 약 45마이크론, 바람직하게 약 20마이크론 내지 약 28마이크론 범위의 덩어리 직경 사이즈를 갖고, 바람직한 실시예에서 그 사이즈는 약 26마이크론일 것이다.
미세 덩어리 혼합물의 평균 덩어리 사이즈는 4마이크론 이하이고, 수용액 중에 분산되어 전자 현미경으로 측정될 때 평균 35nm 이하의 미세 덩어리 입자의 클러스터로부터 형성된다. 미세 덩어리 입자의 크기는 더 작은 덩어리 사이즈가 그들이 N500에서 N600 등급의 버진 카본 블랙에 견줄만한 높은 등급의 필러로 사용되기에 더 좋다는 관점에서 중요하다.
미세 덩어리 혼합물의 질소 표면 영역은 필러 재료가 높은 등급의 필러 재료로서 적합할지 여부를 결정하는데 있어서 또다른 중요한 요소이다. 상기 질소 표면 영역은 러버 컴파운딩에 사용될 때 필러 재료가 가지는 결합 친화력(binding affinity)을 나타낸다. 본 발명의 미세 덩어리 혼합물은 일반적으로 BET 기술 및 lodine absorption 기술이라는 다른 두 가지 기술을 이용하여 측정되는 질소 표면 영역을 가진다. 미세 덩어리 혼합물은 BET 기술을 이용할 때 일반적으로 약 46m2/g에서 약 72m2/g, 바람직하게 약 58m2/g로 측정되는 질소 표면 영역을 갖는다. 미세 덩어리 혼합물은 lodine absorption 기술을 이용할 때 약 53mgl2/g에서 약 254mgl2/g 및 바람직하게는 약 176mgl2/g으로 측정되는 질소 표면 영역을 갖는다.
미세 덩어리 혼합물은 또한 열분해된 카본 블랙 입자 및 분리 및 확인 장치에서의 처리 후에 미세 덩어리 혼합물이 N500 내지 N600 등급을 갖는 상업적인 카본 블랙과 동일하게 기능하도록 하는 무기 기능성 필러 재료를 포함한다. 무기 기능성 필러는 하기의 그룹으로부터 선택되는 하나일 수 있다; 실리카, 알루미나, 티타니아, 산화철, 산화칼슘, 마그네슘 또는 이들의 조합. 또한, 다른 무기 필러 재료가 그들이 미세 덩어리 혼합물이 바람직한 등급의 버진 카본 블랙과 같이 기능할 수 있도록 하는 한 사용될 수 있다.
미세 덩어리 혼합물, 굵은 덩어리 혼합물 또는 이들의 조합을 포함하는 덩어리 필러는 중량으로 일반적으로 약 80% 내지 약 95%; 전형적으로 약 85% 내지 약 91%; 바람직하게 약 89% 내지 약 91%; 및 바람직한 실시예에서 약 90%의 카본 함량을 포함한다. 덩어리 필러는 또한 덩어리 필러의 중량에 대하여 일반적으로 약 5% 내지 약 20%; 전형적으로 약 8% 내지 약 15%; 바람직하게 약 9% 내지 약 11%; 및 바람직한 실시예에서 약 10%의 기능성 무기 필러를 포함한다. 상기 기능성 무기 필러는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 티타니아(TiO2), 산화철(Fe2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO)을 포함하는 미네랄이지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
덩어리 필러는 덩어리 필러와 혼합되는 아스팔트 바인더의 중량에 대해 측정될 때 일반적으로 1% 내지 약 20%; 전형적으로 5% 내지 약 15%; 바람직하게 4% 내지 약 12% 및 바람직한 양에서 8%에 달한다. 덩어리 필러 및 아스팔트 바인더의 혼합물은 본 발명의 일 실시예에 따른 아스팔트 조성물을 제조하는 골재에 적용된다. 상기 아스팔트 시멘트 조성물이 형성되고 테스트된 결과는 향상된 바퀴 자국에 대한 내구성, 감소된 벗겨짐 가능성, 소음 흡수성, 향상된 열 분산성 및 향상된 벗겨짐에 대한 내구성을 보인다. 모든 아스팔트 시멘트 조성물은 탁월한 특성을 보이는 저비용의 조성물이다.
덩어리 필러, 특히 미세 덩어리 혼합물에 있어서, 미세 덩어리 혼합물을 재료의 열분해를 통해 생산되는 혼합물을 포함하는 다른 카본 블랙과 비교하는 재료의 분석이 행해졌다. 하기 표1은 분석된 혼합물 각각의 카본 및 애쉬 함량의 분석을 나타낸다. 070614, 23615, 09620B, 09629M으로 표지된 샘플은 CPH 회사로부터 얻어졌고, 대기압 열분해를 사용하여 생산되었으며, 그런다음 재료는 동일한 조건에서 에어웨이브에 의해 처리되었다. CBp로 표지된 샘플은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 미세 덩어리 혼합물이다. CBP0로 표지된 샘플은 Pyrovac Company Canada로부터 얻어진 재료의 혼합물로서 감압 열분해에 의해 얻어졌다. KHC2 및 KHKC1으로 표지된 샘플은 KHC회사(타이완)으로부터의 샘플로서 감압 열분해에 의해(KHC2), 또한 산성 용액으로 세정함으로써 미네랄 불순물로부터 세정후에(KHC1) 얻어졌다.
카본 프로덕트 중 카본 및 애쉬 함량
카본 프로덕트 % C 애쉬 %
070614 80.41 19.5
023615 84.2 13
026202B 78.52 17.5
026220M 76.2 16
CBp 82 14.3
CBp0 82.8 12.4
KHC1 88.4 6.26
KHC2 83.5 11.7
CBp 샘플은 연구중인 몇 가지 샘플과 비교할 때 낮은 애쉬 함량과 함께 상대적으로 높은 카본 함량을 가진다. KHC1 샘플은 열분해 후에 이루어지는 세정 공정의 결과로 결정되는 낮은 애쉬 함량을 갖는다. 세정 공정은 애쉬의 일부를 제거할 수 있다; 그러나, 후술될 것과 같이 질소 표면 영역에 바람직하지 않은 영향을 미칠 수 있다.
버진 카본 블랙에 동등한 적합한 필러를 제조하기 위해 두가지 특성, 입자 사이즈 및 질소 표면 영역이 있다. 표2는 분석된 샘플로부터 얻어진 질소 표면 영역을 나타낸다. 질소 표면 영역은 두가지 기술, BET 테크닉 및 요오드 흡수 테크닉 (iodine absorption techninique)을 사용하여 측정되었다.
카본 프로덕트 N2SA BET
(m2/g)		 n°l2
(mgl2/g)
070614 79 235
023615 81 247
026202B 75 253
026220M 42 226
CBp0 73 255
CBp 58 176
KHC1 45 52
KHC2 n.d. 43
평균 덩어리 입자 사이즈를 고려할 때, 특히 CBP 재료가 좋은 질소 표면 영역값을 갖는 것으로 확인되었다. 070614, 023615, 026202B 및 026220M 및 CBP0 샘플은 모두 CBP 샘플에 비해 높은 질소 표면 영역을 가졌으나, 하기에 보일 바와 같이 이러한 샘플들은 또한 바람직하지 않은 특성인 훨씬 큰 덩어리 사이즈를 가졌다.
샘플 각각의 입자 사이즈에 관하여, 아래 표3은 연구 대상 샘플에 대한 평균 덩어리 입자 사이즈를 보여준다. 입자 사이즈란 덩어리가 수용액 중에 분산되었을 때 덩어리를 형성하는 입자의 크기 또는 평균 직경을 일컫는다.
카본 생성물 입자 크기(nm)
070614 43
023615 36
026202B 52
026220M 59
CBp0 40
CBp 27
KHC1 47
KHC2 48
CBP 샘플은 본 발명에 따르면 테스트된 샘플 중 가장 작은 평균 입자 사이즈를 갖는다.
도4a 는 285,650배 확대된 CBP 미세 덩어리 혼합물의 현미경 사진이고, 도4b는 28,650배 확대된 동일 덩어리이다. 도5a 및 5b는 각각 KCH1 덩어리의 285,650 배 및 28,650배 확대된 현미경 사진이다. 그러한 현미경 사진의 분석은 CBp 샘플에서 더 가볍고, 퍼지(fuzzier)한 덩어리를 보여준다. KHC1 덩어리는 CBp 덩어리보다 고밀도임을 나타내는 더욱 단단한 형상의 어두운 덩어리를 보여준다. 이것은 이러한 덩어리의 결합 표면 영역이 크지 않음을 제안한다. 다른 샘플들의 현미경 사진은 얻어질 수 없었다.
도6a-6d는 테스트된 CBP, KHC1, KHC2 및 CBP0 샘플의 입자 크기 분포를 나타내는 그래프이다. 도6a는 CBP 샘플이 그 지점으로부터 달라지는 입자 분포를 가진 22-25nm를 센터로 하는 입자 또는 덩어리 사이즈 분포를 가짐을 보여준다. 도6b는 KHC1 샘플의 입자 사이즈 분포의 그래프이다. 이 데이터는 25-30nm 에서 40-50nm 범위의 훨씬 넓은 입자 사이즈 분포를 보여준다. 도6c는 KHC2 샘플의 입자 사이즈 분포의 그래프로서, 40 nm에서 65 nm에 이르기까지에서 가장 높은 빈도를 갖는 입자의 훨씬 넓은 분포를 보여준다. 도6d는 본 발명에 따라 준비되는 CBP 혼합물과 비교할 때 25-45nm 범위에서 훨씬 낮은 입자의 빈도를 갖는 CBP0 샘플의 입자 사이즈 분포를 보여주는 그래프이다. 또한, CBP0 샘플은 45-50nm 범위에서 더 높은 입자 빈도를 갖는다. 도6a-6d에서 보여지는 모든 입자 사이즈 분산은 테스트된 다른 샘플들과 비교할 때 입자의 균일성에서 있어서 CBP 샘플이 훨씬 더 높은 빈도를 가짐을 나타낸다.
실시예1
아스팔트 시멘트 조성물은 아스팔트 바인더, 열분해된 탄소질 재료로부터 형성되는 덩어리 필러 및 골재 재료를 포함하여 형성된다.
아스팔트 바인더는 골재 재료와 혼합되기 전에 덩어리 필러와 혼합된다. 일 혼합물의 아스팔트 바인더는 AC-10 등급 바인더, 다른 혼합물에서는 AC-20 등급 바인더 및 또 다른 혼합물에서는 PG 64-22 등급 바인더이다. 상기 세가지 혼합물 각각에 덩어리 필러가 혼합된다. 덩어리 필러와 혼합되는 아스팔트 바인더의 중량에 대하여 1%, 4%, 5%, 8%, 12%, 15%, 20%의 덩어리 필러의 혼합물이 블렌딩된다. 상기 덩어리 필러는 중량으로 일반적으로 약 80% 내지 약 95%; 전형적으로 약 85% 내지 약 91%; 바람직하게 약 89% 내지 약 91%; 및 바람직한 실시예에서 약 90%의 카본 함량을 갖는다. 덩어리 필러는 또한 덩어리 필러의 중량에 대하여 일반적으로 약 5% 내지 약 20%; 전형적으로 약 8% 내지 약 15%; 바람직하게 약 9% 내지 약 11%; 및 바람직한 실시예에서 약 10%의 기능성 무기 필러를 포함한다.
상기 세가지 혼합물은 다음으로 골재 재료와 혼합되어 아스팔트 시멘트 조성물을 형성한다. 형성된 일 아스팔트 시멘트 조성물은 덩어리 필러 및 석회암 골재와 함께 AC-10 바인더를 포함한다. 다른 아스팔트 시멘트 조성물은 덩어리 필러 및 석회암 골재와 함께 AC-20 바인더를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 PG 64-22 바인더, 덩어리 필러 및 석회암 골재를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 덩어리 필러 및 모래 골재와 함께 AC-10 바인더를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 덩어리 필러 및 모래 골재와 함께 AC-20 바인더를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 PG 64-22 바인더, 덩어리 필러 및 모래 골재를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 덩어리 필러 및 자갈 골재와 함께 AC-10 바인더를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 덩어리 필러 및 자갈 골재와 함께 AC-20 바인더를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 PG 64-22 바인더, 덩어리 필러 및 자갈 골재를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 덩어리 필러 및 부숴진 스톤(crushed stone) 골재와 함께 AC-10 바인더를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 덩어리 필러 및 부숴진 스톤 골재와 함께 AC-20 바인더를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 PG 64-22 바인더, 덩어리 필러 및 부숴진 스톤 골재를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 덩어리 필러 및 슬래그(slagg) 골재와 함께 AC-10 바인더를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 덩어리 필러 및 슬래그 골재와 함께 AC-20 바인더를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 PG 64-22 바인더, 덩어리 필러 및 슬래그 골재를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 덩어리 필러 및 재활용 콘크리트 골재와 함께 AC-10 바인더를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 덩어리 필러 및 재활용 콘크리트 골재와 함께 AC-20 바인더를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 PG 64-22 바인더, 덩어리 필러 및 재활용 콘크리트 골재를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 덩어리 필러 및 미네랄(mineral) 골재와 함께 AC-10 바인더를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 덩어리 필러 및 미네랄 골재와 함께 AC-20 바인더를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 PG 64-22 바인더, 덩어리 필러 및 미네랄 골재를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 덩어리 필러 및 클레이(clay) 골재와 함께 AC-10 바인더를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 덩어리 필러 및 클레이 골재와 함께 AC-20 바인더를 포함한다. 또다른 아스팔트 시멘트 조성물은 PG 64-22 바인더, 덩어리 필러 및 클레이 골재를 포함한다.
상기 모든 아스팔트 시멘트 조성물에서 세가지 아스팔트 시멘트 조성물은 각각 한 아스팔트 시멘트 조성물은 미세 덩어리 혼합물로부터 형성되는 덩어리 필러를 포함하고, 두번째 아스팔트 시멘트 조성물은 굵은 덩어리 혼합물인 덩어리 필러를 포함하며, 미세 덩어리 혼합물 및 굵은 덩어리 혼합물의 조합을 가지는 세번째 아스팔트 조성물로 제조된다.
굵은 덩어리를 가지는 아스팔트 시멘트 조성물에서 이러한 굵은 덩어리는 일반적으로 약 8마이크론 내지 약 70마이크론, 전형적으로 약 15마이크론 내지 약 45마이크론, 바람직하게 약 20마이크론 내지 약 28마이크론 범위의 덩어리 직경 사이즈를 가지며, 바람직한 실시예에서 그 사이즈는 약 26마이크론일 것이다.
미세 덩어리를 포함하는 아스팔트 시멘트 조성물에서, 이 미세 덩어리는 일반적으로 약 10마이크론 내지 약 35마이크론, 전형적으로 약 15마이크론 내지 약 30마이크론, 바람직하게 약 25마이크론 범위의 덩어리 직경 사이즈를 갖는다. 미세 덩어리 혼합물은 두가지 다른 기술, BET 기술 및 요오드 흡수 기술을 이용하여 측정되는 질소 표면 영역을 갖는다. 미세 덩어리 혼합물은 BET 기술을 이용할 때 일반적으로 약 46m2/g에서 약 72m2/g, 바람직하게 약 58m2/g로 측정되는 질소 표면 영역을 갖는다. 미세 덩어리 혼합물은 lodine absorption 기술을 이용할 때 약 53mgl2/g에서 약 254mgl2/g 및 바람직하게는 약 176mgl2/g으로 측정되는 질소 표면 영역을 갖는다.
미세 덩어리 및 굵은 덩어리의 혼합물을 포함하는 아스팔트 시멘트 조성물에서, 이러한 조성물은 상술한 특성의 혼합물을 포함한다.
실시예2
본 연구의 목적은 함부르그 휠 테스트 데이타(HWTD) 결과에 대한 덩어리 필러(이제부터 "CBp"라 한다) 사용의 효과를 분석하기 위함이다. 본 연구에서 HWTD는 CBp 변형의 다른 레벨에 대한 혼합물 특성을 측정하기 위해 사용되었다. 본 연구에 사용된 밝은 검정색을 띄는 CBp는 네델란드의 CBp 카본 인더스트리 Inc.로부터 공급되었다. 본 연구에 사용된 바인더는 텍사스 휴스톤에 위치하는 마틴 아스팔트에 의해 제공되었다. 상기 바인더는 PG 64-22에 대한 요구에 부합한다. 표4는 본 연구에 사용된 오리지널 바인더에 대한 평가 결과를 정리한 것이다.
PG 64-22에 대한 슈퍼페이브(Superpave) 바인더 평가 결과
PG 64-22 평가 결과 요구사항
오리지널 G＊/sinδ 2.12kPa 최소 1.00kPa
RTFO G＊/sinδ 4.24kPa 최소 2.20kPa
PAV G＊sinδ 2560kPa 최소 5000kPa
PAV S 184MPa 최소 300MPa
PAV m-value 0.328 최소 0.300
0%, 4%, 8% 및 12%의 네가지 다른 CBp 변형 레벨이 본 연구에 사용되었다. TxDOT Type D 혼합이 연구에 사용되었다; 이 혼합에 대한 등급(gradation) 및 TxDOT 상술(specifications)은 하기 표5와 같다.
본 연구에 사용된 TxDOT Type D 혼합에 대한 등급
체 사이즈 Cum. %
passing		 낮은 스펙
한계		 높은 스펙
한계
3/4" 100.0 100.0 100.0
1/2" 100.0 98.0 100.0
3/8" 97.0 85.0 100.0
No.4 69.5 50.0 70.0
No.8 41.9 35.0 46.0
No.30 15.8 15.0 29.0
No.50 8.4 7.0 20.0
No.200 2.2 2.0 7.0
각 변형에 있어서 두 샘플이 슈퍼포장 선회 압축기(Superpave gyratory compactor)에 의해 준비되었다. 샘플은 55℃에서 평가되었다.
HWTD가 1970년대 독일, 함부르그의 Esso A.G.에 의해 개발되었다. 이 장치는 뜨거운 물에 담겨진 아스팔트 콘크리트 슬래브 표면을 가로질러 스틸 휠을 굴림으로써 바퀴자국 및 수분 손상의 결합된 효과를 측정한다. 원래, 단지 정육면체 모양의 샘플이 평가될 수 있었다. 현재는 정육면체 및 실린더형 샘플에 대해 시행될 수 있다. 정육면체 샘플은 약 길이 320mm, 너지 260mm 및 두께 40mm이다. 이 샘플은 전형적으로 7±1 퍼센트 에어 보이드(air void)까지 압축된다. 실린더형 샘플의 사용은 슈퍼페이브 선회 압축기(Superpave gyratory compactor)의 도움에 의해 압축된 샘플을 매우 쉽게 얻어지게 한다.
전통적으로, HWTD 테스트는 온도가 25℃ 내지 70℃사이에서 달라질 수 있으나, 50℃에서 시행되어 왔다. 테스트를 위해 약 6.5시간이 소요되나, 많은 경우에서 샘플은 훨씬 짧은 시간내에 망가진다(fail). 샘플은 수몰된 물 환경에서 평가된다. 장치는 두개의 스틸 휠을 동시에 구동한다. 각 스틸 휠은 분당 약 50 패스를 이루며, 705±22N의 힘을 샘플에 적용한다. 각 개별 휠에 대해 두 샘플이 요구된다. 장치가 두 개의 휠을 가지므로, 4개의 샘플(두 커플)을 동시에 테스트할 수 있고, 각 커플에 대해 단일 리포트를 제공한다.
HWTD로부터의 테스트 결과는 압축-후 강화, 크리프(creep) 기울기, 벗겨짐 기울기, 벗겨짐 변곡점, 및 최종 바퀴 자국 깊이를 포함한다. 압축 후 강화는 약 1,000 휠 패스에서의 변형(mm)이다. 이는 휠이 최초 1,000 휠 패스 내에서 혼합물의 밀도를 증가시키는 것으로 여겨지기 때문에 압축 후 강화라고 불린다. 크리프 기울기는 플라스틱 흐름으로부터의 바퀴자국에 관련된다. 이는 우선적으로 수분 손상을 제외한 메카니즘에 의한 영구적 변형의 축적을 측정한다. 벗겨짐 기울기는 벗겨짐이 시작되고 테스트의 종결시까지 변형 커브의 선형 구역에서 변형률의 역수이다. 이 기울기는 우선적으로 수분 손상에 의한 영구 변형의 축적을 측정한다. 벗겨짐 포인트는 크리프 기울기 및 벗겨짐 기울기의 교차점에서 패스의 횟수이다. 이는 수분 손상에 대한 HMA의 저항에 관계된다. 이 시점을 지나 수분 손상이 특성을 지배한다. 휠 패스 관점에서 크리프 기울기 및 벗겨짐 기울기를 보고하기 위해 기울기의 역수가 사용된다. 더 높은 크리프 기울기, 벗겨짐 변곡점 및 벗겨짐 기울기는 더 낮은 손상을 나타낸다.
본 연구에서, 모든 샘플은 4,000 휠 패스까지 테스트 되었다. 도7은 각 변형 레벨에 대한 HWTD 데이터를 나타낸다. 제공되는 그래프에 보여지는 바와 같이, 블렌드 내 CBp 양 증가와 함께 바퀴 자국 저항이 혼합물에 제공된다. 도10a는 샘플의 압축 후 데이터를 보여준다. 이 도면은 가장 높은 바퀴 자국 깊이, 3.97mm가 원형 바인더에서 관찰되고, 2.75mm가 4% CBp 변형 바인더에서 관찰되며, 한편, 8% 및 12% CBp 변형에서 1.92mm 및 1.42mm 바퀴 자국 깊이가 각각 관찰되었다. 도10b에 보여지는 바와 같이 더 높은 바퀴 자국 깊이 차이가 2,000 휠 패스에서 관찰된다. 비슷한 트렌드가 도10c 및 10d에서 관찰된다. 도10d의 4,000 휠 패스에서 8% 및 12% CBp 변형이 다시 가장 좋은 결과를 보여준다. 가장 높은 바퀴 자국 저항 게인(gain)이 4%에서 8%까지의 CBp 변형을 통해 관찰된다. 8% 및 12% CBp 변형의 특성이 비슷하게 관찰된다. 도8은 이러한 휠 패스에서 바퀴 자국 레벨을 정리한 것이다.
크리프 기울기는 1,500 및 2,800 휠 패스 사이에서 수집된 데이터를 바탕으로 계산되었다. 휠 패스의 관점에서 크리프 기울기를 보고하기 위해 기울기의 역수가 사용되었다. 더 높은 크리프 기울기는 더 낮은 손상을 나타낸다. 가장 높은 크리프 기울기가 12% CBp 변형 레벨에 대해 4,499 휠 패스/mm에서 관찰되며, 가장 낮은 크리프 기울기가 원형 바인더에 대해 220 휠 패스/mm에서 관찰된다. CBp 변형 레벨이 증가할수록 크리프 기울기 특성에서의 중요한 증가가 관찰된다. 가장 높은 증가가 4%에서 8%까지 변형 레벨을 통해 관찰된다. 8% 및 12% CBp 변형 레벨의 크리프 기울기 특성은 서로 가깝다. 도9는 4개 변형 레벨에 대한 크리프 기울기를 보여준다.
도7에서 보여지는 바와 같이, 원형 및 4% CBp 변형 바인더가 2,800 패스 근방에서 기울기의 변화를 보여준다. 8% 및 12% CBp 변형 레벨에 대해서는 어떠한 분명한 벗겨짐 변곡점 또는 벗겨짐 기울기도 4,000 휠 패스전에 이러한 혼합물에 대해 관찰되지 않는다. 원형 및 4% CBp 변형 바인더로 제조된 샘플은 4,000 휠 패스에서 각각 14.5mm 및 13.7mm의 심각한 변형을 보여주었다. 4% CBp 변형 바인더는 원형 바인더보다 더 좋은 크리프 기울기 및 벗겨짐 변곡점 값을 보여주었다.
본 연구의 결과는 8% 및 12% CBp 변형 샘플이 HWTD 테스트에서 바퀴 자국 저항에 대해 통틀어 가장 좋은 특성을 보여줌을 나타낸다. 나아가, 상기 8% 및 12% CBp 변형 샘플은 각각 다른 회수의 휠 패스에서 더 높은 크리프 기울기 값 및 더 낮은 바퀴 자국 값을 보여주었다. 원형 및 4% CBp 변형 바인더로 제조된 샘플이 2,800 휠 패스 근방에서 벗겨짐 변곡점을 보여주는 반면, 8% 및 12% CBp 변형 바인더는 4000 휠 패스 전에 어떠한 뚜렷한 벗겨짐 변곡점도 보여주지 않았다.
이 분석은 블렌드에서 Cbp의 양이 증가할수록 바인더의 견고성이 증가됨을 나타낸다. 더 높은 특성 향상이 4% 부터 8%까지의 CBp 변형을 통해 관찰된다. 8% 및 12% CBp 변형 바인더는 HWTD에서 비슷한 특성을 보여주었다. 이 경우의 연구에서는 단지 하나의 바인더 타입 및 하나의 혼합물 타입이 사용되었다. 이러한 연구는 CBp 변형이 증가할수록 바퀴 자국 저항 역시 CBp 변형과 함께 증가되었음을 확인하였다. CBp 변형은 또한 수분 손상의 현상을 감소시켰다. 8% 및 12% CBp 변형은 변형되지 않은 및 4% CBp 변형 바인더보다 수분 민감성에 있어서 더 좋은 특성을 보여주었다. 이 경우의 연구는 CBp 변형의 효과의 더 나은 특성 분석을 위해 다른 혼합물 및 바인더에 대해 반복되어야 한다.
본 발명에 따라 사용된 재료의 추가적인 정보 및 예가 다음 출원에서 확인될 수 있다: 미국특허 출원번호 60/986,318 "열분해된 숯에서 입자의 분류를 위한 공정" 2007.11.8 출원, 미국특허 출원번호 60/986,369 "열분해된 탄소질 재료를 사용하는 아스팔트 조성물" 2007.11.8 출원 및 미국특허 출원번호 60/986,126 "향상된 미세 덩어리 혼합물" 2007.11.7 출원, 각 출원의 전부가 참조로서 여기 포함된다.
본 발명의 기재는 단지 예시일 뿐이고, 발명의 요지로부터 벗어나지 않는 여러 가지 변형이 본 발명의 범위 내로 포함될 것이다. 그러한 변형은 발명의 성질 및 범위로부터 벗어나지 않는 것으로 간주된다.
10: 확인 및 분리 장치
12: 분쇄밀 (pulverizer mill) 14: 분류기 16: 홉퍼 18: 밸브
20: 자석 분리기 22: 스크류 24: 밸브 26: 믹싱 노드
28: 보텍스 컬럼 (Vortex column) 30: 투입로 32: 분류 디스크
34: 분별 챔버 36: 공기 투입로 38: 챔버 배출로
40, 40': 필터 홉퍼 42, 42': 밸브 44: 공급 홉퍼
46: 제 2 자석 필터 48: 피드 스크류
50: 컨베이어 52: 피드 스크류 54: 밸브 56: 보텍스 컬럼
58: 회전 분류 휠
62: 컨테이너 64: 배출로 66: 고압 투입로 68: 필터 홉퍼
70: 자석 분리기 72: 홀딩 영역

Claims (29)

  1. 아스팔트 바인더;
    열분해된 탄소질 재료로부터 형성된 덩어리 필러, 상기 덩어리 필러는 상기 덩어리 필러와 혼합되는 상기 아스팔트 바인더의 중량에 대하여 약 1% 내지 약 20% 범위로 존재하고, 상기 덩어리 필러의 약 5% 내지 약 20% 중량 범위에서 무기 기능성 필러를 포함하며; 및
    골재 재료를 포함하는 아스팔트 시멘트 조성물.
  2. 제1항에서,
    상기 열분해된 고분자 재료는 필수적으로 폐 타이어를 포함하는 아스팔트 시멘트 조성물.
  3. 제1항에서,
    상기 열분해된 고분자 재료는 필수적으로 중고 고분자 자동차 부품을 포함하는 아스팔트 시멘트 조성물.
  4. 제1항에서,
    상기 열분해된 고분자 재료는 필수적으로 재활용 고분자 재료를 포함하는 아스팔트 시멘트 조성물.
  5. 제1항에서,
    상기 덩어리 필러는 46m2/g 이상의 질소 표면 영역을 갖는 아스팔트 시멘트 조성물.
  6. 제1항에서,
    상기 덩어리 필러는 53mgl2/g 이상의 질소 표면 영역을 갖는 아스팔트 시멘트 조성물.
  7. 제1항에서,
    상기 골재는 모래, 자갈, 부숴진 돌, 슬래그, 재활용 콘크리트, 미네랄, 석회암, 클레이 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나인 아스팔트 시멘트 조성물.
  8. 제1항에서,
    상기 아스팔트 바인더는 AC-10, AC-20, PG64-22 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나인 아스팔트 시멘트 조성물.
  9. 제1항에서,
    상기 덩어리 필러는 35nm 이하의 평균 입자 사이즈를 갖는 미세 덩어리 입자인 아스팔트 시멘트 조성물.
  10. 제1항에서,
    상기 덩어리 필러는 약 8마이크론 내지 약 70마이크론의 평균 입자 사이즈 범위를 갖는 굵은 덩어리 입자인 아스팔트 시멘트 조성물.
  11. 아스팔트 바인더;
    고분자 재료의 열분해로부터 형성된 덩어리 필러로서, 상기 덩어리 필러의 중량에 대하여 실질적으로 약 80% 내지 약 95% 범위의 카본 함량 및 상기 덩어리 필러의 중량에 대하여 약 5% 내지 약 20% 범위의 무기 기능성 필러를 포함하며; 및
    골재 재료를 포함하는 아스팔트 시멘트 조성물.
  12. 제11항에서,
    상기 덩어리 필러는 35nm 이하의 평균 입자 사이즈를 갖는 미세 덩어리 입자인 아스팔트 시멘트 조성물.
  13. 제11항에서,
    상기 덩어리 필러는 73m2/g 이상의 질소 표면 영역을 갖는 아스팔트 시멘트 조성물.
  14. 제11항에서,
    상기 열분해된 고분자 재료는 필수적으로 폐 타이어를 포함하는 아스팔트 시멘트 조성물.
  15. 제11항에서,
    상기 열분해된 고분자 재료는 필수적으로 중고 고분자 자동차 부품을 포함하는 아스팔트 시멘트 조성물.
  16. 제11항에서,
    상기 열분해된 고분자 재료는 필수적으로 재활용 고분자 재료를 포함하는 아스팔트 시멘트 조성물.
  17. 제11항에서,
    상기 덩어리 필러는 53mgl2/g 이상의 질소 표면 영역을 갖는 아스팔트 시멘트 조성물.
  18. 제11항에서,
    상기 골재는 모래, 자갈, 부숴진 돌, 슬래그, 재활용 콘크리트, 미네랄, 석회암, 클레이 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나인 아스팔트 시멘트 조성물.
  19. 제11항에서,
    상기 아스팔트 바인더는 AC-10, AC-20, PG64-22 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나인 아스팔트 시멘트 조성물.
  20. 제11항에서,
    상기 덩어리 필러는 아스팔트 바인더 및 상기 덩어리 필러가 함께 혼합될 때 혼합물 중량에 대하여 약 1% 내지 약 20%인 아스팔트 시멘트 조성물.
  21. 제11항에서,
    상기 덩어리 필러는 약 8마이크론 내지 약 70마이크론의 평균 입자 사이즈 범위를 갖는 굵은 덩어리 입자인 아스팔트 시멘트 조성물.
  22. 아스팔트 바인더;
    폐 타이어의 열분해로부터 형성된 덩어리 필러, 상기 아스팔트 시멘트 조성물의 중량에 대하여 약 5% 내지 약 20% 범위의 무기 기능성 필러 및 73m2/g 이상의 질소 표면 영역을 가지는 상기 아스팔트 시멘트 조성물; 및
    골재 재료를 포함하는 아스팔트 시멘트 조성물.
  23. 제21항에서,
    상기 덩어리 필러는 중량으로 약 80% 내지 약 95% 카본인 아스팔트 시멘트 조성물.
  24. 제21항에서,
    상기 덩어리 필러는 53mgl2/g 이상의 질소 표면 영역을 갖는 아스팔트 시멘트 조성물.
  25. 제21항에서,
    상기 골재는 모래, 자갈, 부숴진 돌, 슬래그, 재활용 콘크리트, 미네랄, 석회암, 클레이 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나인 아스팔트 시멘트 조성물.
  26. 제21항에서,
    상기 아스팔트 바인더는 AC-10, AC-20, PG64-22 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나인 아스팔트 시멘트 조성물.
  27. 제21항에서,
    상기 덩어리 필러는 35nm 이하의 평균 입자 사이즈를 갖는 미세 덩어리 입자인 아스팔트 시멘트 조성물.
  28. 제21항에서,
    상기 덩어리 필러는 약 8마이크론 내지 약 70마이크론의 평균 입자 사이즈 범위를 갖는 굵은 덩어리 입자인 아스팔트 시멘트 조성물.
  29. 제21항에서,
    상기 덩어리 필러는 아스팔트 바인더 및 상기 덩어리 필러가 함께 혼합될 때 혼합물 중량에 대하여 약 1% 내지 약 20%인 아스팔트 시멘트 조성물.
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