KR20110073435A - 고무화 아스팔트 펠릿 - Google Patents

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KR20110073435A
KR20110073435A KR1020117005100A KR20117005100A KR20110073435A KR 20110073435 A KR20110073435 A KR 20110073435A KR 1020117005100 A KR1020117005100 A KR 1020117005100A KR 20117005100 A KR20117005100 A KR 20117005100A KR 20110073435 A KR20110073435 A KR 20110073435A
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pellet
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윌리엄 알 베일리
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빌리언 아이피 리미티드
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Abstract

저장-안정성 고무화 아스팔트 포장용 펠릿은 코어에 미립자들을 포함할 수 있다. 코어는 코어의 약 70중량% 내지 약 95중량%의 아스팔트계 접합제일 수 있다. 아스팔트계 접합제는 아스팔트계 접합제의 약 15중량% 내지 약 30중량%의 분쇄 타이어 고무; 및 아스팔트계 접합제의 약 85중량% 내지 약 70중량%의 포장재료 등급 아스팔트를 포함할 수 있다. 코어는 코어의 약 45중량% 내지 약 1중량%로 미립자들을 포함할 수 있다. 코어를 덮는 덮개는 펠릿에 약 1/16인치 내지 약 2인치의 최대 치수를 제공한다. 덮개는 방수성 폴리머 또는 왁스 또는 미립자의 코팅제를 포함할 수 있다. 한 태양에서, 미립자들은 석회 미립자 또는 분쇄 아스팔트 포장재료 미립자이다. 선택적으로, 미립자들은 본 명세서에서 기술한 미네랄 미립자 또는 바위 미립자일 수 있다.

Description

고무화 아스팔트 펠릿{Rubberized Asphalt Pellets}
본 발명은 아스팔트 펠릿들, 펠릿 생산 및 핫 믹스 아스팔트 조성물을 제조하는 것과 같은 아스팔트 응용분야 및 아스팔트 포장에서 아스팔트 펠릿들의 용도에 관한 것이다.
아스팔트 포장재료는 주지되어 있고 수년 동안 사용되고 있다. 통상적으로, 아스팔트 포장재료는 핫 믹스 아스팔트(HMA)로 일반적으로 불리는 것인 함께 혼합된 응집체와 아스팔트 시멘트를 포함한다. 아스팔트 시멘트는 역청과 같은 또는 역청으로 제조된 탄화수소-풍부 물질이고 응집체를 포장재료 속에 결합하는데 사용된다. 응집체의 형태와 양은 변할 수 있고 응집체는 HMA에 구조 강화 및 내구성을 제공한다. 아스팔트 시멘트는 응집체 재료들을 함께 결합하는 연속 상으로 작용하나, 카본블랙, 섬유 또는 석회와 같은 다양한 첨가제들이 아스팔트 포장재료의 내구성과 수명을 향상시키는데 사용될 수 있다.
현재, 아스팔트 포장재료의 제조는 장황하고, 고가이며 액체 아스팔트를 가열하고 액체 아스팔트의 온도를 유지하기 위해 상당량의 에너지가 필요하다. HMA는 이의 점도를 감소시키기 위해 아스팔트 접합제를 가열하고 혼합 전에 응집체로부터 수분을 제거하기 위해 가열하여 생산된다. 아스팔트가 고온으로 유지되지 않는 용기에 있을 때, 아스팔트는 경화되고 혼합가능한 굳기로 가열하기 위해 추가 에너지를 필요로 한다. 혼합은 일반적으로 순수 아스팔트의 경우 약 300℉(대략 150℃) 및 폴리머 변형 아스팔트의 경우 330℉(℃), 및 아스팔트 시멘트의 경우 200℉(95℃)에서 응집체와 수행된다. 포장과 압축은 아스팔트를 충분히 가열하면서 수행되어야 한다.
아스팔트 포장재료는 주로 응집체 또는 충전제로서 곱게 분해된 물질들을 포함한다. 응집체 또는 충전제는 아스팔트 조성물의 임의의 형태로 사용될 수 있고 아스팔트 포장재료의 등급, 강도, 거칠기 및 안정성에 따라 선택된다. 응집체는 모양과 크기가 다양한 여러 재료를 포함한다. 응집체의 예들은 석회, 생석회, 모래, 자갈, 분쇄된 돌, 슬래그, 재생 콘크리트 등을 포함한다. 한 예는 혼합물의 밀도와 강도를 향상하기 위해, 핫 믹스 아스팔트와 같은 아스팔트에 첨가되는 매우 고운, 불활성 재료들인 미네랄 충전제이다. 미네랄 충전제의 예들은 바위 가루, 슬래그 가루, 소석회, 수경성 시멘트, 플라이 애쉬, 섬유 등을 포함한다.
한 실시예에서, 본 발명은 저장-안정성 고무화 아스팔트 포장 펠릿을 포함할 수 있다. 고무화 아스팔트 포장 펠릿은 코어와 덮개를 포함할 수 있다. 코어는 코어의 약 15중량% 내지 약 30중량%의 분쇄 타이어 고무 및 코어의 약 85중량% 내지 약 70중량%의 포장재료 등급 아스팔트를 포함할 수 있다. 덮개는 코어를 덮을 수 있어서 펠릿은 약 1/16인치 내지 약 2인치의 최대 치수를 가진다. 덮개의 조성물은 방수 폴리머 또는 왁스일 수 있거나 미립자들의 코팅제일 수 있다.
한 실시예에서, 고무화 펠릿은 다음 중 하나 이상을 특징으로 할 수 있다: 분쇄 타이어 고무는 전체 펠릿의 약 15중량% 내지 약 25중량%이고; 포장재료 등급 아스팔트는 전체 펠릿의 약 50중량% 내지 약 60중량%이고; 코어는 약 10중량% 미만의 황이고; 미립자는 전체 펠릿의 약 25중량% 미만의 석회 미립자이고; 또는 코팅제는 황(예를 들어, 원시적 황), 폴리머, 미립자 또는 왁스이다.
한 실시예에서, 저장-안정성은 고무화 아스팔트 포장용 펠릿은 코어에 미립자들을 포함할 수 있다. 이런 펠릿은 코어의 약 70중량% 내지 약 95중량%의 아스팔트계 접합제를 가진 코어를 포함할 수 있고, 아스팔트계 접합제는 아스팔트계 접합제의 약 15중량% 내지 약 30중량%의 분쇄 타이어 고무; 및 아스팔트계 접합제의 약 85중량% 내지 약 70중량%의 포장재료 등급 아스팔트를 포함할 수 있다. 코어는 코어의 약 45중량% 내지 약 1중량%로 미립자들을 포함할 수 있다. 코어를 덮는 덮개는 펠릿에 약 1/16인치 내지 약 2인치의 최대 치수를 제공할 수 있다. 덮개는 방수성 폴리머 또는 왁스 또는 미립자의 코팅제를 포함할 수 있다. 한 태양에서, 미립자들은 석회 미립자 또는 분쇄 아스팔트 포장재료 미립자이다. 선택적으로, 미립자들은 본 명세서에서 기술한 미네랄 미립자 또는 바위 미립자일 수 있다.
한 실시예에서, 고무화 펠릿은 다음 중 하나 이상을 특징으로 할 수 있다: 분쇄 타이어 고무는 전체 펠릿의 약 15중량% 내지 약 25중량%이고; 포장재료 등급 아스팔트는 전체 펠릿의 약 50중량% 내지 약 60중량%이고; 코어는 약 10중량% 미만의 황이고; 미립자는 전체 펠릿의 약 25중량% 미만의 석회 미립자이고; 또는 코팅제는 왁스이다.
한 실시예에서, 펠릿은 다음 중 하나 이상을 특징으로 할 수 있다: 분쇄 타이어 고무는 아스팔트계 접합제의 20중량% 내지 약 26중량%이고; 포장재료 등급 아스팔트는 아스팔트계 접합제의 약 74중량% 내지 약 80중량%이고; 또는 미립자는 전체 펠릿의 약 45중량% 미만의 석회 미립자이다.
또한, 펠릿은 다음 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다: 바위 및/또는 미네랄 미립자; 추가 역청 접합제; 비-역청 접합제; 구조 첨가제(structural additive); 착색제; 염; 또는 유동성 변형제. 비-역청 접합제는 소수성 접합제, 셀룰로오스 접합제, 친수성 접합제, 유기 접합제, 천연 폴리머 접합제, 리그닌 및/또는 리그노설포네이트 또는 이의 산, 폴리사카라이드 또는 변형 폴리사카라이드 접합제 또는 이의 조합의 그룹으로부터 선택될 수 있다. 본 명세서에 기술된 다른 성분들이 포함될 수 있다.
한 실시예에서, 본 발명은 본 명세서에 기술된 대로 고무화 아스팔트 펠릿을 제조하는 방법을 포함할 수 있다. 이 방법은 분쇄 미립자 고무를 얻는 단계; 포장재료 등급 아스팔트를 얻는 단계; 분쇄 타이어 고무와 포장재료 등급 아스팔트를 적어도 45분 또는 60분 동안 반응시켜 반응 혼합물을 형성하는 단계; 반응 혼합물과 미립자들을 혼합하여 코어를 형성하는 단계; 및 코어를 덮개로 코팅하여 펠릿을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 통상적으로, 반응은 약 350 내지 약 380℉에서 수행되나, 온도 범위는 +/- 10℉ 또는 +/- 20℉일 수 있다.
제조 방법은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 전체 펠릿의 약 15중량% 내지 약 25중량%의 분쇄 타이어 고무를 전체 펠릿의 약 50중량% 내지 약 60중량%의 포장재료 등급 아스팔트와 반응시키는 단계; 아스팔트계 접합제의 약 20중량% 내지 약 26중량%의 분쇄 타이어 고무를 아스팔트계 접합제의 약 74중량% 내지 약 80중량%의 포장재료 등급 아스팔트와 반응시키는 단계; 코어가 약 10중량% 이상의 황이 되지 않게 하는 단계; 미립자들의 양이 전체 펠릿의 약 45중량% 이상이 되지 않게 하는 단계; 방수 코팅제를 펠릿 위에 분사하는 단계; 또는 코팅제로서 미립자들을 펠릿 위에 도포하는 단계.
제조 방법은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 바위 및/또는 미네랄 미립자들과 미립자들을 가진 반응 혼합을 혼합하여 코어를 형성하는 단계; 추가 역청 접합제와 미립자들을 가진 반응 혼합물을 혼합하여 코어를 형성하는 단계; 비-역청 접합제와 미립자들을 가진 반응 혼합물을 혼합하여 코어를 형성하는 단계; 구조 첨가제와 미립자들을 가진 반응 혼합물을 혼합하여 코어를 형성하는 단계; 착색제를 펠릿과 혼합하는 단계; 염을 미립자들을 가진 반응 혼합물을 혼합하여 코어를 형성하는 단계; 또는 유동성-변형제를 미립자들을 가진 반응 혼합물을 혼합하여 코어를 형성하는 단계. 이 방법은 아스팔트를 소수성 접합제, 셀룰로오스 접합제, 친수성 접합제, 유기 접합제, 천연 폴리머 접합제, 리그닌 및/또는 리그노설포네이트 또는 이의 산, 폴리사카라이드 또는 변형 폴리사카라이드 접합제 또는 이의 조합의 그룹으로부터 선택된 비-역청 접합제와 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 선택적으로, 미립자들은 수산화칼슘 및/또는 산화칼슘으로 필수적으로 이루어진다.
한 실시예에서, 본 발명은 포장용 아스팔트 조성물을 제조하는 방법을 포함할 수 있다. 이런 방법은 본 명세서에 개시된 대로 고무화 아스팔트 펠릿을 제공하는 단계; 아스팔트 펠릿들을 액화 아스팔트 조성물로 가열하는 단계; 및 액화 아스팔트 조성물을 응집체와 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 포장용 아스팔트 조성물은 포장용 아스팔트 조성물의 적어도 약 90중량%으로 응집체를 포함할 수 있다. 한 태양에서, 가열하는 단계는 325℉보다 낮은 온도에서 수행된다. 예를 들어, 가열하는 단계는 약 270℉ 내지 약 290℉, 또는 약 280℉의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
또한, 이 방법은 추가 포장재료 등급 아스팔트를 액화 아스팔트 조성물에 첨가하는 단계를 포함할 수 있고, 추가 포장재료 등급 아스팔트는 약 1중량% 내지 약 5중량%의 아스팔트 펠릿이다.
한 실시예에서, 본 발명은 고무화 아스팔트 펠릿들로 채운 200℉에서 용융할 수 있는 용융성 가방을 포함하는 아스팔트 펠릿 제품을 포함할 수 있다. 이 가방은 약 25 내지 약 100 파운드를 포함할 수 있으나, 내구성이 강한 가방들은, 예를 들어, 200 파운드와 같은 많은 양을 운반할 수 있다. 주로, 가방들은 약 50 내지 75 파운드 또는 약 60 파운드를 운반할 것이다. 용융성 가방은 임의의 패브릭, 종이일 수 있고 및/또는 플라스틱 가방은 주로 펠릿들을 수송하는데 일반적으로 사용된다. 한 예는 폴리올레핀 안감으로 안감을 댄 종이계 가방일 수 있다.
본 발명의 내용 중에 포함된다.
본 발명의 상기 및 다른 장점들과 특징들을 더욱 명확히 하기 위해서, 본 발명의 더욱 구체적인 설명은 첨부된 도면들에서 설명된 이의 구체적인 실시예들을 참조하여 제공될 것이다. 이런 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 나타내며 따라서 발명의 범위를 제한하는 것으로 생각되지 않는다고 이해된다. 본 발명은 첨부된 도면들의 사용을 통한 추가의 명확성과 상세내용으로 기술되고 설명될 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 코어(3) 및 덮개(2)를 가진 고무화 아스팔트 펠릿(1)의 개략적 도면이다.
도 1b는 복수의 펠릿(1)을 포함하는 가방(4)의 개략적 도면이다.
도 1c는 포장용 펠릿들을 제조하기 위한 펠리타이징 시스템과 공정의 한 실시예를 나타내는 개략적 도면이다.
도 2는 포장용 펠릿들을 제조하기 위한 펠리타이징과 공정의 한 실시예를 나타내는 개략적 도면이다.
도 3은 펠릿들을 제조하기 위한 펠리타이징과 공정의 한 실시예를 나타내는 개략적 도면이다.
도 4는 핫 믹스 아스팔트의 제조 동안 아스팔트의 상태를 조절하기 위한 시스템과 공정의 한 실시예를 나타내는 개략적 도면이다.
도 5는 펠릿들에 의한 아스팔트 포장의 실시예들을 나타내는 개략적 도면이다.
도 6 은 펠릿들에 의한 아스팔트 포장의 실시예들을 나타내는 개략적 도면이다.
일반적으로, 본 발명의 실시예들은 아스팔트 펠릿들, 펠릿 생산 및 핫 믹스 아스팔트 조성물을 제조하는 것과 같은 아스팔트 응용분야 및 아스팔트 포장에서 아스팔트 펠릿들의 용도에 관한 것이다. 본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정 실시예들을 기술할 목적으로 사용되고 제한하려는 것은 아니다.
I. 정의
본 명세서에서 사용된, "석회"라는 용어는 수산화칼슘(Ca(OH2)) 및/또는 산화칼슘(CaO)을 의미하나, 석회석을 의미하지 않는다. 이와 같이, 석회에 대한 어떠한 언급은 돌로마이트 또는 고 칼슘이건 수산화칼슘 또는 산화칼슘을 갖는 조성물들뿐만 아니라 주로 수산화칼슘 또는 산화칼슘으로 구성된 조성물들을 포함하는 것을 의미하고 처리되지 않은 석회석을 명확하게 배제하는 것을 의미한다.
따라서, 석회는 고 칼슘 소석회일 수 있다. 고 칼슘 생석회는 일반적으로 72% 내지 74% 산화 칼슘 및 23% 내지 24% 화학적으로 결합된 물을 포함하는 소석회를 생산한다. 또한, 석회는 돌로마이트 소석회(보통)일 수 있는데, 대기 수화 조건하에서, 돌로마이트 생석회 수화물의 산화칼슘 부분만이 46% 내지 48% 산화칼슘, 33% 내지 34% 산화마그네슘 및 15% 내지 17% 화학적으로 결합된 물인 화학적 조성의 소석회를 생산한다. 또한, 석회는 돌로마이트 소석회(압력)일 수 있고, 이 석회는 산화마그네슘의 전부뿐만 아니라 산화칼슘의 전부를 수화시키는 압력하에서 돌로마이트 생석회로부터 생산되며, 40% 내지 42% 산화칼슘, 29% 내지 30% 산화마그네슘 및 25% 내지 27% 화학적으로 결합된 물인 화학적 조성물을 생산한다. 또한, 석회는 고 칼슘 생석회일 수 있어서, 이 석회는 0 내지 5% 탄산마그네슘을 포함하는 석회석으로부터 유도된다. 또한, 석회는 돌로마이트 생석회일 수 있고, 이 석회는 35% 내지 46% 탄산마그네슘을 포함하는 석회석으로부터 유도된다.
본 명세서에서 사용된, "소석회"라는 용어는 수산화칼슘(Ca(OH2))을 의미한다. 또한, 소석회는 주로 소석회이나, 일부 석회석, 생석회 또는 다른 재료들을 포함하는 조성물을 기술하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용된, "생석회"라는 용어는 산화칼슘을 의미한다. 또한, 생석회는 주로 생석회이나 일부 석회석, 소석회 또는 다른 재료들을 포함하는 조성물들을 기술하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용된, "석회석"이란 용어는 탄산칼슘(CaCO3)으로 불리는 방해석을 의미한다. 석회석은 생석회 또는 소석회와 같은 석회를 의미하지 않는다. 석회석은 탄산칼슘 및 천연적으로 발견되고 석회석에 포함되는 것으로 주지된 다른 재료를 포함한다.
본 명세서에서 사용된, "미립자"라는 용어는 핫 아스팔트 믹스 생산에 사용된 8 메시 미만의 분말들의 소형 미립자 종류를 의미한다. 이와 같이, 석회 미립자들, 미네랄 미립자들 또는 다른 미립자들은 미세한 기류에서 처리되거나 미세한 기류에 노출될 때 쉽게 비산하는 작고, 곱게 분산되고 경량인 미립자들이다. 예를 들어, 분말들은 대다수의 5 마이크론 미만의 석회 미립자들로 구성될 수 있다.
본 명세서에서 사용된, "저장-안정성"이란 용어는 펠릿이 품질이 떨어지거나 주위 상태하에서 인접 펠릿들과 결합하는 것을 억제하거나 막는 물리적 특징을 의미한다. 즉, 보통 습도에서 보통 주위 조건하에서, 펠릿들은 성형 안정성이 있다. 이와 같이, 복수의 저장-안정성 펠릿들이 쌓여서 저장될 때, 개개의 펠릿들이 펠릿들의 응집체를 형성하지 않고 뚜렷한 구조적 완결성을 유지한다.
본 명세서에서 사용된, "응집체" 또는 "아스팔트 응집체"라는 용어는 아스팔트의 제조에서 사용된 고운, 중간 및/또는 거친 입자 재료들의 넓은 종류를 의미한다. 응집체들의 예들은 모래, 자갈, 분쇄된 돌, 슬래그, 재생 콘크리트, 미네랄 충전제 등을 포함한다. 응집체들은 아스팔트 포장재료의 성분이다; 응집체는 전체 아스팔트 포장재료 또는 다른 아스팔트 포장재료에 강도를 제공하는 강화재로서 작용한다.
본 명세서에서 사용된, "미네랄 충전제" 또는 "미네랄"이란 용어는 아스팔트 제품 및 아스팔트 포장재료에 불활성이거나 유익할 수 있는 고운 물질 또는 매우 고운 물질을 의미한다. 미네랄 충전제들은 아스팔트 포장재료와 같은 아스팔트 조성물의 밀도 및/또는 강도를 향상시키는데 사용될 수 있는 응집체의 한 형태이다. 미네랄 충전제의 예들은 바위 가루, 슬래그 가루, 소석회, 수경성 시멘트, 플라이 애쉬, 황토 등을 포함한다.
농도, 양, 온도, 용해 속도 및 다른 수치 데이터는 범위 형식으로 제공될 수 있다. 이런 범위 형식은 주로 편리함과 간결함을 위해 사용되며 범위들의 한계로 명백하게 인용된 수치 값들을 포함할 뿐만 아니라 각각의 수치 값 및 하위 범위가 명백하게 인용된 것과 같이 그 범위 내에 포함된 모든 개별 수치 값들 또는 하위 범위를 포함하도록 유연하게 해석돼야 한다. 예를 들어, 역청은 약 5 건 중량% 내지 약 99 건 중량%의 범위 내에서 다양한 조성으로 아스팔트-상용성 접합제로서 펠릿들에 존재할 수 있다. 이 인용된 범위는 약 5% 및 약 99%의 명백하게 인용된 한계를 포함할 뿐만 아니라 25%, 32%, 40%, 53%, 70%, 80%, 90% 및 98%와 같은 개개의 조성 백분율뿐만 아니라 이런 개별 백분율 사이의 하부 범위를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 이런 해석은 범위의 폭 또는 기술될 특징에 무관하게 사용돼야 하고 상위 및 하위 수치 값을 가진 범위들뿐만 아니라 단지 하나의 수치 값을 인용하는 개방형 범위에 사용돼야 한다.
II. 아스팔트 펠릿
본 발명의 한 실시예에 따라, 아스팔트 펠릿들은 미립자들과 아스팔트 및/또는 아스팔트 상용성 접합제와 접합하는 방식으로 제조된다. 본 발명에 따른 아스팔트 펠릿들을 제조하는 방법들의 실시예들은 아스팔트 재료와 분쇄 고무 재료 및 선택적으로 다른 미립자들과 결합하는 단계를 포함하여 분쇄 고무는 아스팔트와 결합되어 펠릿을 형성한다. 아스팔트는 아스팔트 포장재료에 유익한 아스팔트의 임의의 등급일 수 있고 역청, 톨유 피치, 아스팔트, 아스팔트 시멘트를 포함할 수 있다. 고무는 펠리타이징을 위한 적절한 크기로 분쇄되는 새로운 고무 또는 재생 타이어 고무일 수 있다.
코어와 덮개를 가진 고무화 아스팔트 펠릿들의 예들은 전체 펠릿 또는 코어의 약 30-40중량%의 양으로 미립자(예를 들어, 석회 미립자), 전체 펠릿 또는 코어의 약 50-55중량%의 양으로 아스팔트 및 전체 펠릿 또는 코어의 약 15-20중량%의 양으로 고무(예를 들어, 분쇄 타이어 고무 또는 다른 원료)를 포함할 수 있다. 이런 값들은 모두 독립적으로 형태에 따라 +/- 5%, +/- 10%, 또는 +/- 15%로 변할 수 있다. 또한, 미립자들은 20% 미만, 10% 미만으로 감소될 수 있고 일부 경우에 생략될 수 있다.
한 실시예에서, 아스팔트 펠릿은 미립자들을 아스팔트 접합제와 분쇄 고무 재료를 혼합함으로써 제조될 수 있다. 미립자들은 본 명세서에서 기술한 임의의 미립자들일 수 있다; 그러나, 석회 미립자들이 특히 유익하다. 아스팔트 접합제는 역청, 톨유 피치, 아스팔트, 아스팔트 시멘트 등일 수 있다. 또한, 아스팔트 접합제는 선-고무화 아스팔트일 수 있다. 분쇄 고무 재료는 분쇄 아스팔트 고무, 합성 또는 천연 고무(예를 들어, 유화 타이어 고무, 작은 조각 고무, 분쇄 타이어 고무 등)일 수 있다. 또한, 리그노설포네이트와 같은 다른 접합제들 또는 본 명세서에 기술된 다른 것들이 펠릿 속에 아스팔트를 분쇄 고무 재료와 접합하는데 사용될 수 있다. 혼합 재료들은 원뿔꼴, 석판, 칩, 부스러기 또는 다른 작은 형태로 형성될 수 있다. 아스팔트 포장용 펠릿들은 아스팔트 오일 또는 역청과 상용할 수 있는 폴리머 또는 왁스 덮개로 코팅 장치에서 코팅될 수 있다. 또한, 석회 미립자들과 같은 미립자들은 아스팔트 펠릿의 외부 상에 코팅될 수 있어서 처리 특성들이 개선되고 덜 지저분해진다.
최종 아스팔트 포장용 펠릿들(예를 들어, 아스팔트 펠릿들)은 이들의 단단하고 흐르지 않는 특성들 때문에 주위 온도의 넓은 범위에서 저장과 수송에 적합하다. 아스팔트 펠릿들은 생산 장소 또는 원거리 장소에 저장될 수 있고 더미로 또는 부대, 탱크, 사일로 및 베럴과 같은 용기들 내에서 수송되고 저장될 수 있다. 다른 아스팔트 접합제 제품들과 달리, 본 발명의 아스팔트 포장용 펠릿들은 점착성 더미로 함께 응집되지 않고 더미, 가방, 또는 용기들에 저장될 수 있는데 이는 개개의 아스팔트 펠릿들이 실질적으로 안정하고 하나로 존재하도록 구성되었기 때문이다. 그러나, 약간의 함께 점착되는 정도는 펠릿들은 가방으로부터 부어질 수 있고, 삽으로 뜨고 펠릿들과 본 명세서에 기술한 대로 처리될 수 있는 약간의 유동성을 보유하는 한 허용된다.
종래에는, 더 큰 블럭, 덩어리, 작은 구슬모양 형태의 일부 아스팔트 제품들이 시도되었으나 성공하지 못했는데 이는 아스팔트 재료의 점착 특성과 전성 때문이다. 이런 제품들은 작은 구술모양으로 만듦으로 형성되었고 저장하는 동안 함께 응집되고 혼합되어 점착성 및 전성 제품을 만들었다. 이런 제품들은 본 명세서에서 기술한 목적들과 용도들에 적합하지 않다. 본 발명은 분쇄 고무 재료들 및 선택적으로 본 명세서에 기술된 목적과 용도에 적합한 아스팔트 펠릿 속에 아스팔트의 접합을 용이하게 하는 미립자를 포함함으로써 점착성, 전성 및 응집성 아스팔트 제품들과 관련된 문제들을 극복한다. 또한, 선택적 왁스 또는 왁스 유사 코팅제의 사용은 저장하는 동안 인접 펠릿들과의 응집 또는 다른 결합을 억제 또는 막기 위해 각각의 펠릿의 개성을 증가시킬 수 있다. 미립자들은 약간의 점착성을 가진 아스팔트 펠릿들 상에 코팅하는데 사용될 수 있고 미립자들은 건조 코팅층을 제공한다.
분해 또는 응집 없이 아스팔트 펠릿들을 저장하는 능력은 다량의 펠릿들의 축적 및 먼 위치까지 다량의 운송 및 이의 비축을 허용한다. 이 능력은 또한 이런 저장과 운송이 아스팔트 펠릿들의 개개의 가방, 예를 들어, 25 내지 100 파운드의 가방에서 일어나게 한다. 종종 아스팔트 펠릿들의 가방들은 처리의 편리함을 위해 약 50 내지 약 60 파운드이다.
본 발명에 따른 펠릿들의 다양한 실시예들의 특성들은 펠릿들이 종래의 철도, 자동차, 트럭, 배 및 항공기와 같은 종래의 수단들 중 임의의 하나에 의해 해양횡단 및/또는 대륙횡단 운송과 같은 장거리를 운송할 수 있게 하는 것이다. 다량으로 본 발명의 펠릿들의 저장과 운송을 용이하게 하는 특성들은 분산하는 석회 미립자 또는 미립자들과 같은 미립자들과 관련된 문제들이 없이 처리를 가능하게 하는 단단하고, 점착성이 없고, 응집성이 없고 유동성이 없는 특징들을 포함한다.
한 실시예에서, 개개의 아스팔트 펠릿들은 인접한 펠릿들과 아스팔트의 점착성 질량으로 응집하는 않도록 하는 저장-안정성이 있다. 예를 들어, 개개의 아스팔트 펠릿은 약 30일보다 긴 기간, 더욱 바람직하게는 약 60일보다 긴 기간 및 가장 바람직하게는 약 90일보다 긴 기간 동안 실질적으로 분해되지 않거나 인접 펠릿들과 응집되지 않는다. 또한, 일부 아스팔트 펠릿 형태는 약 6개월보다 길게 또는 약 12개월보다 길게 형태가 안정할 수 있다. 이와 같이, 아스팔트 펠릿들이 보통 또는 천연 주위 조건과 습도에서 저장될 때, 개개의 펠릿들은 이들의 형태를 유지한다. 일부의 응집 또는 함께 점착하는 것은 아스팔트 펠릿들에 허용되는 반면, 이런 응집 또는 함께 점착하는 것은 펠릿들의 전체 부피가 펠릿들로서의 개성과 이용성을 유지하도록 최소가 돼야 한다. 본 실시예는 저장 용기가 진동할 때(예를 들어, 에어 해머) 펠릿들이 용기로부터 나사 구멍을 내거나 구멍을 내도록 유동성이 있고 펠릿들의 다량의 공급을 위한 전체 유동성을 갖는 펠릿들을 포함한다. 아스팔트 펠릿들의 가방이 약간의 응집을 일으키는 불리한 조건에 노출될 때, 가방은 낙하에 의해 충돌되어, 개개의 아스팔트 펠릿들로 분해될 수 있다.
본 발명에 따른 아스팔트 펠릿들을 사용하는데 적절한 용융분야들의 실시예들은 아스팔트 포장재료 최종 제품이 포장 장소로의 운송과 배달을 위해 생산되는 핫 믹스 플랜트에서 이들의 용도를 포함한다. 본 발명에 따른 펠릿들의 다른 응용분야들은 단독 또는 포장 재료들과 조합하여 도로포장 작업에서의 용도를 포함한다. 예를 들어, 아스팔트는 단독으로 또는 다른 응집체, 미네랄, 첨가제들, 아스팔트 또는 다른 아스팔트 포장 재료들과 조합하여 새로운 아스팔트 포장 또는 재포장 아스팔트 포장재료를 위해 사용될 수 있다. 펠릿 조성물들은 아스팔트 포장재료로서 직접 사용하는데 충분할 수 있거나 추가의 뜨거운 아스팔트로 묽게 될 수 있다.
본 발명에 따른 아스팔트 펠릿들의 일부 실시예인, 석회로 제조된 아스팔트 펠릿들은 물 유발 유해효과에 대해 아스팔트 포장재료를 보호하도록 구성되어, 비, 눈 및/또는 얼음과 같은 강수에 영향을 받는 저장용기에 대한 장기간 노출 때문에 때때로 발생하는 바람직하지 않은 효과들을 막거나 감소시킨다. 또한, 석회를 가진 펠릿들은 아스팔트 포장재료의 산화성 노화 경화를 막거나 억제할 수 있다. 본 발명에 따른 펠릿들의 일부 실시예는 친숙하고 바람직한 어두운 또는 검은색 아스팔트 포장재료를 제공하는 성분들, 변형제 및/또는 착색제가 제공된다.
상기 특성들을 얻기 위해서, 아스팔트 펠릿들은 바람 또는 취급 때문에 쉽게 비산하는 것을 막는 크기를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 펠릿들은 통과하지 않도록 14 메시 적어도 더 큰 경우, 사용과 취급의 편리함은 크게 증가한다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 펠릿들은 약 14 메시를 통과하는 것을 억제하거나 막기 위해, 약 40 메시를 통과하는 것을 막기 위해 및 가장 바람직하게는, 약 80 메시를 통과하는 것을 막기 위해 약 1.5mm(약 0.05 인치)보다 큰 치수를 가질 수 있다. 석회 펠릿들은 응용분야에 대해 맞는 임의의 크기로 형성될 수 있고 배치 내 개별 펠릿들의 크기는 넓음 범위로 변할 수 있다. 또한, 펠릿들은 약 1/16 인치 내지 약 2 인치, 더욱 바람직하게는 약 1/8인치 내지 1.5 인치, 더욱더 바람직하게는 약 1/4 인치 내지 약 1 인치 및 가장 바람직하게는 약 1/4 인치 내지 약 3/4 인치로 형성될 수 있다. 실시예들은 비비총에서 사용될 수 있는 비비의 크기(0.171 내지 0.173 인치 또는 4.34mm 내지 4.39mm 지름), 땅콩의 크기 또는 니켈 크기 지름을 가진 구들의 크기인 펠릿들을 포함한다.
또한, 펠릿들의 모양은 변할 수 있고 상기한 특성을 여전히 보유할 수 있다. 적절한 펠릿 모양들의 실시예는 회전 타원체, 원뿔, 칩, 정육면체, 벽돌, 정제, 슬레이트, 불규칙한 모양의 펠릿들 등과 실질적으로 유사한 것들을 포함한다.
한 실시예에서, 펠릿들은 덮개 및 코어로 구성될 수 있다. 이와 같이, 접합제 덮개는 아스팔트 코어 주위에 형성된다. 코어는 실질적으로 본 명세서에 기술된 대로 아스팔트 펠릿일 수 있고 덮개는 펠릿들의 내구성 및/또는 저장성을 증가시킨 코팅제(예를 들어, 폴리바이닐 알콜, 폴리바이닐아세테이트, 역청, 왁스, 사솔 왁스, 사소비트(sasobit), 석유 왁스, 고온 왁스 등)일 수 있다. 또한, 덮개는 아스팔트 펠릿이 미립자들 통과하게 함으로써 제조되어 미립자들은 아스팔트 펠릿을 코팅하고 점착되어 건식 코팅제를 형성한다. 또한, 덮개 및 코어 펠릿들은 아스팔트 조성물들의 하나 이상의 코어 및/또는 하나 이상의 덮개를 갖도록 형성될 수 있다. 펠릿들은 여러 껍질을 가진 단일 코어 또는 단일 껍질을 가진 여러 코어를 포함할 수 있다.
III. 펠릿 조성물
A. 아스팔트
일반적으로, 본 발명에 따른 아스팔트의 한 실시예는 접합제로서 작용하고 고무 미립자들과 접합하여 펠릿을 형성하는 아스팔트 조성물을 포함한다. 이 아스팔트는 포장용 등급 아스팔트이어서 고무화되는 아스팔트 펠릿들은 응집체를 포함하는 아스팔트 포장 조성물을 제조하기 위한 원료로 직접 사용될 수 있다. 따라서, 펠릿들의 코어를 형성하는 접합제 조성물들은 포장용 등급 아스팔트와 선택적으로 본 명세서에 기술된 다른 접합 성분들을 포함한다.
아스팔트 접합제는 아스팔트 시멘트와 같은 임의의 아스팔트 조성물일 수 있다. 아스팔트는 대부분의 미정제 석유에 존재하고 종종 아스팔템으로 불리는 일부 천연 퇴적물에 존재하는 점착성이 있고, 검은색이고 높은 점성의 액체 또는 반고체이다. 또한, 아스팔트 또는 아스팔트 시멘트는 선택된 미정제 오일의 증류로부터 정제된 잔류물일 수 있다. 이와 같이, 이런 아스팔트 시멘트들의 예는 AC-xx라는 용어로 일반적으로 약칭된다. AC 아스팔트의 설명에서 "xx"라는 표시는 아스팔트 점성에 관한 숫자를 나타낸다. AC-20 및 AC-10과 같은 아스팔트는 접합제로서 사용될 바람직한 형태이다. 접합제 제제에서 구성성분으로 생각되는 아스팔트의 다른 형태는 AC-1.75, AC-2.5, AC-5, AC-30, AC-40, AC-80 및 AC-120 아스팔트를 포함한다. 또한, 고급 포장 등급 시스템 "PG-xx-xx"(예를 들어, PG-76-22)은 아스팔트 오일을 나타내는데 사용될 수 있고, "xx" 표시는 성능 등급을 위한 섭씨 온도를 나타낸다.
또한, 아스팔트 펠릿은 아스팔트-상용성 접합제를 포함할 수 있다. "아스팔트-상용성"이 된다는 것은, 아스팔트 포장, 아스팔트 컨디셔닝 또는 아스팔트의 특징들을 불리하게 변형시키는 접합제 없이 재처리에 사용하기 위한 아스팔트계 펠릿 속에 분진들 및/또는 미립자들을 결합하는 임의의 접합제를 포함하는 것을 의미한다. 이와 같이, 아스팔트-상용성 접합제는 이런 펠릿의 용도를 서서히 약화시키도록 아스팔트 포장재료에 임의의 또는 특정한 해로운 특징들을 부여하지 않는다. 소수성 접합제(예를 들어, 역청계, 오일계, 고무계 및 폴리머계 접합제), 소수성/친수성 접합제(예를 들어, 아스팔트 에멀젼과 같은 소수성 부분과 친수성 부분을 가진 접합제) 및 친수성 접합제(예를 들어, 리그닌계 접합제)를 포함하는 다양한 종류의 아스팔트-상용성 접합제가 사용될 수 있다.
예를 들어, 펠릿 또는 펠릿의 코어는 전체 펠릿의 약 70중량% 이상, 바람직하게는 전체 펠릿의 약 80중량% 이상, 전체 펠릿의 약 90중량% 이상, 전체 펠릿의 약 99중량% 이상, 전체 펠릿의 약 99.25중량% 이상 또는 전체 펠릿의 약 99.5중량% 이상의 고무화 아스팔트 접합제와 같은 아스팔트계 접합제를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 펠릿은 전체 펠릿의 약 50중량% 내지 약 70중량%, 바람직하게는 전체 펠릿의 약 70중량% 내지 약 80중량%, 더욱 바람직하게는 전체 펠릿의 약 80중량% 내지 약 90중량, 더욱더 바람직하게는 전체 펠릿의 약 90중량% 내지 약 99중량%, 더욱더 바람직하게는 전체 펠릿의 약 99중량% 내지 약 99.25중량% 및 가장 바람직하게는 전체 펠릿의 약 99.25중량% 내지 약 99.5중량%의 고무화 아스팔트 접합제와 같은 아스팔트계 접합제를 포함할 수 있다. 펠릿 또는 펠릿의 코어의 나머지는 미립자들일 수 있고 코팅 또는 덮개는 폴리머 또는 왁스와 같은 미립자들 또는 방수성 코팅일 수 있다.
한 실시예에서, 아스팔트 또는 아스팔트-수용성 접합제는 역청으로 구성된다. 역청은 자연적으로 유도된 또는 석유, 혈암 오일 또는 타르 모래를 증류함으로써 다양한 탄화수소 재료들의 가연성 혼합물을 의미하는 일반적인 용어이다. 주로, 역청은 어두운 갈색 또는 검은색을 가지며 점착성 및/또는 점성 오일로부터 아스팔트, 타르 및 천연 미네랄 왁스와 같은 약한 고체들까지의 형태로 제공될 수 있다. 역청을 포함하는 물질의 예들은 역청 석탄, 타르, 피치 또는 엔겐 오일 110-2TM(엔겐 석유회사; 남아프리카)을 포함한다. 사용될 때, 펠릿들은 일반적인 접합제 농도 또는 전체 접합제의 약 30중량% 내지 약 95중량%, 더욱 바람직하게는 전체 접합제의 약 35중량% 내지 약 89중량% 또는 90중량% 및 가장 바람직하게는 전체 접합제의 약 45중량% 내지 약 85중량%의 농도의 역청을 포함할 수 있다. 구체적인 예는 접합제의 75중량%의 역청을 포함한다. 아스팔트 및 역청은 때때로 서로 교환하여 사용되는 용어이다. 역청이 아스팔트 등급일 때, 아스팔트라고 생각된다. 다른 경우에, 역청은 아스팔트-상용성 접합제로 사용될 수 있다.
역청은 원시적 황을 포함할 수 있는 반면, 접합제는 원시적 또는 미가공된 황으로 임의의 추가 황을 포함하지 않는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 접합제는 전체 접합제의 약 30중량% 미만, 더욱 바람직하게는 전체 접합제의 20중량% 미만, 약 10중량% 미만의 양으로 황을 포함하는 것이 바람직할 수 있고 가장 바람직하게는 황은 접합제에 포함되지 않는다.
또한, 다른 탄화수소계 재료들은 미립자들을 접합하기 위해 아스팔트-상용성 접합제를 사용할 수 있다. 일부 탄화수소계 재료의 예들은 중 미정제 오일, 연료 오일, 톨 오일 피치 등을 포함한다. 또한, 이런 재료들은 아스팔트 시멘트 제제 또는 역청 조성물에 구성성분으로 첨가될 수 있다. 예를 들어, 톨 오일 피치 또는 아스팔트 피치가 사용될 때, 펠릿의 약 0.5중량% 내지 약 20중량% 또는 본 명세서에서 기술한 접합제의 임의의 양 또는 백분율의 미립자를 결합할 수 있다.
B. 고무
일반적으로, 본 명세서에서 아스팔트 펠릿들로 불리는 고무화 아스팔트 펠릿들은 고무 성분들을 포함한다. 고무는 펠릿의 형성 이전 또는 동안 고무를 흡수하기 위해 가열되고 아스팔트와 반응할 수 있다. 고무화 아스팔트 펠릿들은 고무 입자들을 포함할 수 있다. 고무의 예들은 천연 및 합성 고무를 포함할 수 있다. 또한, 고무는 부스러기 고무 형태의 타이어 고무 또는 분쇄 타이어 고무로부터 얻을 수 있다. 이런 타이어 고무는 입자들로 커질 수 있고 아스팔트로 에멀젼화될 수 있다. 또한, 타이어 고무는 미립자들로 응집하는데 적절한 아스팔트계 조성물과 같은 점착성 조성물로 미리 반응될 수 있다. 유사한 라텍스 고무는 천연 및 합성 형태 모두로 사용될 수 있다.
고무화 아스팔트 펠릿들의 제조 방법은 타이어 고무와 같은 사용된 고무를 아스팔트 펠릿들의 제조에 사용하기 위한 입자들로 분쇄하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 고무화 펠릿들은 아스팔트와 응집되어 펠릿을 형성하는 에멀젼화된 고무 및/또는 고무 입자들을 포함한다. 고무는 미립자들의 크기로부터 펠릿들보다 작은 크기로 변할 수 있는 분진 크기로 분쇄될 수 있다. 복수의 고무 입자들로부터 펠릿을 형성하는 것이 바람직하다. 이 펠릿은 고무의 적어도 2개 이상의 고무 입자들, 더욱 바람직하게는 약 2 내지 10개 입자들, 더욱 바람직하게는 약 5 내지 50개 입자들 및 가장 바람직하게는 약 10 내지 100개 이상의 입자들을 포함한다.
아스팔트/고무 접합제를 제조하는데 사용되는 타이어 고무는 다양한 크기들로 제공될 수 있다. 그러나, 고무는 약 8 메시 이하, 더욱 바람직하게는 약 14 메시 이하 및 가장 바람직하게는 약 20 메시 이하로 분쇄되는 것이 유리할 수 있다.
C. 석회석
석회석은 생석회와 소석회를 제조하기 위한 원료 또는 출발 제품으로 사용되는 것으로 알려져 있다. 이와 같이, 석회석은 분쇄된 생석회 미립자들을 생산하기 위해 적어도 825℃로 가열될 수 있는 석회석 미립자들로 제공될 수 있다. 또한, 석회석은 분쇄된 생석회 미립자들을 생산하는데 적합한 석회석 미립자들로 분쇄되는 석회석 바위로 제공될 수 있다. 석회석 바위는 석회석 미립자들로 압착되거나 분쇄되는데 적합한 임의의 크기로 제공될 수 있다. 생석회로 가열되는데 적합한 석회석의 크기는 약 1/8 인치 미만, 더욱 바람직하게는 1/16 인치 미만, 더욱더 바람직하게는 약 1/32 인치 및 가장 바람직하게는 약 1/64 인치 미만인 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 생석회로 가열되는데 적합한 석회석은 약 25 메시, 더욱 바람직하게는 약 50 메시, 더욱더 바람직하게는 약 75 메시 및 가장 바람직하게는 약 100 메시를 통과하는 것을 특징으로 한다. 석회석을 가열하는 것은 석회석이 미립자들로 분해되게 할 수 있다.
석회석 미립자들은 본 명세서에 기술된 대로 아스팔트 펠릿들을 제조하는데 사용될 수 있다. 이와 같이, 석회석은 본 명세서에 기술된 대로 아스팔트 펠릿으로 가공될 수 있는 적절한 미립자들로 분쇄될 수 있다.
분말 형태 또는 바위 형태의 석회석은 다른 물질들을 포함할 수 있다. 석회석은 천연 생성물이기 때문에, 석회석의 조성물은 지리학적 위치와 지질학적 상태에 따라 매우 크게 변할 수 있다. 또한, 석회석은 채굴되며 다른 바위, 모래, 토양 및 천연 물질들과 같은 여러 다른 물질들을 포함할 수 있다. 임의의 다른 물질은 가열되거나 아스팔트와 분쇄되기 전에 석회석으로부터 제거될 수 있는 반면, 이들의 존재가 아스팔트 컨디셔닝 응용분야에서 사용하기 위한 아스팔트 펠릿의 생산을 방해하지 않는다는 것이 결정되는 경우 이런 추가 물질들은 석회석과 포함될 수 있다.
석회석은 탄산칼슘(CaCO3)으로 구성되는 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 본 발명은 탄산칼슘으로 실시될 수 있으나 석회석에 대한 언급은 순수한 탄산칼슘뿐만 아니라 탄산칼슘의 조성물들 및 생석회, 소석회 또는 본 발명에서 기술된 석회 펠릿들의 생산을 방해하지 않는 다른 물질들을 포함하는 것을 의미한다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 탄산칼슘은 탄산칼슘 미립자들로 분쇄될 수 있는 덩어리 또는 바위로 제공될 수 있다.
D. 석회
한 실시예에서, 본 발명에 따라 제조된 펠릿들은 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 수산화칼슘은 적절한 접합제 및/또는 아스팔트와 펠릿에 함께 고정되는 곱게 분산된 미립자들로 제공된다. 수산화칼슘은 이수산화칼슘, 칼슘 수화물, 석회 수화물 또는 소석회로 알려져 있다. 예를 들어, 석회는 고 칼슘 돌로마이트의 생석회의 수화 형태, 주요 성분 CaO CaO·MgO 또는 주요 성분 Ca(OH)2 Ca(OH)2·MgO Ca(OH)2·Mg(OH)2을 가진 석회의 수화 형태 등일 수 있다. 수산화칼슘 미립자들은 대기압 수화기에서 산화칼슘(CaO)과 물을 반응시켜 생성될 수 있다. 주로, 수산화칼슘은 약 100 메시를 통과하도록 약 0.15mm 미만의 평균 지름을 가진 백색의 곱게 분쇄된 분말이다. 또한, 수산화칼슘 미립자들은 소량의 산화칼슘, 산화마그네슘, 황산칼슘, 산화제이철 및 실리카를 포함할 수 있다. 또한, 특정 실시예들에서 펠릿에 있는 유일한 석회 성분은 산화칼슘 및/또는 석회석이 실질적으로 없도록 수산화칼슘인 것이 바람직할 수 있다.
한 실시예에서, 본 발명에 따라 제조된 펠릿들은 산화칼슘(CaO)을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 산화칼슘은 적절한 접합제 및/또는 아스팔트에 의해 펠릿에서 함께 고정되는 곱게 분쇄된 미립자들로 제공된다. 산화칼슘은 일산화칼슘, 생석회(quicklime 또는 burnt lime)로 알려져 있고 주요 성분 CaO 또는 CaO·MgO을 가질 수 있다. 주로, 산화칼슘은 백색 또는 약간 노란색의 곱게 분쇄된 분말이다. 또한, 산화칼슘 미립자들은 미량 또는 소량의 산화마그네슘, 산화제이철 및 산화실리콘을 포함할 수 있다. 산화칼슘은 염기성 무수물이고 물과 반응하여 수산화칼슘을 형성한다. 또한, 특정 실시예들에서 펠릿에서 유일한 석회 성분은 수산화칼슘 및/또는 석회석이 실질적으로 없도록 산화칼슘인 것이 바람직할 수 있다. 펠릿들은 수산화칼슘 또는 다른 미립자들과 유사한 것들을 포함하는 다양한 농도의 산화칼슘을 포함할 수 있다.
또한, 일부 실시예들 및/또는 응용분야에서, 수산화칼슘 및 산화칼슘으로 구성된 펠릿들을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 이렇게 함으로써 펠릿들이 아스팔트 포장재료 및/또는 토양에 대한 두 화학물질들의 장점들을 제공하게 한다. 더욱 구체적으로, 산화칼슘과 수산화칼슘이 펠릿들에 포함될 때, 수산화칼슘은 향상된 박리억제와 개선된 응집체-아스팔트 시멘트 결합을 제공할 수 있고 산화칼슘은 추가의 수산화칼슘을 생성하기 위해 임의의 흡수된 물과 상호작용할 수 있다. 또한, 생석회를 소석회로 변환하는 수화 반응은 생석회의 일부 양이 잔존하도록 완료되지 않는 것이 경제적으로 바람직할 수 있다. 일부 양의 생석회가 잔존하게 하고 펠릿들에 포함되게 하는 것은 펠릿들이 본 명세서에서 기술한 새로운 방법들에 의해 제조되게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 펠릿들은 수산화칼슘에 대해 인용한 것들과 같은 다양한 농도의 석회를 포함할 수 있다.
한 실시예에서, 석회를 포함하고 추가로 일부 석회석을 포함하는 펠릿들을 제조하는 것이 경제적으로 유리할 수 있다. 이것은 석회석을 생석회로 변환하는 반응 공정이 일부 양의 석회석이 생석회로 변환되나 일부 양의 석회석은 잔존할 때까지 수행될 수 있도록 하는데 유리할 수 있다. 바람직하게는, 대부분의 펠릿들은 석회를 포함하며 임의의 석회석이 소량으로 존재한다. 또한, 일부 양의 석회석은 펠릿들에 포함될 수 있는데 석회석은 아스팔트에 실질적으로 영향을 주지 않기 때문이다. 또한, 일부 양의 석회석은 아스팔트 컨디셔닝 응용분야에 유익할 수 있다고 생각된다.
한 실시예에서, 펠릿들은 실질적으로 석회석이 없는 것이 바람직할 수 있다. 일부 응용분야는 펠릿들이 일부 양의 석회석을 포함하는 것을 허용할 수 있는 반면, 펠릿들은 실질적으로 석회석이 없는 것이 바람직할 수 있는 다른 응용분야들이 있다. 예를 들어, 아스팔트 제조 프로토콜은 펠릿들의 의도한 용도 때문에 펠릿들에 석회석을 포함하는 것이 바람직한 경우에 사용될 수 있다.
E. 미립자
아스팔트 펠릿들은 석회 이외의 미립자들 또는 석회와 함께 다른 미립자들을 포함하도록 제조될 수 있다. 미립자들로 제조될 수 있는 어떠한 재료도 아스팔트 펠릿들을 제조하는데 사용될 수 있다. 금속, 금속 합금, 복합체, 세라믹, 특수 재료 등과 같은 재료들은 아스팔트에 통상적으로 포함되지 않는 반면, 이런 재료들은 미립자들로서 아스팔트 펠릿들에 포함될 수 있다. 이런 재료들은 펠릿들을 형성하기 위해서 아스팔트 및/또는 다른 접합제의 부착을 위한 충전제를 제공할 수 있다. 또한, 이런 재료들은 아스팔트 조성물과 아스팔트 포장재료에 충전제로서 사용될 수 있다. 미립자들은 아스팔트 포장재료의 제조를 관리하는 어떠한 규칙에 따르도록 아스팔트-상용성이 되어서 미립자들이 아스팔트 포장재료에 사용하기에 적합한 아스팔트 조성물에 포함될 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 세라믹의 예들은 산화물, 알루미나, 지르코니아, 비-산화물, 탄화물, 질화물, 규화물, 복합체, 티타늄 바륨, 티타늄 스트론튬, 비스무스 스트론튬 칼슘 구리 산화물, 붕소 질화물, 아철산염, 주석 지르코네이트 티타네이트, 이붕소 마그네슘, 실리콘 알루미늄 옥시질화물, 실리콘 카바이드, 실리콘 질화물, 스테아타이트, 티타늄 카바이드, 이티륨 바륨 구리 산화물, 아연 산화물, 지르코늄 이산화물, 이의 조합 등을 포함할 수 있다. 금속 및 합금은 금속 또는 합금의 임의의 형태일 수 있다.
한 실시예에서, 미립자들은 바위 및/또는 미네랄 미립자들이다. 바위 또는 미네랄 미립자들은 곱게 분쇄된 재료들로 압착되고 분쇄되는 바위 또는 미네랄의 임의의 형태로부터 얻을 수 있다. 종종, 바위 또는 미네랄 미립자들은 부 생성물로서 산업 공정들로부터 얻어지는 바위 가루 또는 미네랄 가루로 생각될 수 있고 심지어 재생 포장재료로부터 재생된 아스팔트 포장재료 미립자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 오래된 아스팔트 포장재료는 미립자들로 가공되어 본 명세서에 기술된 대로 접합제에 의해 아스팔트 펠릿들로 형성될 수 있다. 또한, 바위 미립자들 또는 미네랄 미립자들은 아스팔트 펠릿들을 제조하는데 유익한 충분히 작은 크기를 갖도록 특이적으로 제조될 수 있다. 바위 미립자들의 일반적인 예들은 화성암, 퇴적암, 및/또는 변성암을 포함한다. 바위 미립자들 및/또는 미네랄 미립자들의 구체적인 예들은 감람석, 휘석, 사장석, 각섬석, 백운모, 흑운모, 석영, 칼륨장석, 탄성체, 응집체, 자갈, 각력암, 모래 탄성체, 사암, 칼슘석, 실리카석, 실트암, 점토암, 이암, 셰일, 증발암, 암염, 석고, 경석고, 방해석, 아라고나이트, 돌로마이트, 트레버틴, 응외석, 어란상 석회암, 규질암, 수석, 벽옥, 대리석, 운모류, 녹니석, 흑연, 각섬석, 십자석, 휘석, 점판암, 천매암, 편암, 편마암, 양기석, 토르말린, 화강암, 연망간석, 갈철광, 적철석, 방연광, 은, 금, 모나이트(mournite), 구리, 황동광, 크롬철광, 자철광, 황철광, 활석, 몬트모릴로니트, 보크사이트, 고령석, 사문석, 섬아연광, 능철광, 형석, 인회석, 남정석, 정장석, 사정석, 석류석, 미세 결정 석영, 녹주석, 토파즈, 강옥, 다이아몬드, 이의 조합 등을 포함한다.
펠릿들은 다양한 농도의 미립자들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들은 약 0.5중량% 내지 약 30중량%의 펠릿을 포함할 수 있다. 예를 들어, 펠릿들은 펠릿의 약 1중량% 내지 약 30중량%, 더욱 바람직하게는 약 2중량% 내지 약 25중량%, 더욱더 바람직하게는 약 5중량% 내지 약 20중량% 및 가장 바람직하게는 약 6중량% 내지 약 15중량%을 포함할 수 있다. 이런 양의 미립자들은 석회 및/또는 재생 아스팔트 미립자들을 포함하는 임의의 형태의 미립자들에 대한 것일 수 있다.
아스팔트 포장 조성물과 아스팔트 포장재료를 제조하는데 사용되도록 형성된 아스팔트 펠릿의 한 실시예에서, 적은 양으로 미립자들을 포함하여 대부분의 펠릿이 아스팔트, 고무화 아스팔트 또는 아스팔트/고무 조합인 것이 바람직할 수 있다. 이와 같이, 전체 펠릿의 약 0.5중량% 내지 약 30중량%, 바람직하게는 약 1중량% 내지 약 20중량% 및 가장 바람직하게는 약 1중량% 내지 약 10중량%인 펠릿을 갖는 것이 유익할 수 있다. 다른 실시예에서, 미립자들은 최소로 또는 전체 펠릿의 약 1중량% 이하, 바람직하게는 약 0.75중량% 이하 및 가장 바람직하게는 약 0.5중량% 이하일 수 있다. 일부 예들에서, 펠릿들은 미립자들이 없다. 또한, 미립자들의 양은 코어 및/또는 덮개에 있을 수 있다. 즉, 일부 실시예들은 코어, 덮개 또는 둘 다에 미립자들의 상당량(예를 들어, 0.1% 미만)을 갖지 않는다.
한 실시예에서, 펠릿들은 석회가 없거나 실질적으로 없거나 다른 형태의 미립자들을 포함한다. 미립자들의 양은 아스팔트 펠릿의 코어에 있는 양일 수 있다. 선택적으로, 미립자들의 양은 덮개의 양일 수 있다. 다른 실시예에서, 미립자들의 양은 코어와 덮개에서의 양일 수 있다.
F. 비-역청 접합제
한 실시예에서, 접합제는 역청 또는 아스팔트계인 소수성 폴리머일 수 있다. 이와 같이, 소수성 접합제는 아크릴산, 메타크릴산 및 코폴리머, 메틸 메타크릴레이트 코폴리머, 에톡시에틸 메타크릴레이트, 시나오에틸 메타크릴레이트, 아미노알킬 메타크릴레이트 코폴리머, 폴리(아크릴산), 폴리(메타크릴산), 메타크릴산 알킬아마이드 코폴리머, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(메타크릴산)(무수물), 메틸 메타크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(메틸 메타크릴레이트) 코폴리머, 폴리아크릴아마이드, 아미노알킬 메타크릴레이트 코폴리머, 폴리(메타크릴산 무수물), 글리시딜 메타크릴레이트 코폴리머, 폴리올레핀, 실리콘, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 아크릴 폴리머, 폴리스티렌, 폴리에틸렌-바이닐 아세테이트, 폴리에틸렌 바이닐 알콜, 폴리에틸렌 아세테이트, 폴리바이닐피롤리돈, 염화 폴리에틸렌, 폴리아이소피렌, 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔 다이- 및 트라이-블럭 폴리머, 폴리클로로피렌, 폴리에틸렌-프로필렌, 클로로설폰네이트 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 스티렌 아이소피렌 폴리머, 스티렌 에틸부틸렌 폴리머, 스티렌 부타디엔 고무 라텍스, 다른 고무, 폴리클로로피렌 라텍스, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리다이메틸실록산 등으로 구성된 폴리머일 수 있다.
한 실시예에서, 비-역청 접합제는 에틸셀룰로오스와 같은 소수성 셀룰로오스 재료이다. 당업자는 다른 알킬 셀룰로오스 폴리머를 포함하는 다른 셀룰로오스 폴리머는 본 발명의 여러 미립자의 소수성 폴리머 부분에 포함된 에틸셀룰로오스의 일부 또는 전부를 대체할 수 있다는 것을 알 것이다. 또한, 접합제는 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 및 이의 혼합물과 같은 하이드록시알킬셀룰로오스일 수 있다.
한 실시예에서, 비-역청 접합제는 유기 접합제일 수 있다. 유기 접합제의 예들은 폴리올레핀, 실리콘, 아크릴, 라텍스, 왁스, 오일, 수지, 가소제, 리그노설포네이트, 폴리사카라이드, 셀룰로오스 및 이의 유도체, 전분 및 이의 유도체, 다른 천연 폴리머(예를 들어, 단백질), 천연 및 합성 고무 등을 포함한다.
한 실시예에서, 비-역청 접합제는 친수성 접합제이다. 친수성 접합제는 물 시스템과 상용할 수 있는 것을 특징으로 하여 토양 응용분야에서 사용될 수 있고 아스팔트 응용분야에 유익할 수 있다. 친수성 접합제는 폴리머일 수 있고 친수성 모노머를 포함할 수 있다. 친수성 접합제의 예들은 아스팔트 에멀젼, 역전 아스팔트 에멀젼, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌이민, 폴리리신, 폴리사카라이드 등을 포함한다.
한 실시예에서, 비-역청 접합제는 생분해성 폴리머이다. 예를 들어, 생분해성 폴리머 조성물은 폴리(알파-하이드록시 에스터), 폴리액트산, 폴리액티드, 폴리-L-액티드, 폴리-DL-액티드, 폴리-L-액티드-co-DL-액티드, 폴리글리콜산, 폴리글리코리드, 폴리액티드-co-글리콜산, 폴리글리코리드-co-액티드, 폴리글리콜리드-co-DL-액티드, 폴리글리콜리드-co-L-액티드, 폴리무수물, 폴리무수물-co-이미드, 폴리에스터, 폴리오르쏘에스터, 폴리카프로액톤, 폴리에스터, 폴리무수물, 폴리포스파젠, 폴리에스터 아마이드, 폴리에스터 우레탄, 폴리카보네이트, 폴리트라이메틸렌 카보네이트, 폴리글리콜리드-co-트라이메틸렌 카보네이트, 폴리(PBA-카보네이트), 폴리푸마레이트, 폴리프로필렌 푸마레이트, 폴리(p-다이옥사논), 폴리하이드록시알코네이트, 폴리아미노산, 폴리-L-티로신, 폴리(베타-하이드록시부티레이트), 폴리하이드록시부티레이트-하이드록시발레르산, 이의 조합 등을 포함할 수 있다.
한 실시예에서, 비-역청 접합제는 천연 자원으로부터 유도될 수 있는 천연 폴리머이다. 천연 폴리머들은 폴리사카라이드, 단백질 등을 포함할 수 있다. 일부 적절한 폴리사카라이드의 예들은 메틸하이드록시에틸셀룰로오스, 하이드록시메틸에틸셀룰로오스, 카복시메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 하이드록시에틸프로필셀룰로오스, 아밀로펙틴, 아밀로스, 한천겔, 전분, 전분 아세테이트, 전분 하이드록시에틸 에터, 이온 전분, 긴 사슬의 알킬전분, 덱스트린, 아민 전분, 인산염 전분 및 다이알데하이드 전분, 알긴산, 조류 콜로이드, 한천, 검 아라비아, 구아 검, 로커스트 빈 검, 검 카라얀, 검 트라가캔트, 조류 알, 혈액 등을 포함한다.
한 실시예에서, 비-역청 접합제는 리그닌 및/또는 리그노설포네이트 또는 이의 산으로 구성된다. 리그닌은 리그노설포네이트를 얻기 위해서 아황산염 제조 공정에서 변형되는 나무 구성성분이다. 접합제로서 사용될 때, 리그닌 및/또는 리그노설포네이트는 일반적인 접합제 조성물로 또는 접합제의 약 99중량% 미만 또는 약 0.5중량% 초과, 더욱 바람직하게는 약 0.75중량% 내지 약 50중량%, 더욱더 바람직하게는 약 1중량% 내지 약 20중량% 및 가장 바람직하게는 약 1.25중량% 내지 약 10중량%의 임의의 농도로 사용될 수 있다.
한 실시예에서, 비-역청 접합제는 폴리사카라이드 또는 변형 폴리사카라이드를 포함할 수 있다. 이런 폴리사카라이드 또는 변형 폴리사카라이드는 접합제로서 사용될 수 있다는 것을 발견하였다. 폴리사카라이드 또는 변형 폴리사카라이드의 예들은 전분, 젤라틴화 전분, 카복시메틸셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 및 BrewexTM(Mars Mineral; Mars, PA)와 같은 매싱과 브루잉(mashing and brewing)으로부터 얻은 액화 변형 전분을 포함한다.
다른 실시예에서, 탄닌 증류 조성물은 접합제로서 사용될 수 있다. 이런 탄닌 증류주는 동물 피부를 가죽으로 변환하는데 사용된 공정들로부터 얻을 수 있고 대형 폴리페놀 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 탄닌 증류주는 TACTM(Mars Mineral; Mars, PA)와 같은 식물성 탄닌을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 콜라겐 또는 콜라겐 유도체들은 접합제로서 사용될 수 있다. 펠릿들을 제조하는데 특히 접합한 이런 콜라겐 유도체들은 가죽 생산 폐기물로부터 얻을 수 있고, 콜라겐 또는 이의 유도체는 폴리펩타이드로 환원되었다. 예를 들어, 콜라겐 유도체들은 콜라겐 CH2 TM(Mars Mineral; Mars, PA)를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 사탕무우 당밀은 접합제로서 사용될 수 있다. 주로, 당은 미리 제거되었기 때문에, 이런 사탕무우 당밀은 감소된 당 함량을 가진다. 이런 감소된 당 사탕무우 당밀의 예는 MolexTM(Mars Mineral; Mars, PA)이다.
한 실시예에서, 라텍스는 접합제 및/또는 접착성 첨가제로서 사용될 수 있다. 부분적으로, 이점들은 중합에 의해 얻은 합성 고무 또는 플라스틱의 에멀젼을 포함하는 라텍스의 조성물로부터 발생한다. 또한, 이점들은 라텍스가 코팅제, 페인트 및 접합제에 사용되는 동일한 이유들 때문에 실현될 수 있다. 접합제로서 사용될 때, 라텍스는 일반적인 접합제 농도 내에서 사용될 수 있다. 아스팔트 응용분야에서, 라텍스는 펠릿의 약 30중량% 미만 , 더욱 바람직하게는 약 20중량% 미만 및 가장 바람직하게는 약 10중량% 미만으로 사용될 수 있다. 라텍스는 또한 펠릿 주위에 덮개를 형성하는데 사용될 수 있다.
일부 경우에, 특정 폴리머가 접합제 및/또는 접착성 첨가제로서 사용되는 것이 바람직할 수 있다. 일부 폴리머들은 아스팔트 첨가제 또는 컨디셔너로서 미리 사용되었고 엘라스토머 또는 플라스토머로 통상적으로 분류된다. 이런 폴리머들은 펠릿을 제공하기 위해 접합제로서 사용될 수 있다. 엘라스토머는 스티렌 및 부타디엔의 코폴리머, 스티렌-부타디엔 다이블럭, 스티렌-부타디엔-스티렌 트라이블럭 또는 라디칼, 스티렌 아이소프렌, 스티렌 에틸부틸렌, 스티렌 부타디엔 고무 라텍스, 폴리클로로피렌 라텍스, 폴리아이소피렌 및 부스러기 고무 변형제(예를 들어, 부스러기 고무는 아스팔트 변형제이다)를 포함한다. 플라스토머는 폴리에틸렌 바이닐 아세테이트, 폴리에틸렌 바이닐 알콜, 폴리에틸렌 아세테이트, 폴리에틸렌 및 이의 유도체, 및 폴리프로필렌을 기초로 한 여러 화합물을 포함한다. 또한, 사용될 수 있는 다른 형태의 폴리머는 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리에틸메타크릴레이트와 같은 아크릴 포리머, 폴리다이메틸실록산과 같은 실리콘계 폴리머 등을 포함한다. 접합제로서 사용될 때, 폴리머는 일반적인 접합제 농도로 사용될 수 있다. 이런 폴리머들은 코팅제로서 사용될 수 있다. 아스팔트 응용분야에서, 폴리머는 전체 중량의 약 30중량% 미만, 더욱 바람직하게는 약 10중량% 미만 및 가장 바람직하게는 3중량% 미만으로 사용될 수 있다.
또한, 다양한 다른 화합물들이 아스팔트-상용성 접합제로서 또는 아스팔트-상용성 접합제와 함께 사용될 수 있다. 벤토나이트 점토 및 질석 용액은 접합제로서 사용될 수 있다. 따라서, 접착성 첨가제는 접합제 또는 첨가제로서 사용될 수 있다. 이런 접착성 첨가제의 일부 예들은 고온에서 안정한 고온 실리콘을 포함한다. 이런 재료들은 미립자들을 펠릿들 속에 결합하거나 역청과 같은 다른 접합제를 보충할 수 있다. 또한, 실리콘계 폴리머, 메틸트라이메톡시실란 및 트라이메톡시실릴 화합물들이 유사하게 사용될 수 있다.
또한, 상기 접합제들의 다양한 조합이 펠릿을 제조하는데 사용될 수 있다. 이와 같이, 다른 특성들에 의해 제공된 특성들은 아스팔트와 상용할 수 있는 펠릿을 형성하도록 결합될 수 있고 이의 물리적 특성들을 향상시킬 수 있다.
접합제는 접합제 액체, 에멀젼, 및/또는 현탁액에 포함될 수 있다. 접합제 에멀젼은 양이온성 또는 음이온성 아스팔트 에멀젼, 당 에멀젼, 전분 에멀젼, 유기 에멀젼, 콩 에멀젼, 라드 에멀젼, 점토 에멀젼 등을 포함하도록 제조될 수 있다. 접합제는 접합제를 액화하는 임의의 공정에 의해 제조될 수 있다. 접합제 현탁액은 물 또는 다른 용매와 같은 액체에 접합제를 현탁함으로써 제조될 수 있다. 어떤 경우에는, 접합제들 중 임의의 것이 물과 함께 또는 물 없이 또는 다른 용매와 접합제 액체, 에멀젼 및/또는 현탁액으로 제조될 수 있다.
한 실시예에서, 접합제는 아스팔트, 고무(예를 들어, 타이어 고무 또는 부스러기 고무) 및 사솔 왁스로 제조될 수 있다. 접합제인 이런 세 성분은 소정량의 아스팔트와 차이를 나타내는 고무와 사솔을 아스팔트/고무 접합제와 함께 기술된 백분율 중 임의의 것으로 제조될 수 있다. 사솔 및 고무 아스팔트 오일은 약 10% 내지 약 90%, 더욱 바람직하게는 약 5% 내지 약 95% 및 가장 바람직하게는 약 2% 내지 98% 아스팔트 고무 시멘트로 혼합될 수 있다. 사솔은 아스팔트 조성물과 아스팔트 포장재료를 제조하는데 아스팔트 변형제로서 유익할 수 있는데 이는 아스팔트 핫 믹스 생산 온도와 도로 처리 온도를 중간 믹스 아스팔트로 생각되는 약 325 내지 300℉로부터 약 280 내지 250℉로 낮출 수 있기 때문이다. 이 왁스는 또한 하나 이상의 층에 의해 덮개를 형성하는 코팅으로서 유익하다
G. 용매들
한 실시예에서, 펠릿들의 제조 동안 용매를 사용하는 것은 유리할 수 있다. 용매는 접합제의 유동 특성을 향상시키고 또는 미립자들과 접합제 사이의 상호작용 또는 아스팔트 오일/응집체와의 펠릿 화학적 간섭을 강화시키기 위해 사용될 수 있다. 또한, 용매들은 미립자의 처리와 가공 능력을 향상시키기 위해 접합제 또는 다른 성분들에 미립자들을 분산하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 용매로 미립자들을 선 처리하는 것은 비산 미립자들과 관련된 문제들을 피하고 미립자들은 아스팔트 오일과 상호작용할 수 있기 때문에 유익할 수 있다. 다른 실시예에서, 분쇄된 고무 또는 미립자들에 전달하기 위해 접합제와 첨가제를 용매와 혼합하는 것이 유리할 수 있다. 일부 용매들은 제조된 후 펠릿들에 남아있다.
접합제가 친수성 또는 수용성일 때, 물 또는 다른 수성 용매에 접합제를 현탁하거나 용해하여 미립자들과 완전히 균질하게 결합될 수 있는 것이 유리할 수 있다. 그러나, 물은 에멀젼 및/또는 현탁액을 제조하는데 소수성 접합제와 사용될 수 있다. 또한, 물 또는 수성 용매는 이런 미립자들과 관련된 문제들(예를 들어, 석회 및 재생 아스팔트 미립자가 가진 문제들)을 막거나 제한하도록 미립자들을 수송하고 처리하기 위한 매질을 제공할 수 있다. 적절한 혼합 후, 물은 발산 또는 증발될 수 있어서 접합제-미립자 혼합물은 추가로 처리될 수 있다. 또한, 물은 석회를 접합제로 적시기 전 또는 적시는 동안 생석회를 소석회로 수화하는데 사용될 수 있다.
접합제가 소수성인 경우, 소수성 용매에 접합제 및/또는 미립자들을 현탁하거나 용해하는 것이 유익할 수 있다. 소수성 용매는 소수성 접합제들에 바람직하고 유익할 수 있는데 이는 물은 친수성 접합제와 유익하기 때문이다. 그러나, 소수성 용매들은 생석회를 소석회로 수화하기 위해 물 처리와 조합하여 사용되는 것이 필요할 수 있다. 이와 같이, 소수성 용매는 공정에 따라 물과 혼합되거나 물로 따로 제공될 수 있다.
어떤 경우에, 용매가 유기 용매를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 이것이 미립자들을 제조하기 위한 여러 방법 중 일부를 실시하는 동안 접합제와 미립자들을 결합하는 것을 용이하게 할 수 있다. 어떤 경우에, 유기 성분의 부분은 추가 컨디셔너 또는 접합제를 위한 가소제로서 펠릿에 잔존할 수 있다. 그렇지 않으면, 특히 에탄올 또는 아이소프로판올과 같은 휘발성 사용될 때, 유기 용매는 증발될 수 있다. 유기 용매의 일부 예들은 톨루엔, 헥세인, 지방족 석유 농축물, 지방족고리 탄화수소, 방향족 탄화수소, 표준 용매, 아세톤, 에탄올, 아이소프로판올 등을 포함한다.
또한, 용매들은 표면장력을 바꾸고 접합제와 미립자들의 상호작용을 강화시킬 수 있는 세제 및/또는 계면활성제로 구성될 수 있다. 따라서, 세제 및/또는 계면활성제는 주요 용매 및/또는 접합제의 특성들을 기초로 선택될 수 있다. 즉, 수성 용매들은 일부 세제 및/또는 계면활성제와 사용될 수 있고, 비 수성 용매들은 아즈코 노벨의 에토투오민(Ethoduomeen) T/13과 유사한 동일하거나 다른 세제 및/또는 계면활성제와 사용될 수 있다. 용매 및 다른 성분들(예를 들어, 석회)을 기초로 세제 및/또는 계면활성제를 선택하는 과정은 조성물에 포함될 물질들의 특성들뿐만 아니라 최종 조성물의 원하는 특성들을 기초로 한다는 것은 주지되어 있다.
H. 첨가제
본 발명에 따른 아스팔트 펠릿들은 아스팔트 또는 토양 컨티셔닝 응용분야를 위한 다양한 다른 첨가제들을 포함할 수 있다. 한 이런 첨가제는 모래, 실리카, 플라이 애쉬, 세라믹 입자, 유리 입자, 점토 입자, 응회암 재료, 박리 억제제, 비료, 영양제 충전 재료 등과 같은 구조 첨가제를 포함할 수 있다. 따라서, 아스팔트 용도로 사용하기 위해 제조된 펠릿들은 아스팔트 포장재료 및/또는 아스팔트 제품에 통상적으로 포함되는 첨가제들을 포함할 수 있다.
다른 형태의 첨가제는 아스팔트 펠릿에 색을 부여할 수 있는 물질을 포함한다. 예를 들어, 카본블랙 및/또는 망간 산화물은 아스팔트와 사용하기 위해 만들어진 펠릿에 어두운 색 또는 검은색을 제공하기 위해서 포함될 수 있다.
추가 형태의 첨가제는 펠릿에 있는 여러 성분과 상호작용하여 펠릿, 아스팔트 포장재료 및/또는 토양의 장기간 특성들을 향상시킬 수 있는 염들을 포함한다. 사실, 일부 염들은 미립자들로 처리될 때 접합제들을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 이런 염의 예들은 염화나트륨, 염화칼슘, 염화칼륨, 황산마그네슘, 이산화망간, 산화망간 등을 포함한다. 염 첨가제는 약 0.1중량% 내지 약 20중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.25중량% 내지 약 15중량% 및 가장 바람직하게는 약 0.5중량% 내지 약 10중량%의 농도로 존재할 수 있다.
펠릿들을 제조하는데 사용되는 조성물들의 유동성을 변화시키기 위해서, 유동성-변형제가 사용될 수 있다. 전단력이 유동성-변형제를 가진 조성물에 사용되는 경우, 조성물은 점도가 가해진 힘에 의해 감소하도록 비뉴튼 방식으로 작용할 수 있다. 이것은 혼합하는 동안 및 조성물이 경화된 후 미립자들의 침전물을 억제하거나 감소하는 동안 조성물 전체에 미립자들을 균질하게 분산하는데 유익할 수 있다. 또한, 유동성-변형제는 석회 접합제일 수 있다. 이런 유동성-변형제의 예들은 카복시메틸셀룰로오스와 같은 폴리사카라이드, 다른 셀룰로오스, 아밀로오스, 인슐린, 키틴, 키토산, 아밀로펙틴, 글리코겐, 펙틴, 반셀룰로오스, 아라빈옥실란, 메틸글루코로노아라빈옥실란, 글리코사모노글리칸, 콘드로이틴, 히알루론산, 알긴산 등을 포함한다.
폴리머가 펠릿들에서 접합제, 부착제, 또는 다른 첨가제로 사용되는 경우, 가소제는 펠릿의 특성들을 강화하는데 사용될 수 있다. 적절한 가소제의 예들은 다이부틸 세바케이트, 다이에틸 프탈레이트, 트라이에틸 시트레이트, 트라이부틸 시트레이트, 트라이아세틴, 아세틸 모노글리세라이드, 프탈레이트 에스터, 캐스터 오일, 다이부틸 프탈레이트, 1,2-프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 등과 같은 수-불용성 가소제를 포함한다.
IV. 펠릿 제조
한 실시예에서, 고무화 아스팔트 펠릿은 포장용 아스팔트와 방수 폴리머 또는 왁스 코팅제를 가진 코어로서 고무이다. 선택적으로, 미립자들은 덮개 코팅제로서 사용될 수 있다. 고무화 아스팔트 펠릿은 포장용 아스팔트와 분쇄 타이어 고무 또는 다른 고무 원료를 혼합하고 조성물이 액화되도록 약 45분 이상의 기간 동안 가열함으로써 제조될 수 있다. 그런 후에 조성물은 소형 펠릿 크기로 가공될 수 있고 폴리머, 왁스 또는 미립자 코팅제로 코팅된다. 이런 가공은 아스팔트-고무 조성물로 냉각하고, 압출하고, 절단하는 단계 또는 펠릿들을 형성하기 위해 덮개를 만들도록 코팅되는 펠릿 코어를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
코어에 미립자들이 실질적으로 없는 실시예에서, 고무화 아스팔트는 코어와 덮개로 제조될 수 있다. 코어는 코어의 약 15중량% 내지 약 30중량%의 분쇄 타이어 고무 및 코어의 약 85중량% 내지 약 70중량%의 포장재료 등급 아스팔트를 포함할 수 있다. 선택적으로, 코어는 약 17중량% 내지 약 28% 또는 약 20중량% 내지 약 26중량%의 분쇄 타이어 고무 및 약 83중량% 내지 약 72% 또는 약 80중량% 내지 약 74중량%의 포장재료 등급 아스팔트를 포함할 수 있다. 덮개는 코어를 코팅하여 펠릿은 약 1/16인치 내지 약 2인치의 최대 치수를 가진다. 덮개의 조성물은 방수 폴리머 또는 왁스일 수 있거나 미립자들의 코팅제일 수 있다.
한 실시예에서, 코어에 미립자들이 실질적으로 없는 고무화 펠릿은 다음 중 하나 이상을 특징으로 할 수 있다: 분쇄 타이어 고무는 전체 펠릿의 약 15중량% 내지 약 26중량%, 약 17중량% 내지 약 23중량% 또는 약 19중량% 내지 약 21중량%이고; 포장재료 등급 아스팔트는 전체 펠릿의 약 40중량% 내지 약 70중량%, 약 50중량% 내지 약 60중량% 또는 약 54중량% 내지 약 56중량%이고; 코어는 약 10중량% 미만의 황이고; 미립자는 전체 펠릿의 약 25중량% 미만의 석회 미립자이거나 코팅제는 왁스이다. 전체 펠릿의 중량%는 덮개에서 재료들의 양을 배제하기 위해서 전체 코어의 중량일 수 있다.
한 실시예에서, 아스팔트 펠릿은 고무화 아스팔트 접합제 및 미립자들로 제조된다. 아스팔트 및 고무는 결합되어 45분 이상 가열되고 미립자들과 결합되고 혼합되어 펠릿 코어로 제조된다. 그런 후에 펠릿들은 폴리머, 왁스 또는 미립자 코팅제로 코팅되어 코어와 덮개 펠릿을 형성한다. 고무화 아스팔트 접합제는 소량으로 본 명세서에 기술된 다른 접합제들을 포함할 수 있어서 대부분의 접합제는 아스팔트이다. 이와 같이, 아스팔트 펠릿들은 아스팔트 포장 조성물 및 이를 제조하는 방법뿐만 아니라 아스팔트 포장재료를 제조하는데 중요한 성분으로 사용될 수 있다.
고무화 아스팔트 펠릿은 코어의 약 70중량% 내지 약 99중량%, 약 70중량% 내지 약 95중량%, 약 70중량% 내지 약 85중량% 또는 다른 유사한 양의 아스팔트계 접합제를 가진 코어를 포함할 수 있다. 코어는 1중량% 초과 약 30중량% 미만, 약 25중량% 미만, 약 20중량% 미만, 약 15중량% 미만 및 약 10중량% 미만의 미립자를 포함할 수 있다. 아스팔트계 접합제는 아스팔트계 접합제의 약 15중량% 내지 약 30중량%, 약 17중량% 내지 약 28중량% 및 약 22중량% 내지 약 27중량% 또는 약 26중량%의 분쇄 타이어 고무를 포함하고 나머지는 포장재료 등급 아스팔트를 포함하도록 제조될 수 있다. 예를 들어, 고무가 약 26중량%인 경우 아스팔트계 접합제의 약 85중량% 내지 약 70중량% 또는 약 74중량%이다. 코어는 코어의 약 30중량% 내지 약 1중량% 또는 본 명세서에 기술된 다른 양으로 미립자들을 포함할 수 있다. 코어를 코팅하는 덮개는 펠릿에 약 1/16인치 내지 약 2인치의 최대 치수를 제공할 수 있다. 덮개는 방수성 폴리머 또는 왁스 또는 미립자들의 코팅제를 포함할 수 있다. 한 태양에서, 미립자들은 석회 미립자들 또는 분쇄 아스팔트 포장재료 미립자들이다. 선택적으로, 미립자들은 본 명세서에 기술한 대로 미네랄 또는 바위 미립자들일 수 있다.
한 실시예에서, 고무화 펠릿은 다음 중 하나 이상을 특징으로 할 수 있다: 분쇄 타이어 고무는 전체 펠릿의 약 15중량% 내지 약 25중량%이고; 포장재료 등급 아스팔트는 전체 펠릿의 약 50중량% 내지 약 60중량%이고; 코어는 약 10중량% 미만의 황이고; 미립자는 전체 펠릿의 약 25중량% 미만의 석회 미립자이고; 또는 코팅제는 왁스이다.
한 실시예에서, 펠릿은 다음 중 하나 이상을 특징으로 할 수 있다: 분쇄 타이어 고무는 아스팔트계 접합제의 20중량% 내지 약 26중량%이고; 포장재료 등급 아스팔트는 아스팔트계 접합제의 약 74중량% 내지 약 80중량%이고; 또는 미립자는 전체 펠릿의 약 25중량% 미만의 석회 미립자이다.
한 실시예에서, 접합제는 아스팔트 및 타이어 고무 또는 타이어 고무 성분들을 포함하는 고무화 아스팔트 접합제이다. 즉, 타이어 고무 성분들은 일부 경우에 타이어 고무를 대체할 수 있다. 아스팔트 및 분쇄 타이어 고무 또는 부스러기 고무와 같은 타이어 고무는 펠릿을 형성하기 위해 미립자들에 부착하는 점착성 조성물을 제조하는 시간 동안 가열하여 처리된다.
예를 들어, 아스팔트와 고무는 함께 혼합되고 고온(예를 들어 약 350 내지 약 380도)에서 약 45분 내지 약 1시간 또는 충분하게 가열된다. 아스팔트 및 타이어 고무는 다양한 비율로 혼합될 수 있으나 아스팔트가 다량의 성분이고 타이어 고무가 소량의 성분인 것이 바람직할 수 있다.
한 구체적인 실시예는 약 74중량% 아스팔트와 26중량% 고무를 포함하고 이로부터 제조된 펠릿은 아스팔트 핫 믹스 제조 공장에서 약 1-2중량% 역청 또는 아스팔트로 감소할 수 있다. 다른 구체적인 실시예는 아스팔트 포장재료에 최소 10중량% 고무를 요구하는 규칙 때문에 약 90중량% 아스팔트 및 약 10중량% 고무(또는 이런 백분율로 감소할 수 있는 상대 백분율)을 포함한다.
일반적으로, 본 발명은 아스팔트계 접합제와 미립자들을 포함하는 아스팔트 펠릿들을 제조하는 방법을 포함한다. 미립자들은 아스팔트계 접합제에 의해 서로 붙어서 응집되는 양으로 제공된다. 또한, 미립자들은 본 명세서에 개시된 대로 저장 안정성인 펠릿 제품을 얻기 위한 양으로 제공된다. 선택적으로, 코팅제가 덮개 및 코어 구조를 가진 펠릿들을 위해 펠릿들에 도포될 수 있다.
A. 석회 펠릿
본 발명은 아스팔트 제조 컨디셔닝에서 사용하기 위한 석회-함유 고무화 아스팔트 펠릿들을 제조하는 것을 포함한다. 이런 제조는 생석회(CaO)를 얻기 위해 석회석(CaCO3)을 가열하는 단계; 소석회(Ca(OH)2)를 얻기 위해 수성 접합제 용액으로 생석회를 수화하는 단계; 및 소석회를 고무화 아스팔트 접합제와 결합된 소석회를 포함하는 고무화 아스팔트 펠릿들로 펠리타이징하는 단계를 포함한다.
한 실시예에서, 아스팔트 제조에서 사용하기 위한 석회-함유 고무화 아스팔트 펠릿들을 제조하는 방법은 생석회(CaO)를 얻기 위해 석회석(CaCO3)을 가열하는 단계; 물을 포함하는 소석회(Ca(OH)2) 혼합물을 얻기 위해 수용액으로 생석회를 수화하는 단계; 및 소석회를 고무화 아스팔트 접합제와 결합된 소석회를 포함하는 고무화 아스팔트 펠릿들로 펠리타이징하는 단계를 포함하며, 여기서 소석회는 접합제와 펠리타이징 전에 건조되거나 분말로 변환되지 않는다.
한 실시예에서, 아스팔트에 사용하기 위한 석회-함유 고무화 아스팔트 펠릿들을 제조하는 방법은 분쇄된 석회석(CaCO3)을 얻는 단계; CO2를 배출하고 생석회(CaO) 미립자들을 얻기 위해 적어도 약 825℃의 온도로 석회석 미립자들을 가열하는 단계; 소석회(Ca(OH)2) 미립자들의 현탁액을 얻기 위해 수용액으로 생석회를 수화하는 단계; 및 소석회를 고무화 아스팔트 접합제와 결합된 소석회를 포함하는 고무화 아스팔트 펠릿들로 펠리타이징하는 단계를 포함한다.
한 실시예에서, 수화는 순수한 물 또는 실질적으로 순수한 물로 수행될 수 있고 접합제는 개별적으로 첨가될 수 있다. 수화는 접합제가 포함되기 전에 생석회를 소석회로 물 수화하는 것을 포함할 수 있고 또는 접합제가 수화 반응이 생석회를 소석회로 변환하는 동안 첨가될 수 있다. 이와 같이, 물과 접합제를 첨가하는 사이의 기간은 전체 수화를 부분적으로 거치는 것과 같이 수화의 변하는 등급을 얻기 위해 조절될 수 있다. 또한, 물은 접합제에 의해 결합된 후 계속하여 석회를 수화할 수 있다.
한 실시예에서, 이 방법은 생석회로 가열되기 전에 석회석을 석회석 분말로 분쇄하는 단계를 포함한다. 이런 분쇄는 석회석 바위를 석회석 자갈, 분말 석회석, 석회석 미립자, 이의 조합 등으로 분쇄할 수 있는 임의의 기술과 장비로 수행될 수 있다. 예를 들어, 바위 분쇄기는 석회석 바위를 주로 이 공정으로부터 얻은 석회석 가루 또는 미립자들을 포함하는 더 작은 조각의 석회석으로 분쇄하는데 사용될 수 있다. 선택적으로, 바위 분쇄기는 석회석 바위를 석회석 미립자들 및 임의적으로 일부 석회석 자갈을 포함하는 석회석 분말로 분쇄하는데 사용될 수 있다; 그러나 석회석 미립자들이 바람직하다.
한 실시예에서, 이 방법은 석회석을 가열 장치 내에서 생석회로 가열하는 단계를 포함한다. 석회석은 약 825℃의 온도 또는 탄소 기체를 날려보내는 온도에서 가열됨으로써 생석회로 변환되는 것으로 알려져 있고 그 결과 산화칼슘이 형성된다. 그러나, 적어도 약 875℃, 바람직하게는 적어도 약 900℃, 더욱 바람직하게는 적어도 약 950℃ 및 가장 바람직하게는 적어도 1000℃로 석회석을 가열하는 것이 유익할 수 있다. 이런 고온은 그 안에 포함된 더 적은 추가 물질들을 가진 생석회를 얻기 위해 다른 물질들을 날려보내는 것을 도울 수 있다.
B. 일반적인 아스팔트 펠릿
도 1-4는 고무화 아스팔트 펠릿의 형성 동안 사용될 수 있는 처리 시스템과 장치의 실시예들의 다양한 개략적 도면을 나타낸다. 이것들은 처리 시스템과 장비의 단지 예시이거나 개략적으로 나타내며 고무화 아스팔트 펠릿들을 제조하기 위해 다양한 변형이 이루어질 수 있다는 것을 알아야 한다. 또한, 개략적인 도면은 도면들과 함께 개시된 특징들의 배열, 모양, 크기, 배향 또는 존재로 어떠한 제한적인 방식으로 해석돼서는 안 된다. 그래도, 아스팔트 포장 펠릿을 제조할 수 있는 시스템과 장치의 일부의 실시예들의 더욱 상세한 설명은 아래에 제공된다.
도 1c는 본 발명에 따른 펠리타이징 시스템(10)의 실시예를 도시한다. 이런 펠리타이징 시스템(10)은 제 1 믹서(16), 제 2 믹서(22), 압출기(28), 다이 헤드(30), 냉각기 또는 건조기(36), 펠리타이저(38), 컨디셔닝 장치(40) 및 펠릿 수집기(42)를 포함한다.
제 1 믹서(16)는 제 1 공급 라인(12)을 통해 재료들의 제 1 원료를 받고 제 2 공급 라인(14)을 통해 재료들의 제 2 원료를 받도록 만들어진다. 제 1 믹서(16)는 제 1 라인(12)과 제 2 라인(14)에 의해 공급된 재료들을 제 1 혼합물(24)로 처리한다. 유사하게, 선택적 제 2 믹서(22)는 혼합될 재료들을 제 2 혼합물(26)로 공급하는 제 3 공급 라인(18)과 제 4 공급 라인(20)을 가진다. 제 1 믹서(26) 및/또는 제 2 믹서(18)는 고온에서 변하는 속도와 전단 혼합(shear mixing)을 위해 만들어질 수 있다.
예를 들어, 제 1 공급 라인(12)은 미립자들에 물을 공급하거나 공급하지 않을 수 있고 제 2 공급 라인(14)은 접합제(예를 들어, 아스팔트 접합제, 아스팔트/고무 접합제, 아스팔트/고무/사솔 접합제 등)에 미립자들 위에 도포되거나 미립자들과 결합할 수 있는 용매를 공급하거나 공급하지 않을 수 있다. 또한, 제 3 공급 라인(18)은 미립자들(예를 들어, 동일한 미립자들 또는 다른 미립자들)에 용매를 공급하거나 공급하지 않을 수 있고 제 4 공급 라인(20)은 동일하거나 다른 접합제에 용매를 공급하거나 공급하지 않을 수 있다. 제 2 혼합기(22)는 선택적인데 이는 단지 한 형태의 미립자들 또는 모든 미립자들이 하나의 믹서에서 함께 접합제와 혼합될 수 있는 펠릿들을 제조하는데 바람직할 수 있기 때문이다. 또한, 다른 처리 계획들이 제 2 혼합기를 선택적이게 한다.
또한, 제 1 혼합물(24) 및 제 2 혼합물(26)은 압출기(28) 속으로 공급되고 압출될 수 있는 조성물과 혼합된다. 또한, 혼합되는 동안, 조성물은 압출기(28)를 통과해서 가열 장치(도시되지 않음)를 통과할 수 있다. 가열 장치는 압출 전에 용매를 점진적으로 제거 및/또는 접합제의 유동성을 증가시키기 위해 온도의 급격한 또는 완만한 변화를 위해 제공될 수 있다.
조성물이 압출기(28)의 말단으로 이동함에 따라, 조성물은 다이 개구부(32)를 통해 압출되기 전에 다이 헤드(30)를 통과한다. 다이 헤드(30)와 다이 개구부(32)는 펠릿화할 수 있는 압출물(34)을 생산하는 한 임의의 모양 또는 배열로 만들어질 수 있다. 다른 실시예에서, 압출물(34)은 자체가 다이 헤드(30)에 복수의 다이 개구부(32)를 가짐으로써 펠릿 크기 회전 타원체를 형성할 수 있다.
압출물(34)이 다이 개구부(32)를 떠나는 일부 경우에, 압출물은 펠릿으로 만들기에 너무 축축하거나 뜨거울 수 있다. 이와 같이, 코팅 작업 이전에 임의의 용매를 제거하거나 펠릿들을 냉각하기 위해 펠릿으로 만들기 전에 선택적 건조기 및/또는 냉각기(36)에서 압출물(34)을 건조하는 것이 유익할 수 있다. 건조된 압출물은 펠릿으로 만들기 전에 약 10% 미만, 더욱 바람직하게는 약 5% 미만 및 가장 바람직하게는 약 2% 미만의 수분 함량을 가질 수 있다.
따라서, 펠릿들은 공기 건조에 의해 또는 기계적 건조기에 의해 건조될 수 있다. 펠릿들은 열가소성 플라스틱 또는 다른 요변성 재료들을 처리하는데 사용된 냉장 장치와 유사한 냉각 장치의 공기 냉각에 의해 냉각될 수 있다. 기계적 건조기는 연속 유동 회전 건조기 등과 같은 수분을 제거하기 위해 열을 사용하도록 만들어진 임의의 건조 장치일 수 있다. 건조 온도는 적어도 약 100℃, 바람직하게는 적어도 약 150℃, 더욱 바람직하게는 적어도 약 200℃ 및 가장 바람직하게는 적어도 약 250℃일 수 있다. 반대로, 펠릿을 주위 온도로 냉각하는 것은 아스팔트 포장용 펠릿들을 압출하거나 코팅하기 전이 바람직하다.
한편, 압출물(34)은 열가소성 특성들(즉, 유동 상태 또는 점착 상태)을 갖도록 압출 공정으로부터 고온일 수 있다. 이와 같이, 펠리타이징 전에 압출물(34)을 냉각하는 것이 유익할 수 있다. 예를 들어, 압출물은 펠릿으로 만들기 전에 냉각 장치(36)에서 35℃ 미만, 더욱 바람직하게는 30℃ 미만 및 가장 바람직하게는 25℃의 온도로 냉각될 수 있다.
압출물(34)이 건조되거나 냉각된 후, 펠리타이저(38)에 공급된다. 펠리타이저(38)는 압출물(34)을 본 명세서에 개시된 것과 같은 다양한 모양과 크기로 절단하도록 만들어질 수 있다. 예를 들어, 압출물(34)은 약 1.5mm(약 0.05 인치) 내지 약 2.54cm(약 1 인치), 더욱 바람직하게는 약 2mm(약 0.08 인치) 내지 약 2cm(약 0.8 인치), 더욱 바람직하게는 약 3mm(약 0.1 인치) 내지 약 1.5cm(약 0.6 인치) 및 가장 바람직하게는 약 6mm(약 0.2 인치) 내지 약 1cm(약 0.4 인치)의 지름을 가진 펠릿들로 절단될 수 있다.
펠릿들은 펠리타이저(38)로부터 펠릿 수집기(42)에 저장을 위해 또는 추가 처리를 위해 펠릿들의 상태를 조절할 수 있는 선택적인 컨디셔닝 어셈블리(40)로 공급될 수 있다. 예를 들어, 컨디셔닝 어셈블리(40)는 펠릿들을 경화시키고, 방수 폴리머 또는 왁스와 같은 방수 코팅제를 도포하고 또는 펠릿들 사이의 마찰을 감소시키기 위해 윤활 코팅제를 도포하도록 만들어질 수 있다. 선택적으로, 컨디셔닝 어셈블리는 코팅제로서 미립자들을 도포할 수 있다. 코팅제는 본 명세서에 개시된 덮개와 코어 펠릿들을 제공할 수 있다. 또한, 펠릿들을 처리하는데 사용할 수 있는 어떠한 장치는 편리함을 위해 서로 결합될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 펠리타이징 시스템(50)의 실시예를 도시한다. 이런 펠리타이징 시스템(50)은 가열기(56)(예를 들어, 가열기 또는 혼합기), 선택적 바위 분쇄기(54), 혼합기(62), 압출기(68), 다이 헤드(70), 냉각기 또는 건조기(76), 펠리타이저(76), 컨디셔닝 장치(80) 및 펠릿 수집기(82)를 포함한다.
가열기/혼합기(56)는 제 1 공급 라인(53)을 통해 분쇄 바위(예를 들어, 재생 아스팔트 포장재료, 미네랄 미립자들 또는 석회석 미립자들)의 원료를 받도록 만들어진다. 가열기(56)는 탄산칼슘인 석회석을 생석회로 변환하도록 석회석을 냉각하거나 분쇄된 바위를 접합제와 혼합하도록 만들어진다. 이와 같이, 가열기(56)는 석회석으로부터 탄소 기체를 제거하기 위해 825℃ 초과의 온도를 얻을 수 있다. 생석회는 추가 처리를 위해 생석회 미립자들(64)의 공급량으로 제공될 수 있다. 선택적으로, 가열기는 미립자들(64)로 제공될 수 있는 임의의 재료의 미립자들의 공급량일 수 있다.
선택적으로, 펠리타이징 시스템은 바위(53)를 받고 바위들을 미립자들의 크기와 같은 더 작은 크기로 분쇄하도록 만들어진 바위 분쇄기(54)를 포함한다. 즉, 바위 분쇄기(54)는 바위들을 작은 바위, 자갈, 과립, 분말 등으로 분쇄할 수 있어서 분쇄된 석회석은 분쇄된 바위(55)로 혼합기(56) 속에 제공될 수 있다. 바위 분쇄기(54)는 선택적인데 이는 미립자들은 미립자들로 얻을 수 있기 때문이다.
혼합기(62)는 혼합될 고무화 아스팔트를 고무화 아스팔트 접합제 혼합물(66)로 제조하기 위한 성분들을 공급하는 아스팔트 공급 라인(58)과 분쇄 타이어 고무 공급 라인(60)을 가진다. 혼합기(62)는 본 명세서에 개시한 대로 고온에서 변하는 속도와 전단 혼합을 위해 만들어질 수 있다. 이와 같이, 혼합기(62)는 아스팔트와 분쇄 타이어 고무 또는 다른 고무를 접합제 속에 혼합할 수 있는 임의의 형태의 혼합기일 수 있다. 또한, 혼합기(62)는 가열 장치를 포함할 수 있어서 혼합은 필요에 따라 고온에서 수행될 수 있다.
미립자들(64) 및 고무화 아스팔트 접합제 혼합물(66)은 압출기(68) 속에 공급되어 압출될 수 있는 조성물로 혼합된다. 예를 들어, 접합제는 미립자들 속에 분사되고, 적셔지고, 분출되고, 흐르고, 뚝뚝 떨어지거나 첨가될 수 있다. 이와 같이, 미립자들(64)은 고무화 아스팔트 접합제 혼합물(66)과 섞인다.
선택적으로, 혼합될 때, 미립자들과 고무화 아스팔트 접합제 조성물은 가열 장치(도시되지 않음)를 통과하도록 압출기(68)를 통해 이동할 수 있다. 가열 장치는 압출 전에 용매들을 점진적으로 제거 및/또는 접합제의 유동성을 증가시키기 위해 온도의 급격한 또는 완만한 변화를 위해 제공될 수 있다. 수화 반응이 발열반응인 경우, 가열 장치는 일부 접합제들의 온도를 부가적으로 증가시킬 수 있어서 접합제는 점착성이거나 석회 미립자들을 함께 접합할 수 있다. 이것은 고무 접합제들의 경우 특히 바람직할 수 있다.
미립자들/접합제 조성물이 압출기(68)의 말단으로 이동함에 따라, 조성물은 다이 개구부(72)를 통해 압출되기 전에 다이 헤드(70)를 통과한다. 다이 헤드(70)와 다이 개구부(72)는 펠릿화할 수 있는 압출물(74)을 생산하는 한 임의의 모양 또는 배열로 만들어질 수 있다. 다른 실시예에서, 압출물(74)은 자체가 다이 헤드(70)에 복수의 다이 개구부(72)를 가짐으로써 펠릿 크기 회전 타원체를 형성할 수 있다.
압출물(74)이 다이 개구부(72)를 떠나는 일부 경우에, 압출물은 펠릿으로 만들기에 너무 축축하거나 뜨거울 수 있다. 이와 같이, 임의의 용매를 제거하기 위해 펠릿으로 만들기 전에 선택적 건조기(76)에서 압출물(74)을 건조하는 것이 유익할 수 있다. 건조된 압출물은 펠릿으로 만들기 전에 약 15% 미만, 더욱 바람직하게는 약 10% 미만 및 가장 바람직하게는 약 5% 미만의 수분 함량을 가질 수 있다.
한편, 압출물(74)은 열가소성 특성들(즉, 유동 상태 또는 점착 상태)을 갖도록 압출 공정으로부터 고온일 수 있다. 이와 같이, 펠리타이징 전에 압출물(74)을 냉각하는 것이 유익할 수 있다. 예를 들어, 압출물은 펠릿으로 만들기 전에 냉각 장치(76)에서 35℃ 미만, 더욱 바람직하게는 30℃ 미만 및 가장 바람직하게는 25℃의 온도로 냉각될 수 있다.
압출물(74)이 건조되거나 냉각된 후, 펠리타이저(78)에 공급된다. 펠리타이저(78)는 압출물(74)을 다양한 모양과 크기로 절단하도록 만들어질 수 있다. 예를 들어, 소석회 압출물(74)은 약 1.5mm(약 0.05 인치) 내지 약 2.54cm(약 1 인치), 더욱 바람직하게는 약 2mm(약 0.08 인치) 내지 약 2cm(약 0.8 인치), 더욱 바람직하게는 약 3mm(약 0.1 인치) 내지 약 1.5cm(약 0.6 인치) 및 가장 바람직하게는 약 6mm(약 0.2 인치) 내지 약 1cm(약 0.4 인치)의 지름을 가진 펠릿들로 절단될 수 있다.
펠릿들은 펠리타이저(78)로부터 펠릿 수집기(82)에 저장을 위해 또는 추가 처리를 위해 펠릿들의 상태를 조절할 수 있는 선택적인 컨디셔닝 어셈블리(80)로 공급될 수 있다. 예를 들어, 컨디셔닝 어셈블리(80)는 펠릿들을 경화하고, 방수 폴리머(예를 들어, PVA) 또는 왁스(예를 들어, 사솔 왁스)와 같은 방수 코팅제를 도포하고 또는 펠릿들 사이의 마찰을 감소시키기 위해 윤활 코팅제를 도포하도록 만들어질 수 있다. 컨디셔닝 어셈블리(80)는 덮개 코팅을 위해 미립자들을 도포할 수 있다.
도 3을 참조하면, 펠리타이징 시스템(100)의 한 실시예가 도시된다. 이와 같이, 미립자 공급 라인(102)이 용기(106) 속에 주입되고, 여기서 미립자는 용매, 유동성 변형제, 첨가제 또는 선택적 공급 라인(104)에 의해 공급되는 다른 미립자 충전제 재료와 같은 선택적 컨디셔너와 혼합될 수 있다. 용기(106)는 가열 장치, 혼합 장치 또는 미립자들을 컨디셔닝하기 위한 다른 처리 장치를 포함할 수 있다. 다르게는, 미립자들은 용기(106) 속에 공급되어 펠리타이징 공정 동안 정확하게 계량될 수 있다.
또한, 아스팔트 접합제 공급 라인(108)은 가열 능력을 가진 접합제 용기(112) 속에 주입되고, 여기서 접합제는 분쇄 타이어 고무 또는 선택적 공급 라인(110)에 의해 공급된 다른 고무와 혼합된다. 또한, 접합제 용기(112)는 펠릿들을 제조하기 위한 접합제 조성물을 정확하게 계량하도록 만들어질 수 있다. 게다가, 접합제 용기(112)는 용기(106)와 실질적으로 유사할 수 있다. 접합제 용기(112)는 고무화 아스팔트 접합제를 제조하기 위해 45분 이상 동안 본 명세서에 개시된 대로 아스팔트와 고무를 가열할 수 있다.
한 실시예에서, 미립자 조성물이 추가 처리를 위해 준비될 때, 미립자 조성물은 라인(114)을 통해 선택적 혼합기(118) 속에 공급되고 라인(116)에 의해 제공된 고무화 아스팔트 접합제와 혼합된다. 혼합기(118)는 미립자들과 접합제를 함께 실질적으로 균질하거나 균일한 혼합물로 혼합할 수 있다.
미립자-접합제 조성물의 원료는 라인(120)을 통해 혼합기(118)로부터 디스크 펠리타이저(126)로 제공될 수 있다. 디스크 펠리타이저(126)는 미립자-접합제 조성물이 감겨서 펠릿들로 둥글게 뭉치게 하도록 회전하며, 펠릿들은 후드(130)를 통해 펠릿 흐름(132)으로 디스크 펠리타이저(126)로부터 제거된다.
선택적으로, 미립자들의 원료는 라인(122)을 통해 용기(106)로부터 디스크 펠리타이저(126)에 직접 제공될 수 있다. 미립자 조성물은 디스크 펠리타이저(126) 상에 잔존하고, 디스크 펠리타이저는 고무화 아스팔트 접합제의 원료가 라인(124)을 통해 접합제 용기(112)로부터 제공될 때까지 구동 시스템(128)에 의해 회전된다. 접합제(예를 들어, 아스팔트 접합제, 아스팔트/고무 접합제, 아스팔트/고무/사솔 접합제 등)는 느린 흐름 라인에 의해 도포(예를 들어, 적하, 분사, 붓기, 분무 등)되거나 디스크 펠리타이저(126) 상의 미립자들 위에 도포될 수 있다. 접합제가 미립자들과 접촉함에 따라, 소형 펠릿이 형성된다. 따라서, 미립자들에 복수의 접합제 방울, 접합제 분무액 또는 접합제 흐름을 제공함으로써, 펠릿들은 개별적으로 형성되거나 후드(130)를 통해 제거되기에 충분히 커질 때까지 선택적으로 결합될 수 있다.
펠릿들이 형성된 후, 펠릿 흐름(132)은 코팅 시스템(136)에 펠릿들을 수송하는 컨베이어(134) 위에 펠릿들을 공급할 수 있다. 코팅 시스템(136)은 본 명세서에 개시된 대로 폴리머, 왁스 또는 미립자들을 도포할 수 있다. 추가 처리는 본 명세서에 개시된 대로 아스팔트 펠릿들로 수행될 수 있다.
다른 실시예에서, 미립자들 및/또는 고무화 아스팔트 접합제는 어떠한 처리, 혼합 또는 컨디셔닝 없이 디스크 펠리타이저(126)에 직접 공급될 수 있다. 이와 같이, 미립자들은 라인(122)을 통해 공급될 수 있고 고무화 아스팔트 접합제는 라인(124)에 의해 공급될 수 있고 그 후 디스크 펠리타이저(126) 상에서 결합된다.
한 실시예에서, 미립자들이 부어지고 고무화 아스팔트 접합제가 미립자들 위에 분사되고 공정은 적절한 펠릿이 형성될 때까지 반복될 수 있다. 선택적으로, 미립자들은 미립자들이 약 10:00 내지 약 11:00에 도달할 때 낙하 재료의 베일에 미립자들을 낙하시키는 회전 드럼 속에 놓일 수 있다. 미립자들이 낙하할 때, 접합제는 미립자들을 코팅하고 함께 약간 점착시켜 펠릿들을 형성하도록 스프레이에 의해 미립자들 위에 분사된다. 드럼은 코터로 만들어질 수 있다.
한 실시예에서, 낙하하는 미립자들은 고무화 아스팔트 접합제 및 물과 교대로 분사되어 미립자들을 분무하고 냉각한다. 이 공정은 고무화 아스팔트 접합제로 코팅하고, 분무시키고 옥스 코팅제(또는 다른 코팅제)로 분사하는 단계를 포함할 수 있으며, 연속으로 또는 임의의 변형으로 수행될 수 있다. 선택적으로, 미립자는 접합제와 분사되어 적절한 크기를 형성할 때, 왁스 코팅(예를 들어, 사솔 왁스)와 물 분무는 여러 코팅제 또는 더 두꺼운 코팅제를 형성하기 위해 교대로 일어날 수 있다. 이 공정은 여러 회 반복될 수 있다; 그러나, 3회가 충분하다. 선택적으로, 소수성 폴리머와 같은 왁스 이외의 다른 코팅제가 사용될 수 있다.
펠릿들이 제조된 후, 운송 또는 저장을 위해 용기에 놓는다. 펠릿들은 본 명세서에 개시된 대로 저장 안정성이 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 다양한 단계와 공정들은 본 발명의 석회 펠릿들을 생산하기 위해 재배열, 결합, 제거 또는 변형될 수 있다. 이와 같이, 한 도면에 도시된 다양한 장치 및/또는 처리 단계는 적절한 다른 도면들의 장치 및/또는 처리 단계와 결합될 수 있다.
V. 아스팔트 포장 조성물 제조
한 실시예에서, 아스팔트 펠릿들은 아스팔트 포장재료를 제조 및/또는 변형하는데 사용될 수 있다. 더욱 구체적으로, 펠릿들은 제조하는 동안 핫 믹스 아스팔트의 성분들 중 적어도 하나에 첨가되어 아스팔트 포장재료를 제조 및/또는 변형하는데 사용될 수 있다. 아스팔트 펠릿들은 아스팔트의 주요 원료 또는 포장재료 및 다른 하부 구조 요구를 위한 아주 적은 양의 국소 아스팔트 사용을 증가시키는 아스팔트의 원료일 수 있다.
따라서, 도 4는 아스팔트 포장재료를 제조 및/또는 컨디셔닝하기 위한 시스템과 공정(250)의 실시예를 도시하는 개략적 도면이다. 이런 시스템과 공정(250)은 응집체 공급기(252), 펠릿 공급기(254) 및 아스팔트 시멘트 공급기(256)를 포함한다. 또한, 시스템과 공정(250)은 모래, 아스팔트 시멘트와 같은 응집체들 중 적어도 하나 또는 아스팔트 자체와 펠릿들을 결합시키는 수단을 포함한다. 아스팔트 펠릿과 아스팔트는 결합되어 대량으로 제공될 수 있다.
한 실시예에서, 아스팔트 펠릿들은 아스팔트의 주요 원료일 수 있다. 이와 같이, 펠릿들은 아스팔트 포장에 사용하기 위해 가열되고 핫 믹스 아스팔트(또는 약 280℉의 중간 온도 따뜻한 믹스)에 혼합될 수 있다. 특정 상황들에서, 펠릿들은 조성물을 줄이고 혼합을 강화하기 위해 4-10% 펠릿들 1-2% 보통 아스팔트 오일에 첨가함으로써 보통 아스팔트로 보충될 수 있다.
한 실시예에서, 응집체 공급기(252)는 라인(258)을 통해 혼합 용기(266)에 응집체 재료를 공급한다. 또한, 펠릿 공급기(254)는 라인(260)을 통해 혼합 용기(266)에 고무화 아스팔트 펠릿들을 공급한다. 이와 같이, 응집체와 펠릿들은 혼합 용기(266)에서 함께 혼합된다. 펠릿들과 응집체는 소정량의 응집체와 펠릿들이 핫 믹스 아스팔트 속에 공급되도록 하기 위해 정확하게 측정될 수 있다. 예를 들어, 석회를 가진 펠릿들은 계량되고 공지된 양의 응집체와 혼합되어 석회는 응집체의 약 0.05중량% 내지 약 10중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.1중량% 내지 약 5중량% 및 가장 바람직하게는 약 0.5중량% 내지 약 2.5중량%로 존재할 수 있다. 석회를 가진 고무화 아스팔트 펠릿들은 이런 양의 응집체와 석회를 위한 적절한 양의 아스팔트를 제공하도록 만들어질 수 있다.
한 실시예에서, 아스팔트 공급기(256)는 라인(264)을 통해 제 2 혼합 용기(268)(예를 들어, 와류 혼합기)에 역청과 같은 아스팔트를 공급한다. 선택적으로, 아스팔트 공급기(256)는 한 용기 내에 포함되며, 이 용기는 펠릿들과 혼합되기 위해 준비되는 액체 상태로 아스팔트를 가열하기 위한 가열 장치(도시되지 않음)가 장착될 수 있다. 또한, 펠릿 공급기(254)는 라인(262)을 통해 제 2 혼합 용기(268)에 펠릿들을 공급한다. 이와 같이, 아스팔트 액체와 아스팔트 펠릿들은 제 2 혼합 용기(268)에서 함께 혼합되며, 이 용기는 아스팔트 시멘트가 펠릿들을 용해하는데 충분한 온도로 가열되도록 가열 장치(도시되지 않음)가 장착될 수 있다. 제 2 혼합 용기는 용융점을 이상 및 펠릿들의 용융점 또는 용해점 이상으로 아스팔트의 온도를 증가시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 제 2 혼합 용기(268)는 약 125℃(257F) 초과 및 165℃(325F) 미만 또는 약 280℉의 용해 온도로 가열될 수 있다.
한 실시예에서, 제 2 혼합 용기(268)(예를 들어, 와류 혼합기)는 펠릿들의 온도를 빠르게 증가시키도록 만들어질 수 있다. 이와 같이, 펠릿들은 제 2 혼합 용기(268)에 주입되고 액화 아스팔트 시멘트 조성물과 접촉하거나 그 안에 갇히자마자 빠르게 용해될 수 있다. 예를 들어, 제 2 혼합 용기(268)는 펠릿들을 빠르게 가열할 수 있어서 펠릿들은 약 1분 미만, 더욱 바람직하게는 약 30초 미만, 더욱더 바람직하게는 약 20초 미만 및 가장 바람직하게는 약 10초 미만의 시간 내에서 실질적으로 용해된다. 또한, 특정 실시예에서, 펠릿들은 약 5초 내지 약 15초 동안 용해되는 것이 바람직할 수 있다.
혼합되는 아스팔트 시멘트와 아스팔트 펠릿들의 양은 최종 핫 믹스 아스팔트가 적절한 양의 아스팔트와 임의의 다른 성분들을 포함하도록 미리 정할 수 있다. 분쇄 타이어 고무(GTR)의 경우, GTR은 아스팔트 시멘트의 10중량% 초과, 더욱 바람직하게는 약 10중량% 내지 약 30중량% 및 가장 바람직하게는 약 12중량% 내지 약 28중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
한 실시예에서, 응집체-펠릿 혼합물은 라인(270)을 통해 혼합 용기(266)로부터 믹스 용기(280)(예를 들어, 퍼그밀, 드럼 믹서 등)에 공급될 수 있다. 또한, 아스팔트 시멘트는 라인(278)을 통해 아스팔트 시멘트 공급기(256)로부터 직접 믹서 용기(280)에 수송될 수 있다. 이와 같이, 펠릿들과 응집체는 액화 아스팔트 시멘트 속에 직접 첨가되고 혼합될 수 있어서 믹서 용기(280)로부터 공급된 최종 핫 믹스 아스팔트(282)는 실질적으로 균질하거나 균일한 조성물을 가진다. 아스팔트 펠릿들은 응집체 및/또는 액체와 혼합되기 전에, 혼합되는 동안 또는 혼합 후 가열되고 액화될 수 있다.
혼합을 강화하기 위해서, 믹스 용기(280)(예를 들어, 퍼그밀, 드럼 믹서 등) 또는 다른 용기들 중 임의의 것이 가열 장치에 장착될 수 있어서 온도는 아스팔트로 구성된 액체 연속 상을 유지하는데 충분히 높을 수 있다. 또한, 이 온도가 펠릿들을 빠르게 용해하여서 펠릿에 있는 조성물들은 핫 믹스 아스팔트를 통해 고르게 분산될 수 있고, 이 온도는 상기 시간 내에서 펠릿들의 용해를 얻기 위해 제 2 혼합 용기(268)(예를 들어, 와류 혼합기)에 대해 상기한 것과 실질적으로 같을 수 있다.
한 실시예에서, 응집체는 라인(274)을 통해 믹스 용기(280)(예를 들어, 퍼그밀, 드럼 믹서 등)에 직접 공급될 수 있다. 또한, 제 2 혼합 용기(268)(예를 들어, 와류 혼합기)에서 제조된 아스팔트 혼합물은 라인(272)을 통해 믹스 용기(280)에 직접 수송될 수 있다. 주로, 액화 아스팔트 혼합물은 응집체의 첨가 이전에 믹스 용기(280)에 첨가된다. 어떤 경우에도, 응집체는 실질적으로 균질하거나 균일한 조성물 내에 핫 믹스 아스팔트(282)를 형성하기 위해 열 아래에서 액체 아스팔트 혼합물 속에 혼합된다.
한 실시예에서, 아스팔트 시멘트 공급기(256)는 라인(278)을 통해 믹스 용기(280) 속에 직접 액화 아스팔트 시멘트를 공급한다. 믹스 용기(280)는 동일한 펠릿 용해 속도를 제공하기 위해 상기한 온도를 가진 액체 아스팔트를 유지하거나 얻기 위해 아스팔트 시멘트를 가열한다. 또한, 펠릿 공급기(254)는 라인(276)을 통해 믹스 용기(280) 내 액체 아스팔트 속에 직접 펠릿들을 공급한다. 펠릿들이 액화 아스팔트로 용해된 후 또는 액화 아스팔트로 가열된 후, 응집체 공급기(252)로부터의 응집체는 라인(274)을 통해 믹스 용기(280) 속에 직접 첨가되고 액체 아스팔트 조성물과 혼합될 수 있다. 적절한 혼합 후, 학 믹스 아스팔트(282)는 사용 또는 추가 가공을 위해 준비된다.
아스팔트를 제조하고 조절하기 위한 상기 시스템과 공정(250)에 관해서, 당양한 다른 변형과 첨가가 본 발명의 개념하에서 이루어질 수 있다. 이와 같이, 모래, 플라이 애쉬, 접착성 첨가제, 다른 충전제 및 핫 믹스 아스팔트를 제조하는데 유용한 다른 첨가제의 추가 공급이 사용되고 시스템과 공정(250)에 첨가될 수 있다. 따라서, 여러 변형이 아스팔트 포장재료의 제조와 컨디셔닝을 위해 석회 펠릿들을 사용하기 위한 공정에 이루어질 수 있다.
또한, 시스템(250)은 고무화 아스팔트 펠릿들이 가열되고 아스팔트, 석회 및/또는 고무의 유일한 제공자가 되도록 변형될 수 있다. 또한, 시스템(250)은 고무화 아스팔트 펠릿들이 아스팔트의 주요 원료가 되고 펠릿들은 소량의 액화 아스팔트로 감소하도록 변형될 수 있다.
또한, 도 4는 석회 및/또는 미립자 공급기인 공급기(254)를 포함하고 아스팔트 공급기(256)는 고무화 아스팔트 펠릿들을 포함할 수 있다. 이와 같이, 액체 아스팔트(예를 들어, 펠릿들이 아님)의 추가 공급은 본 명세서에 개시된 대로 고무화 아스팔트 펠릿들에 제공될 수 있다.
포장을 위한 핫 믹스 아스팔트 또는 다른 아스팔트 조성물을 제조하는데 사용된 아스팔트 펠릿들은 26% 분쇄 타이어 고무가 공급될 수 있고 접합제의 나머지는 아스팔트이다. 이런 펠릿들은 액화 아스팔트를 제공하기 위해 가열될 수 있다. 펠릿들은 아스팔트 조성물을 제조하기 위해 약 2% 내지 3% 보통 아스팔트 또는 역청과 혼합될 수 있다. 아스팔트 포장재료 조성물은 고무화 아스팔트에 대한 아리조나 시방서에 의해 규정된 대로 15% 분쇄 타이어 고무를 포함하도록 구성되고 제조될 수 있다. 펠릿들이 약 20% 분쇄 타이어 고무를 포함하는 경우, 아스팔트 조성물은 어떠한 추가 액화 아스팔트 또는 역청 없이 제조될 수 있다.
한 실시예에서, 아스팔트 조성물은 70 파트(part) 아스팔트, 26 파트 고무 및 30 파트 석회를 갖도록 제조될 수 있다.
한 실시예에서, 접합제로 사용될 수 있는 고무화 아스팔트 조성물을 제조하는 단계는 분쇄 타이어 고무 또는 부스러기 고무와 같은 고무를 아스팔트와 결합하는 단계를 포함한다. 혼합물은 약 350℉ 내지 약 380℉로 가열될 수 있고, 핫 믹스 아스팔트에 통상적이다. 그러나, 응집체가 있거나 없는 펠릿들을 액화시키는 온도는 약 250℉ 내지 약 300℉ 또는 약 280℉일 수 있다. 가열된 혼합물은 약 45분 내지 약 1시간 동안 가열되나, 고온에서 최대 저장 시간인 2 내지 4시간과 같은 더 긴 시간 동안 가열될 수 있다.
전체 아스팔트 포장용 조성물은 적절한 양 또는 농도의 성분들을 갖도록 제조할 수 있다. 이것은 약 5% 아스팔트와 약 95% 응집체를 포함할 수 있다.
한 실시예에서, 아스팔트 펠릿들은 응집체와 혼합됨으로써 고무화 아스팔트 포장재료 조성물로 제조된다. 고무화 아스팔트 펠릿들은 7% 내지 93% 응집체와 혼합된다. 응집체를 가진 아스팔트 포장용 조성물은 통상적으로 실시되는 대로 아스팔트 포장재료로 공급될 수 있다.
VI. 아스팔트 층들 접합
한 실시예에서, 고무화 아스팔트 펠릿들은 아스팔트 포장재료의 두 층 사이에 접착을 강화하는데 사용될 수 있다. 이와 같이, 포장용 펠릿들은 아스팔트 포장재료의 제 1 층의 표면 위에 공급될 수 있고 압축된 포장용 펠릿들이 아스팔트의 제 2 층으로 코팅된다.
도 5를 참조하면, 개략적 도면은 아스팔트 포장재료의 다른 층들을 함께 결합하기 위한 접합 공정(300)의 실시예를 도시한다. 접합 공정(300)은 아스팔트 포장재료의 오래된 층 또는 새로운 층(302) 위에 수행될 수 있다. 아스팔트 포장재료 층(302)은 탑코트 또는 표면처리가 필요한 아스팔트 포장재료의 오래된 층 또는 최근에 증착된 새로운 층일 수 있다. 어떤 경우에도, 고무화 펠릿들(304)은 아스팔트 포장재료 층(302) 위에 도포된다.
고무화 아스팔트 포장용 펠릿들(304)은 다양한 공정에 의해 아스팔트 포장재료 층의 층(302)에 도포될 수 있다. 예시적 공정의 일부는 펠릿들을 더미로 쌓는 단계 및 모으는 단계 또는 개개의 펠릿들을 아스팔트 포장재료 층(302)의 상부에 걸쳐 실질적으로 고르게 분산시키는 단계를 포함한다. 선택적으로, 포장용 펠릿들(304)은 아스팔트 포장재료 층(302) 위에 실질적으로 고르게 뿌려질 수 있다. 소정의 영역 위에 포장용 펠릿들(304)의 양은 펠릿들이 서로 접촉하지 않고 퍼져서 분리된 산재하는 코팅으로부터 실질적으로 모든 펠릿들이 서로 접촉하는 촘촘한 코팅까지 변할 수 있다.
한 실시예에서, 고무화 아스팔트 포장용 펠릿(304)이 제 1 아스팔트 포장재료 층(302)에 도포된 후, 액체 아스팔트 시멘트의 층(306)이 펠릿들(304)과 제 1 아스팔트 층(302) 위에 분사되거나 증착될 수 있다. 이와 같이, 액체 아스팔트 시멘트(306)는 고무화 아스팔트 펠릿들(304)을 코팅하고 그 사이의 임의의 공간들을 채울 수 있다. 또한, 액화 아스팔트 층(306)의 두께는 펠릿들(304)과 제 1 아스팔트 층(302)을 덮기에 충분히 두꺼울 수 있다. 액체 아스팔트 시멘트(306)는 응집체를 포함하는 고무화 아스팔트 조성물일 수 있다.
따라서, 액체 아스팔트는 고무화 아스팔트 펠릿들(304)을 적어도 부분적으로 용해하고 접합층(307)을 형성할 수 있다. 접합층(307)은 펠릿 부분(308)과 아스팔트 시멘트 부분(310)으로 구성될 수 있다. 이와 같이, 펠릿 부분(308)은 고무화 아스팔트 조성물을 아스팔트 부분(310) 속에 전달할 수 있어서 제 1 아스팔트 층(302)과 제 2 아스팔트 층(306) 사이에 접합을 강화시킬 수 있다. 또한, 제 2 아스팔트 층(306)은 주로 가열된 형태로 도포되기 때문에, 고무화 아스팔트 미립자들의 성분들은 제 2 아스팔트 층(306) 속에 분산되고 현탁될 수 있다. 따라서, 고무화 아스팔트 펠릿들(304)은 아스팔트의 다른 층들 사이에 접합을 촉진하고 강화하는데 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 포장용 펠릿들(304)이 제 1 아스팔트 포장재료 층(302)에 도포된 후, 무거운 롤러(312)가 고무화 아스팔트 펠릿들(304)과 충돌 또는 압착하여 고무화 아스팔트 층(314)으로 만드는데 사용될 수 있다. 선택적으로, 임의의 회전 또는 압축 장치(312)와 함께 가열하거나 이런 장치 없이 가열하는 것은 펠릿들(304)을 평탄하게 하고 및/또는 접합층(314)을 형성하는데 사용될 수 있다. 이와 같이, 접합층(314)이 형성된 후 제 2 아스팔트 포장재료 층(306)은 그 위에 증착될 수 있다. 따라서, 포장용 펠릿 층(314)은 제 1 아스팔트 층(302)과 제 2 아스팔트 층(306) 사이에 접합을 강화시키는데 사용될 수 있다. 아스팔트 층들을 포장용 펠릿들과 함께 접착하기 위한 공정들의 실시예들은 묘사되고 개시되었으나, 이런 공정들에 대한 다른 변형들은 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있다는 것을 알아야 한다.
VII. 아스팔트 포장재료
한 실시예에서, 아스팔트 펠릿들은 아스팔트 포장재료를 칠하기 위해 사용될 수 있다. 이와 같이, 펠릿들은 표면 위에 도포될 수 있고 가열되어 아스팔트 포장재료를 형성할 수 있다.
도 6을 참조하면, 개략적 도면은 아스팔트 포장재료를 칠하기 위한 포장 공정(400)의 실시예를 나타낸다. 포장 공정(400)은 아스팔트 포장재료(402)의 오랜된 또는 새로운 층 또는 응집체의 지층(bed layer) 위에 수행되어 새로운 아스팔트 포장재료를 형성할 수 있다. 아스팔트 포장재료 층(402)은 탑코트 또는 표면처리가 필요한 아스팔트 포장재료의 오래된 층 또는 최근에 증착된 새로운 층 또는 어떠한 아스팔트도 없는 지층일 수 있다. 어떤 경우에도, 고무화 펠릿들(404)은 아스팔트 포장재료 층(402) 위에 도포된다.
고무화 아스팔트 포장용 펠릿들(404)은 다양한 공정에 의해 층(402)에 도포될 수 있다. 예시적 공정의 일부는 펠릿들을 더미로 쌓는 단계 및 모으는 단계 또는 개개의 펠릿들을 층(402)의 상부에 걸쳐 실질적으로 고르게 분산시키는 단계를 포함한다. 선택적으로, 펠릿들(404)은 층(402) 위에 실질적으로 고르게 뿌려질 수 있다. 소정의 영역 위에 펠릿들(404)의 양은 펠릿들이 서로 접촉하지 않고 퍼져서 분리된 산재하는 코팅으로부터 실질적으로 모든 펠릿들이 서로 접촉하는 촘촘한 코팅까지 변할 수 있다. 새로운 층을 제조할 때, 펠릿들은 쌓여서 충분한 두께의 아스팔트 층을 형성하는 것이 바람직하다.
한 실시예에서, 펠릿(404)이 제 1 층(402)에 도포된 후, 액체 아스팔트 시멘트(또는 응집체가 있거나 없는 아스팔트 포장용 조성물)의 층(406)이 펠릿들(404)과 제 1 층(402) 위에 분사되거나 증착될 수 있다. 이와 같이, 액체 아스팔트 시멘트(406)는 펠릿들(404)을 코팅하고 그 사이의 임의의 공간들을 채울 수 있다. 또한, 액화 아스팔트 층(406)의 두께는 펠릿들(404)과 제 1 아스팔트 층(402)을 덮기에 충분히 두꺼울 수 있다.
따라서, 액체 아스팔트는 펠릿들(404)을 적어도 부분적으로 또는 완전히 용해하고 아스팔트 층(407)을 형성할 수 있다. 아스팔트 층(407)은 펠릿 부분(408)과 아스팔트 시멘트 부분(410)으로 구성될 수 있고, 이의 모두는 실질적으로 분해될 수 없도록 결합될 수 있다. 이와 같이, 펠릿 부분(408)은 고무화 아스팔트 조성물을 아스팔트 부분(410) 속에 전달할 수 있어서 제 1 층(402)과 제 2 층(406) 사이에 접합을 강화시킬 수 있다. 또한, 제 2 층(406)은 주로 가열된 형태로 도포되기 때문에, 미립자들은 제 2 층(306) 속에 분산되고 현탁될 수 있다. 따라서, 펠릿들(404)은 아스팔트의 다른 층들 사이에 접합을 촉진하고 강화하고 또는 우수한 아스팔트 포장재료를 제조하는데 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 고무화 펠릿들(404)이 제 1 포장재료 층(402)에 도포된 후, 무거운 롤러(412)가 펠릿들(404)과 충돌 또는 압착하여 아스팔트 층(414)으로 만드는데 사용될 수 있다. 응집체(도시되지 않음)는 회전하기 전에 고무화 아스팔트 펠릿들과 도포될 수 있다. 선택적으로, 임의의 회전 또는 압축 장치(412)와 함께 가열하거나 이런 장치 없이 가열하는 것은 펠릿들(404)을 평탄하게 하고 및/또는 아스팔트 층(414)을 형성하는데 사용될 수 있다. 아스팔트 층들을 함께 접착하고 또는 아스팔트 펠릿들로 새로운 아스팔트 포장재료를 제조하기 위한 공정들의 실시예들이 묘사되고 개시되었으나, 이런 공정들에 대한 다른 변형들은 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있다는 것을 알아야 한다.
실시예
실시예 1
아스팔트 펠릿 코어는 디스크 펠리타이저와 관련 방법을 사용하여 제조하였다. 간략하게, 미립자들의 공급은 펠릿 형성을 가능하게 하는 양으로 디스크 펠리타이저의 회전 디스크에 첨가하였다. 액화 포장재료 등급 아스팔트를 미립자들 위에 적하하여 첨가하거나 분사하였다. 펠릿들은 적절한 크기에 도달하면 펠리타이저의 모서리 위로 퍼질 수 있는 미립자들과 반복적으로 접촉하는 아스팔트 방울들에 의해 형성되었다. 펠릿들의 평균 크기는 0.62cm로 예상된다.
선택적으로, 미립자들은 미립자들의 떨어지는 베일 속으로 집중되고 접합제는 미립자들 속에 분사되어 펠릿들을 형성한다. 선택적으로, 분무와 왁스 코팅을 교대로하면 덮개외 코어 아스팔트 펠릿들을 제공할 수 있다.
실시예 2
다양한 조성물을 가진 일련의 펠릿 코어들을 최소의 변형으로 실시예 1의 프로토콜에 따라 제조하였다. 간략하게, 액화 고무화 아스팔트-계 접합제의 다양한 조성물을 미립자들에 첨가하였다. 미립자들 및/또는 접합제의 공급 속도는 펠릿 크기와 조성물들을 변화시키기 위해 조절된다. 펠릿 코어들의 예상 크기, 모양(평균 지름) 및 조성물은 아래 표 1에 제공된다.
Figure pct00001
Figure pct00002
실시예 3
다양한 조성물을 가진 일련의 펠릿 코어들을 최소의 변형으로 실시예 1의 프로토콜에 따라 제조하였다. 간략하게, 액화 접합제의 다양한 조성물을 미립자들 위에 적하하거나 분사하여 첨가하였다. 석회 및/또는 접합제의 공급 속도는 펠릿 크기와 조성물들을 변화시키기 위해 조절된다. 펠릿들의 예상 크기, 모양(평균 지름) 및 조성물은 아래 표 2에 제공된다.
Figure pct00003
Figure pct00004
실시예 4
펠릿들은 실시예 1에 개시된 대로 제조하였다. 간략하게, 산화망간과 결합된 미립자들의 공급은 디스크 펠리타이저의 회전 디스크에 첨가하고 아스팔트/GTR을 적하하여 첨가하였다. 펠릿들을 접합제와 미립자들을 접촉시켜 형성하였다. 펠릿들의 평균 크기는 0.95cm로 예상되고 90% 아스팔트 GTR, 0.5% 산화망간 및 9.5% 미립자의 조성물을 가진다.
실시예 5
펠릿들은 실시예 1에 개시된 디스크 펠리타이저와 관련 방법을 사용하여 제조하였다. 간략하게, 산화망간과 결합된 미립자들의 공급은 디스크 펠리타이저의 회전 디스크에 첨가하고 액화 역청을 적하하여 첨가하였다. 펠릿들을 접합제와 미립자들을 접촉시켜 형성하였다. 펠릿들의 평균 크기는 1.27cm로 예상되고 97% 역청, 1% 산화망간 및 2% 미립자의 조성물을 가진다.
실시예 6
다양한 조성물을 가진 일련의 펠릿 코어들을 최소의 변형으로 실시예 1의 프로토콜에 따라 제조하였다. 간략하게, 아스팔트의 다양한 조성물을 석회 미립자(수산화칼슘 및/또는 산화칼슘)와 혼합된다. 펠릿 코어들의 예상 크기, 모양(평균 지름) 및 조성물은 아래 표 3에 제공된다.
Figure pct00005
본 발명은 본 발명의 취지 또는 필수 특징들을 벗어나지 않고 다른 특정 형태로 구현될 수 있다. 개시된 실시예들은 단지 예시적이고 제한하려는 것이고 모든 태양들에서 고려된다. 따라서, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 첨부된 청구항들에 의해 나타난다. 청구항의 의미 및 균등 범위 내에 있는 모든 변화들은 이들의 범위 내에서 포함된다.
본 명세서는 발명자가 월리엄 알 베일리인 "PELLETING LIME FINES WITH ASPHALT ENHANCING BINDERS AND METHODS FO USE IN ASPHALT MANUFACTURING"라는 제목으로 2005년 5월20일에 출원된 미국특허 7,303,623 및 발명자가 월리엄 알 베일리인 "A PROCESS FOR PREPARING LIME PELLETS"라는 제목으로 2007년 10월31일에 출원된 일련 번호 11/932,713을 가진 미국특허출원을 상호참조하며, 이 출원들은 본 명세서에 전문이 참조로 포함된다.

Claims (26)

  1. 코어의 약 15중량% 내지 약 30중량%의 분쇄 타이어 고무; 및
    코어의 약 85중량% 내지 약 70중량%의 포장재료 등급 아스팔트를 포함하는 코어; 및
    펠릿이 약 1/16 인치 내지 약 2 인치의 최대 치수를 갖도록 코어를 코팅하는 덮개를 포함하는 저장-안정성 아스팔트 포장용 펠릿으로서, 덮개는
    방수 폴리머 또는 왁스; 또는
    미립자들을 포함하는 저장-안정성 아스팔트 포장용 펠릿.
  2. 제 1 항에 있어서,
    분쇄 타이어 고무는 전체 펠릿의 약 15중량% 내지 약 25중량%이고;
    포장재료 등급 아스팔트는 전체 펠릿의 약 50중량% 내지 약 60중량%이고;
    코어는 약 10중량% 미만의 황이고;
    미립자는 전체 펠릿의 약 40중량% 미만의 석회 미립자이고; 또는
    코팅제는 왁스인 것 중 하나 이상을 특징으로 하는 펠릿.
  3. 코어의 약 70중량% 내지 약 95중량%의 아스팔트계 접합제; 및
    코어의 약 1중량% 내지 약 45중량%의 미립자를 포함하는 코어; 및
    펠릿이 약 1/16 인치 내지 약 2 인치의 최대 치수를 갖도록 코어를 코팅하는 덮개를 포함하는 저장-안정성 아스팔트 포장용 펠릿으로서,
    상기 아스팔트계 접합제는
    아스팔트계 접합제의 약 15중량% 내지 약 30중량%의 분쇄 타이어 고무; 및
    아스팔트계 접합제의 약 85중량% 내지 약 70중량%의 포장재료 등급 아스팔트를 포함하고, 상기 덮개는
    방수 폴리머 또는 왁스; 또는
    미립자들을 포함하는 저장-안정성 아스팔트 포장용 펠릿.
  4. 제 3 항에 있어서,
    미립자들은 석회 미립자들 또는 분쇄된 아스팔트 포장재료 미립자들인 펠릿.
  5. 제 3 항에 있어서,
    분쇄 타이어 고무는 전체 펠릿의 약 15중량% 내지 약 25중량%이고;
    포장재료 등급 아스팔트는 전체 펠릿의 약 50중량% 내지 약 60중량%이고;
    코어는 약 10중량% 미만의 황이고;
    미립자는 전체 펠릿의 약 35중량% 내지 약 45중량%의 석회 미립자이고; 또는
    코팅제는 왁스인 것 중 하나 이상을 특징으로 하는 펠릿.
  6. 제 3 항에 있어서,
    분쇄 타이어 고무는 아스팔트계 접합제의 약 20중량% 내지 약 26중량%이고;
    포장재료 등급 아스팔트는 아스팔트계 접합제의 약 74중량% 내지 약 80중량%이고; 또는
    미립자는 전체 펠릿의 약 40중량% 미만의 석회 미립자인 것 중 하나 이상을 특징으로 하는 펠릿.
  7. 제 6 항에 있어서,
    바위 및/또는 미네랄 미립자들;
    추가 역청 접합제;
    비-역청 접합제;
    구조 첨가제;
    착색제;
    염; 또는
    유동성 변형제 중 하나 이상을 더 포함하는 펠릿.
  8. 제 7 항에 있어서,
    비-역청 접합제는 소수성 접합제, 셀룰로오스 접합제, 친수성 접합제, 유기 접합제, 천연 폴리머 접합제, 리그닌 및/또는 리그노설포네이트 또는 이의 산, 폴리사카라이드 또는 변형 폴리사카라이드 접합제 또는 이의 조합의 그룹으로부터 선택되는 펠릿.
  9. 분쇄 타이어 고무를 얻는 단계;
    포장재료 등급 아스팔트를 얻는 단계;
    적어도 45분 동안 분쇄 타이어 고무와 포장재료 등급 아스팔트를 반응시켜 반응 혼합물을 형성하는 단계;
    반응 혼합물과 미립자들을 혼합하여 코어를 형성하는 단계; 및
    코어를 덮개로 코팅하여 펠릿을 형성하는 단계를 포함하는 제 3 항의 펠릿 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    반응시키는 단계는 약 350 내지 380℉에서 수행되는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    전체 펠릿의 약 15중량% 내지 약 25중량%의 분쇄 타이어 고무를 전체 펠릿의 약 50중량% 내지 약 60중량%의 포장재료 등급 아스팔트와 반응시키는 단계;
    아스팔트계 접합제의 약 20중량% 내지 약 26중량%의 분쇄 타이어 고무를 아스팔트계 접합제의 약 74중량% 내지 약 80중량%의 포장재료 등급 아스팔트와 반응시키는 단계;
    코어가 약 10중량% 이상의 황이 되지 않게 하는 단계;
    미립자들의 양이 전체 펠릿의 약 45중량% 이상이 되지 않게 하는 단계;
    방수 코팅제를 펠릿 위에 분사하는 단계; 또는
    코팅제로서 미립자들을 펠릿 위에 도포하는 단계 중 하나 이상을 특징으로 하는 방법.
  12. 바위 및/또는 미네랄 미립자들과 미립자들을 가진 반응 혼합물을 혼합하여 코어를 형성하는 단계;
    추가 역청 접합제와 미립자들을 가진 반응 혼합물을 혼합하여 코어를 형성하는 단계;
    비-역청 접합제와 미립자들을 가진 반응 혼합물을 혼합하여 코어를 형성하는 단계;
    구조 첨가제와 미립자들을 가진 반응 혼합물을 혼합하여 코어를 형성하는 단계;
    착색제를 펠릿과 혼합하는 단계;
    염을 미립자들을 가진 반응 혼합물을 혼합하여 코어를 형성하는 단계; 또는
    유동성-변형제를 미립자들을 가진 반응 혼합물을 혼합하여 코어를 형성하는 단계 중 하나 이상을 더 포함하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    비-역청 접합제는 아스팔트를 소수성 접합제, 셀룰로오스 접합제, 친수성 접합제, 유기 접합제, 천연 폴리머 접합제, 리그닌 및/또는 리그노설포네이트 또는 이의 산, 폴리사카라이드 또는 변형 폴리사카라이드 접합제 또는 이의 조합의 그룹으로부터 선택되는 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    미립자들은 수산화칼슘으로 필수적으로 이루어지는 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    미립자들은 산화칼슘으로 필수적으로 이루어지는 방법.
  16. 제 1 항의 아스팔트 펠릿을 제공하는 단계;
    아스팔트 펠릿들을 액화 아스팔트 조성물로 가열하는 단계; 및
    액화 아스팔트 조성물을 응집체와 혼합하는 단계를 포함하는 포장용 아스팔트 조성물 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    응집체는 핫 믹스 아스팔트의 적어도 90중량%인 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    액화 아스팔트 조성물에 추가의 포장재료 등급 아스팔트를 첨가하는 단계를 더 포함하며, 추가 포장재료 등급 아스팔트는 아스팔트 펠릿의 약 1중량% 내지 약 5중량%의 양인 방법.
  19. 제 3 항의 아스팔트 펠릿을 제공하는 단계;
    아스팔트 펠릿들을 액화 아스팔트 조성물로 가열하는 단계; 및
    액화 아스팔트 조성물을 응집체와 혼합하는 단계를 포함하는 포장용 아스팔트 조성물 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    응집체는 핫 믹스 아스팔트의 적어도 90중량%인 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    액화 아스팔트 조성물에 추가의 포장재료 등급 아스팔트를 첨가하는 단계를 더 포함하며, 추가 포장재료 등급 아스팔트는 아스팔트 펠릿의 약 1중량% 내지 약 5중량%의 양인 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    가열하는 단계는 325℉보다 낮은 온도에서 수행되는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    가열하는 단계는 약 270℉ 내지 약 290℉의 온도 범위에서 수행되는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    가열하는 단계는 약 280℉에서 수행되는 방법.
  25. 가방; 및
    가방에 약 25파운드 내지 약 100 파운드의 제 1 항의 아스팔트 펠릿을 포함하는 아스팔트 펠릿 제품.
  26. 가방; 및
    가방에 약 25파운드 내지 약 100 파운드의 제 3 항의 아스팔트 펠릿을 포함하는 아스팔트 펠릿 제품.
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