KR20230170238A - 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물은 순환골재, 일반골재, 일반아스팔트, 섬유첨가제, 반응성 열용융 폴리우레탄 수지, 개질제, 방동제, 안료 및 자외선 차단제를 포함한다.
상기한 구성에 의해 본 발명에 따른 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물은 순환골재를 새로운 골재 및 아스팔트와 혼합하고 각종 첨가제를 혼합하여 아스콘 조성물을 구성함으로써 산업폐기물을 재활용하여 자원을 절약할 수 있고 재생 아스콘의 물성을 더욱 향상시킬 뿐만 아니라 색상이 장기간 일정하게 유지되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물은 순환골재, 일반골재, 일반아스팔트, 섬유첨가제, 반응성 열용융 폴리우레탄 수지, 개질제, 방동제, 안료 및 자외선 차단제를 포함한다.
상기한 구성에 의해 본 발명에 따른 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물은 순환골재를 새로운 골재 및 아스팔트와 혼합하고 각종 첨가제를 혼합하여 아스콘 조성물을 구성함으로써 산업폐기물을 재활용하여 자원을 절약할 수 있고 재생 아스콘의 물성을 더욱 향상시킬 뿐만 아니라 색상이 장기간 일정하게 유지되도록 할 수 있다.
Description
본 발명은 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 순환골재를 새로운 골재 및 아스팔트와 혼합하고 각종 첨가제를 혼합하여 아스콘 조성물을 구성함으로써 산업폐기물을 재활용하여 자원을 절약할 수 있고 재생 아스콘의 물성을 더욱 향상시킬 뿐만 아니라 색상이 장기간 일정하게 유지되도록 할 수 있는 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물에 관한 것이다.
생활수준의 향상과 환경에 대한 인식의 변화는 건설 시설물(도로, 교량 등)이 단순히 그 기능을 수행하는데 만족하지 않고 좀더 아름답고, 환경 친화적이어서 주변의 경관을 쾌적하게 하여 생활환경의 개선을 중요시 여기게 되었다. 도로 역시 단순히 자동차와 사람의 통행의 편리성만이 아니라 도로로 인하여 주변의 경관이 아름다워지고 주변 환경과의 조화를 통한 자연과 융화 되도록 계획되고 있다.
기존의 아스팔트 콘크리트 포장은 어두운 검정색이어서 미적인 아름다움이 강조되는 공원이나 관광지에는 칼라 아스팔트 포장이 선호되고 있는 실정이다. 최근 국내에서도 보도(sidewalk)의 경우 투수성 칼라아스팔트 혼합물을 사용한 포장이 많이 사용되고 있다. 공원의 산책로나 자전거 도로와 같은 비교적 작은 하중을 받는 곳에서는 칼라 아스팔트 포장이 널리 사용되고 있다. 칼라 아스팔트 포장은 미관을 좋게 하는 것 이외에도 다양한 칼라로 포장이 가능하기 때문에 버스 전용차로, 횡단보도, 학교 앞 도로 등 운전자나 보행자에게 안전성을 높일 수 있도록 시각적 효과를 줄 수 있다.
그러나 국내에서는 보도용 칼라 아스팔트 포장이 상대적으로 많이 사용되고 있는 현실에 비하여 차도용 칼라 아스팔트 포장은 아직까지 널리 사용되지 못하고 있다. 이는 보도용이나 자전거 전용도로의 경우 차량에 의한 큰하중이 발생하지 않으나 차도용으로 사용하기 위해서는 일반 도로용 아스팔트 포장 수준의 공용성능을 나타내야 하기 때문이다.
또한, 일반적으로 아스콘은 아스팔트와 굵은 골재, 잔골재 및 채움재(석회석 분말, 시멘트 등)를 가열 혼합한 것으로 도로포장이나 주차장 등에 널리 사용되고 있으며, 이러한 아스콘 포장은 시공 후 5년이 되기 전에 주행 트랙을 따라 가끔 소성변형이 생겨서 심각한 주행문제를 발생시키거나, 소성변형 문제는 없다 하더라도 시간의 흐름과 함께 포장 재료가 점차 노화되어 결국에는 심한 균열을 발생시킨다. 문제된 포장은 하부구조를 보호하기 위하여 주로 표층을 절삭하거나 걷어내고 그 위에 덧씌우기 포장을 하는 유지보수시공을 많이 한다.
그러나 최근 도로포장의 해체 및 유지보수의 증가로 인하여 폐아스콘의 발생량이 급격히 증가하고 있어 심각한 환경오염 및 자원낭비의 문제를 야기하고 있는 실정이다.
따라서 현재 국가차원에서 대량으로 발생되고 있는 건설폐기물인 폐아스콘의 자원화를 추진하고 있으며, 폐아스콘의 불법 매립으로 인한 환경오염의 피해를 방지하기 위해 폐아스콘을 지정부산물로 선정하고 재활용률을 선진국 수준으로 끌어올리기 위한 노력을 계속해 가고 있는 중이다.
그러나 이러한 폐아스콘의 재활용은 각 지역 및 해당 기관의 폐아스콘의 재활용에 대한 부정적 시각 및 여러 가지 제한 조건으로 인하여 극히 미진한 실정으로 신재 아스콘보다 품질이 우수한 고기능 재생 아스콘 혼합물의 생산이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 순환골재를 새로운 골재 및 아스팔트와 혼합하고 각종 첨가제를 혼합하여 아스콘 조성물을 구성함으로써 산업폐기물을 재활용하여 자원을 절약할 수 있고 재생 아스콘의 물성을 더욱 향상시킬 뿐만 아니라 색상이 장기간 일정하게 유지되도록 할 수 있는 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물은 순환골재, 일반골재, 일반아스팔트, 섬유첨가제, 반응성 열용융 폴리우레탄 수지, 개질제, 방동제, 안료 및 자외선 차단제를 포함한다.
상기 순환골재 35 내지 45 중량부, 일반골재 40 내지 60 중량부, 일반아스팔트 5 내지 10 중량부, 섬유첨가제 0.1 내지 0.5 중량부, 반응성 열용융 폴리우레탄 수지 0.1 내지 0.3 중량부, 개질제 1 내지 3 중량부, 방동제 0.1 내지 0.3 중량부, 혼화제 0.1 내지 0.3 중량부, 안료 0.5 내지 1.5 중량부 및 자외선 차단제 0.1 내지 0.2 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물은 순환골재를 새로운 골재 및 아스팔트와 혼합하고 각종 첨가제를 혼합하여 아스콘 조성물을 구성함으로써 산업폐기물을 재활용하여 자원을 절약할 수 있고 재생 아스콘의 물성을 더욱 향상시킬 뿐만 아니라 색상이 장기간 일정하게 유지되도록 할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물은 폐아스콘을 재생하여 순환골재로 사용함으로써 산업폐기물인 폐아스콘을 재활용할 수 있고 천연골재 자원의 보호와 환경 보호적 측면을 강화함과 동시에 노화된 아스팔트의 물성을 복원할 수 있다.
본 발명에 따른 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물은 순환골재, 일반골재, 일반아스팔트, 섬유첨가제, 반응성 열용융 폴리우레탄 수지, 개질제, 방동제, 안료 및 자외선 차단제를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물은 순환골재 35 내지 45 중량부, 일반골재 40 내지 60 중량부, 일반아스팔트 5 내지 10 중량부, 섬유첨가제 0.1 내지 0.5 중량부, 반응성 열용융 폴리우레탄 수지 0.1 내지 0.3 중량부, 개질제 1 내지 3 중량부, 방동제 0.1 내지 0.3 중량부, 혼화제 0.1 내지 0.3 중량부, 안료 0.5 내지 1.5 중량부 및 자외선 차단제 0.1 내지 0.2 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.
상기 순환골재는 폐아스콘을 물리적 또는 화학적 처리 과정을 거쳐 품질 기준에 맞게 재가공한 골재를 의미하는데, 상기 순환골재는 25mm 이하의 골재를 사용하며, 골재중의 아스팔트 함량은 7wt% 이하가 적당하다. 7wt% 보다 큰 경우 첨가제에 의하여 결합될 경우, 골재 중의 아스팔트가 분리될 수 있기 때문이다.
상기 순환골재는 재생 아스콘 조성물 전체 함량 중에서 35 내지 45 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있는데, 상기 순환골재가 35 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 경제성이 낮아지며, 45 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 안정적인 물성 확보가 어려운 문제가 발생할 수 있다.
상기 일반골재는 골재, 석분 및 필러로 이루어지고, 예를 들어, 상기 골재는 11 내지 16mm 범위의 입도를 가지는 골재를 사용할 수 있고, 상기 석분은 4 내지 8mm 범위의 입도를 가지는 석분을 사용할 수 있으며, 상기 필러는 석회석분, 소석회, 시멘트, 플라이 애쉬, 회수 더스트 및 제강 더스트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있고, 수분 함량은 1% 이하이어야 하고 입도은 KS F 3501의 기준에 따른 것을 사용할 수 있다.
상기 일반골재는 재생 아스콘 조성물 전체 함량 중에서 40 내지 60 중량부가 포함될 수 있다.
상기 일반아스팔트는 바인더로 기능할 수 있고, 재생 아스콘 조성물 전체 함량 중에서 5 내지 10 중량부가 포함되는데, 예를 들어, 상기 일반아스팔트로는 PG 64-22을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 섬유첨가제는 재생 아스콘 조성물 전체 함량 중에서 0.1 내지 0.5 중량부가 포함되는데, 상기 섬유첨가제는 셀룰로스 파이버 및 자연마섬유를 1:1의 중량 비율로 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 셀룰로스 파이버는 재생 아스콘 시공 시 재료가 처지거나 떨어지는 것을 방지해주는 시공 안정성을 부여하고, 일반아스팔트 등과 일체화되어 균열 저항성을 증가시켜 치수안정성을 부여할 수 있다.
상기 셀룰로스 파이버는 합성 수지계 파이버 또는 천연 목재에서 추출된 파이버를 사용할 수 있는데, 바람직하게는 천연 목재에서 추출된 파이버를 사용할 수도 있다. 상기 천연 목재에서 추출된 파이버는 환경 친화적이고, 섬유 표면이 친수성이므로 물리적인 수분의 흡착이 용이하여 젖음성이 양호할 수 있다.
상기 자연마섬유는 아스콘 내에 짧고 임의적으로 분산되어 제조되는 아스콘내에서 발생하는 균열의 성장을 조절하여 아스콘의 파괴를 방지할 수 있다. 즉, 상기 자연마섬유는 아스콘 내부의 균열성장을 멈추게 하거나 지연시킬 수 있으며 이로 인한 아스콘의 인발특성과 균열 저항성을 향상시킬 수 있다.
상기 반응성 열용융 폴리우레탄 수지는 하기의 방법으로 제조된 반응성 열용융 폴리우레탄 수지가 사용될 수 있다.
상기 반응성 열용융 폴리우레탄 수지를 제조하기 위하여, 먼저, 디카르복실산(Dicarboxylic Acid) 및 디올(Diol)을 준비하여 혼합한 후 축합반응을 진행하여 폴리에스테르 디올(Polyester Diol)을 합성할 수 있다.
상기 디카르복실산(Dicarboxylic Acid)은 아디픽산(Adipic Acid), 세바식산(Sebacic Acid), 도데칸디오산(Dodecanedioic Acid), 이소프탈산(Isophthalic Acid) 및 테레프탈산(Terephthalic Acid)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
또한, 상기 디올(Diol)은 1,6-헥산디올(1,6-Hexanediol), 부탄디올(Butanediol), 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol) 및 네오펜틸글라이콜(Neopentyl Glycol)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol)은 상기 디카르복실산(Dicarboxylic Acid) 및 디올(Diol)을 혼합한 후 230 내지 250℃의 온도에서 24시간 동안 축합반응을 진행함으로써 생성될 수 있다.
다음으로, 상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol) 및 디이소시아네이트(Diisocyanate)에 사슬연장제(Chain extender) 및 점착제(Tackifier)를 투입하고 반응시켜 반응성 열용융 폴리우레탄(Reactive Hot Melt Polyurethane(RHM PU)) 수지를 제조할 수 있다.
상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol)은 상기 축합반응을 통해 제조될 수 있는데, 상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol)은 중량평균분자량(weight-average molecular weight; Mw)이 3,500 내지 5,000g/mol인 폴리에스테르 디올이 사용될 수 있다.
또한, 상기 디이소시아네이트(Diisocyanate)는 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene diisocyanate(TDI)), 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4'-Diphenylmethane diisocyanate(MDI)), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate(HDI)), 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate(IPDI)) 및 4,4'-메틸렌비스(사이클로헥실 이소시아네이트)(4,4'-Methylenebis(cyclohexyl isocyanate)(HMDI)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
또한, 상기 사슬연장제(Chain extender)는 트리메틸롤프로판(trimethylol propane)이 사용될 수 있다.
또한, 상기 점착제(Tackifier)는 폴리스티렌(polystyrene) 또는 검로진(gum rosin) 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
또한, 상기 반응성 열용융 폴리우레탄(Reactive Hot Melt Polyurethane(RHM PU)) 수지는 상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol) 80 내지 85 중량부 및 디이소시아네이트(Diisocyanate) 10 내지 20 중량부에 사슬연장제(Chain extender) 0.1 내지 0.5 중량부 및 점착제(Tackifier) 2 내지 5 중량부를 투입하고 120 내지 140℃의 온도에서 질소를 퍼징(N2 gas purging)하면서 4시간 동안 반응시키고, 상기와 같은 반응에 의해 점도가 10,000 내지 40,000cps/130℃인 반응성 열용융 폴리우레탄(Reactive Hot Melt Polyurethane(RHM PU)) 수지가 제조될 수 있다.
상기 개질제는 고무 분말(Rubber powder), 산화아연(ZnO), 팔미트산(Palmitic acid), 황(Sulfur), C5~C9 석유수지, CBS(n-cyclohexyl benzothiazyl-2-sulfenamide), 테트라메틸티우람 디술피드(TMTD; tetramethyl thiuram disulfide) 및 유동화제를 포함한다.
또한, 상기 개질제는 상기 고무 분말(Rubber powder) 100 중량부에 대해 상기 산화아연(ZnO) 1 내지 3 중량부, 팔미트산(Palmitic acid) 0.1 내지 1 중량부, 황(Sulfur) 0.7 내지 1.3 중량부, C5~C9 석유수지 10 내지 20 중량부, CBS(n-cyclohexyl benzothiazyl-2-sulfenamide) 0.8 내지 1.2 중량부, 테트라메틸티우람 디술피드(TMTD; tetramethyl thiuram disulfide) 0.05 내지 0.3 중량부 및 유동화제 0.5 내지 1.0 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.
상기 고무 분말(Rubber powder)은 자원 재활용과 제조비용을 절감하기 위해 사용 후 폐기되는 산업부산물인 폐고무 분말, 더욱 구체적으로는 폐타이어 고무(Ground Tire Rubber; GTR) 분말일 수 있다.
상기 폐고무 분말은 폐타이어 고무(Ground Tire Rubber; GTR) 등으로부터 얻어지는 것이 일반적인데, 그 재료는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 가장 일반적으로 사용되는 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM), 천연 고무(NR), 스티렌 부티디엔 고무(SBR), 네오프렌 고무(CR), 및 니트릴 고무(NBR) 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 고무 분말은 활성화된 폐타이어 고무 분말(Ground Tire Rubber; GTR)을 사용할 수 있는데, 상기 활성화된 폐타이어 고무 분말은 고무 분말에 표면처리를 함으로써 결합력을 증대시킬 수 있고, 표면 처리에 의해 활성화된 표면을 갖는 폐타이어 고무 분말일 수 있다.
상기 활성화된 고무 분말은 폐고무 분말, 예를 들어 폐타이어 고무 분말을 표면 처리에 의해 활성화시킴으로써 얻어질 수 있는데, 상기 폐고무를 활성화시키기 위한 기술은 당해 기술분야에 널리 공지되어 있으며, 미세 분쇄 기술(size reduction) 및 탈황 기술(devulcanization)을 포함할 수 있다.
미세 분쇄 기술은 덩어리 고무 형태를 입자화를 통해 표면적을 증가시켜 후속 공정에서의 반응도를 향상시키기 위한 것이며, 탈황 기술은 고무 재료의 특성인 탄성과 복원력을 부여하기 위해 배합 고무에 첨가된 가교제에 의해 고무 제품이 성형되면서 형성된 가교 구조(폴리설파이드 결합)를 역으로 끊어내어 성형 이전의 원료 고무 상태로 회복시키는 기술이다.
폐고무 활성화는 당해 기술분야에 공지된 방법 중 적절한 방법에 의해 이루어질 수 있다. 페고무 활성화를 위한 표면 처리는 물리적 탈황 처리 및 화학적 탈황 처리로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 당해 기술분야에 공지된 이러한 폐고무 활성화 방법은 오존 처리, 초음파 처리, 마이크로파 처리, 코로나 방전법, 초임계수법, UV 처리, 열 분해법, De-Link System, 가수 분해법, 촉매법 등이 있으며, De-Link System으로 5㎜ 내외로 분쇄한 고무 스크랩에 티아졸계나 파라핀계 오일 등의 탈황제를 첨가한 후, 오토클레이브 내에서 고온 고압 상태로 탈황 반응을 일어나게 하거나, Hakke Mixer 등에서 고전단의 혼련으로 물리 화학적으로 탈황 반응을 유도해내는 방식 등이 널리 사용되고 있다.
본 실시예에 있어서는 구체적인 공정 조건 등을 고려하여 당해 기술분야에 공지된 방법 중 적절한 방법을 선택하여 폐고무 분말을 활성화시켜 사용하거나, 또는 시판되는 표면 활성화된 폐고무 분말을 사용할 수도 있다.
상기 산화아연(ZnO)은 가황촉진제로 반응을 더욱 촉진시키기 위하여 사용되고, 상기 팔미트산(Palmitic acid)은 조성물들을 균일하게 분산시킬 수 있는 윤활제, 가소제 등으로 사용될 수 있다.
상기 황은 이온 반응을 일으켜 라디칼의 발생 효율을 상당히 낮출 뿐만 아니라, 발생한 라디칼을 트랩할 수 있다.
상기 C5~C9 석유수지는 비중 1.0~1.2, 연화점 95~105℃, 산가 0.05 이하인 것이 바람직하다. 석유수지는 탄소체인 길이가 길어질수록 기계적 물성은 상승하나 점착성(Tacky)이 감소된다. C5~C9 석유수지는 비중 1.0~1.2, 연화점 95~105℃, 산가 0.05 이하인 이유는 가장 중요한 점착부여제의 역할과 연화점이 90℃ 이상의 내열성을 지니게 하기 위해서 적정 연화점 및 산가를 맞춰야 점착성(Tacky)과 내열성을 동시에 부여할 수 있다.
상기 CBS(n-cyclohexyl benzothiazyl-2-sulfenamide), 테트라메틸티우람 디술피드(TMTD; tetramethyl thiuram disulfide)는 가황촉진제(유기촉진제, 라디칼 발생제)로 사용되며, 상기 테트라메틸티우람 디술피드(TMTD)는 상기 고무를 가황(또는, 가교)할 뿐만 아니라 가교 반응에 의해 직접 접합시킬 수 있다.
상기 유동화제는 재생 아스콘 조성물의 유동성을 향상시켜 도로 포장시 작업성, 부착성이 우수하고, 내구성을 향상시키는데 도움을 줄 수 있다.
상기 유동화제는 폴리실란, 시클로펜타실란, 실릴시클로펜타실란, 실란트리올, 알콕시실란 및 에폭시 실란 올리고머로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 중량평균 분자량은 5,000 ~ 15,000 범위가 바람직하다.
예를 들어, 상기 유동화제는 알콕시실란이 바람직하고, 상기 알콕시실란은 3-아미노프로필트리알콕시실란(3-aminopropyltrialkoxysilanes), 3-아미노프로필메틸디알콕시실란(3-aminopropylmethyldialkoxysilanes), N-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시-실란(N-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxy-silane), N-아미노에틸-3-아미노프로필-메치실디아메톡시실란(N-aminoethyl-3-aminopropyl-meththyldiamethoxysilane), 3-메르캅토프로필트리메톡시실란(3-mercaptopropyltrimethoxysilane)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 개질제는 폐타이어 고무(Ground Tire Rubber; GTR) 분말, 산화아연(ZnO), 팔미트산(Palmitic acid), 황(Sulfur), C5~C9 석유수지, CBS(n-cyclohexyl benzothiazyl-2-sulfenamide), 테트라메틸티우람 디술피드(TMTD; tetramethyl thiuram disulfide) 및 유동화제를 혼합한 후, 혼합, 압축 및 큐어링 등의 통상적인 공정을 거쳐 제조될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 아스팔트 개질제에서 상기 폐타이어 고무(Ground Tire Rubber; GTR) 분말은 하기의 제조방법으로 제조된 폐타이어 고무(Ground Tire Rubber; GTR) 분말이 이용될 수도 있다.
먼저, 폐타이어에서 비드 와이어 스크랩과 폐타이어 고무를 분리하여 수거할 수 있다.
상기 단계에서 폐타이어에서 상기 비드 와이어 스크랩과 폐타이어 고무의 분리는 공지의 타이어 철심 제거 설비 시스템을 이용할 수 있는데, 이러한 기술은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 공지의 기술인 바 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 상기 수거된 비드 와이어 스크랩을 가열하여 상기 철심에 부착되어 있는 이물질을 제거할 수 있다.
상기 단계에서 상기 분리된 비드 와이어 스크랩의 가열은 상기 비드 와이어 스크랩을 가열로에 투입한 후 700 내지 800℃ 온도에서 15 내지 25분 동안 수행될 수 있는데, 상기 분리된 비드 와이어 스크랩을 가열함으로써 상기 비드 와이어에 부착되어 있는 이물질을 용융시켜 제거할 수 있다.
그 다음으로, 상기 가열된 비드 와이어 스크랩을 가열로에서 꺼낸 후 냉각시킬 수 있다.
상기 단계에서 상기 가열된 비드 와이어 스크랩의 냉각은 상기 가열된 비드 와이어 스크랩을 30 내지 50℃의 온도에서 3 내지 5시간 동안 방치함으로써 수행될 수 있다.
이어서, 상기 냉각된 비드 와이어 스크랩을 일정한 길이 단위로 절단한 후, 상기 절단된 비드 와이어 스크랩을 혼합액에 침지시킬 수 있다.
상기 단계에서는 상기 절단된 비드 와이어 스크랩을 산 성분 등이 용해된 혼합액에 침지시킴으로써, 상기 절단된 비드 와이어 스크랩에 잔류하는 각종 유해가스 잔류 성분이나 중금속 등 기타 미세 이물질을 완전하게 제거할 수 있는데, 예를 들어, 상기 비드 와이어 스크랩의 절단은 0.5 내지 2.5cm의 길이 단위로 절단할 수 있다.
상기 단계에서 상기 혼합액은 티오요소(Thiourea)류 화합물, 과황산염, 아미노산, 계면활성제 및 정제수를 혼합하여 제조되는데, 상기 혼합액은 상기 티오요소류 화합물 0.1 내지 1 중량%, 과황산염 0.01 내지 0.15 중량%, 아미노산 0.001 내지 0.005 중량%, 계면활성제 0.005 내지 0.01 중량% 및 잔량의 정제수로 이루어질 수 있다.
상기 티오요소류 화합물은 비드 와이어 스크랩이 상기 혼합액에서 안정적으로 유지되어 이물질이 제거될 수 있도록 하기 위하여 사용될 수 있는데, 상기 티오요소류 화합물은 티오요소 (NH2)2CS 또는 일반식 (R1R2N)(R3R4N)C=S(여기서, R1, R2, R3, R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 에틸기 또는 메틸기에서 선택되는 어느 하나임)로 표현되는 티오요소 유도체를 포함할 수 있다.
상기 과황산염은 상기 비드 와이어 스크랩에 잔류하는 각종 유해가스 잔류 성분이나 중금속 등 기타 미세 이물질을 제거하는 산화제로 사용될 수 있는데, 상기 과황산염으로는 과황산암모늄((NH4)2S2O8), 과황산나트륨(Na2S2O8) 또는 과황산칼륨(K2O8S2) 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 아미노산은 상기 비드 와이어 스크랩에 잔류하는 각종 유해가스 잔류 성분이나 중금속 등 기타 미세 이물질이 안전하게 제거될 수 있는 환경을 제공하고 산도 변화에 대한 완충 작용과 아울러 금속 이온의 봉쇄제 역할을 수행할 수 있는데, 상기 아미노산은 탄소수 3 내지 10의 아미노산으로, 상기 아미노산은 이소류신, 아르기닌, 프롤린, 티로신, 글루탐산, 글루타민 및 글리신으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 계면활성제는 혼합액을 구성하는 조성물이 혼합액 내에서 균일하게 분산되도록 할 수 있는데, 상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제 및 양이온성 계면활성제를 포함할 수 있고, 상기 양이온성 계면활성제는 상기 비이온성 계면활성제 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.
상기 비이온성 계면활성제로는 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 모노알릴에테르 및 폴리에틸렌글리콜 비스페놀-A 에테르로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있고, 상기 양이온성 계면활성제로는 세틸트리메틸암모늄 클로라이드, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드, 세틸암모늄 클로라이드 및 세틸암모늄 브로마이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
다음으로, 상기 절단되어 혼합액에 침지된 비드 와이어 스크랩을 분리하고 정제수에서 세척한 후 건조할 수 있다.
상기 단계에서는 상기 혼합액에 침지되어 미세 잔류 이물질이 제거된 비드 와이어 스크랩을 분리하고, 상기 비드 와이어 스크랩을 정제수로 세척한 후 40 내지 50℃의 온도에서 건조함으로써 상기 비드 와이어 스크랩에 잔류하는 수분을 제거할 수 있다.
그 다음으로, 상기 수거된 폐타이어 고무를 파쇄하여 고무가루를 제조할 수 있다.
상기 단계에서 상기 수거된 폐타이어 고무의 파쇄는 당해 기술분야에서 공지된 파쇄기를 이용하여 수행될 수 있는데, 설명의 편의 및 본 발명의 기술적 사상의 명확성을 위하여 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이어서, 상기 파쇄된 폐타이어 고무가루를 탄화시킬 수 있다.
상기 단계에서는 상기 파쇄된 폐타이어 고무가루를 탄화기 등과 같은 공지의 장치에 통과시키게 함으로써 상기 고무가루를 탄화시킬 수 있는데, 예를 들어, 상기 탄화기는 밀폐형 저산소 분위기로 간접가열방식으로 원료에 포함된 휘발성분을 기화시키는 설비로, 열원은 열풍이며 열분해 가스화 처리방식으로 처리된다. 특성은 환원방식으로 산화에 의한 오염 물질이 발생하지 않으며, 폐기물 발생이 거의 없으며 자원으로서 탄화물 제조가 가능하며, 오일 및 건류 가스로 에너지 회수가 가능하며, 설비가 간단하여 유지 관리에 유리하며, 폐기물과 다이옥신이 발생하지 않는 무공해 자원화 시설이다.
또한, 상기 단계에서는 상기 파쇄된 폐타이어 고무가루를 700 내지 750℃ 온도의 탄화기에서 5 내지 10분 동안 체류한 후 통과되도록 함으로써 상기 파쇄된 폐타이어 고무가루를 탄화시킬 수 있다.
다음으로, 상기 건조된 비드 와이어 스크랩과 폐타이어 고무가루를 혼합하여 혼합물을 제조할 수 있다.
상기 단계에서 상기 건조된 비드 와이어 스크랩 및 폐타이어 고무가루로 이루어진 혼합물은 건조된 비드 와이어 스크랩 1 내지 5 중량부 및 폐타이어 고무가루 30 내지 40 중량부의 중량 비율로 배합되어 혼합될 수 있다.
그 다음으로, 상기 혼합물을 가열하여 탄화시킨 후 압출, 분쇄하여 폐타이어 고무 분말(Ground Tire Rubber; GTR)을 제조할 수 있다.
상기 단계에서는 상기 혼합물을 750 내지 800℃의 온도에서 1 내지 10분 동안 탄화시킨 후 10 내지 20kgf/cm2의 압력으로 가압하여 압출하고, 상기 가압 압출된 혼합물을 공지의 분쇄기를 이용하여 0.1 내지 2mm의 직경이 되도록 분쇄함으로써 폐타이어 고무 분말(Ground Tire Rubber; GTR)을 제조할 수 있다.
상기 방동제는 방동성을 부여하기 위하여 사용되는 것으로, 방동제로는 질산칼슘 및 아질산칼슘의 혼합물이 사용될 수 있는데, 상기 방동제는 질산칼슘 5 내지 10 중량부 및 아질산칼슘 3 내지 7 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.
상기 질산칼슘은 화학식이 Ca(NO3)2이고, 상기 아질산칼슘은 화학식이 Ca(NO2)2으로, 상기 질산칼슘 및 아질산칼슘은 방동성을 부여함과 동시네 시공성 및 내구성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다.
상기 혼화제는 분말형 혼화제로 조기강도 발현을 증진시키기 위하여 사용될 수 있는데, 상기 혼화제로는 알루미나계 촉진제 및 주석산을 포함하고, 상기 혼화제는 알루미나계 촉진제 80 내지 90 중량% 및 주석산 10 내지 20 중량%의 중량 비율로 포함될 수 있다.
상기 알루미나계 촉진제는 압축강도를 증진시키기 위해 사용되는 것으로, 상기 알루미나계 촉진제는 당해 기술분야에서 공지된 통상의 물질이 사용될 수 있는데, 예를 들어, 상기 알루미나계 촉진제로는 액상CSA(케미콘 사(社))가 사용될 수 있고, 상기 주석산(tartaric acid)은 혼화제에 포함되어 pH를 조절하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 안료는 당해 기술분야에서 공지된 다양한 안료가 사용될 수 있고, 상기 자외선 차단제로는 이산화티타늄 또는 산화아연 분말이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물에 대한 실시예 를 들어 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
< 실시예 1 >
순환골재 40 중량부, 일반골재 50 중량부, 일반아스팔트 8 중량부, 섬유첨가제 0.3 중량부, 반응성 열용융 폴리우레탄 수지 0.2 중량부, 개질제 2 중량부, 방동제 0.2 중량부, 혼화제 0.2 중량부, 안료 1 중량부 및 자외선 차단제 0.15 중량부의 중량 비율로 배합하여 재생 아스콘 조성물을 제조하였다.
< 실시예 2 >
순환골재 44 중량부, 일반골재 45 중량부, 일반아스팔트 6 중량부, 섬유첨가제 0.2 중량부, 반응성 열용융 폴리우레탄 수지 0.3 중량부, 개질제 1 중량부, 방동제 0.25 중량부, 혼화제 0.15 중량부, 안료 1 중량부 및 자외선 차단제 0.15 중량부의 중량 비율로 배합하여 재생 아스콘 조성물을 제조하였다.
< 실시예 3 >
순환골재 35 중량부, 일반골재 55 중량부, 일반아스팔트 10 중량부, 섬유첨가제 0.1 중량부, 반응성 열용융 폴리우레탄 수지 0.1 중량부, 개질제 3 중량부, 방동제 0.15 중량부, 혼화제 0.25 중량부, 안료 1 중량부 및 자외선 차단제 0.15 중량부의 중량 비율로 배합하여 재생 아스콘 조성물을 제조하였다.
재생 아스콘 조성물의 물성 측정
실시예에 따라 제조된 재생 아스콘 조성물의 물성을 측정하였고, 그 결과를 하기의 [표 2]에 나타내었다.
하기의 [표 1]은 재활용 아스콘 조성물의 품질기준을 나타내는 것이다.
| 혼합물의 종류 | 조립도 아스콘 |
밀입도 아스콘 |
세립도 아스콘 |
밀입도 갭 아스콘 |
밀입도 아스콘 |
| 최대입도 | (20mm) | (20mm) (13mm) |
(13mm) | (13mm) | (20F)(13F) |
| 다짐 횟수(회) |
50(75) | 50 | |||
| 안정도(N) | 6,000이상 | 6,000이상 (7,500이상) |
6,000 이상 | ||
| 흐름값 (1/100cm) |
20 ~ 40 | ||||
| 공극률(%) | 3~7 | 3 ~ 6 | 3 ~ 7 | 3 ~ 5 | |
| 포화도(%) | 65 ~ 85 | 75 ~ 85(65 ~ 80)(2) | 65 ~ 85 | 75 ~ 85 | |
| 간접인장강도 (N/㎟) |
0.8 이상 | ||||
| 터프니스 (N*mm) |
8,000 이상 | ||||
| 수침 후 인장강도지수 |
0.7 이상 | ||||
| 구분 | PG 등급 | 마샬 안정도 (N) |
흐름값 (1/100cm) |
인장강도비 (TSR) |
| 7500 이상 |
기준치 20~40 |
기준치 0.75 이상 |
||
| 실시예 1 | 86-22 | 12041 | 32 | 0.81 |
| 실시예 2 | 64-22 | 9987 | 31 | 0.79 |
| 실시예 3 | 64-22 | 11097 | 31 | 0.79 |
이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (2)
- 순환골재, 일반골재, 일반아스팔트, 섬유첨가제, 반응성 열용융 폴리우레탄 수지, 개질제, 방동제, 안료 및 자외선 차단제를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 순환골재 35 내지 45 중량부, 일반골재 40 내지 60 중량부, 일반아스팔트 5 내지 10 중량부, 섬유첨가제 0.1 내지 0.5 중량부, 반응성 열용융 폴리우레탄 수지 0.1 내지 0.3 중량부, 개질제 1 내지 3 중량부, 방동제 0.1 내지 0.3 중량부, 혼화제 0.1 내지 0.3 중량부, 안료 0.5 내지 1.5 중량부 및 자외선 차단제 0.1 내지 0.2 중량부의 중량 비율로 포함되는 것을 특징으로 하는 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물.
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| KR1020220070495A KR20230170238A (ko) | 2022-06-10 | 2022-06-10 | 순환골재를 이용한 재생 아스콘 조성물 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230170238A (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100740671B1 (ko) | 2006-03-02 | 2007-07-18 | 강원대학교산학협력단 | 폐 아스콘을 이용한 재생 아스콘의 제조방법 |
| KR101141259B1 (ko) | 2011-11-09 | 2012-05-04 | 충청환경산업 주식회사 | 폐아스콘 및 폐콘크리트를 재활용한 친환경성 상온 재생포장재 조성물 |
| KR101474953B1 (ko) | 2014-01-02 | 2014-12-22 | 도솔환경산업 주식회사 | 상온식 재생아스콘 제조방법 |
-
2022
- 2022-06-10 KR KR1020220070495A patent/KR20230170238A/ko unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100740671B1 (ko) | 2006-03-02 | 2007-07-18 | 강원대학교산학협력단 | 폐 아스콘을 이용한 재생 아스콘의 제조방법 |
| KR101141259B1 (ko) | 2011-11-09 | 2012-05-04 | 충청환경산업 주식회사 | 폐아스콘 및 폐콘크리트를 재활용한 친환경성 상온 재생포장재 조성물 |
| KR101474953B1 (ko) | 2014-01-02 | 2014-12-22 | 도솔환경산업 주식회사 | 상온식 재생아스콘 제조방법 |
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