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작성일 : 15-01-13 16:19
건식 생산 방법
 글쓴이 : 최고관리자
조회 : 2,620  
   건식 생산 방법
신기술은 CRM분말 뿐만 아니라 PE분말등의 개질첨가재를 사용 하였습니다. 이에 관련해서 설명 을 서술하려 합니다.
본 서술에 참고한 PMA관련 기술에 대한 참고문헌(4)을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

1) 신기술에 사용한 개질 첨가재
본 신기술에 PMA의 첨가재로서 CRM과 Polyethyene(PE) 및 기타 첨가재는 각각 40∼50%, 30∼ 50% 및 10∼20%로 되어 있다. 주요한 첨가재는 CRM과 PE이다.

(1) LDPE만을 첨가하여 개질 하였을 때 효과
  아스팔트 개질재로 쓰일수 있는 SBS ,SBR ,LDPE, LLDP중에서 먼저 PE가 첨가되어 개질시키는 효과에 대해서 설명
하기로 한다.
열가소성 수지로써 폴리머 또는 elastomer, plastomer로 불리우며 이것들의 종류는LDPE (Low Den sity Polyethylene)
및 LLDPE(Linear Low Density Polyethlene) 및 EVA(EthyleneVynil Accetate)등이 있다.
신기술에서는 Polyethylene중 국내에서 생산이 가능하며, 아스팔트 개질첨가재로써 실험적 연구가 있는 LDPE 분말을
사용하였다.
이 소재에 대한 화학적 성질은 다음과 같다.

Material
Volatility
Viscosity
Color
Tensile Strength(Kg/㎠)
Type
Softening Point
(연화점)
LDPE
0.62
480
White
233
Powder
120∼150℃

이 소재에 관해서 AP-3에 본 첨가재를 3∼7%를 넣고 160℃ 전후해서 혼합액으로 만들어 인공노화 시험 크로마토 분석을 한 결과와, 상기 언급한 다른 개질재들도 동시에 시험해 본 결과의 보고서 ( 강원대학교 김광우 박사 - 96년6월 강원대학교 아스팔트 포장 첨단기술) 에 의하면 그 중에서 LDP E가 노화에 강함을 알 수 있다고 보고하였다.
또한 이 소재만으로 만든 개질 아스팔트 혼합물은 개질 하지 않는 아스팔트 혼합물보다 평균 40% 강하고, 탄성계수는 평균 3.6배 이상 높아 가장 우수하였다고 하였다.
또한 LDPE는 그림 7-1 사진에서 보여진 바와 같이 곁사슬이 길게 여러 가닥 존재하지만 LLDPE는 단순히 선형이므로 폴리머 자체의 비교시에는 LDPE가 더 높은 강도를 나타낸다고 하였다.
또한 SBS(슈퍼팔트)나 SBR(라텍스)아스팔트에 비해 폴리에티랜은 입자가 아스팔트에 분산되어 혼합된 상태로 존재하면서 개질을 일으키는데 효과가 더 큰 것으로 보고하였다.
 

그림 7-1 노보팔트 개질재의 구조(현미경사진 및 모형도)
 
당사와 국내외적으로 협력을 하고 있는 오스트리아의 Richard Felsinger International GMBH 사는 LDPE의 분말을 가지고 개질을 하였을 때의 아스팔트 혼합물에 대해서 「노보팔트」(NOVOPHAL T) 라는 상표명으로 수많은 시공실적을 가지고 있으며 그들의 시험 Data를 제시하면 그 결과는 아 주 좋게 나타나고 있다.
 

그림 7-2 휠 트랙킹 시험


그림 7-3
8년 공용후 고속도로 A23의 소성깊이 측정 (비엔나 남동 우회로)

(2) CRM만을 첨가하여 개질 하였을 때 효과
  CRM을 첨가하는 방법중 습식에 관하여서는 Mcdonald식, 연속Blending식 등이 있으며 이는 아스 팔트를 개질시키기 위한 필요장비를 반드시 갖추어야 하고 일일 연속으로 많은량을 시공할 때 그 CRM 혼합에 필요한 혼합 장비(Tank), 숙성장비, 정확한 계량에 의한 공급방식, 숙성시간에 따른 열에너지 소모,온도관리와 관련한 정확한 점도관리 등의 품질유지, 협소한 아스콘 공장에서의 연 속적인 아스팔트 탱크로리의 이동등, 수많은 문제점을 안고 있다.

이에 대해서 건식의 장단점과 당 신기술의 획기적인 개선 방향을 서술하면 다음과 같다.
기존의 건식은 1㎜∼6.4㎜ 정도의 고무입자를 건식으로 투입한다고 한다.
즉 1960년대 스웨덴의 Skega AB 와 AB Vaegfoerbaetring사가"Rubitol"이라는 제품의 개발로 시작되어 1978년에 특허를받을 때 까지 "PlusRide"의 기술이 있었다.
이 기술은 아스팔트 혼합에 앞서 개립도 골재에 고무분말의 일부 를 첨가하여 CRM아스팔트 혼합물을 제조하는 원리이다. 고무분말의 입자는 맥도날드 보다 굵고 그 크기는 1.6㎜∼6.4㎜이며 총중량비의 3%∼6%를 섞는다. 고무분말의 투입은 25Kg 단위의 비닐 포장에 넣어 아스콘 Plant Mixer에 직접 넣어 생산한다.

이 방식은 고무분말을 골재의 일부로 보는 것이었다.
또한 1986년 오리건 주립대학의 Takallow 씨 가 개발한 Generic 건식기술 임. 이것은 PlusRide 공법이 GapGrade에 한정해서 쓰던것을 밀입도 와 Gap입도도 쓸 수 있도록 개발시켰다는 점이다.

이 방법은 TAK방식이라고도 하며, 건식공법으로써 뉴욕주에서는 고무분말을 1%∼3% 혼합한 아 스팔트 혼합물에 대하여 시험시공을 통해 관찰되고 있다. 또한 CRM의 화학적 구성을 보면 다음과 같다.

타이어 고무는 기본적으로 천연고무(말레이산 Natural Rubber Base), 합성고무(Synthetic Butil계 고무), 카본블랙(Carbon Black) 및 기타 첨가재의 합성체이다.
또한 타이어는 타이어 고무 외에 섬유질과 철사가 망형으로 짜여 고무층에 밀착 내장되어 있다.

재활용 타이어 고무분말의 화학적 조성표
화학적 성분
승용차/소형트럭의
트래드(%)
중형(대형트럭)의
트래드(%)
전체 타이어
고무 (%)
범위(Min)
아세톤추출물
(Aceton Extract)
17.2
11.4
15.1
5.8
회분(Ash)
4.8
5.1
5.0
0.28
카본블랙
(Carbon Black)
32.7
33.2
32
1.2
탄화수소
(Rubber Hydrocarbon)
42.9
50.2
47.9
7.3

또한 CRM첨가에 관한 유래를 서술하면 다음과 같다. 처음 천연고무를 아스팔트에 첨가한 것은 1840년대이다.
타이어 고무를 아스팔트에 첨가한 것은 1950년대에 시도되었으나, 실제 도로포장 에 폐타이어 고무를 첨가하여 활용하기는 그 이후 여러 시행착오를 거쳐 1975년에 고무분말을 첨 가한 아스팔트를 사용하였다.
당사의 신기술이 출원되기 이전의 방법은 아래와같다.

기존 CRM혼합 기술의 분류
□ CRM을 첨가시키는 목적
  CRM을 첨가한 아스팔트는 70년대 부터 20∼30년에 걸쳐 다음과 같은 장점을 인정 받음.
    ☞ 골재와 액의 부착력 부족으로 인한 결함을 개선(점도, 연화점, 침입도, 박막점성 증가)
☞ 고온의 Rutting 방지(Plastic Deformation)
☞ 저온의 Crack방지
☞ 내구성 증대
☞ 도로의 경제성 제고(수명증가로 인한 보수/관리비용 절감효과)
☞ 자원재생의 활용 등

건식방법(Dry Type)에 관하여 미국 캘리포니아주 로스엔젤레스시의 건설부 산하 고무아스팔트 기술센터(Rubberised Asphalt Concrete Technology Center)는 CRM아스팔트 즉 RAC(RubberIsed Asphalt Concrete)관해서 아주 상세히 언급하여 놓고 있다.
최근의 동향(1999.3)에서 살펴보면 Blending Process는 Wet Method, Dry Method, or Refinery Metho d가 있다고 하였다(별첨 참조)
또한 김주원 박사(성원기술연구소)의 한국토목학회 발표(94.4월호)에 의하면 당사 신기술출원한 CRM건식투입과 흡사한 내용으로 발표한 것이 있다.
이건식 Type에 관하여 기술한 것을 인용하면 다음과 같다.

◆ 특허 일반 기술방식(건식)
1. PlusRide 방식보다 고무의 혼합량을 약간 적게 하고, 고무입자의 크기도 세립의 것으로 하여 골재의 입도에 맞춘 것을 사용한다.
잔입자는 필러와 같이 아스팔트와 작용하고, 굵은 입자는 혼합물에서 탄성골재를 형성한다.
통상적인 밀입도 골재가 사용되며 고무분말의 입자분포는 골재입도에 맞추어 조정한다
2. 1과 다른 방식으로 No.80체 크기의 고무분말을 혼합하여 미립분이 아스팔트 첨가제 역할을 하는 방식도 쓰이고 있다. 이 미립분은 혼합,저장 및 현장까지 운반과정에서 아스팔트를 개질하는 것으로 믿어진다.
이 방식은 뉴욕, 일리노이주, 플로리다, 캔사스, 아이오와, 오레곤, 캘리포니아,온타리오주및 캐나다 등에서 시험 실시 되었다.
그 양은 중량비로 1%∼3%의 고무분말을 사용한다. 또한 다짐은 고무분말의 아스팔트와의 반응을 지속시키기 위해서 60℃까지 다짐을 계속한다

따라서 당사의 신기술에 사용되는 PMA는 PE와 CRM과 혼합된 미세한 초분말 상태이며 전체 혼합 물중에서 1%∼3% 범위 안에서 사용된다.

도로의 용도와 등급, 계절온도 변화에 따라 그 양을 조절하여 사용한다.
CRM만을 건식으로 사 용 하는 방법도 구체적인 설명과 그 양도 실제적으로 명시되어 있다. 본 신기술의 첨가제인 "DAMA( Drain Asphalt Modified Additive)"를 에코팔트 뿐만 아니라 밀입도(Dense)Asphalt(#78)와 SMA(Sto ne Metric Asphalt)에도 1%씩 넣어 그 변화를 일반적인 시험항목으로 비교해 보았으며 그 실험 결과는 다음과 같다.

시험 결과
배합종류
시험항목
한국건자재 시험연구원
(1999. 3. 30)
VIATOP
독일산 수입품(Natural Fiber)
#78일반밀입도
#78+DAMA
SMA+VIATOP
SMA+DAMA
마샬안정도
1,199
1,652(38%증가)
629
709(12%증가)
플 로 우 치
33
38
30
44
밀 도
2.389
2.402
2.220
2.228

상기 결과에서 #78 밀입도와 SMA에서도 마샬안정도가 각각 12%와 38%증가 되는 것으로 나타나고 있다.
이것은 SMA에서는 Filler성분이 #78보다 많고, Binder도 많은 내유동성인 배합인 것을 잘 나타내고 있으며 #78 밀입도(Dense)에서의 마샬안정도 증가와 플로우치의 증가는 PE와 CRM의 장점이 작용하는 특성을 나타내고 있다.

또한 본 기술에 적용한 DAMA가 국내 SMA에 첨가되는 VIATOP(Natural Fiber)를 대체할수 있는 것 으로 볼수 있다.

DAMA를 기존 Hot Mix Asphalt Plant에 넣는 방법은 다음과 같다.
10Kg/1Bag 단위로 Low Melt Vynil봉투에 넣어져 있는 DAMA를 별도의 가열이나 장치등 필요 없으며 기존 아스콘 공장의 Mixer내부에 투입된다.
1TON당 1%∼3%내외의 양으로 투입 시키며, 혼합 시간(Mixing Time)은 기존 Pug Mill Mixer Type으로 볼 때 1분정도이다(별첨참조)

또한 당사의 DAMA는 개질아스팔트의 본고장인 영국(DDM사)에서 독점수입권을 요구하여 수출 계약을 맺은바 있으며(별첨# 참조)이로써 당 신기술의 첨가재를 유럽에 수출할 수 있게 되었다.