KR100637020B1 - Manufacturing method of crack sealant - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도로봉합재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아스팔트에 폐타이어분말, 스티렌부타디엔스티렌 및 스티렌부타디엔고무를 혼합하여 도로봉합재를 제조함으로써, 탄성복원력이 우수함은 물론, 저온에서도 접착성이 우수하여 도로의 수명을 연장시키도록 한 것으로, 혼합탱크에 스티렌부타디엔고무를 투입하는 단계(S1)와, 아스팔트를 150∼170℃로 예열하는 단계(S2)와, 상기 스티렌부타디엔고무가 투입된 혼합탱크에 예열된 아스팔트를 소량씩 투입하는 단계(S3)와, 상기 혼합탱크를 190∼220℃로 가열하는 단계(S4)와, 상기 가열된 혼합탱크에 폐타이어분말 및 스티렌부타디엔스티렌을 일정비로 투입, 혼합하는 단계(S5)와, 상기 혼합된 혼합물을 일정시간 숙성하는 단계(S6)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method of manufacturing a road sealing material, and more particularly, by mixing waste tire powder, styrene butadiene styrene and styrene butadiene rubber in asphalt to prepare a road sealing material, as well as excellent elasticity resilience, even at low temperatures It is excellent to extend the life of the road, the step of adding styrene butadiene rubber to the mixing tank (S1), the step of preheating the asphalt to 150 ~ 170 ℃ (S2), the styrene butadiene rubber is mixed Injecting a small amount of preheated asphalt into the tank (S3), and heating the mixing tank to 190 ~ 220 ℃ (S4), and the waste tire powder and styrene butadiene styrene into the heated mixing tank at a constant ratio , And mixing (S5) and aging the mixed mixture for a predetermined time (S6).
아스팔트, 폐타이어, SBS, SBR, 숙성Asphalt, Waste Tire, SBS, SBR, Aging
Description
도 1은 본 발명에 의한 도로봉합재의 제조공정도.1 is a manufacturing process of the road sealing material according to the present invention.
본 발명은 도로봉합재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아스팔트에 폐타이어분말, 스티렌부타디엔스티렌 및 스티렌부타디엔고무를 혼합하여 도로봉합재를 제조함으로써, 탄성복원력이 우수함은 물론, 저온에서도 접착성이 우수하여 도로의 수명을 연장시키도록 한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a road sealing material, and more particularly, by mixing waste tire powder, styrene butadiene styrene and styrene butadiene rubber in asphalt to prepare a road sealing material, as well as excellent elasticity resilience, even at low temperatures This is to extend the life of the road.
아스팔트 포장도로는 초기시공 후 시간이 경과함에 따라 바퀴 패임 현상(Rutting)이나 균열(Crack) 등으로 인하여 포장 파손이 일어난다. 이러한 도로의 파손 원인 중 하나인 균열은 주로 태양열(자외선)과 습기(수분)의 영향으로 발생하는 데, 태양열은 아스팔트를 산화시키며 수축과 팽창작용으로 틈새를 만들어 결국 균열이 생기게 하고, 습기는 포장 하부층까지 스며들어 포장 구조를 약하게 만든다.Asphalt pavement roads are damaged due to wheel rutting or cracking as time passes after initial construction. Cracks, one of the causes of road breakage, are mainly caused by the effects of solar heat (ultraviolet rays) and moisture (moisture). Solar heat oxidizes asphalt, shrinks and expands to create gaps and eventually cracks. Seeps into the lower layer, weakening the packaging structure.
상기한 균열을 방치할 경우 물이 스며들어가 도로의 파괴가 진행되고, 이러 한 상태에서의 도로 표면의 차량 통행은 곧 균열 주변의 포장구조를 더욱 악화시키고 나아가 포트홀(도로가 움푹 접시 모양으로 패여서 결국 포장이 떨어져 나가는 현상)로 발전되어 도로의 안전운행의 위험요소가 되는 바, 이러한 균열에 대해 적절한 관심을 갖고 대응하면 포장 파손 문제의 확산을 방지하고 포장의 수명을 배가시킬 수 있는 것이다.If the crack is left unattended, water will seep into the road and the road will be destroyed. In this state, the traffic on the surface of the road will worsen the pavement structure around the crack and furthermore, As a result, the pavement falls off and becomes a risk factor for the safe operation of the road. If proper care is taken with such cracks, the pavement breakage problem can be prevented from spreading and the pavement life can be doubled.
우리 나라의 경우 신설도로보다는 앞으로 기존의 도로를 보수해야 할 시대를 맞이하였는 바, 이러한 포장 파손을 보수하는데 97년 기준 우리 나라에서 지출된 비용이 약 2,800억 규모이며 이는 해마다 50억 이상 증가 추세에 있다.In the case of Korea, it is time to repair existing roads rather than new ones. As of 1997, the cost of repairing such pavement was about 280 billion, which is increasing more than 5 billion every year. have.
지금까지는 아스팔트 및 콘크리트 포장도로의 균열된 부위를 보수하는 방법이 단기적인 방책을 갖고 있었고, 또한 이를 보수해야 할 시기를 놓치어 많은 도로들이 크랙이나 이음매부에서 우수가 차고 차량통과시 윤하중의 반복 작용으로 더 심각한 크랙, 포트홀 등으로 도로의 수명이 단축되었다.Until now, the method of repairing the cracked areas of asphalt and concrete pavement had short-term measures and also missed the time to repair them. More severe cracks, potholes, etc., have shortened the life of the road.
현재 우리 나라에서는 도로의 균열을 보수하기 위하여 수입에 의존하고 있으나 수입품의 경우 대부분이 조인트 실러(Joint Sealer)용이기 때문에 도로 균열보수용에 적합한지 제조사와의 충분한 합의가 있어야 했다. Currently, our country relies on imports to repair road cracks, but since most imports are for joint sealers, there must be sufficient agreement with the manufacturer to determine whether they are suitable for road crack repairs.
한편 유럽이나 북미(특히 미국)에서는 기존의 포장 공법의 약점을 보완한 여러 종류의 개질 아스팔트공법을 연구, 실용화하였는 바, 그 중 하나가 약 20%의 폐 타이어 고무분말을 첨가한 "고온 혼합 고무아스팔트" 공법이며 이는 폐타이어 고무가 지닌 우수한 성분(내산화물질 및 자외선 차단물질 등)을 아스팔트와 결합시켜 도로에 적용한 것으로서 기존 도로의 문제를 대폭 개선하여 이미 20년 전부터 미국 등지에서도 일반적인 도로보수공법으로 사용되고 있다.On the other hand, in Europe and North America (especially the United States), various types of modified asphalt methods have been researched and put into use, which supplement the weak points of the existing pavement methods. Asphalt "is a method that combines the excellent components of waste tire rubber (such as oxidation-resistant and UV-blocking materials) with asphalt, and significantly improves the existing road problems. Is being used.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 종래의 도로봉합재가 지닌 제반 문제점을 해결하기 위하여, 아스팔트에 폐타이어, 스티렌부타디엔스티렌, 스티렌부타디엔고무를 혼합함으로써, 아스팔트의 탄성력을 개선하고, 저온의 접착력을 우수하게 하며, 저온과 고온에서의 물성을 개선하도록 할뿐만 아니라, 포장도로에 발생하는 균열에 도로봉합재를 도포하거나 주입하여 균열 확산 및 수분 침투를 방지함으로써 도로의 수명을 연장할 수 있도록 하는 도로봉합재의 제조방법을 제공함에 있다.
Therefore, an object of the present invention is to mix the waste tire, styrene butadiene styrene, styrene butadiene rubber to asphalt, in order to solve all the problems of the conventional road sealing material described above, to improve the elasticity of the asphalt, excellent adhesion at low temperatures In addition to improving physical properties at low and high temperatures, road sealants can be used to extend or extend the life of roads by preventing or spreading cracks and water penetration by applying or injecting road sealants into cracks generated on pavements. To provide a manufacturing method.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도로봉합재의 제조방법은,Road sealing material manufacturing method of the present invention for achieving the above object,
혼합탱크에 스티렌부타디엔고무를 투입하는 단계(S1)와,Injecting styrene butadiene rubber into the mixing tank (S1),
아스팔트를 150∼170℃로 예열하는 단계(S2)와,Preheating the asphalt to 150 ~ 170 ℃ (S2),
상기 스티렌부타디엔고무가 투입된 혼합탱크에 예열된 아스팔트를 소량씩 투입하는 단계(S3)와,Injecting a small amount of preheated asphalt in the mixing tank in which the styrene butadiene rubber (S3) and
상기 혼합탱크를 190∼220℃로 가열하는 단계(S4)와,Heating the mixing tank to 190 to 220 ° C. (S4),
상기 가열된 혼합탱크에 폐타이어분말 및 스티렌부타디엔스티렌을 일정비로 투입, 혼합하는 단계(S5)와,(S5) and mixing waste tire powder and styrene butadiene styrene in a predetermined ratio to the heated mixing tank;
상기 혼합된 혼합물을 일정시간 숙성하는 단계(S6)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.It characterized in that it comprises a step (S6) of aging the mixed mixture for a certain time.
또한 상기 스티렌부타디엔고무는 고형분이 30∼70%인 것을 특징으로 한다.In addition, the styrene butadiene rubber is characterized in that the solid content of 30 to 70%.
또한 상기 폐타이어분말의 입도는 0.075∼2.0mm인 것을 특징으로 한다.In addition, the particle size of the waste tire powder is characterized in that 0.075 ~ 2.0mm.
또한 상기 스티렌부타디엔스티렌은, 그 입도가 1.0∼1.5 
또한 상기 숙성단계(S5)시 숙성온도는 150∼175℃이고, 숙성시간은 2∼5시간인 것을 특징으로 한다.In addition, the ripening step (S5) during the aging temperature is 150 ~ 175 ℃, the aging time is characterized in that 2 to 5 hours.
또한 그 배합비는 아스팔트 81∼89중량%, 분쇄된 폐타이어 8∼12중량%, 스티렌부타디엔스티렌 2∼4중량% 및 스티렌부타디엔고무 1∼3중량%인 것을 특징으로 한다.Moreover, the compounding ratio is 81 to 89 weight% of asphalt, 8 to 12 weight% of crushed waste tires, 2 to 4 weight% of styrene butadiene styrene, and 1 to 3 weight% of styrene butadiene rubber.
이하 본 발명을 도면을 참조하여 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 도로포장재의 제조공정도로서, 혼합탱크에 스티렌부타디엔고무를 투입(S1), 아스팔트 예열(S2), 예열된 아스팔트를 스티렌부타디엔고무가 투입된 혼합탱크에 투입(S3), 혼합탱크 가열(S4), 폐타이어분말 및 스티렌부타디엔스티렌 투입, 혼합(S5) 및 숙성단계(S6)로 된다.1 is a manufacturing process diagram of the road pavement material according to the present invention, styrene butadiene rubber in the mixing tank (S1), asphalt preheating (S2), preheated asphalt into the styrene butadiene rubber in the mixing tank (S3), mixing tank Heating (S4), waste tire powder and styrene butadiene styrene input, mixing (S5) and aging step (S6).
먼저, 혼합탱크에 스티렌부타디엔고무를 투입(S1)하고, 아스팔트를 150∼170℃로 예열(S2)한다. First, styrene-butadiene rubber is put into a mixing tank (S1), and asphalt is preheated to 150-170 degreeC (S2).
상기 스티렌부타디엔고무를 혼합탱크에 투입(S1)하는 단계와 아스팔트를 예열(S2)하는 단계는 별도의 공정이므로 그 순서가 바뀌는 것도 가능함은 물론이다.Since the step of injecting the styrene butadiene rubber into the mixing tank (S1) and the step of preheating the asphalt (S2) are separate processes, the order may be changed.
또한 상기 스티렌부타디엔고무(SBR)는 기존의 아스팔트를 개질화시켜 연화점을 증가시켜주고, 저온물성을 개선시켜주는 역할을 한다. 그리고 스티렌부타디엔고무는 상온에서 액체상태로 수분과 고형분을 함유하고 있는데, 고형분이 40%(수분60%) 미만이면 수분이 과다하여 아스팔트와 혼합시 끓어넘치는 현상들이 일어나 생산시 어려움이 있고, 고형분이 70%(수분30%)를 초과하면 점도가 너무 높아 생산시에 비효율적이므로, 고형분이 40∼70%인 것을 사용한다. In addition, the styrene butadiene rubber (SBR) serves to improve the low temperature properties and to increase the softening point by reforming the existing asphalt. Styrenebutadiene rubber contains water and solids in liquid form at room temperature. If the solids content is less than 40% (moisture 60%), the moisture is excessive, which causes boiling phenomena when mixing with asphalt. If it exceeds 70% (30% water), the viscosity is too high and is inefficient at the time of production, so that a solid having 40 to 70% of solid content is used.
또한 아스팔트의 예열온도가 150℃ 미만이면 폐타이어분말, 스티렌부타디엔고무와의 물리적 반응이 일어나기 어렵고 170℃를 초과하면 비효율적이므로, 예열온도를 150∼170℃로 한다.In addition, when the preheating temperature of the asphalt is less than 150 ° C, physical reactions with the waste tire powder and the styrene butadiene rubber are less likely to occur, and if it exceeds 170 ° C, the preheating temperature is set to 150 to 170 ° C.
상기 아스팔트가 예열(S2)되면 스티렌부타디엔고무가 투입된 혼합탱크에 예열된 아스팔트를 소량씩 투입(S3)하여 수분을 제거한다.When the asphalt is preheated (S2) to remove the moisture by adding a small amount of preheated asphalt (S3) to the mixing tank in which styrene butadiene rubber is added.
이 때 아스팔트를 소량씩 투입하는 이유는 한꺼번에 아스팔트를 다 넣거나, 예열된 아스팔트에 스티렌부타디엔고무를 넣을 경우 끓어넘치는 정도의 부피가 매우 크므로 사고의 위험성이 크기 때문이다. At this time, the reason for adding a small amount of asphalt is that the risk of an accident is large because the volume of boiling is very large when the asphalt is added all at once or when styrene-butadiene rubber is added to the preheated asphalt.
상기 스티렌부타디엔고무와 아스팔트가 투입(S3)되면, 상기 혼합탱크를 190∼220℃로 가열(S4)한다. 상기 가열온도가 190℃ 미만이면 폐타이어분말 및 스티렌부타디엔스티렌과의 물리적 반응이 어렵고 220℃를 초과하면 아스팔트의 물성이 변화되므로 가열온도를 190∼220℃로 한다.When the styrene butadiene rubber and the asphalt is charged (S3), the mixing tank is heated to 190 ~ 220 ℃ (S4). If the heating temperature is less than 190 ° C, physical reactions with the waste tire powder and styrene-butadiene styrene are difficult, and if it exceeds 220 ° C, the physical properties of the asphalt are changed, so the heating temperature is 190 to 220 ° C.
상기 가열된 혼합탱크에 다시 폐타이어분말과 스티렌부타디엔스티렌을 일정비로 투입, 혼합(S5)한다. Waste tire powder and styrene butadiene styrene are added to the heated mixing tank at a predetermined ratio and mixed (S5).
이 때 상기 폐타이어 분말은 입도가 0.075mm 미만이면 분쇄시 어려움이 발생되어 비효율적이고 2.0mm를 초과하면 입자가 굵어 아스팔트와 물리 화학적인 반응이 느리기 때문에 숙성이 제대로 이루어지지 않고, 탄성과 연화점이 떨어져 품질이 저하되므로, 폐타이어 분말의 입도를 0.075∼2.0mm로 분쇄하여 사용하는 것으로, 폐타이어는 아스팔트의 저온과 고온에서의 탄성과 연화점을 우수하게 하는 역할을 한다.At this time, the waste tire powder is difficult to grind when the particle size is less than 0.075mm, and inefficient, and when the particle size exceeds 2.0mm, aging is not performed properly because the physicochemical reaction with the asphalt is slow, and the elasticity and softening point are poor. Since the quality is lowered, the particle size of the waste tire powder is pulverized to 0.075 to 2.0 mm, and the used waste tire serves to improve the elasticity and softening point of the asphalt at low and high temperatures.
또한 상기 스티렌부타디엔스티렌(SBS)은 아스팔트의 저온에서 접착력을 개선시켜 주는 것은 물론, 아스팔트의 연화점을 높여주어 고온에서도 변형이 일어나지 않도록 하는 것으로, 그 입도를 1.0∼1.5 
그리고 상기 투입되는 구성물의 배합비는, 도로봉합재 100중량%를 기준으로 아스팔트 81∼89중량%, 폐타이어분말 8∼12중량%, 스티렌부타디엔스티렌 2∼4중량% 및 스티렌부타디엔고무 1∼3중량%로 하는데, 폐타이어분말이 8중량% 미만이면 소량이 되어 아스팔트의 탄성을 개선하는 효과가 미미하게 되고 12중량%를 초과하면 아스팔트와의 반응시간이 길어져 경제적이지 못하며, 스티렌부타디엔스티렌이 2중량% 미만이 되면 저온물성 개선효과가 미미하게 되고 4중량%를 초과하면 숙성시간이 길어지고 고점도가 되어 생산성이 떨어지므로 경제적으로 효율적이지 못하며, 스티렌부타디엔고무가 1중량% 미만이면 그 효과가 미미하고 3중량%를 초과하면 점도가 증가되어 생산성이 좋지 못하기 때문이다.The mixing ratio of the constituents to be added is 81 to 89% by weight of asphalt, 8 to 12% by weight of waste tire powder, 2 to 4% by weight of styrene-butadiene styrene and 1 to 3% by weight of styrene-butadiene rubber, based on 100% by weight of road sealing material. If the waste tire powder is less than 8% by weight, it becomes a small amount, and the effect of improving the elasticity of the asphalt becomes insignificant.If it exceeds 12% by weight, the reaction time with the asphalt is not economical, and the styrene-butadiene styrene is 2% by weight. If it is less than%, the effect of improving low temperature properties is insignificant, and if it exceeds 4% by weight, the aging time is long and the high viscosity decreases the productivity, which is not economically efficient.If the styrene-butadiene rubber is less than 1% by weight, the effect is insignificant. If the content exceeds 3% by weight, the viscosity is increased and productivity is not good.
혼합(S5)이 완료되면, 혼합된 혼합물을 일정시간 숙성(S6)한다. 이 때 숙성조건은 150∼175℃의 온도에서 2∼5시간 숙성하는 바, 상기 숙성온도가 150℃ 미만이면 폐타이어분말의 팽창(swelling)이 어려워 물리적 반응이 충분히 일어나지 않으며 175℃를 초과하면 스티렌부타디엔스티렌의 물성이 변화될 수 있으며, 숙성시간이 2시간 미만이면 스티렌부타디엔스티렌이 충분히 녹지 않고 5시간을 초과하면 과다한 시간이 소요되어 경제적이지 못한 문제점이 있으므로, 150∼175℃에서 2∼5시간 숙성한다.When mixing (S5) is complete, the mixed mixture is aged for a predetermined time (S6). At this time, the aging conditions are aged for 2 to 5 hours at a temperature of 150 to 175 ° C. If the aging temperature is less than 150 ° C, the swelling of the waste tire powder is difficult, so that a physical reaction does not occur sufficiently. The physical properties of butadiene styrene can be changed. If the aging time is less than 2 hours, styrene butadiene styrene is not sufficiently dissolved and exceeds 5 hours. Mature.
상기한 숙성(S6) 공정을 통하여, 폐타이어분말이 아스팔트 성분 중 아로마 오일(Aromatic oil)을 흡수하여 고점도가 되도록 함과 동시에, 겔(Gel) 상태의 도로균열봉합재용 바인더를 제조할 수 있도록 하는 것이며, 스티렌부타디엔스티렌 역시 충분히 녹아 아스팔트와 혼합되게 되고, 스티렌부타디엔고무 또한 아스팔트를 개질화시키는 작용을 하는 것이다.Through the aging process (S6), the waste tire powder to absorb the aromatic oil (Aromatic oil) in the asphalt component to make a high viscosity, and at the same time to be able to manufacture a binder for road crack seal material in the gel (Gel) state Styrene butadiene styrene is also sufficiently melted and mixed with asphalt, and styrene butadiene rubber also serves to reform the asphalt.
추가적으로, 본 발명에서 아스팔트 폐타이어를 이용하는 것은, 버려진 폐타이어를 수거하여 원재료로 효율적으로 재활용함으로써, 자원 재활용은 물론 폐기물 재활용을 할 수 있도록 하는 것이므로, 폐타이어를 대신하여 천연고무나 일반 합성고무를 이용할 수 있음은 물론이며, 폐타이어와 별도의 고무를 혼합하여 사용할 수도 있는 것이다. In addition, the use of asphalt waste tires in the present invention, by recycling the waste tires to be efficiently recycled as raw materials, so as to be able to recycle resources as well as waste, natural rubber or synthetic rubber instead of waste tires Of course, it is also possible to use a mixture of waste tires and a separate rubber.
상기와 같은 방법으로 제조되는 도로봉합재는 아스팔트 및 콘크리트 포장도로에 발생하는 균열에 주입기로 도포하거나 라우터(Router)로 홈통을 만든 후에 주입기로 주입하여 균열 확산 및 수분 침투를 방지함으로서 도로의 수명을 연장시키는 것이다.The road sealing material manufactured by the above method is applied to the cracks generated on the asphalt and concrete pavement with an injector or made of a gutter with a router, and then injected into the injector to prevent crack diffusion and moisture penetration, thereby extending the life of the road. It is to let.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples.
(실시예)(Example)
하기 표 1과 같은 배합비로 실험을 실시하였다. 실험방법은 SBR에 아스팔트(AP-3)를 160℃로 예열하여 소량씩 투입하여 수분을 날려보낸 후 200∼210℃로 가 열하여 폐타이어분말 및 SBS를 넣은 다음 175℃에서 1.5hr 동안 숙성시켰다. The experiment was carried out in the compounding ratio as shown in Table 1. Experimental method was preheated asphalt (AP-3) to 160 ℃ in SBR to blow water in small amounts and then heated to 200 ~ 210 ℃ to put waste tire powder and SBS and aged at 175 ℃ for 1.5hr. .
하기 표 2는 상기 실시예들의 물성시험 결과이다.Table 2 below shows the physical property test results of the examples.
(ASTM D5078은 도로균열보수재기준이며, ASTM D3405는 조인트실러기준임.)(ASTM D5078 is based on road crack repair material and ASTM D3405 is based on joint sealer.)
상기한 실험결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 도로봉합재는 ASTM D5078에 적합함을 알 수 있었다.As can be seen from the above experimental results, it was found that the road sealing material according to the present invention is suitable for ASTM D5078.
이상에서와 같이 본 발명을 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described in the above embodiments as described above, it is not necessarily limited thereto, and various modifications may be made without departing from the scope and spirit of the present invention.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 도로봉합재의 제조방법에 의하면, 아스팔트에 폐타이어, 스티렌부타디엔스티렌, 스티렌부타디엔고무를 혼합함으로써, 아스팔트의 탄성력을 개선하고, 저온의 접착력을 우수하게 하며, 저온과 고온에서의 물성을 개선하도록 할 뿐만 아니라, 포장도로에 발생하는 균열에 도로봉합재를 도포하거나 주입하여 균열 확산 및 수분 침투를 방지함으로써 도로의 수명을 연장할 수 있도록 하는 등의 유용한 효과를 제공한다. As described above, according to the manufacturing method of the road sealing material of the present invention, by mixing waste tire, styrene butadiene styrene, styrene butadiene rubber in asphalt, improve the elasticity of the asphalt, excellent adhesion at low temperatures, It not only improves the properties at high temperatures but also provides useful effects such as prolonging the life of the road by applying or injecting road sealant to cracks generated on the pavement to prevent crack diffusion and moisture penetration. .
Claims (6)
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