KR101276101B1 - A manufacturing method of asphalt using waste vinyl for agriculture - Google Patents
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Abstract
본 발명은 농업용 폐비닐을 이용한 아스팔트 혼합물 제조방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 아스팔트를 가열하는 단계와, 상기 아스팔트에 수지를 첨가하는 단계와, 상기 아스팔트에 첨가된 수지를 교반하는 단계로 이루어진 것에 관한 것으로, 일정 침입도(penetration)의 AP-5 아스팔트를 일정온도로 용융시킨 상태에서, 상기 용융된 아스팔트 일정량에 미립의 아스팔트 대체재 일정량을 첨가하여 일정온도에서 일정 교반속도로 일정시간 동안 교반하는 단계와, 광개시제인 Benzophenone(BP 상기 교반 과정을 거친 아스팔트에 첨가한 후, 일정범위의 파장(nm), 일정범위의 조사량 으로로 일정시간 동안 UV 자외선을 조사하는 단계를 거쳐 이루어지는 것으로, 상기 아스팔트 대체재는 LDPE, HDPE, EVA, PVC의 농업용 폐비닐(waste vinyl) 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합으로 조성된 것임을 특징으로 하는 농업용 폐비닐을 이용한 아스팔트 혼합물 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing asphalt mixture using waste vinyl for agriculture, and more particularly, comprising the steps of heating the asphalt, adding a resin to the asphalt, and stirring the resin added to the asphalt. In the state in which the AP-5 asphalt of a certain penetration (penetration) is melted at a constant temperature, by adding a predetermined amount of particulate asphalt substitute material to a predetermined amount of the molten asphalt and stirred for a predetermined time at a constant stirring speed at a certain temperature And a step of adding a photoinitiator Benzophenone (BP to the asphalt which has undergone the stirring process, and then irradiating UV ultraviolet rays for a predetermined time with a predetermined range of wavelengths (nm) and a predetermined range of irradiation doses. Is any one or two selected from waste vinyl such as LDPE, HDPE, EVA and PVC. Asphalt mixture using agricultural waste, characterized in that the plastic composition of a mixture to the preparation method on.
Description
본 발명은 농업 용도로 사용하는 폐비닐을 용융압출하여 펠렛을 제조한 후, 이와 같이 제조된 펠렛을 싸이클로헥산과 반응시켜 분말화하여, 이를 아스팔트의 대체재로 사용하는 것으로,The present invention is to produce a pellet by melt-extruding the waste vinyl used for agricultural use, and then reacted with the cyclohexane to powder the pellet prepared as described above, to use it as an alternative to asphalt,
본 발명에 따른 대체재를 사용하더라도 아스팔트의 기본 물성에 변화를 주지 않으면서도 아스팔트의 일정부분을 농업용 폐비닐을 대체할 수 있어 경제성 및 환경개선 효과를 가질 수 있으며,Even if the substitute material according to the present invention is used, it is possible to replace agricultural waste vinyl for a part of asphalt without changing the basic physical properties of the asphalt, thereby having economic and environmental improvement effects.
대체재를 사용하기 전 보다 오히려 아스팔트 경화시 강도특성을 높여주고 광개시제인 BP(Benzophenone)를 첨가하여 UV 경화를 함으로써 점도와 점탄성응력을 높이는 효과를 갖는 아스팔트 혼합물 제조방법에 관한 것이다.
Rather than before using an alternative, asphalt curing method improves the strength characteristics and by adding a photoinitiator BP (Benzophenone) UV curing to the asphalt mixture manufacturing method having the effect of increasing the viscosity and viscoelastic stress.
농업용으로 사용되는 폐비닐은 주로 LDPE(Low Density Polyethylene)와 HDPE(High Density Polyethylene)로 구분된다.Waste vinyl used for agriculture is mainly divided into low density polyethylene (LDPE) and high density polyethylene (HDPE).
상기 LDPE는 HDPE, PP(Poly Prophylene), PVC(Poly Vinyl Chloride)와 더불어 국내에서 가장 많이 사용되어지는 수지 중의 하나이며 무색투명하여 전기절연성, 내약품성 등이 양호하여 생활용기류, 전기절연부품, 포장용 필름 및 봉투류, 통신 케이블, 농업용 필름, 병류의 콘테이너 등에 널리 쓰인다. 전체에서 농업용 필름으로는 약 10%정도가 쓰인다.The LDPE is one of the most used resins in Korea, along with HDPE, PP (Poly Propylene) and PVC (Poly Vinyl Chloride). It is colorless and transparent, so it has good electrical insulation and chemical resistance, etc. Widely used in film and envelopes, communication cables, agricultural films, bottled containers. In total, about 10% of agricultural film is used.
상기 HDPE 역시 LDPE 및 PP, PVC와 더불어 국내에서 가장 많이 사용되어지는 수지 중의 하나이다. 전체 실수요에서 농업용으로는 약 4% 소용되어 LDPE보다는 적지만 전체적인 실수요는 오히려 더 많다. 성상은 LDPE와 중복되지만 세부적인 차이는 있다. 폐비닐의 순도는 수지가 12.2%, 잔토가 69.5%, 종말처리품이 4.1%, 그리고 기타가 14.2%정도이다. 폐비닐은 분해되기 위해서는 많은 시일이 소용되며, 조각시에는 대기의 2차 오염을 발생시키므로 가장 바람직한 방법은 재활용인데 재활용시 폐비닐 세척에도 많은 비용과 인력이 소요된다.The HDPE is also one of the most used resins in Korea along with LDPE, PP, PVC. About 4% of the total real demand is used for agriculture, which is less than LDPE, but the overall real demand is more. The appearance overlaps with LDPE but there are some differences. The purity of waste vinyl is 12.2% for resin, 69.5% for xanthoic soil, 4.1% for finished products and 14.2% for others. Waste vinyl requires a lot of seals to be decomposed, and the most preferred method is recycling because waste generates secondary pollution of the atmosphere.
따라서, 이와 같이 재활용이 까다로우면서도 환경오염문제를 일으키고 있는 농업용 폐비닐을 처리하기 위한 기술이 절실히 필요한 실정이다.
Therefore, there is an urgent need for a technology for treating agricultural waste vinyl, which is difficult to recycle and causes environmental pollution.
상기의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 농업용 폐비닐을 대체재로 사용하기 위한 분말화 과정을 거친 후, 상기 분말화된 농업용 폐비닐을 아스팔트의 일정부분을 대체할 수 있는 대체재로 사용함으로써, 농업용 폐비닐의 재활용에 따른 경제적 잇점과, 환경오염물질의 처리에 따른 환경개선 효과를 가짐과 동시에 대체재를 사용하기 전의 아스팔트의 물성과의 차이가 발생하지 않는 농업용 폐비닐을 이용한 아스팔트 혼합물 제조방법을 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.
In order to solve the above problems, the present invention after the powdering process for using the agricultural waste vinyl as a substitute, by using the powdered agricultural waste vinyl as a substitute that can replace a portion of the asphalt, Provides a method for producing asphalt mixture using waste vinyl for agriculture, which has the economic advantages of recycling waste vinyl and the environmental improvement effect by treatment of environmental pollutants and does not cause any difference between the physical properties of asphalt before using alternative materials. What is intended is for the purpose of the invention.
상기의 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,
본 발명은 아스팔트를 가열하는 단계와,The present invention comprises the steps of heating the asphalt,
상기 아스팔트에 수지를 첨가하는 단계와,Adding a resin to the asphalt,
상기 아스팔트에 첨가된 수지를 교반하는 단계로 이루어진 것에 있어서,In the step consisting of stirring the resin added to the asphalt,
침입도(penetration) 60 ~ 80인 AP-5 아스팔트를 130℃로 용융시킨 상태에서, 상기 용융된 아스팔트 70 ~ 90wt%에 미립의 아스팔트대체재 10 ~ 30wt%를 첨가하여 150 ~ 170℃의 온도에서 4,000 ~ 4,500rpm의 속도로 30분 ~ 1시간 30분 동안 교반하는 단계와,In the state of melting AP-5 asphalt having a penetration rate of 60 to 80 at 130 ° C., 10 to 30 wt% of the fine asphalt substitute is added to 70 to 90 wt% of the molten asphalt to 4,000 at a temperature of 150 to 170 ° C. Stirring for 30 minutes to 1 hour and 30 minutes at a speed of ˜4,500 rpm,
광개시제인 Benzophenone(BP, C6H5COC6H5) 0.5 ~ 1wt%를 상기 교반 과정을 거친 아스팔트에 첨가한 후, 파장(nm) 300 ~ 450, 조사량 18mW/㎡으로 30 ~ 90초 동안 UV 자외선을 조사하는 단계를 거쳐 이루어지는 것으로,Benzophenone (BP, C 6 H 5 COC 6 H 5 ), a photoinitiator, was added to the asphalt after the stirring process, followed by UV for 30 to 90 seconds at a wavelength (nm) of 300 to 450 and an irradiation dose of 18 mW / m 2. It is made through the step of irradiating ultraviolet rays,
상기 아스팔트대체재는 LDPE(Low density polyethylene), HDPE(High density polyethylene), EVA(Ethylene vinyl acetate), PVC(Polyvinyl chloride)의 농업용 폐비닐(waste vinyl) 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합으로 조성된 것을 세척하여 건조한 후 용융 압출하여 펠렛을 제조한 후, 상기 제조된 펠렛과 싸이클로헥산(cyclohexane)을 1:1중량비율로 혼합하여 반응조에 투입하고, 상기 반응조의 조건을 3 ~ 8atm의 압력과 150 ~ 300℃의 온도를 유지한 채 130 ~ 150rpm으로 30 ~ 40분간 교반 용융혼합하여 제조한 것을 여과하여 싸이클로헥산을 제거한 다음 상온에서 건조시켜 분말로 제조된 것임을 특징으로 하는 농업용 폐비닐을 이용한 아스팔트 혼합물 제조방법을 주요 기술적 구성으로 한다.
The asphalt substitute material is any one or a mixture of two or more selected from low density polyethylene (LDPE), HDPE (high density polyethylene), EVA (Ethylene vinyl acetate), PVC (Polyvinyl chloride) and agricultural waste vinyl (waste vinyl) After washing the composition to dry and melt extrusion to prepare a pellet, the prepared pellet and cyclohexane (cyclohexane) is mixed in a 1: 1 weight ratio, and put into the reaction tank, the pressure of the reactor 3 to 8 atm pressure And a waste mixture of 30 to 40 minutes by stirring and mixing at 130 to 150 rpm while maintaining the temperature of 150 ~ 300 ℃ filtered to remove the cyclohexane and dried at room temperature to produce a powder using agricultural waste vinyl, characterized in that Asphalt mixture production method is the main technical configuration.
그리고, 상기 아스팔트대체재는 LDPE의 농업용 폐비닐 분말 20 ~ 40wt%와 HDPE의 농업용 폐비닐 분말 20 ~ 50wt%와, 고무 30 ~ 60wt%의 혼합으로 조성된 것이며, 상기 고무는 평균입자 크기 100㎛의 폐불소 고무임을 특징으로 한다.
The asphalt substitute is composed of 20-40 wt% of agricultural waste vinyl powder of LDPE, 20-50 wt% of agricultural waste vinyl powder of HDPE, and 30-60 wt% of rubber, wherein the rubber has an average particle size of 100 μm. Characterized in that it is a waste fluorine rubber.
본 발명에 따른 농업용 폐비닐을 이용한 아스팔트 혼합물 제조방법은 폐자원인 농업용 폐비닐을 아스팔트의 대체재로 활용하기에 적합한 분말화 과정을 거친 후, 아스팔트의 일정부분을 대체재로 대체함으로써 폐자원의 재활용에 따른 경제적인 잇점을 가지며, 환경오염의 원인물인 농업용 폐비닐을 처분함으로써 환경개선 효과를 갖는다.Asphalt mixture manufacturing method using agricultural waste vinyl according to the present invention after the powdering process suitable for utilizing the agricultural waste vinyl as a waste material as an alternative to the asphalt, by replacing a portion of the asphalt with a substitute material to recycle the waste resources It has an economical benefit, and has an environmental improvement effect by disposing of agricultural waste vinyl, which is a cause of environmental pollution.
그리고, 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 아스팔트는 대체재를 사용하기 전의 아스팔트와 비교하여 볼때 물성의 차이가 발생하지 않을 뿐만 아니라 오히려 아스팔트 경화시 강도특성을 높여주고 광개시제인 BP(Benzophenone)를 첨가하여 UV 경화를 함으로써 점도와 점탄성응력을 높이는 효과를 갖는다.
In addition, the asphalt produced according to the production method of the present invention does not cause a difference in physical properties as compared with the asphalt before using an alternative material, but rather enhances the strength characteristics during asphalt hardening and adds a photoinitiator BP (Benzophenone). UV curing has the effect of increasing the viscosity and viscoelastic stress.
이하, 상기의 기술 구성에 대한 구체적인 내용을 살펴보고자 한다.
Hereinafter, a detailed description of the above technical configuration will be made.
본 발명은 농업용 폐비닐을 아스팔트 대체재로 사용하는 아스팔트 혼합물 제조방법에 관한 것으로써, 침입도(penetration) 60 ~ 80인 AP-5 아스팔트를 130℃로 용융시킨 상태에서, 상기 용융된 아스팔트 70 ~ 90wt%에 미립의 아스팔트대체재 10 ~ 30wt%를 첨가하여 150 ~ 170℃의 온도에서 4,000 ~ 4,500rpm의 속도로 30분 ~ 1시간 30분 동안 교반하는 단계와,The present invention relates to a method for producing an asphalt mixture using agricultural waste vinyl as an alternative to asphalt, wherein the molten asphalt 70 to 90wt in a state of melting AP-5 asphalt having a penetration of 60 to 80 at 130 ° C. Adding 10 ~ 30wt% of fine granular substitute material to% and stirring for 30 minutes to 1 hour 30 minutes at a speed of 4,000 to 4,500 rpm at a temperature of 150 to 170 ℃,
광개시제인 Benzophenone(BP, C6H5COC6H5) 0.5 ~ 1wt%를 상기 교반 과정을 거친 아스팔트에 첨가한 후, 파장(nm) 300 ~ 450, 조사량 18mW/㎡으로 30 ~ 90초 동안 UV 자외선을 조사하는 단계를 거쳐 이루어진다.Benzophenone (BP, C 6 H 5 COC 6 H 5 ), a photoinitiator, was added to the asphalt after the stirring process, followed by UV for 30 to 90 seconds at a wavelength (nm) of 300 to 450 and an irradiation dose of 18 mW / m 2. It is made through the step of irradiating ultraviolet rays.
그리고 상기 아스팔트대체재는 LDPE(Low density polyethylene), HDPE(High density polyethylene), EVA(Ethylene vinyl acetate), PVC(Polyvinyl chloride)의 농업용 폐비닐(waste vinyl) 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합으로 조성된 것을 세척하여 건조한 후 용융 압출하여 펠렛을 제조한 후, 상기 제조된 펠렛과 싸이클로헥산(cyclohexane)을 1:1중량비율로 혼합하여 반응조에 투입하고, 상기 반응조의 조건을 3 ~ 8atm의 압력과 150 ~ 300℃의 온도를 유지한 채 130 ~ 150rpm으로 30 ~ 40분간 교반 용융혼합하여 제조한 것을 여과하여 싸이클로헥산을 제거한 다음 상온에서 건조시켜 분말로 제조된 것이거나 또는 The asphalt substitute material is any one or two or more selected from among low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), ethylene vinyl acetate (EVA), and waste vinyl (polyvinyl chloride) After washing and drying the composition prepared by melting and extrusion to prepare pellets, the prepared pellets and cyclohexane (cyclohexane) is mixed in a 1: 1 weight ratio and added to the reaction tank, the conditions of the reaction tank of 3 ~ 8atm It is made of powder by filtering and removing cyclohexane by filtering what was prepared by stirring and mixing for 30 to 40 minutes at 130 to 150 rpm while maintaining pressure and a temperature of 150 to 300 ° C.
LDPE의 농업용 폐비닐 20 ~ 40wt%와 HDPE의 농업용 폐비닐 20 ~ 50wt%와, 고무 30 ~ 60wt%의 혼합으로 조성된 것을 분말화 한 것으로, 상기 고무는 평균입자 크기 100㎛의 폐불소 고무이다.
20 to 40 wt% of LDPE for agricultural waste vinyl, 20 to 50 wt% for agricultural waste vinyl of HDPE, and 30 to 60 wt% of rubber are powdered, and the rubber is a waste fluorine rubber having an average particle size of 100 μm. .
이하, 상기의 기술 구성에 대한 구체적인 내용을 살펴보고자 한다.
Hereinafter, a detailed description of the above technical configuration will be made.
아스팔트asphalt
일반 아스팔트는 석유를 정제할 때 가장 아랫부분에서 취득할 수 있는 여러 가지 화합물의 혼합물이다. 일반적으로 방향족과 maltene, asphaltene 및 지방족들의 혼합물로 아스팔트는 석유를 구성하고 있는 성분 중에서 경질유분이 제거되고 남은 최종 잔사물로서, 천연으로 얻어지는 천연아스팔트(native asphalt)와 정제 후 얻어지는 석유아스팔트(petroleum asphalt)로 구분된다.Normal asphalt is a mixture of several compounds that can be obtained at the bottom of petroleum refining. Generally, a mixture of aromatics, maltene, asphaltene, and aliphatic asphalt is the final residue of light oil removed from constituents of petroleum. Natural asphalt obtained naturally and petroleum asphalt obtained after purification Separated by.
아스팔트는 단단한 정도를 기준으로 하여 여러 등급으로 나뉘는데, 이러한 등급의 기준 물성인 침입도는 경험적 시험이며 25℃에서의 아스팔트 물성 기준이다. 따라서 실제 아스팔트 포장이 겪는 고온, 저온 아스팔트 거동은 고려되지 않은 상태에서 아스팔트 등급이 분류되고 있다. 아스팔트의 침입도 등급은 KS M 2201에 규정되어 있는데 이 등급에는 5종의 표준 침입도 등급범위가 있다. 40 ~ 50, 60 ~ 70, 85 ~ 100, 120 ~ 150 및 200 ~ 300이 도로포장용 아스팔트의 기준 등급으로 침입도가 높을수록 부드러운 아스팔트를 의미하며 소성변형이 일어날 가능성이 상대적으로 높다고 할 수 있다. 그러나 너무 낮은 침입도는 소성변형에는 높은 저항력을 가질 수는 있으나 추운 날씨에서는 아스팔트에 균열이 생길 우려가 있다. 우리나라의 경우는 침입도 등급 85 ~ 100(AP-3) 및 60 ~ 70(AP-5)만이 생산되어 사용되고 있다.Asphalt is divided into several grades on the basis of its rigidity. The penetration property, which is the standard property of this grade, is an empirical test and is based on the asphalt property at 25 ° C. As a result, asphalt grades have been classified without considering the high and low temperature asphalt behavior experienced by asphalt pavement. Asphalt penetration ratings are specified in KS M 2201, which has five standard penetration rating ranges. 40 ~ 50, 60 ~ 70, 85 ~ 100, 120 ~ 150 and 200 ~ 300 is the reference grade of road paving asphalt, the higher the penetration, the softer the asphalt, the higher the probability of plastic deformation. However, too low penetration may have high resistance to plastic deformation, but there is a risk of cracking asphalt in cold weather. In Korea, only penetration grades 85 to 100 (AP-3) and 60 to 70 (AP-5) are produced and used.
농업용 폐비닐을 아스팔트대체재로 하여 아스팔트를 제조함에 있어서, 아스팔트의 사용량이 70wt% 미만인 경우에는 상대적으로 아스팔트대체재의 사용량이 증가하여 아스팔트의 물성이 급격히 떨어지는 문제가 발생하게 되고, 90wt%를 초과하게 되는 경우에는 상대적으로 아스팔트대체재의 함량이 줄어들어 대체재를 사용하여 얻고자 하는 경제적 잇점, 환경개선 효과를 기대하기 어렵기 때문에 상기 아스팔트의 사용량은 70 ~ 90wt%의 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.
In manufacturing asphalt using agricultural waste vinyl as a substitute for asphalt, when the amount of asphalt used is less than 70wt%, the amount of used asphalt substitute is relatively increased, resulting in a sharp drop in the physical properties of the asphalt, exceeding 90wt%. In this case, it is preferable that the amount of asphalt used is maintained in the range of 70 to 90 wt% because the content of the asphalt substitute material is relatively reduced, so it is difficult to expect the economic benefits and environmental improvement effect to be obtained by using the substitute material.
아스팔트대체재Asphalt substitute
상기 LDPE는 HDPE, PP 및 PVC와 더불어 국내에서 가장 많이 사용되어지는 수지 중의 하나이다. LDPE는 무색투명하고 내한성이 양호하며 전기절연성, 내약품성 등이 양호하여 생활용기류, 전기절연부품, 포장용 필름 및 봉투류, 통신케이블, 농업용 필름, 병류의 콘테이너 등에 널리 쓰인다. 전체에서는 농업용 필름으로는 약 10%가 사용된다.
The LDPE is one of the most used resins in Korea along with HDPE, PP and PVC. LDPE is colorless and transparent, has good cold resistance, good electrical insulation, chemical resistance, etc., so it is widely used in household containers, electrical insulation parts, packaging films and envelopes, communication cables, agricultural films, and containers. In total, about 10% of agricultural film is used.
상기 HDPE는 LDPE, PP, PVC와 더불어 국내에서 가장 많이 사용되어지는 수지 중의 하나이다. 전체 실수요에서 농업용으로는 약 4% 소요되어 LDPE보다는 적지만 전체적인 실수요는 오히려 많다. 성상은 LDPE와 중복되지만 세부적인 차이는 있다.
The HDPE is one of the most used resins in Korea with LDPE, PP, PVC. It takes about 4% of the total real demand for agriculture, less than LDPE, but more overall. The appearance overlaps with LDPE but there are some differences.
상기 PP는 전체보다는 적지만 LDPE 및 HDPE의 각 분야보다는 더 많이 쓰이는 것이 PP이다. PP는 외관이 PE와 닮았지만 경질이며 고주파 전기절연성이 우수하며, 인장강도 반복 굽힘도 강하다. 그러나 충격에 약한 단점도 있다. 청소기 등의 전기용품 몸체, 식기, 공구상자, 고부파 절연부품에 많이 사용되고 맥주 등의 주류 크레이트용으로도 사용된다.
PP is less than all but PP is used more than the fields of LDPE and HDPE. PP is similar in appearance to PE, but is hard and has excellent high-frequency electrical insulation. It also has strong tensile strength and repeated bending. However, there are also weak points to shock. It is widely used in the body of electric appliances such as vacuum cleaners, tableware, tool boxes, high-frequency insulation parts, and is used for mainstream crate such as beer.
상기 EVA는 에틸렌 단량체(ethylene monomer)와 초산비닐 단량체(vinyl acetate monomer)를 공중합함으로써 생성된다. EVA는 0.5에서 90wt%까지 다양한 VA함량을 가지고 있으며, VA 함량이 증가할수록 결정화도가 낮아지고 유연해진다. EVA는 접착성, 유동성, 내후성, 타 성분과의 상용성이 우수하여 packaging 필름, 코팅재료, 성형재료 등으로 사용되고 있고, 전기 절연용으로는 열수축 절연재, 반전도성 절연자켓, 난연성 절연재, 전선 절연재 등에 사용되고 있다.
The EVA is produced by copolymerizing an ethylene monomer and a vinyl acetate monomer. EVA has a variety of VA content from 0.5 to 90wt%, and as the VA content increases, the crystallinity becomes lower and soft. EVA has excellent adhesiveness, fluidity, weather resistance, and compatibility with other components, and is used as a packaging film, coating material, molding material, etc.For electrical insulation, heat shrinkable insulation material, semiconductive insulation jacket, flame retardant insulation material, wire insulation material, etc. It is used.
상기 PVC는 상온에서 단단하고 무색투명한 성질을 가지고 있으며 착색이 가능하다. 수지 자체에 염소가 포함되어 있어 연소시에는 염소화물을 발생할 우려가 있으며 단단한 성질을 연화시키기 위하여 사용되어지는 가소제, 열안정제 등이 유해할 수도 있으므로 주의를 요하는 수지이다. 그러나 용도는 매우 넓어 경질제품의 경우 파이프, 빗물 홈통, 경질 필름 등으로 사용되며 연질제품의 경우, 농업용 필름, 포장용 필름, 비닐병, 구도용 레자, 전선 피복 등에 사용되어 진다.
The PVC has a hard, colorless and transparent property at room temperature and can be colored. Since the resin itself contains chlorine, it may generate chlorine during combustion, and plasticizers and heat stabilizers used to soften hard properties may be harmful. However, its use is very wide, so that hard products are used as pipes, rain gutters, hard films, etc., while soft products are used for agricultural films, packaging films, plastic bottles, composition leather, and wire coating.
상기 아스팔트대체재로 사용하는 농업용 폐비닐을 그대로 아스팔트에 적용하게 되는 경우에는 아스팔트의 물성이 떨어질 뿐만 아니라, 농업용 폐비닐의 응집현상 발생 등의 문제가 발생하게 된다. 따라서, 상기 농업용 폐비닐을 아스팔트의 대체재로 활용하기 위해서는 일정한 처리과정을 필요로 하게 된다.When the agricultural waste vinyl used as the asphalt substitute is applied to the asphalt as it is, not only the physical properties of the asphalt fall, but also problems such as agglomeration of the agricultural waste vinyl occur. Therefore, in order to utilize the agricultural waste vinyl as an alternative to asphalt, a certain treatment process is required.
본 발명에서는 농업용 폐비닐을 아스팔트의 대체재로 활용하기 위하여 30 ~ 50㎛의 분말화과정을 거치게 된다.
In the present invention, in order to utilize agricultural waste vinyl as an alternative to asphalt, it is subjected to a powdering process of 30 ~ 50㎛.
상기 분말화과정은 고온에서 연성을 띄게 되는 고분자 수지로 싸이클로헥산이 침투하는 반응이 지속적으로 일어나도록 함으로써 상기 고분자 수지가 미세하게 분해되는 고분자 수지의 미립화 반응을 이용한다.The powdering process utilizes the atomization reaction of the polymer resin in which the cyclohexane penetrates into the polymer resin which becomes ductile at high temperature.
즉, 상기 분말화과정은 먼저 농업용 폐비닐을 수거한 후 이물질 등을 제거하기 위한 세척과정을 거친 후 건조시키고, 이와 같이 건조시킨 농업용 폐비닐을 용융 압출하여 펠렛을 제조한다.That is, the powdering process first collects the agricultural waste vinyl, then goes through a washing process to remove foreign matters, and then dry, and melt-extruded the agricultural waste vinyl thus dried to produce pellets.
이와 같이 제조된 펠렛과 싸이클로헥산(cyclohexane)을 1:1중량비율로 혼합한 후 이를 반응조에 투입한다. 이때 반응조의 조건을 3 ~ 8atm의 압력과 150 ~ 300℃의 온도를 유지한 채 130 ~ 150rpm으로 30 ~ 40분간 교반 용융혼합하여 미세화 반응을 일으킨다.Thus prepared pellets and cyclohexane (cyclohexane) is mixed in a 1: 1 weight ratio and then put into a reactor. At this time, while maintaining the pressure of the reactor 3 ~ 8 atm and the temperature of 150 ~ 300 ℃ stirring and mixing at 130 ~ 150rpm for 30 to 40 minutes to cause the miniaturization reaction.
미세화 반응이 완료되면 상온에서 건조시킴으로써 미세 분말 형태의 아스팔트 대체재가 제조된다.After the refining reaction is completed, the asphalt substitute in the form of fine powder is prepared by drying at room temperature.
상기 반응시간이 30분 미만인 경우에는 미립화 반응이 제대로 이루어지지 않아 농업용 폐비닐의 미립화가 제대로 이루어지지 않을 수 있고, 40분을 초과하게 되는 경우에는 미립화의 큰 변화가 일어나지 않기 때문에 무의미하여 상기 반응시간은 30 ~ 40분의 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.
When the reaction time is less than 30 minutes, the atomization reaction may not be properly made, so that the atomization of agricultural waste vinyl may not be properly performed, and when it exceeds 40 minutes, the reaction time is meaningless because a large change of the atomization does not occur. It is preferable to keep in the range of 30-40 minutes.
그리고, 상기 아스팔트 대체재는 농업용 폐비닐 외에 고무를 폐비닐에 부가한 형태로 사용할 수 있다. 보다 상세하게는 LDPE의 농업용 폐비닐 분말, HDPE의 농업용 폐비닐 분말에 고무를 부가하여 조성되는 혼합물을 사용한다.
In addition, the asphalt substitute may be used in a form in which rubber is added to waste vinyl in addition to agricultural waste vinyl. More specifically, a mixture formed by adding rubber to agricultural waste vinyl powder of LDPE and agricultural waste vinyl powder of HDPE is used.
상기 아스팔트대체재의 함량이 10wt% 미만인 경우에는 폐자원을 재활용함에 따라 기대되는 자원재활용 및 환경개선 측면에 있어서 효과를 기대하기 어렵고, 또한 농업용 폐비닐을 사용함으로써 기대되는 강도특성 향상을 기대하기 어려우며, 상기 아스팔트대체재의 함량이 30wt%를 초과하게 되는 경우에는 농업용 폐비닐이 아스팔트 내에 응집형태로 존재하게 되는 문제가 있으므로, 상기 아스팔트대체재의 사용량은 10 ~ 30wt%의 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.When the content of the asphalt substitute is less than 10wt%, it is difficult to expect an effect in terms of resource recycling and environmental improvement expected by recycling waste resources, and it is difficult to expect the improvement of strength characteristics expected by using agricultural waste vinyl. When the content of the asphalt substitute is more than 30wt%, there is a problem that the agricultural waste vinyl is present in the aggregate form in the asphalt, the amount of the asphalt substitute is preferably maintained in the range of 10 ~ 30wt%.
상기 아스팔트대체재는 앞서 살펴본 바와 같이, 농업용 폐비닐만을 사용하거나 또는 농업용 폐비닐에 고무를 일정량 배합하여 조성되는 혼합물 형태를 사용하는 것이며, 보다 구체적으로는 LDPE의 농업용 폐비닐 20 ~ 40wt%와 HDPE의 농업용 폐비닐 20 ~ 50wt%와, 고무 30 ~ 60wt%의 혼합으로 조성된 것을 사용한다.As described above, the asphalt substitute material is to use only waste vinyl for agriculture or to use a mixture formed by mixing a certain amount of rubber to waste agricultural vinyl, and more specifically, 20-40 wt% of LDPE for agricultural waste vinyl and HDPE. 20 to 50 wt% of agricultural waste vinyl and 30 to 60 wt% of rubber are used.
상기 고무의 사용은 아스팔트 혼합물의 소성변형으로 인한 손상을 저감하여 수명 연장 효과를 증진시키는 효과를 가져오는 것으로, 고무의 사용량이 30wt% 미만인 경우에는 상기 고무의 사용에 따른 효과를 기대하기 어렵고, 60wt%를 초과하게 되는 경우에는 상대적으로 농업용 폐비닐의 사용량이 줄어들어 본 발명의 목적에 부합되지 않기 때문에, 상기 고무의 사용량은 30 ~ 60wt%의 범위 내를 유지하는것이 바람직하다.The use of the rubber has the effect of reducing the damage due to plastic deformation of the asphalt mixture to improve the life extension effect, when the amount of the rubber used is less than 30wt%, it is difficult to expect the effect of using the rubber, 60wt When the amount is exceeded, the amount of waste vinyl used for agriculture is relatively decreased, which is not suitable for the purpose of the present invention. Therefore, the amount of the rubber used is preferably maintained in the range of 30 to 60 wt%.
보다 바람직하게는 LDPE의 농업용 폐비닐 30wt%, HDPE의 농업용 폐비닐 20wt%, 고무 50wt%의 혼합으로 조성된 혼합물을 아스팔트대체재로 사용한다.
More preferably, a mixture composed of 30 wt% of agricultural waste vinyl of LDPE, 20 wt% of agricultural waste vinyl of HDPE, and 50 wt% of rubber is used as an asphalt substitute.
상기 아스팔트대체재에 사용하는 고무는 불소고무로서, 상기 불소고무는 일반적으로 내열성, 내화학적 저항성에 우수한 물성을 나타내는 것으로, 이 같은 불소고무의 특징 때문에 자동차 부품소재로 주로 사용된다. 열에 강하고 용매, 산, 염기, 오일 등의 다양한 화학물질에 내성을 필요로 하는 분야에 널리 사용되고 있으며, 산업이 발전함에 따라 그 사용량도 증가하는 추세이다.The rubber used for the asphalt substitute is fluorine rubber, and the fluorine rubber generally exhibits excellent physical resistance to heat resistance and chemical resistance, and is mainly used as an automotive part material because of the characteristics of such fluorine rubber. It is widely used in the field that is resistant to heat and needs to be resistant to various chemicals such as solvents, acids, bases, oils, etc., and its usage is increasing as the industry develops.
상기 폐불소고무는 평균입자의 크기가 100㎛의 분말로서, 고문분말에 의한 탄성증가, 불소고무의 특성을 활용한 고온 및 저온에서의 균열방지 측면에서 효과를 갖는다.
The waste fluorine rubber is a powder having an average particle size of 100 μm, and has an effect in terms of elasticity increase by torture powder and crack prevention at high and low temperatures utilizing the characteristics of fluorine rubber.
상기 아스팔트대체재의 첨가 후 교반조건으로서, 교반온도가 150℃ 미만이거나, 교반속도가 4,000rpm 미만이고, 교반속도가 30분 미만인 경우에는 균일한 배합이 이루어지기 어렵고, 교반온도가 170℃를 초과하거나, 교반속도가 4,500rpm을 초과하며, 교반시간이 1시간 30분을 초과하게 되는 경우에는 교반 효과에 큰 변화가 없어 무의미하므로, 비경제적이다.
As a stirring condition after the addition of the asphalt substitute material, when the stirring temperature is less than 150 ℃, the stirring speed is less than 4,000rpm, the stirring speed is less than 30 minutes, it is difficult to achieve a uniform mixing, the stirring temperature exceeds 170 ℃ , If the stirring speed exceeds 4,500rpm, and the stirring time exceeds 1 hour 30 minutes, there is no significant change in the stirring effect, it is uneconomical.
그리고, 상기 교반과정을 거친 아스팔트에 광개시제인 BP(Benzophenone, C6H5COC6H5)를 전체 함량 대비 0.5 ~ 3wt%로 첨가한 후 UV경화과정을 거친다.
Then, BP (Benzophenone, C 6 H 5 COC 6 H 5 ), which is a photoinitiator, is added to 0.5 ~ 3wt% of the total content in the asphalt after the stirring process and undergoes UV curing.
UV는 자연광인 태양 광선에는 UV, 가시광선, 자외선 등이 동시에 나오고 있다. 자외선은 약 220 ~ 450nm에 이르는 파장으로 된 넓은 범위의 전자기파의 총칭으로써 극단적으로 파장이 짧은 자외선은 X선과 거의 구별되지 않는다. 간단히 설명하자면 태양관의 스펙트럼을 프리즘에 통과시켰을 때 가시광선의 보라색 도다 바깥쪽에 나타나는 눈에 보이지 않는 빛을 말하다. UV는 파장에 따라서 UV A, UV B, UV C 및 UV V로 분류하지만, 보라색에서 가까이 있는 것은 근자외선, 멀리 있는 것은 원자외선, 그 중간에 있는 것은 중자외선이라고 분류한다.UV rays, UV rays, visible rays, and ultraviolet rays are simultaneously emitted from the sunlight, which is natural light. Ultraviolet light is a general term for a wide range of electromagnetic waves with wavelengths ranging from about 220 to 450 nm, and extremely short ultraviolet light is hardly distinguished from X-rays. In short, it refers to the invisible light that appears outside of the purple to visible light when the spectrum of the solar tube passes through the prism. UV is classified as UV A, UV B, UV C, and UV V depending on the wavelength, but it is classified as near ultraviolet in the violet, near ultraviolet in the far distance, and middle ultraviolet in the middle.
이를 수치상으로 분류하면 근자외선(파장 290nm 이상), 수정범위의 UV(수정 투과 290 ~ 190nm), 슈만선(190 ~ 120nm), 라이만선(120 ~ 60nm), 밀리컨선(60nm 이하)등으로 세분하거나, 190nm 이하의 파장을 가지는 UV를 원자외선이라고도 한다. 자외선은 화학작용이 강하므로, 적외선을 열선이라 하는 것에 대응하여 화학선이라 하기도 한다.This can be classified numerically into near ultraviolet (wavelength 290 nm or more), crystal range UV (crystal transmission 290 to 190 nm), Schumann line (190 to 120 nm), Lyman line (120 to 60 nm), and millicon (60 nm or less). Alternatively, UV having a wavelength of 190 nm or less is also referred to as far ultraviolet. Since ultraviolet rays are strong in chemical action, infrared rays are sometimes referred to as chemical rays in response to heat rays.
UV경화란, 자외선을 이용하여 액체 상태의 페인트나 잉크를 딱딱하게 굳히는 의미로 자외선 램프로부터 나오는 자외선의 강한 에너지가 광개시제에 화학반응을 개시하는 에너지를 줌으로써 경화가 일어난다. 보통 잉크나 도료에서 많이 사용되는데, 단량체(monomer)나 중간체(oligomer)를 에너지를 받은 광개시제에 의하여 순간적으로 중합체로 만드는 것을 말한다. 공업적으로 사용하는 자외선 광원은 순수한 자외선은 아니고 그 중에는 가시광선과 적외선 등이 혼합되어 있으며, 주로 250 ~ 450nm 파장대의 전자파가 유용하게 사용되고 있다. 이러한 자외선을 방사하는 광원은 원리적으로는 어느 것이나 동일하며, 결국 자외선 영역의 전자파를 방사하기 쉬운 구조를 가진 물질(수은)을 외부에서 전기 에너지를 주면 증기 상태로 되어 발광한다. UV 경화의 장점으로는 저온에서 경화가 가능하며, 경화속도가 빠르기 때문에 에너지가 절감되는 효과가 있다. 특히 운전관리가 간단하며, 도료의 경우 표면장력과 경도가 증가하는 효과가 있다.UV curing means hardening paint or ink in a liquid state using ultraviolet rays, and hardening occurs when the strong energy of ultraviolet rays emitted from an ultraviolet lamp gives energy for initiating a chemical reaction to a photoinitiator. Commonly used in inks and paints, monomers or oligomers are instantaneously polymerized by energized photoinitiators. The ultraviolet light source used industrially is not pure ultraviolet light, among which visible light and infrared light are mixed, and mainly electromagnetic waves of 250-450 nm wavelength are usefully used. In principle, any of the light sources emitting ultraviolet rays is the same, and eventually, a material (mercury) having a structure that easily emits electromagnetic waves in the ultraviolet region is vaporized when electric energy is supplied from the outside. The advantage of UV curing is that it can be cured at low temperatures, and the energy is saved because of the fast curing speed. In particular, the operation management is simple, and in the case of paint has the effect of increasing the surface tension and hardness.
UV경화기로는 수은 lamp를 사용하였고, 제원은 lamp 용량(W) 1,000 lamp 전압(V) 130, lamp 전류(A) 8.3, 관경(mm) 24.5, 전장(mm) 225, 발광자(mm) 110, 파장(nm) 300 ~ 450으로 조사량은 18mW/㎠이다. UV 경화시간은 30 ~ 90초 동안 실행한다.Mercury lamp was used as UV curing agent, and the specifications are lamp capacity (W) 1,000 lamp voltage (V) 130, lamp current (A) 8.3, diameter (mm) 24.5, electric field (mm) 225, emitter (mm) 110 The irradiation dose is 18 mW / cm 2 at a wavelength of 300 nm to 450 nm. The UV curing time is run for 30 to 90 seconds.
상기 광개시제를 사용하여 UV 경화를 함으로써 아스팔트의 점도와 점탄성응력을 높여주게 되는 것으로, 그 사용량이 0.5wt% 미만인 경우에는 UV경화가 용이하게 이루어질 수 없고, 3wt%를 초과하게 되는 경우에는 UV경화반응에 큰 변화가 없어 무의미하므로 비경제적이다. 따라서, 상기 광개시제의 사용량은 0.5 ~ 3wt%의 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.
UV curing by using the photoinitiator to increase the viscosity and viscoelastic stress of the asphalt, if the amount is less than 0.5wt% UV curing can not be easily achieved, if more than 3wt% UV curing reaction There is no significant change in the meaningless, so it is uneconomical. Therefore, the amount of the photoinitiator is preferably maintained in the range of 0.5 ~ 3wt%.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 농업용 폐비닐을 이용한 아스팔트 혼합물 제조방법은 농업용 폐비닐을 활용할 수 있는 기술을 제시함으로써, 환경오염 등의 무수히 많은 문제를 야기하고 있는 농업용 폐비닐을 효과적으로 처리할 수 있는 기술을 제공함으로써, 산업상 이용가능성이 높다.As described above, the asphalt mixture manufacturing method using the agricultural waste vinyl according to the present invention by presenting a technology that can utilize the agricultural waste vinyl, it can effectively treat the agricultural waste vinyl causing a myriad problems such as environmental pollution. By providing a viable technology, the industrial applicability is high.
Claims (3)
상기 아스팔트에 LDPE, HDPE, EVA, PVC 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 수지로 이루어진 아스팔트대체재를 첨가하는 단계와,
상기 아스팔트와; 수지로 이루어진 아스팔트대체재;를 교반하는 단계로 이루어지되,
침입도(penetration) 60 ~ 80인 AP-5 아스팔트를 130℃로 가열하여 용융시키는 아스팔트 가열단계와,
상기 아스팔트 가열단계에서 용융된 아스팔트 70 ~ 90wt%에 분말의 크기가 30~50㎛인 아스팔트대체재 10 ~ 30wt%를 첨가하여 150 ~ 170℃의 온도에서 4,000 ~ 4,500rpm의 속도로 30분 ~ 1시간 30분 동안 교반하는 단계와,
광개시제인 Benzophenone(BP, C6H5COC6H5)을 상기 교반과정을 거친 아스팔트에 첨가하되, 아스팔트대체재와 혼합된 아스팔트의 전체 중량에 대해 0.5 ~ 1wt%로 첨가한 후,
파장(nm) 300 ~ 450, 조사량 18mW/㎡으로 30 ~ 90초 동안 UV 자외선을 조사하는 단계를 거쳐 이루어지며,
상기 아스팔트대체재는 LDPE(Low density polyethylene), HDPE(High density polyethylene), EVA(Ethylene vinyl acetate), PVC(Polyvinyl chloride)의 농업용 폐비닐(waste vinyl) 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합으로 조성된 것을 세척하여 건조한 후 용융 압출하여 펠렛을 제조하고, 상기 제조된 펠렛과 싸이클로헥산(cyclohexane)을 1:1중량비율로 혼합하여 반응조에 투입한 후, 상기 반응조의 조건을 3 ~ 8atm의 압력과 150 ~ 300℃의 온도를 유지한 채 130 ~ 150rpm으로 30 ~ 40분간 교반 용융혼합하여 제조한 것을 여과하여 싸이클로헥산을 제거한 다음, 상온에서 건조시켜 분말로 제조된 것에 있어서,
상기 아스팔트대체재는 LDPE의 농업용 폐비닐 분말 20 ~ 40wt%와 HDPE의 농업용 폐비닐 분말 20 ~ 50wt%와, 폐불소 고무 30 ~ 60wt%의 혼합으로 조성된 것임을 특징으로 하는 농업용 폐비닐을 이용한 아스팔트 혼합물 제조방법.
Heating the asphalt,
Adding an asphalt substitute material composed of any one or two or more resins selected from LDPE, HDPE, EVA, and PVC to the asphalt;
The asphalt; Asphalt replacement material made of resin;
An asphalt heating step of melting AP-5 asphalt having a penetration of 60 to 80 by heating to 130 ° C.,
30 to 1 hour at a speed of 4,000 to 4,500 rpm at a temperature of 150 to 170 ° C. by adding 10 to 30 wt% of an asphalt substitute having a powder size of 30 to 50 μm to 70 to 90 wt% of the molten asphalt in the asphalt heating step. Stirring for 30 minutes,
After adding the photoinitiator Benzophenone (BP, C 6 H 5 COC 6 H 5 ) to the asphalt after the stirring process, 0.5 to 1wt% based on the total weight of the asphalt mixed with the asphalt substitute,
It is made through a step of irradiating UV ultraviolet rays for 30 to 90 seconds at a wavelength (nm) 300 ~ 450, the irradiation dose 18mW / ㎡,
The asphalt substitute material is any one or a mixture of two or more selected from low density polyethylene (LDPE), HDPE (high density polyethylene), EVA (Ethylene vinyl acetate), PVC (Polyvinyl chloride) and agricultural waste vinyl (waste vinyl) After washing and drying the composition to melt pellets to prepare a pellet, the prepared pellet and cyclohexane (cyclohexane) is mixed in a 1: 1 weight ratio and put into the reaction tank, the conditions of the reactor 3 to 8 atm pressure And the mixture prepared by stirring melt mixing at 130 ~ 150rpm for 30 to 40 minutes while maintaining the temperature of 150 ~ 300 ℃ to remove the cyclohexane, and then dried at room temperature to produce a powder,
The asphalt substitute material is an asphalt mixture using agricultural waste vinyl, characterized in that it is composed of 20-40 wt% of agricultural waste vinyl powder of LDPE, 20-50 wt% of agricultural waste vinyl powder of HDPE, and 30-60wt% of waste fluorine rubber. Manufacturing method.
폐불소 고무는 평균입자 크기 100㎛인 것임을 특징으로 하는 농업용 폐비닐을 이용한 아스팔트 혼합물 제조방법.The method according to claim 1,
Waste fluorine rubber is a method for producing asphalt mixture using waste vinyl, characterized in that the average particle size of 100㎛.
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