KR101659727B1 - 아스팔트 도로의 강도 향상을 위한 열가소성 수지를 코팅시킨 섬유 펠릿 - Google Patents

아스팔트 도로의 강도 향상을 위한 열가소성 수지를 코팅시킨 섬유 펠릿 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아스팔트 콘크리트 도로의 강도 향상을 위한 열가소성 수지를 코팅시킨 섬유 펠릿에 관한 것으로, 무기계 섬유를 열가소성 수지로 코팅시킨 후 일정한 크기로 절단한 것을 특징으로 하는 개질 아스팔트 용 펠릿을 제공한다.

Description

아스팔트 도로의 강도 향상을 위한 열가소성 수지를 코팅시킨 섬유 펠릿{Fiber pellet coated with thermoplastic resin for strength improvement of asphalt road}
본 발명은 아스팔트 도로의 강도 향상을 위한 열가소성 수지를 코팅시킨 섬유 펠릿(pellet) 및 이를 포함하는 개질 아스팔트의 조성물에 관한 것이다.
개질 아스팔트는 골재를 아스팔트로 결합시킨 혼합물로서, 도로 포장 등에 사용되는 건설 자재이다. 아스팔트 혹은 아스콘이라고 줄여서 불리기도 하며, 아스팔트 혼합물, 포장용 가열 아스팔트 혼합물(KS F 2349 규격), HMA(hot mix asphalt) 등의 호칭으로도 불린다.
종래의 개질 아스팔트 조성물에 대한 기술은 유리섬유를 일정 길이로 절단한 절단 섬유 또는 분쇄한 섬유를 아스팔트 혼합물에 직접 추가하는 방법으로 활용을 한다.
또는 아스팔트 강도 향상을 위한 첨가제로서 유기계 섬유를 활용하는 경우가 있으나, 열적인 특성과 강도 특성 향상을 위한 첨가제 용도로의 활용에는 성능 향상에 한계가 있었다.
종래의 기술에서 유리섬유 혹은 유리섬유 분말을 직접 배합 투입하거나 현장에서 배합이 이루어지는 경우, 작업장에서의 분진 발생에 의한 작업자의 노출, 비산 방지를 위한 과다한 비용, 정전기적 특성에 의한 뭉침 현상과 같은 품질 관리의 어려움이 수반되어 실제 적용상에 어려움이 있다.
또한, 유기성 섬유를 사용하는 경우, 보강 섬유를 이용한 보강 방법으로서, 서로 다른 폴리프로필렌(PP: Polypropylene)와 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: Polyethylene terephthalate) 수지를 혼합하여 사출 생산하는 과정에서, 수지별로 신율이 서로 달라 섬유의 파단으로 인해 원재료 손실이 많아지면서 비용이 증대되며, 현장 플랜트에서 인력으로 섬유를 투입하는 과정이 매우 어려운 단점이 있다. 도 1은 기존의 폴리프로필렌 섬유를 나타낸 사진이다.
본 발명의 목적은 아스팔트 골재 혼합물의 인장강도를 개선하기 위해 투입하는 무기섬유 또는 분쇄섬유의 작업장 비산과 작업자 노출, 그리고 상기 섬유가 정전기적 요인에 의해 뭉쳐지게 되는 현상(Balling)과 이로 인한 교반 품질 저하 등을 방지할 수 있는 개질 아스팔트용 펠릿과 이를 포함하는 개질 아스팔트 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 무기계 섬유를 열가소성 수지로 코팅시킨 후 일정한 크기로 절단한 것을 특징으로 하는 개질 아스팔트 펠릿을 제공한다.
본 발명에 따른 펠릿에서 무기계 섬유는 무기계 연속섬유 및 무기계 분쇄섬유 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 펠릿에서 무기계 연속섬유 및 무기계 분쇄섬유의 직경은 각각 3 내지 30 ㎛이며, 무기계 분쇄섬유의 길이는 3 ㎛ 내지 20 mm일 수 있다.
본 발명에 따른 펠릿에서 열가소성 수지는 폴리아미드, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌테레프탈레이트 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 펠릿에서 무기계 섬유의 함량은 펠릿 전체 중량에 대하여 10 내지 70 중량%일 수 있다.
본 발명에 따른 펠릿의 길이는 3 내지 30 mm일 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 펠릿을 포함하는 개질 아스팔트 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 개질 아스팔트 조성물에서 펠릿은 무기계 연속섬유를 코팅시켜 만든 펠릿, 무기계 분쇄섬유를 코팅시켜 만든 펠릿, 무기계 연속섬유와 무기계 분쇄섬유의 혼합물을 코팅시켜 만든 펠릿 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 개질 아스팔트 조성물에서 펠릿의 함량은 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%일 수 있다.
본 발명에 따른 개질 아스팔트 조성물의 경우, 아스팔트 도로 포장시 발생하는 열에 의해 열가소성 수지는 용융되고, 펠릿 내부에 잔존하는 무기계 섬유는 조성물 내에 분산될 수 있다.
본 발명에 따른 개질 아스팔트 조성물의 인장강도는 0.6 내지 1.2 MPa이고, 터프니스는 6,500 내지 14,000 N-mm이며, 2 mm 변형에 필요한 하중은 6,000 내지 16,000 N일 수 있다.
본 발명에 따라 무기계 연속섬유 및/또는 무기계 분쇄섬유를 포함하는 펠릿을, 아스팔트 도로의 피로 증가 또는 각종 물리적 및 화학적 충격으로 인한 균열과 강도 저하에 의한 훼손 등을 처리하기 위해 실시하는 각종 도로의 노면 보수 목적으로 사용하는 개질 아스팔트 혼합물 재료에 첨가제로 활용하는 경우, 인장 강도 등의 향상에 영향을 주어 아스팔트 도로의 훼손 방지 및 수명 연장으로 인한 보수 비용 절감 등 다양한 영향을 줄 수 있다.
종래의 기술에서는 무기섬유에 코팅된 유기물질을 소각 처리한 후 사용하였으나, 본 발명에서는 별도의 소각 공정 없이 펠릿을 제조하고 사용할 수 있기 때문에, 소각에 사용되는 에너지원의 절감과 함께 강도 향상까지 얻을 수 있는 효과가 있다.
종래와 같이 무기계 연속섬유 또는 분쇄섬유를 코팅 없이 사용하는 경우, 정전기적 특성에 따라 무기계 연속섬유 또는 분쇄섬유 입자가 아스팔트 혼합물의 골재에 골고루 존재하지 못하는 현상으로 인한 강도 특성의 불균일이 발생하였으나, 본 발명에서는 무기계 섬유를 열가소성 수지로 코팅하여 펠릿 형태로 제조함으로써 상술한 강도 특성의 불균일 문제를 해결할 수 있다.
종래와 같이 골재로서의 무기계 연속섬유 또는 분쇄섬유를 현장에서 사용하는 경우. 작업장에서의 분진 발생에 의한 작업자의 노출, 비산 방지를 위한 과다한 비용, 정전기적 특성에 의한 뭉침 현상으로 인한 품질관리 비용 손실 등의 문제점이 발생하였으나, 본 발명에 따라 열가소성 수지에 무기계 연속섬유 및/또는 분쇄섬유를 동시에 코팅시켜 교반 공정에서 투입하는 경우 상술한 문제점을 예방할 수 있다.
본 발명에서 사용하는　무기계 연속섬유 및/또는 분쇄섬유는 각종 무기계 섬유 제조 시에 발생하는 스크랩(Scrap)을 재활용할 수 있으며, 재활용 정책의 일환으로 매립 처리되는 폐기물의 재활용을 통하여 환경 영향을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 기존의 폴리프로필렌 섬유를 나타낸 사진이다.
도 2는 무기계 섬유의 분쇄 가공 상태를 나타낸 사진이다.
도 3은 무기계 분쇄섬유를 열가소성 수지로 코팅시킨 후 절단한 펠릿의 사진이다.
도 4는 간접 인장강도 시험에 사용되는 장비와 시험과정을 나타낸 사진이다.
도 5는 간접 인장강도 시험에 대한 하중-변형 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 간접 인장강도 시험에 대한 각 시편의 간접 인장강도 평균을 나타낸 그래프이다.
도 7은 간접 인장강도 시험에 대한 터프니스(toughness, 인성) 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 코팅 무기계 섬유 펠릿 및 골재를 혼합하기 이전의 상태를 나타낸 사진이다.
도 9는 코팅 무기계 섬유 펠릿 및 골재를 혼합한 상태를 나타낸 사진이다.
도 10은 코팅 무기계 섬유 펠릿, 골재 및 아스팔트 바인더를 혼합한 상태를 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 아스팔트 도로 포장용 혼합물에 첨가제로서 사용되는
개질 아스팔트 강도 보강용 펠릿에 관한 것이다.
본 발명에 따른 펠릿은 무기계 섬유를 열가소성 수지로 코팅시킨 후 일정한 크기로 절단함으로써 얻을 수 있다.
무기계 섬유는 인공적으로 무기 광물질 등을 고온에서 용융하여 섬유화시킨 것이다. 본 발명에서 사용 가능한 무기계 섬유는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 유리섬유, 금속섬유(철 합금, 니켈-크롬 합금, 텅스텐 합금, 구리 합금 등), 암석섬유(rock wool), 슬래그 섬유, 탄소섬유, 알루미나 섬유, 지르코니아 섬유, 실리카 섬유, 탄화규소 섬유, 티탄산칼륨 섬유 등을 사용할 수 있다. 이중에서도 바람직하게는 유리섬유를 사용할 수 있는데, 그 이유는 동일한 성능 대비 제조 원가를 낮출 수 있으며, 성형 시 발생하는 스크랩을 분쇄하여 재활용하기가 용이하기 때문이다.
무기계 섬유는 무기계 연속섬유 및 무기계 분쇄섬유 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
무기계 연속섬유는 일종의 장섬유를 말한다. 무기계 연속섬유의 길이는 수지에 코팅시키는 공정이 연속적으로 이루어지는 공정으로서 특별히 제한되지 않으나, 중량물에 따른 작업자의 취급을 용이하게 하기 위하여 적절하게 선정할 수 있다. 무기계 연속섬유의 길이가 너무 짧을 경우 섬유 연결작업을 필요로 하며, 반대로 너무 길 경우 중량이 무거워져 취급이 어려워질 수 있다. 무기계 연속섬유의 직경은 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 3 내지 30 ㎛일 수 있다. 무기계 연속섬유의 직경이 너무 작을 경우 제조시 생산성에 따른 비용 증가의 우려가 있고, 반대로 너무 클 경우 섬유의 강도 향상 기능이 저하될 수 있다.
무기계 분쇄섬유는 일종의 단섬유를 말한다. 무기계 분쇄섬유의 길이는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 3 ㎛ 내지 20 mm일 수 있다. 무기계 분쇄섬유의 길이가 너무 짧을 경우 무기섬유로서의 강도 향상 기능이 저하될 수 있고, 반대로 너무 길 경우 펠릿화시키는 작업공정에서 정량적 공급이 어려울 수 있다. 무기계 분쇄섬유의 직경은 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 3 내지 30 ㎛일 수 있다. 무기계 분쇄섬유의 직경이 너무 작을 경우 제조시 생산성에 따른 비용 증가의 우려가 있고, 반대로 너무 클 경우 섬유의 강도 향상 기능이 저하될 수 있다.
제조된 펠릿에 포함되는 무기계 섬유의 함량은 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 펠릿 전체 중량에 대하여 10 내지 70 중량%일 수 있다. 무기계 섬유의 함량이 너무 적을 경우 무기섬유의 기능인 강도성능 향상이 저하될 수 있고, 반대로 너무 많을 경우 펠릿화 공정에 있어 제품 성형 및 설비에 대한 부하가 증가할 수 있다.
열가소성 수지는 열을 가하여 성형한 뒤에도 다시 열을 가하면 형태를 변형시킬 수 있는 수지를 말한다. 본 발명에서 사용 가능한 열가소성 수지는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 폴리아미드(PA), 폴리프로필렌(PP), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 이중에서도 바람직하게는 폴리프로필렌을 사용할 수 있는데, 그 이유는 융점이 낮고 비용이 저렴하기 때문이다.
제조된 펠릿에 포함되는 열가소성 수지의 함량은 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 펠릿 전체 중량에 대하여 30 내지 90 중량%일 수 있다. 열가소성 수지의 함량이 너무 적을 경우 펠릿화 공정에 있어 제품 성형 및 설비에 대한 부하가 증가할 수 있고, 반대로 너무 많을 경우 무기섬유의 기능인 강도성능 향상이 저하될 수 있다.
본 발명에 따른 펠릿은 다수의 무기계 섬유가 열가소성 수지에 균일하게 분산된 형태를 가질 수 있다. 즉, 개별 섬유마다 수지를 코팅하는 것이 아니라, 다수의 섬유를 한꺼번에 코팅하는 것일 수 있다. 예를 들어, 다수의 무기계 섬유와 열가소성 수지를 혼련기로 균일하게 혼합한 후 압출기로 압출함으로써 펠릿을 제조할 수 있다. 이 경우 펠릿은 섬유와 수지의 균일한 복합체일 수 있다.
펠릿의 길이는 특별히 제한되지 않으나, 골재의 직경을 감안하여 바람직하게는 3 내지 30 mm일 수 있다. 펠릿의 길이가 너무 짧을 경우 펠릿을 만들기 위한 절단 공정에서 문제가 발생할 수 있고, 반대로 너무 길 경우 골재와의 혼련시 간섭으로 인한 고른 분포에 영향을 미칠 수 있다.
본 발명에 따른 펠릿을 제조하기 위해, 먼저 무기계 섬유를 준비한다. 무기계 섬유 원료로서 시판되는 섬유를 사용할 수도 있고, 폐기되는 섬유를 재활용할 수 있다. 도 2는 무기계 섬유의 분쇄 가공 상태를 나타낸 사진으로, 무기계 분쇄섬유의 경우 무기계 연속섬유를 분쇄하거나 일정한 길이로 절단하여 얻을 수 있고, 또한 폐기되는 섬유 그대로 또는 분쇄하여 재활용할 수도 있다. 또한, 폐기되는 무기계 섬유의 재활용과 함께, 연속섬유를 분쇄하거나 일정한 길이로 절단하여 만든 무기계 분쇄섬유 등을 혼합하여 활용할 수 있다. 폐기되는 무기계 섬유를 재활용하는 경우, 무기계 섬유 생산 공정 중 발생하는 스크랩을 분쇄하고, 건조 후 입도 선별을 통해 일정 길이(3 ㎛ 내지 20 mm )의 입자로 선별된 것을 활용할 수 있다.
다음, 펠릿을 제조하기 위해, 무기계 섬유를 열가소성 수지로 코팅시킨다. 코팅은 혼련기, 압출기 등을 이용하여 수행할 수 있다. 구체적으로, 무기계 섬유 10 내지 70 중량% 및 열가소성 수지 30 내지 90 중량%를 혼련기로 혼합하여 수지 내에 섬유를 균일하게 분산시킨 후, 압출기를 이용하여 압출할 수 있다.
다음, 압출기를 통해 나오는 압출물을 일정 길이로 절단함으로써, 개질 아스팔트 도로의 첨가제로 활용할 수 있도록 펠릿 형태로 제품화한다. 코팅시킨 후 절단되는 펠릿의 길이는 골재의 직경을 감안하여 약 3 내지 30 mm의 길이를 갖도록 절단할 수 있다. 도 3은 무기계 분쇄섬유를 열가소성 수지로 코팅시킨 후 절단한 펠릿의 사진이다.
또한, 본 발명은 상술한 펠릿을 포함하는 개질 아스팔트 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 개질 아스팔트 조성물에서 펠릿은 무기계 연속섬유를 코팅시켜 만든 펠릿, 무기계 분쇄섬유를 코팅시켜 만든 펠릿, 무기계 연속섬유와 무기계 분쇄섬유의 혼합물을 코팅시켜 만든 펠릿 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 상기 3가지 펠릿 중 하나만을 사용하거나, 2가지 이상의 펠릿을 혼용할 수 있다.
개질 아스팔트 조성물에서 펠릿의 함량은 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%일 수 있다. 펠릿의 함량이 너무 적을 경우 강도 향상 수준에 한계가 있고, 반대로 너무 많을 경우 골재 원가가 상승할 수 있다. 펠릿을 개질 아스팔트 골재의 혼합물에 중량 대비 약 0.1 내지 5% 투입하여 물성 향상 효과를 얻을 수 있다.
개질 아스팔트 조성물은 본 발명의 펠릿 이외에, 아스팔트 바인더와 골재 등을 포함할 수 있다.
아스팔트 바인더로는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 스트레이트 아스팔트, 블론 아스팔트(blown asphalt) 등을 사용할 수 있다. 아스팔트 바인더의 함량은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 조성물 전체 중량에 대하여 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 5 내지 20 중량%일 수 있다.
골재로는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 모래, 쇄석, 자갈 등을 사용할 수 있다. 골재의 함량은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 조성물 전체 중량에 대하여 50 내지 98 중량%, 바람직하게는 80 내지 95 중량%일 수 있다.
본 발명에 따른 개질 아스팔트 조성물의 경우, 아스팔트 도로 포장시 발생하는 열에 의해 열가소성 수지는 용융되고, 펠릿 내부에 잔존하는 무기계 섬유는 조성물 내에 분산될 수 있다.
본 발명에 따라 열가소성 수지를 무기계 연속섬유 및/또는 무기계 분쇄섬유에 코팅하여 일정한 길이로 절단한 후 개질 아스팔트 혼합물에 일정 비율로 투입하는 경우, 종래의 기술의 문제점인 정전기적 요인에 의한 미분산을 해결할 수 있다.
종래에 유리섬유 분말을 열가소성 수지에 코팅시켜서 엔지니어링 플라스틱에 사용하는 경우에는, 무기섬유의 표면에 코팅된 유기물질을 고온에서 소각시키고 이를 분쇄시켜 사용하였다. 반면에, 본 발명에서와 같이 열가소성 수지로 코팅한 무기계 섬유를 아스팔트 골재 혼합물로 사용되는 경우에는, 전처리(고온 소각 공정) 없이 분쇄섬유를 열가소성 수지로 코팅시킴으로써 공정을 단순화시킬 수 있으며, 또한 잔류하는 유기물(Coupling Agent, Film Former등)이 열가소성 수지와의 결합력 향상의 역할을 한다.
또한, 본 발명에 있어서의 분쇄된 무기섬유를 활용한 펠릿 제품은 유리섬유를 제조하는 과정에서 발생하는 무기섬유를 100% 재활용이 가능하다.
본 발명에 따라 무기계 연속섬유 및/또는 분쇄섬유를 열가소성 수지로 코팅시킨 후 펠릿 형태로 절단하여 개질 아스팔트 도로의 강도 향상을 위해 활용할 경우, 무기계 연쇄섬유 및/또는 분쇄섬유가 고른 분포를 갖게 함으로써, 골재의 공극 내부에서의 균일한 결합력을 유지할 수 있는 요소로 적용되게 할 수 있다.
본 발명에 따라 무기계 연속섬유 및/또는 분쇄섬유들이 아스팔트 골재 내부에서 고르게 분산될 수 있도록 열가소성 수지를 코팅시키는 경우, 아스팔트 도로 포장 시에 발생하는 고열에 의해 열가소성 수지는 용융되고, 펠릿 내부에 잔존하는 무기계 연속섬유 및/또는 분쇄섬유가 고르게 분산된 채, 골재 내부에서의 결합력을 높여주고 공극을 메워줌으로써, 고유의 강도 향상 기능을 갖도록 할 수 있다.
본 발명에 따라 무기계 연속섬유 및/또는 분쇄섬유를 열가소성 수지로 코팅하여 골재 형태로 만든 보강재는 섬유 보강 가열 아스팔트 혼합물 생산에 바람직하게 이용할 수 있으며, 간편하게 현장 플랜트 또는 제조처에서 무기섬유 펠릿 보강재 투입이 가능하며, 생산된 혼합물 내에서 섬유의 뭉침 현상이 없다.
본 발명에 따른 펠릿을 포함하는 아스팔트 콘크리트 조성물의 인장강도는 0.6 내지 1.2 MPa일 수 있고, 터프니스는 6,500 내지 14,000 N-mm일 수 있다. 또한, 2 mm 변형에 필요한 하중은 6,000 내지 16,000 N일 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 이들에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
[비교예 1]
펠릿을 첨가하지 않고, 골재 94 중량% 및 아스팔트 바인더 6 중량%로 구성되는 아스팔트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
[실시예 1]
무기계 연속섬유로서 직경 14~22 ㎛의 유리 장섬유 50 중량% 및 열가소성 수지로서 폴리프로필렌 50 중량%를 혼련기로 혼합한 후 압출기를 이용하여 압출하여 섬유를 수지로 코팅하였다. 압출기에서 나온 압출물을 길이 12 mm로 절단하여 무기계 연속섬유 펠릿을 제조하였다.
제조된 무기계 연속섬유 펠릿 1 중량%, 골재 93 중량% 및 아스팔트 바인더 6 중량%로 구성되는 개질 아스팔트 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일하게 무기계 연속섬유 펠릿을 제조한 후, 제조된 무기계 연속섬유 펠릿 2 중량%, 골재 92 중량% 및 아스팔트 바인더 6 중량%로 구성되는 개질 아스팔트 조성물을 제조하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일하게 무기계 연속섬유 펠릿을 제조하였다.
또한, 무기계 분쇄섬유로서 직경 8~26 ㎛ 및 길이 0.01~3 mm의 유리 분쇄섬유 50 중량% 및 열가소성 수지로서 폴리프로필렌 50 중량%를 혼련기로 혼합한 후 압출기를 이용하여 압출하여 섬유를 수지로 코팅하였다. 압출기에서 나온 압출물을 길이 3 mm로 절단하여 무기계 분쇄섬유 펠릿을 제조하였다.
제조된 무기계 연속섬유 펠릿 2 중량%, 무기계 분쇄섬유 펠릿 2 중량%, 골재 90 중량% 및 아스팔트 바인더 6 중량%로 구성되는 개질아스팔트 조성물을 제조하였다.
[시험예 1]
열가소성 수지로 코팅된 무기계 섬유 펠릿 투입에 따른 아스팔트 혼합물의 강도 증대 효과를 시험하였다.
펠릿의 투입으로 아스팔트 혼합물의 강도 증대 효과를 알아보기 위하여, 펠릿의 첨가량에 따른 간접 인장강도 시험을 실시하였다. 아스팔트 혼합물의 간접 인장강도 시험방법은 KSF2382에 의거하여 실시하였다. 도 4는 간접 인장강도 시험에 사용되는 장비와 시험과정을 나타낸 사진이다.
간접 인장강도 시험을 위해, 아스팔트 혼합물에 무기계 연속섬유 펠릿을 조성물 총 중량 대비 0 중량%(비교예 1), 1 중량%(실시예 1), 2 중량%(실시예 2) 첨가한 시편, 그리고 무기계 연속섬유 펠릿 및 무기계 분쇄섬유 펠릿을 각각 2 중량%씩 첨가한 시편(실시예 3)을 각 3개씩을 제작하여 간접 인장강도를 측정하였으며, 시험은 25℃에서 수행하였다.
도 5는 간접 인장강도 시험에 대한 하중-변형 결과를 나타낸 그래프로서, 하늘색은 비교예 1, 노란색은 실시예 1, 초록색은 실시예 2, 빨강색은 실시예 3을 각각 나타내며, 코팅 파분은 무기계 분쇄섬유 펠릿을 의미한다.
도 6은 간접 인장강도 시험에 대한 각 시편의 간접 인장강도 평균을 나타낸 그래프이고, 도 7은 간접 인장강도 시험에 대한 터프니스(인성) 실험 결과를 나타낸 그래프로서, X축의 좌측부터 우측으로 비교예 1, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3을 차례로 나타낸다.
도 5 내지 7에서 확인할 수 있는 바와 같이, 펠릿을 첨가하지 않은 일반 아스팔트 혼합물(비교예 1)과 대비하여, 펠릿을 첨가한 개질아스팔트 혼합물(실시예 1 내지 3)의 간접 인강강도가 증가하였다. 또한, 무기계 섬유 펠릿의 양이 증가할수록 최대 간접 인장강도가 증대되었으며, 특히 무기계 연속섬유 펠릿 및 무기계 분쇄섬유 펠릿을 각각 2 중량%씩 첨가한 시편(실시예 3)의 경우에서 최대의 인장강도를 나타냈고, 곡선 아래 부분의 면적, 즉 변형 에너지가 가장 크게 측정되었다.
[시험예 2]
열가소성 수지로 코팅된 무기계 섬유 펠릿을 아스팔트 혼합물에 첨가함에 따른 장점을 시험하였다.
도 8은 코팅 무기계 섬유 펠릿 및 골재를 혼합하기 이전의 상태를 나타낸 사진이고, 도 9는 코팅 무기계 섬유 펠릿 및 골재를 혼합한 상태를 나타낸 사진이며, 도 10은 코팅 무기계 섬유 펠릿, 골재 및 아스팔트 바인더를 혼합한 상태를 나타낸 사진이다.
무기계 연속섬유 또는 분쇄섬유를 코팅하지 않고 사용했을 경우 발생하는 정전기적 특성에 의한 뭉침 현상을 확인하기 위한 시험으로, 무기계 연속섬유 및/또는 분쇄섬유를 열가소성 수지로 코팅 처리한 시편(실시예 1 내지 3)을 아스팔트 혼합물의 골재와 함께 혼합한 결과, 도 9에서 확인할 수 있듯이 고르게 분산된 상태로 혼합되었으며, 도 10에서 확인할 수 있듯이 아스팔트 바인더에 혼합한 상태에서도 무기계 연속섬유 및/또는 분쇄섬유가 고르게 퍼져 있음을 알 수 있다.
[시험예 3]
시험의 평가는 취급성, 작업성, 제품 외관 등에 대해 실시하였으며 평가 점수는 양호(5), 적합(4), 보통(3), 부적합(2), 불량(1)로 설정하였다.
표 1은 무기계 섬유의 직경을 달리하여 실험한 결과이다.
구분 직경(㎛) 취급성 압출 작업성 외관
비교예 2 1 1 2 2
실시예 4 3 3 4 3
실시예 5 10 5 5 5
실시예 6 20 5 5 5
실시예 7 30 4 3 4
비교예 3 40 2 1 1
표 2는 무기계 섬유의 길이를 달리하여 실험한 결과이다.
구분 길이 취급성 압출 작업성 외관
비교예 4 1 ㎛ 1 2 2
실시예 8 3 ㎛ 3 4 4
실시예 9 1 mm 5 5 5
실시예 10 20 mm 4 3 4
비교예 5 30 mm 2 1 3
표 3은 무기계 섬유의 함량을 달리하여 실험한 결과이다.
구분 함량(중량%) 취급성 압출 작업성 외관
비교예 6 5 2 3 2
실시예 11 10 5 4 4
실시예 12 40 5 5 5
실시예 13 70 3 3 3
비교예 7 80 2 1 1
표 4는 펠릿의 길이를 달리하여 실험한 결과이다.
구분 길이(mm) 취급성 혼합 작업성 외관
비교예 8 1 1 2 2
실시예 14 3 5 5 4
실시예 15 15 5 5 5
실시예 16 30 4 3 4
비교예 9 40 2 1 2
표 5는 펠릿의 함량을 달리하여 실험한 결과이다.
구분 함량(중량%) 취급성 혼합 작업성 원가
비교예 10 0.05 2 2 5
실시예 17 1 5 5 4
실시예 18 3 5 4 3
실시예 19 5 4 4 2
비교예 11 6 2 2 1

Claims (10)

  1. 무기계 섬유가 열가소성 수지에 균일하게 분산되어 압출을 통해 펠릿 형태를 지니며,
    상기 펠릿　전체 중량에 대하여, 상기 무기계 섬유 10 내지 70 중량% 및
    상기 열가소성 수지 30 내지 90 중량%를 포함하는 것인　개질 아스팔트용 펠릿.
  2. 제1항에 있어서,
    무기계 섬유는 무기계 연속섬유 및 무기계 분쇄섬유 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 개질 아스팔트용 펠릿.
  3. 제2항에 있어서,
    무기계 연속섬유 및 무기계 분쇄섬유의 직경은 각각 3 내지 30 ㎛이며, 무기계 분쇄섬유의 길이는 3 ㎛ 내지 20 mm인 것을 특징으로 하는 개질 아스팔트용 펠릿.
  4. 제1항에 있어서,
    열가소성 수지는 폴리아미드, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌테레프탈레이트 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 개질 아스팔트용 펠릿.
  5. 삭제
  6. 제1항의 펠릿을 포함하는 개질 아스팔트용 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    펠릿은 무기계 연속섬유를 코팅시켜 만든 펠릿, 무기계 분쇄섬유를 코팅시켜 만든 펠릿, 무기계 연속섬유와 무기계 분쇄섬유의 혼합물을 코팅시켜 만든 펠릿 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 개질 아스팔트용 조성물.
  8. 제6항에 있어서,
    펠릿의 함량은 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는 개질 아스팔트용 조성물.
  9. 제6항에 있어서,
    아스팔트 도로 포장시 발생하는 열에 의해 열가소성 수지는 용융되고, 펠릿 내부에 잔존하는 무기계 섬유는 조성물 내에 분산되는 것을 특징으로 하는 개질 아스팔트용 조성물.
  10. 제6항에 있어서,
    개질 아스팔트용 조성물의 인장강도는 0.6 내지 1.2 MPa이고, 터프니스는 6,500 내지 14,000 N-mm이며, 2 mm 변형에 필요한 하중은 6,000 내지 16,000 N인 것을 특징으로 하는 개질 아스팔트용 조성물.
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