KR20230150622A - 개질 아스팔트 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아스팔트의 기술 분야, 특히 개질 아스팔트 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 개질 아스팔트는 중량 기준으로 다음의 원료 성분을 포함한다: 베이스 아스팔트 70~90중량부 및 개질제 10~18중량부. 개질제는 SBS, 그래핀 산화물 및 칼슘 스테아레이트의 혼합물이다.
Description
본 발명은 아스팔트의 기술 분야, 특히 개질 아스팔트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 10년 동안 중국의 고속도로 건설은 급속한 발전을 이루었습니다. 고속도로 길이는 중화인민공화국이 건국될 때 수만 킬로미터에서 세계 최초에 이르기까지 발전했다. 시멘트 포장과 비교할 때 아스팔트 포장은 편안한 운전, 안정적이고 낮은 소음, 편리한 유지 보수 등의 장점이 있고 이것이 다양한 국가에서 고속도로 건설을 위한 첫 번째 선택이다. 고속도로는 교통량이 많고 운전 속도가 빠르며 하중이 크므로 포장에 대한 요구 사항이 더 엄격하여, 내구성, 지지력, 평면 및 미끄럼 방지 성능이 우수하다. 최근 몇 년 동안 중국 경제는 급속한 발전, 도시 자동차 소유의 급속한 증가 및 고속도로 교통 흐름의 증가로 인해, 모든 수준의 도로 사용, 특히 고급 고속도로 아스팔트 포장 성능에 대한 점점 더 엄격한 요구 사항이 있다.
SBS 개질 아스팔트는 베이스 아스팔트에 SBS 개질제를 일정량 첨가하는 것이다. 특정 온도에서 전단, 교반 등의 특별한 준비 과정을 통해 SBS 개질제가 베이스 아스팔트에 고르게 분산되어 혼합 상태를 형성할 수 있으며, 아스팔트 내 SBS의 물리적 구조를 이용하여 아스팔트의 성능을 향상시킬 수 있다. 고무분말 개질 아스팔트는 특별한 가공 기술을 통해 폐타이어로 만든 미세한 고무분말을 아스팔트에 일정량 첨가하고 고온에서 전단혼합 등의 기계적 작용을 통해 가공처리하여 팽창 발달 및 기타 단계를 통해 최종적으로 개선된 특성 아스팔트 고무분말 바인더를 생산하는 것을 말한다. 현재 SBS 개질 아스팔트는 중국 도로 건설에 널리 사용되며 대다수의 엔지니어링 및 기술 인력이 승인했다. 새로운 유형의 개질 아스팔트로 고무 분말 개질 아스팔트는 점차 모든 사람들에게 인식된다. 이것은 개발전망이 크고 발전잠재력이 큰 아스팔트의 일종이다.
일반 SBS 아스팔트는 접착력이 좋지 않고, 연신율이 낮고, 왁스 함량이 높고 온도 민감도가 높은 등 몇 가지 성능 단점이 있으므로 고급 고속도로에서 사용하기 어렵다. 동시에, 국가 경제의 발전으로 인한 교통량의 급격한 증가, 차량 부하의 현저한 증가 및 중국의 남북, 겨울과 여름의 큰 온도 차이로 인해 아스팔트 포장 품질에 대해 더 높은 요구 사항이 제기되었다.
이상의 상황을 감안하여 본 발명이 제안되었다.
본 발명은 중량 기준으로 하기 원료 성분을 포함하는 개질 아스팔트에 관한 것이다:
베이스 아스팔트 70~90중량부, 개질제 10~18중량부;
상기 개질제는 SBS, 그래핀 산화물(graphene oxide) 및 칼슘 스테아레이트(calcium stearate)의 혼합물이다.
또는, 상술한 바와 같은 개질 아스팔트에 따르면, 상기 개질제는 SBS 6~9중량부, 그래핀 산화물 3~6중량부 및 칼슘 스테아레이트 1~3중량부를 포함한다.
또는, 상기와 같은 개질 아스팔트에 따르면, 상기 개질제는 SBS 7~8중량부, 그래핀 산화물 4~5중량부 및 칼슘 스테아레이트 2중량부를 포함한다.
또는, 상술한 바와 같은 개질 아스팔트에 따르면, 상기 베이스 아스팔트는 90# 클래스 A 아스팔트이다.
또는, 상술한 바와 같은 개질 아스팔트에 따르면, 유화제, 가교제, 상용화제 및 안정화제 중 적어도 하나를 함유한다.
또는, 상술한 바와 같은 개질 아스팔트에 따르면, 상기 유화제는 JY-R2 유화제 1~5 중량부, 또는 2, 3, 4 중량부이다.
또는, 상술한 바와 같은 개질 아스팔트에 따르면, 상기 가교제는 결정성 황 1~3 중량부, 또는 2 중량부이다.
또는, 상기와 같은 개질 아스팔트에 따르면, 상기 상용화제는 나프텐계 고무유(naphthenic rubber oil) 1~3 중량부 또는 2 중량부이다.
또는, 상술한 바와 같은 개질 아스팔트에 따르면, 상기 안정제는 석면회(asbestos ash) 5~10 중량부, 또는 6, 7, 8, 9 중량부이다.
본 발명의 또 다른 측면은 전술한 바와 같은 개질 아스팔트의 제조 방법에 대한 것으로서, 상기 방법은:
베이스 아스팔트 이외의 성분을 가열 및 분쇄하여 혼합물을 얻는 단계;
가열된 베이스 아스팔트에 상기 혼합물을 천천히 첨가하여 녹여 고르게 저어준 후 유화제로 전단 후 자연 냉각하는 단계;
를 포함한다.
또는, 상기와 같은 제조 방법에 따르면, 전단 속도는 17000 rpm ~ 20000 rpm이고, 전단 시간은 20분 ~ 40분이다.
본 발명은 SBS, 그래핀 산화물 및 칼슘 스테아레이트을 포함하는 혼합 개질제를 채택하여 칼슘 스테아레이트가 SBS 및 그래핀 산화물과 협력하여 아스팔트의 전체 강도를 증가시킬 수 있으며 그래핀 산화물 및 칼슘 스테아레이트의 첨가는 또한 아스팔트의 내후성을 크게 향상시킨다. 원료의 상용성을 최적화한 후, 제조는 간단하고 개질제, 안정제 및 기타 성분을 여러 번 추가할 필요가 없다.
본 발명의 실시예는 실시예와 결합하여 이하에서 상세하게 설명될 것이다. 이러한 실시예는 본 발명을 예시하기 위해 사용된 것일 뿐 본 발명의 범위를 제한하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 하기 실시예에서 특정 조건이 없는 실험 방법은 본 발명에서 제시한 지침을 우선으로 하며, 실험 매뉴얼 또는 당업계의 관례적 조건, 당업계에 공지된 기타 실험 방법 또는 제조사 추천 조건에 따른다.
다음의 특정 실시예에서, 원료 성분과 관련된 측정 매개변수는 달리 명시되지 않는 한 칭량 정확도 범위 내에서 약간의 편차를 가질 수 있다. 온도 및 시간 매개변수와 관련하여 기기 테스트 정확도 또는 작동 정확도로 인한 허용 가능한 편차를 허용한다.
실시예 1
1) 팽윤(swelling): 90# 클래스 A 베이스 아스팔트(base asphalt) 70kg을 가열하여 베이스 아스팔트 용융물(melt)을 만든다.
2) SBS 6kg, 그래핀 산화물(grapheme oxide) 3kg, 칼슘 스테아레이트(calcium stearate) 3kg, JY-R2 유화제(emulsifier) 1kg, 결정성 황(crystalline sulfer) 3kg, 나프텐계 고무유(naphthenic rubber oil) 1kg, 석면회(asbestos ash) 10kg을 140℃ ~ 160℃로 가열하고(주로 칼슘 스테아레이트의 혼합에 도움이 됨), 분쇄하고 혼합하여 혼합물을 얻는다.
3) 상기 혼합물을 용융 아스팔트에 교반하면서 수차례 첨가한다. 혼합하는 동안 기포가 발생하지 않도록 주의하고, 필요한 경우 소포제(defoamer)를 추가한다.
4) 용융 상태(약 180℃ ~ 210℃)에서 고속 전단 및 교반을 위해 1단(single-stage) 고전단 유화기(high shear emulsifying machine)를 사용한다. 전단 속도는 17000rpm이고 전단 시간은 40분이다.
5) 자연 냉각.
실시예 2
1) 팽윤(swelling): 90# 클래스 A 베이스 아스팔트(base asphalt) 90kg을 가열하여 베이스 아스팔트 용융물(melt)을 만든다.
2) SBS 9kg, 그래핀 산화물(grapheme oxide) 6kg, 칼슘 스테아레이트(calcium stearate) 5kg, JY-R2 유화제(emulsifier) 5kg, 결정성 황(crystalline sulfer) 1kg, 나프텐계 고무유(naphthenic rubber oil) 3kg, 석면회(asbestos ash) 5kg을 140℃ ~ 160℃로 가열하고(주로 칼슘 스테아레이트의 혼합에 도움이 됨), 분쇄하고 혼합하여 혼합물을 얻는다.
3) 상기 혼합물을 용융 아스팔트에 교반하면서 수차례 첨가한다. 혼합하는 동안 기포가 발생하지 않도록 주의하고, 필요한 경우 소포제(defoamer)를 추가한다.
4) 용융 상태(약 180℃ ~ 210℃)에서 고속 전단 및 교반을 위해 1단(single-stage) 고전단 유화기(high shear emulsifying machine)를 사용한다. 전단 속도는 20000rpm이고 전단 시간은 20분이다.
5) 자연 냉각.
실시예 3
1) 팽윤(swelling): 90# 클래스 A 베이스 아스팔트(base asphalt) 80kg을 가열하여 베이스 아스팔트 용융물(melt)을 만든다.
2) SBS 7kg, 그래핀 산화물(grapheme oxide) 5kg, 칼슘 스테아레이트(calcium stearate) 2kg, JY-R2 유화제(emulsifier) 3kg, 결정성 황(crystalline sulfer) 2kg, 나프텐계 고무유(naphthenic rubber oil) 2kg, 석면회(asbestos ash) 7kg을 150℃로 가열하고(주로 칼슘 스테아레이트의 혼합에 도움이 됨), 분쇄하고 혼합하여 혼합물을 얻는다.
3) 상기 혼합물을 용융 아스팔트에 교반하면서 수차례 첨가한다. 혼합하는 동안 기포가 발생하지 않도록 주의하고, 필요한 경우 소포제(defoamer)를 추가한다.
4) 용융 상태(약 180℃ ~ 210℃)에서 고속 전단 및 교반을 위해 1단(single-stage) 고전단 유화기(high shear emulsifying machine)를 사용한다. 전단 속도는 19000rpm이고 전단 시간은 25분이다.
5) 자연 냉각.
비교예 1
실시예 3에 기초하여, 칼슘 스테아레이트를 동량의 그래핀 산화물로 대체하였다.
비교예 2.
실시예 3에 기초하여, 그래핀 산화물이 동일한 양의 칼슘 스테아레이트로 대체되었다.
비교예 3.
실시예 3에 기초하여, 칼슘 스테아레이트 및 그래핀 산화물을 동일한 양의 SBS로 대체하였다.
실험예
개질 아스팔트의 기본 지수(JTG F40-2004 표준에 따라 테스트 되었으며 테스트 방법은 JTJ052-2000):
| 그룹 | 테스트 항목 | 테스트 값 | 표준 값 |
| 실시예 3 | 바늘 침투 (Needle penetration) 25℃ (10-1mm:100g) 5s |
67 | IC: 60-80 ID: 30-60 |
| 연성(Ductility) 5℃，5cm/min (cm) |
33 | IC: ≥30 ID: ≥20 |
|
| 연화점(Softening point) T&B℃ |
68 | IC: ≥55 ID: ≥60 |
|
| 비교예 1 | 바늘 침투 25℃ (10-1mm:100g) 5s |
63 | IC: 60-80 ID: 30-60 |
| 연성 5℃，5cm/min (cm) |
26 | IC: ≥30 ID: ≥20 |
|
| 연화점 T&B℃ |
67 | IC: ≥55 ID: ≥60 |
|
| 비교예 2 | 바늘 침투 25℃ (10-1mm:100g) 5s |
67 | IC: 60-80 ID: 30-60 |
| 연성 5℃，5cm/min (cm) |
32 | IC: ≥30 ID: ≥20 |
|
| 연화점 T&B℃ |
63 | IC: ≥55 ID: ≥60 |
|
| 비교예 3 | 바늘 침투 25℃ (10-1mm:100g) 5s |
61 | IC: 60-80 ID: 30-60 |
| 연성 5℃，5cm/min (cm) |
24 | IC: ≥30 ID: ≥20 |
|
| 연화점 T&B℃ |
65 | IC: ≥55 ID: ≥60 |
본 발명에 의해 제조된 개질 아스팔트가 국가표준에 부합하고 우수한 성능을 가짐을 알 수 있다. 칼슘 스테아레이트를 제거한 후 아스팔트의 연성은 분명히 영향을 받을 것이다.
저온 굽힘 시험(bending test)의 결과는 표 2와 같으며, 시험편의 크기는 40mm × 40mm × 200mm이다.
| 실시예 | 섹션 높이 (section height) （mm） |
견본 길이 (specimen span) （mm） |
중앙 길이 굴절 (Mid span deflection) （μm） |
변형 실패 평균 값 (Mean value of failure strain) （μg） |
| 실시예 3 | 40.0 | 200 | 603.6 | 3321.6 |
| 비교예 1 | 459.4 | 2531.1 | ||
| 비교예 2 | 479.9 | 2757.2 | ||
| 비교예 3 | 448.7 | 2489.7 |
아스팔트의 저온특성은 저온균열에 영향을 미치는 중요한 인자이다. 저온 굽힘 시험은 칼슘 스테아레이트와 그래핀 산화물 모두 아스팔트의 저온 특성에 상당한 영향을 미칠 수 있음을 보여준다.
고온 안정성 평가
소성변형 테스트(rutting test): 소성변형용 플레이트의 크기는 300mm × 300mm × 100mm, 테스트 온도는 60℃이다. 45분과 60분의 변형을 취하고 1mm 변형을 동적 안정성으로 하여 테스트 휠의 왕복 시간을 계산한다. 결과를 표 3에 나타내었다.
| 실시예 | 아래 시간(분) 후의 소성변경 깊이(mm) | 동적 안정성의 평균 값 (times/mm） |
기술적 요건 (technical requirement) （times/mm） |
|
| 45 | 60 | |||
| 실시예 3 | 0.839 | 1.214 | 6715 | |
| 비교예 1 | 2.985 | 3.453 | 4110 | |
| 비교예 2 | 2.537 | 2.698 | 5316 | |
| 비교예 3 | 3.036 | 3.513 | 4081 | |
본 발명에 의해 제공되는 개질 아스팔트의 소성변형 시험 안정성은 현재 사양의 요건보다 높다. 실시예와 비교하여 비교예 1~3의 성능은 현저히 저하된다.
이상의 실험 결과를 종합하면, 본 발명에서 제공하는 개질 아스팔트는 내후성이 양호함을 알 수 있다.
상기 실시예는 본 발명의 여러 실시예를 표현한 것일 뿐이며, 그 설명이 보다 구체적이고 상세하지만, 그것이 발명 특허의 범위를 제한하는 것으로 이해될 수는 없다. 당업자는 본 발명의 보호 범위에 속하는 본 발명의 개념을 벗어나지 않고 여러 수정 및 개선이 이루어질 수 있음을 주목해야 한다. 따라서 발명 특허의 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 적용을 받으며, 명세서 및 첨부된 도면은 청구범위의 내용을 설명하는 데 사용될 수 있다.
Claims (10)
- 베이스 아스팔트 70~90중량부, 개질제 10~18중량부를 원료로 포함하는 개질 스팔트로서,
상기 개질제는 SBS, 그래핀 산화물(graphene oxide) 및 칼슘 스테아레이트(calcium stearate)의 혼합물인,
개질 아스팔트. - 제1항에 있어서,
상기 개질제는 SBS 6~9중량부, 그래핀 산화물 3~6중량부 및 칼슘 스테아레이트 1~3중량부를 포함하는,
개질 아스팔트. - 제1항에 있어서,
상기 베이스 아스팔트는 90# 클래스 A 아스팔트인,
개질 아스팔트. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
유화제, 가교제, 상용화제 및 안정화제 중 적어도 하나를 함유하는,
개질 아스팔트. - 제4항에 있어서,
상기 유화제는 JY-R2 유화제 1~5 중량부인,
개질 아스팔트. - 제4항에 있어서,
상기 가교제는 결정성 황 1~3 중량부인,
개질 아스팔트. - 제4항에 있어서,
상기 상용화제는 나프텐계 고무유 1~3 중량부인,
개질 아스팔트. - 제4항에 있어서,
상기 안정제는 석면회 5~10 중량부인,
개질 아스팔트. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 개질 아스팔트를 제조하는 방법으로서,
베이스 아스팔트 이외의 성분을 가열 및 분쇄하여 혼합물을 얻는 단계;
가열된 베이스 아스팔트에 상기 혼합물을 천천히 첨가하여 녹여 고르게 저어준 후 유화제로 전단 후 자연 냉각하는 단계를 포함하는,
방법. - 제9항에 있어서,
전단 속도는 17000 rpm ~ 20000 rpm이고, 전단 시간은 20분 ~ 40분인,
방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220050231A KR20230150622A (ko) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 개질 아스팔트 및 그 제조방법 |
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| KR1020220050231A KR20230150622A (ko) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 개질 아스팔트 및 그 제조방법 |
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| KR1020220050231A KR20230150622A (ko) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 개질 아스팔트 및 그 제조방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117466563A (zh) * | 2023-12-28 | 2024-01-30 | 水润天府新材料有限公司 | 一种添加废旧橡胶的可循环利用沥青混合料生产工艺 |
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2022
- 2022-04-22 KR KR1020220050231A patent/KR20230150622A/ko unknown
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN117466563A (zh) * | 2023-12-28 | 2024-01-30 | 水润天府新材料有限公司 | 一种添加废旧橡胶的可循环利用沥青混合料生产工艺 |
| CN117466563B (zh) * | 2023-12-28 | 2024-03-19 | 水润天府新材料有限公司 | 一种添加废旧橡胶的可循环利用沥青混合料生产工艺 |
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