일반기술

가열아스팔트용 2성분 복합섬유, 이를 이용한 섬유보강 가열아스팔트 혼합물과 그 생산방법

□ 기술개요해당 기술은 고속도로 및 일반국도 등 자동차 전용도로의 아스팔트 도로포장에 유리하게 이용할 수 있는 섬유보강 가열아스팔트 혼합물과, 그 섬유보강 가열아스팔트 혼합물에 혼입되어 혼합물의 성능개선에 기여하는 2성분 복합섬유, 그리고 그 섬유보강 가열아스팔트 혼합물의 바람직한 생산방법에 관한 것이다.해당 기술을 도로포장 재료로 이용함으로써 얻는 장점은 가열 아스팔트 혼합물 인성증대에 효과적이기 때문에 반복적인 교통하중에도 소성변형, 피로균열, 및 포트 홀 등을 효과적으로 억제할 수 있고, 이에 따라 도로포장의 공용연한을 증대시킬 수 있어 전반적으로 유지관리비를 절감할 수 있다.□ 기술의 특징지금까지 아스팔트 포장도로의 공용수명을 연장하기 위해 다양한 연구가 이루어진 바 있으며, 대표적인 방법으로 화학적 개질재를 이용하는 방법과 격자형태의 토목섬유를 이용하는 방법이 있다.화학적 개질재를 이용하는 방법은 아스팔트 바인더에 석유계(SBS 또는 SBR) 폴리머 입자를 용융시켜 아스팔트 바인더의 점도를 증대시킨 방법이다. 이 방법은 소성변형 등에 유리한 효과를 나타내기도 하지만, 과다한 비용, 품질관리의 어려움, 혼합물 생산 온도 증가에 따른 에너지 비용 증대, 저온에서 재료의 취성증대로 인한 균열 가능성 문제 등을 수반하여 실제 적용상에 어려움이 있다.격자형태의 토목섬유를 이용하는 방법은 격자형태로 짜여 진 토목섬유를 중간 중간에 적층 시공한 방법이다. 이 방법은 균열 및 소성변형 등에 유리한 효과를 나타내지만, 시공과정이 복잡하여 공사기간이 길어지고 공사비가 상승하며, 또한 표층 내부에서 가장 큰 집중응력 또는 전단변형이 발생하는 경우, 동일지점에 토목섬유 보강이 이루어져야함에도 불구하고 시공 상 어려움으로 대응할 수 없다는 맹점이 있다.해당 기술은 이러한 기존 두가지 방법을 탈피하여 아스팔트 혼합물 제작시 2성분의 복합섬유를 넣어 제작하는 생산방법을 제공하여, 경제적이면서 우수한 물리적 특성을 가지도록 하는 기술을 제공한다.□ 기술의 핵심내용-2성분 복합섬유 특징가열아스팔트용 2성분 복합섬유는, 160170℃의 용융점을 가지는 열가소성 제1수지와 250260℃의 용융점을 가지는 열가소성 제2수지를 혼합하여 성형하되, 용융점이 170220℃이며, 인장강도가 2,50010,000 kgf/㎠이며, 인장신도가 1020%이며, 탄성계수가 30,000300,000 kgf/㎠이며, 비중이 0.800.95이며, 두께가 0.30.5㎜이며, 길이가 2060㎜이며, 폭이 (0.51.2)×N㎜(N은 자연수)이며, 폭방향으로 (N-1)로 등분되어 등분 위치의 상하부에 길이 및 폭 방향으로 연속하는 그루빙 및 엠보싱이 형성된 것을 특징으로 한다.-2성분 복합섬유 혼합물 제작 방법 특징섬유보강 가열아스팔트 혼합물은, 2성분 복합섬유와 가열 골재를 플랜트 믹서에 투입하여 마른 비빔한 후, 아스팔트 바인더를 믹서에 투입하여 170180℃에서 가열 혼합하는 것을 특징으로 한다. 이때 2성분 복합섬유와 가열 골재는 플랜트 믹서(마른 비빔)에서 1015초 먼저 혼합한 후, 이어 아스팔트 바인더를 플랜트 믹서(젖은 비빔)에 투입하여 1525초 혼합하는 과정으로 진행하면 적당하다. 이와 같이 해당 기술에서는 2성분 복합섬유와 가열 골재를 마른 비빔으로 프리믹싱하는 데, 이는 2성분 복합섬유를 골고루 분산시키면서 길이 방향홈이 마련된 2성분 복합섬유를 여러 가닥으로 분리하기 위함이다. 다만 길이 방향홈이 2개 이상인 2성분 복합섬유는 그 폭은 넓기 때문에 골재와의 혼합과정에서 쉽게 분리되지 않을 우려가 있는 바, 2개 이상의 길이 방향홈을 가지는 2성분 복합섬유의 경우에는 일부 또는 전부를 기계적으로 분리한 상태에서 가열 골재와 마른 비빔하는 것이 바람직하다.□ 기술의 기대효과해당 기술은 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.첫째, 2성분 복합섬유는 용융점이 서로 다른 열가소성 수지 2종류로 성형된 것이기 때문에, 이를 가열아스팔트 혼합물 생산과정에 이용하면 부착강도는 물론 인장 내지 전단강도에서 유리한 섬유보강 가열아스팔트 혼합물을 생산할 수 있다. 다시 말해, 2성분 복합섬유에서 낮은 용융점의 열가소성 제1수지는 일부 용융하여 아스팔트 바인더와의 분자결합을 유도하기 때문에 부착강도 발현에 기여하게 되고, 높은 용융점의 열가소성 제2수지는 섬유상태 그대로 유지되어 골재 간 맞물림 응력을 증대시키면서 브리지효과를 유도하기 때문에 인장 내지 전단강도 발현에 기여하게 된다.둘째, 섬유보강 가열아스팔트 혼합물은 인성 증대에 효과적이기 때문에 이를 도로포장에 이용하면 반복적인 교통하중에도 소성변형, 피로균열, 및 포트 홀 등을 효과적으로 억제할 수 있으며, 이에 따라 도로포장의 공용연한을 증대시킬 수 있어 전반적으로 유지관리비를 절감할 수 있다.셋째, 섬유보강 가열아스팔트 혼합물은 2성분 복합섬유의 혼입으로 인장 내지 전단강도에서 유리하기 때문에 겨울철 저온 균열에 대한 저항성에도 유리한 효과를 발휘할 것이다.□ 적용분야- 일반 포장의 표층 재료- 일반 포장의 포장의 중간층 재료- 일반 포장의 포장의 기층 재료- 일반 포장의 유지보수용 재료□ 지식재산권정보특허 출원 (10-2009-0045963)