Betún modificado con polvo de neumáticos estable al almacenamiento.

Composición que comprende betún, polvo de neumático, un polímero susceptible de ser vulcanizado y un agente vulcanizante. Adicionalmente, esta composición puede comprender también un agente acelerante de dicha vulcanización. Además, la invención se refiere al procedimiento de obtención de la composición, en una o varias etapas, y a su uso en mezclas asfálticas para su aplicación en carreteras

Betún modificado con polvo de neumático estable al almacenamiento.

La presente invención se refiere a una composición que comprende betún, polvo de neumático, un polímero susceptible de ser vulcanizado y un agente vulcanizante. Adicionalmente, esta composición puede comprender también un agente acelerante de dicha vulcanización. Además, la invención se refiere al procedimiento de obtención de la composición y a su uso en mezclas asfálticas para su aplicación en carreteras.

Estado de la técnica anterior

La utilización de polvo de neumáticos en las mezclas asfálticas para carreteras (ó mezclas bituminosas) es una vía frecuentemente utilizada para mejorar las propiedades de las mismas.

Actualmente existen dos procedimientos generales de incorporación:

El denominado método seco, donde se incorpora directamente el polvo de neumáticos a la mezcla bituminosa.

Y el denominado método húmedo, donde el polvo de neumáticos se incorpora primero al betún asfáltico y, posteriormente, vía betún asfáltico, a la mezcla bituminosa.

En este último método se practican dos variantes:

- el polvo de neumáticos se dispersa en el betún justamente antes de mezclar el betún/neumático con los áridos en la Planta de fabricación de la mezcla asfáltica: ó

- el polvo de neumáticos se incorpora al betún constituyendo una mezcla estable al almacenamiento que puede transportarse a la planta de fabricación de mezcla asfáltica.

Una vez que la mezcla de betún-polvo de neumáticos se encuentra en la planta de fabricación de la mezcla asfáltica, se mezcla con los áridos, constituyendo dicha mezcla asfáltica.

Siguiendo estos métodos, se han desarrollado varios sistemas y composiciones. Así, en la Patente Francesa FR2580658, se describe un sistema en el que se utiliza un aceite aromático y un elastómero insaturado para ayudar a la digestión del polvo de neumáticos en betún, y en la Patente Europea EP0305225, se describe un procedimiento de fabricación que mejora la estabilidad de una composición: betún, polvo de neumáticos, aceite aromático y elastómero como catalizador de dicho proceso, de 6 horas a unos diez días.

En la Solicitud Internacional W09927018, se describen también composiciones en las que se utilizan polímeros de diversa índole para mejorar la estabilidad al almacenamiento del betún/polvo de neumáticos. El procedimiento para mejorar dicha estabilidad es predispersar e hinchar el polímero en aceites antes de añadirlo al betún modificado con polvo de neumático.

Estos procesos de hinchamiento de los polímeros por los aceites del betún o por los añadidos posteriormente en el polvo de neumáticos son muy largos y frecuentemente los resultados pueden no ser los deseados.

Por otro lado, en la Patente Europea EP0994161 se describe el uso de un polioctenómero (TOR) como polímero para mejorar la estabilidad al almacenamiento de los betunes modificados con polvo de neumáticos. En este caso, el polioctenómero debe reaccionar con el polvo de neumáticos y con el betún sirviendo de puente entre ellos. Sin embargo, para algunos betunes,el polioctenómero no reacciona en la medida necesaria con el betún asfáltico base al presentar éste una naturaleza química sin suficientes centros reactivos, haciendo que disminuya la estabilidad de almacenamiento final.

Otros sistemas pueden llegar a ser estables siempre que se mantenga agitado en las condiciones en las que está almacenado en los tanques de betún asfáltico de las Plantas de fabricación de Mezclas Asfálticas, como por ejemplo en la patente US5959007, se describe la adición conjunta de polímeros elastoméricos a una mezcla de betún y polvo de neumáticos. Sin embargo, cuando cesa la agitación se produce una separación de fases muy rápida. De forma general, los tanques de almacenamiento de los ligantes de las mezclas asfálticas no suelen estar dotados de agitadores, lo que significa que el betún modificado con polvo de neumáticos no podría almacenarse de manera fácil. Adicionalmente, también se corre un riesgo en el transporte, puesto que si el sistema se inestabiliza no se conoce actualmente ningún medio para volver a homogeneizarlo.

Explicación de la invención

Los autores de la presente invención han descubierto que adicionando a un betún asfáltico modificado con polvo procedente de la trituración de neumáticos fuera de uso, un polímero que pueda ser vulcanizado, un agente de vulcanización y eventualmente un acelerante de vulcanización se consiguen sistemas betún/polvo de neumáticos completamente estables al almacenamiento.

Mediante este sistema se mantiene estable la composición de la invención durante tiempos prolongados en los tanques de almacenamiento de la Planta de fabricación de Mezclas Asfálticas, sin necesidad de agitación.

Por lo tanto, la presente invención proporciona un procedimiento para fabricar un betún modificado con polvo de neumáticos, según el método húmedo, que sea completamente estable al almacenamiento.

Por "completamente estable" entendemos que no presente separación de fases con el tiempo en las condiciones de almacenamiento.

Con el procedimiento de la invención, se consigue una estabilización estérica, ya que los polímeros reticulados forman una red en el seno del betún que impide la sedimentación del polvo de neumáticos. Este procedimiento se puede llevar a cabo sin necesidad de ningún hinchamiento ni del polímero ni del polvo de neumáticos, ni un anclaje o reacción química betún/polímero/polvo de neumáticos, ni una digestión o disgregación previa del polvo de neumáticos, aunque éste se puede producir durante su almacenamiento posterior.

Además, el polímero sintético añadido a la composición no se hace reaccionar con el polvo de neumáticos ni con el betún, ni induce una digestión acelerada del polvo de neumáticos ni actúa como compatibilizante.

Por lo tanto, un primer aspecto de la presente invención se refiere a una composición que comprende betún, polvo de neumático, polímero capaz de ser vulcanizado y agente vulcanizante.

Para fabricar los betunes modificados de la presente invención, puede utilizarse cualquier tipo de betún. Así, cabe citar, sin limitarse, los betunes procedentes de las unidades de destilación a vacío, de las unidades de desasfaltado o de las unidades de visbreaking de las operaciones de Refino de Petróleo.

Los neumáticos fuera de uso (NFU) contienen de manera genérica los siguientes componentes: caucho natural, caucho sintético, azufre y compuestos de azufre, sílice, resinas fenólicas, aceites, fibras, ceras, pigmentos, negro de carbono, ácidos grasos, materiales inertes y acero. Una vez sometidos al proceso de reciclaje para obtener polvo de neumáticos, fibras y aceros son eliminados. Debido a la propia heterogeneidad del material proporcionado desde las plantas de reciclaje, así como al alto contenido de materiales sólidos y materiales totalmente incompatibles con el betún, se hace necesario un sistema de estabilización diferente, basada no en compatibilización sino en suspensión estérica.

El polvo de neumáticos puede proceder de, pero sin limitarse a, molienda mecánica o criogénica. En cuanto a su origen, puede utilizarse el polvo procedente de neumáticos de turismo, el procedente de neumáticos de camiones, o de cualquier otro vehículo, o cualquiera de sus combinaciones en cualquier proporción.

En una realización preferida el polvo de neumático tiene un tamaño de partícula, de entre 0,1 y 1 mm, y más preferentemente entre 0,1 y 0,8 mm. El porcentaje en el que entra en la mezcla está comprendido entre el 1% y el 50% en peso de la composición final, y más preferentemente entre el 1% y el 30% en peso de la composición final.

Los polímeros adecuados en la composición de la invención son cauchos insaturados como por ejemplo, pero sin limitarse a estireno-butadieno-estireno (SBS), cauchos de estireno-butadieno (SBR), caucho natural, poliisoprenos, poliisobutenos, cauchos de nitrilo-butadieno, cauchos de acrilato-butadieno, polibutadienos, terpolímeros de etileno-propileno-dieno monómero, polioctenómeros (TOR), polinorborneno, policloropreno o poliacrilatos. Pueden utilizarse solos o mezclados dos o más de ellos en cualquier proporción. El porcentaje en el que el polímero entra a formar parte de la mezcla betún-caucho está comprendido entre el 0,1% y el 10% en peso de la composición total y más preferentemente...

1. Composición que comprende betún, polvo de neumático, polímero y agente vulcanizante.

2. Composición según la reivindicación 1, donde el polvo de neumático tiene un tamaño de partícula de entre 0,1 a 1 mm.

3. Composición según la reivindicación 2, donde el polvo de neumático tiene un tamaño de partícula de entre 0,1 a 0,8 mm.

4. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el polvo de neumático está en una cantidad de entre 1% a 50% de la composición total.

5. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el polvo de neumático está en una cantidad de entre 1% a 30% en peso de la composición total.

6. Composición según la reivindicación 1, donde el polímero es insaturado y se selecciona del grupo que comprende estireno-butadieno-estireno (SBS), caucho de estireno-butadieno (SBR), caucho natural, poliisopreno, poliisobuteno, caucho de nitrilo-butadieno, caucho de acrilato-butadieno, polibutadieno, terpolímero de etileno-propileno-dieno monómero, polioctenómero (TOR), polinorborneno, policloropreno, poliacrilato o cualquiera de sus mezcla.

7. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el polímero está en una cantidad de entre 0,1% y 10% en peso de la composición total.

8. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde el polímero está en una cantidad de entre 0,1% y 7% en peso de la composición total.

9. Composición según la reivindicación 1, donde el agente vulcanizante es seleccionado del grupo que comprende azufre, un compuesto donador de azufre, cualquier combinación de azufre y compuesto donador de azufre, resina fenólica o peróxido orgánico.

10. Composición según la reivindicación 9, donde el donador de azufre es seleccionado de entre el grupo que comprende tetrasulfuro de dipentametilentiuram, disulfuro de tetrametiltiuram, disulfuro de tetrabenziltiuram, disulfuro de tetraetiltiuram, monosulfuro de tetrametiltiuram o cualquiera de sus mezclas.

11. Composición según la reivindicación 9, donde la resina fenólica es resina de fenol formaldehído o alquilfenolformaldehído.

12. Composición según la reivindicación 9, donde el peróxido orgánico es seleccionado de entre el grupo que comprende peróxido de dicumilo, peróxido de diterbutilo o hidroperóxido de terbutilo.

13. Composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el agente vulcanizante está en una cantidad de entre 0,05% y 5% en peso de la composición total.

14. Composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende un agente acelerante de la vulcanización del polímero.

15. Composición según la reivindicación 14, donde el agente acelerante es seleccionado del grupo que comprende óxido de metálico, ácido esteárico, estearato de zinc, octoato de zinc, tiuramio de zinc o ditiocarbamato de zinc.

16. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 14 o 15, donde el agente acelerante está en una cantidad menor de 2% en peso de la composición total.

17. Procedimiento de obtención de la composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, que comprende la adición de los componentes a un tanque en agitación a una temperatura de entre 120ºC y 220ºC.

18. Procedimiento de obtención de la composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, que comprende:

19. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 17 6 18, que además comprende la etapa de mantener la composición en un tanque agitado a menos de 1000 rpm a una temperatura de entre 100ºC y 200ºC.

20. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, donde la temperatura es de entre 140ºC y 200ºC.

21. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 20, que además comprende el paso de la mezcla de composición por un mezclador de alta cizalla.

22. Procedimiento según la reivindicación 21, donde la mezcla se recircula de nuevo a tanque del que procede, volviendo de nuevo al mezclador de alta cizalla, siendo el número de pasadas por dicho mezclador de entre 1 a 200.

23. Uso de la composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 para la producción de mezclas asfálticas.

24. Uso según la reivindicación 23 en la construcción de carreteras.