COMPOSICIONES BITUMINOSAS.

Composición bituminosa que comprende al menos un componente capaz de formar un ensamblaje supramolecular,

en la que el al menos un componente capaz de formar un ensamblaje supramolecular es el resultado de la reacción entre: (i)a, un grupo funcional con la fórmula (1) a (4) en las que A se elige de oxígeno, azufre o NH, preferiblemente oxígeno; X representa un grupo hidrocarbonado, preferiblemente una cadena alquílica lineal o ramificada, sustituida o no sustituida; R representa un grupo que contiene un grupo funcional de amina primaria, amina secundaria o hidroxilo; o (i)b, un grupo funcional con la fórmula (5) o (6) en las que R representa un grupo que contiene un grupo funcional de amina primaria, amina secundaria o hidroxilo; y (ii) al menos un monómero de ácido graso que comprende al menos un grupo reactivo, y/o un dímero de ácido graso idéntico o diferente y/o un trímero de ácido graso idéntico o diferente o un derivado de un ácido graso tal como un éster de ácido graso o cloruro de ácido graso, y en la que el contenido del al menos un componente capaz de formar un ensamblaje supramolecular está en el intervalo de 0,05% a 20% en peso con relación al betún.

Composiciones bituminosas Campo de la invención La presente invención se refiere a composiciones de betún con aditivos capaces de formar un ensamblaje supramolecular que confiere propiedades mecánicas mejoradas a la mezcla y sus aplicaciones. Los ejemplos de tales aplicaciones son la fabricación de mezclas asfálticas con agregados minerales usadas en la construcción o mantenimiento de aceras, carreteras, autopistas, superficies de aparcamiento o pistas de aeropuertos y carreteras de servicio y cualesquiera otras superficies de rodadura.

Antecedentes El betún o asfalto es la porción más pesada del proceso de destilación del petróleo. Debido a los diferentes orígenes y procesos de destilación de tales petróleos, el betún resultante puede tener un amplio intervalo de propiedades y características. En la presente invención, betún se refiere no sólo al producto procedente del petróleo por destilación directa o procedente de la destilación del petróleo a presiones reducidas, sino también el producto que procede de la extracción de alquitrán y arenas bituminosas, el producto de la oxidación y/o fusión de tales materiales bituminosos, así como betunes soplados o semisoplados, betunes sintéticos (tales como los descritos en el documento FR2853647.A1) , alquitranes, resinas de petróleo o resinas de indenocumaronas mezcladas con hidrocarburos aromáticos y/o parafínicos y las mezclas de tales.

La aplicación principal para el betún es en mezclas asfálticas, en las que el betún se mezcla con agregados minerales que pueden tener diferente tamaño, forma y naturaleza química. Estas mezclas asfálticas se usan particularmente para la construcción o mantenimiento de aceras, carreteras, autopistas, superficies de aparcamiento o pistas de aeropuertos y carreteras de servicio y cualesquiera otras superficies de rodadura. En la presente invención, los agregados minerales son el producto de canteras, así como agregados recuperados de mezclas asfálticas previas (como se describe en AFNOR XP P98-135, diciembre 2001) , productos procedentes de la demolición de edificios y sus mezclas. Otros componentes habituales en mezclas asfálticas son fibras orgánicas e inorgánicas, tales como fibras de vidrio, de metal o de carbono, así como fibras de celulosa, de algodón, de polipropileno, de poliéster, de polialcohol vinílico y de poliamida.

El proceso de mezclamiento para la fabricación de mezclas asfálticas usando la composición descrita en esta invención puede tener lugar mediante diferentes métodos que se puedan agrupar en tres categorías principales basándose en sus temperaturas de fabricación: procesos a temperatura ambiente, procesos con una temperatura de fabricación por encima de 100ºC, procesos a temperaturas entre la temperatura ambiente y 100ºC.

Los procesos de fabricación de mezclas asfálticas que tienen lugar a temperatura ambiente dependen de métodos que proporcionan una fluidez suficiente al betún a tales temperaturas. Uno de tales métodos puede ser, por ejemplo, el basado en la adición de disolventes volátiles al betún. Esto permitiría el recubrimiento apropiado de los agregados por el betún solubilizado a temperatura ambiente, y su colocación y compactación apropiadas. Sin embargo, se necesitan grandes cantidades de disolventes volátiles, que contaminan la atmósfera cuando se evaporan. Esta técnica está bastante extinta puesto que el uso de disolventes volátiles se puede evitar mediante el uso de otras técnicas. Otro proceso que permite la producción de una mezcla asfáltica en condiciones de temperatura ambiente es aquel que usa una emulsión o dispersión de betún en agua como medio para fluidizarlo. Las mezclas asfálticas fabricadas mediante este proceso tienen la ventaja de que no se necesita ningún tratamiento térmico para los agregados, y prácticamente no se generan emisiones contaminantes. Este proceso se puede combinar con la técnica mencionada anteriormente que usa disolventes volátiles añadidos al betún antes del emulsionamiento o dispersión. No obstante, las propiedades mecánicas obtenidas mediante este método son, en general, menores que las obtenidas por métodos de mezclamiento en caliente, en los que los agregados se usan secos después de un tratamiento térmico por encima de 100ºC. Las emulsiones y dispersiones de betún se usan habitualmente, por ejemplo, para producir una emulsión para calafatear, mezclas frías almacenables, capas asfálticas superficiales frías como micropavimentos o como las producidas con galleteras, transportadas con volquetes y compactadas con rodillos compactadores, y para impermeabilizar superficies.

El método usado más habitualmente para la fabricación de mezclas asfálticas es aquel que tiene lugar a temperaturas por encima de 100ºC. A estas temperaturas, el betún puede ser suficientemente fluido para cubrir apropiadamente el agregado que, contrariamente a los métodos previos a temperatura ambiente, se seca durante el proceso de calentamiento. Las mezclas asfálticas calientes obtenidas también se han de colocar y compactar a temperatura elevada para garantizar su fluidez. La temperatura a la que se calientan los agregados se elige para obtener una evaporación apropiada de su humedad, y para asegurar una temperatura adecuada de fabricación para el betún usado. La temperatura de fabricación es establecida principalmente por la viscosidad del betún utilizado, cuanto más viscoso es el betún mayor es la temperatura de fabricación. Por ejemplo, en Francia, una mezcla asfáltica que usa betún con una penetración de 35/50 se fabrica generalmente a una temperatura de 150ºC a 170ºC, y se deposita a 140ºC (según lo recomendado por Eurobitume) . Este proceso de mezcla asfáltica caliente se usa ampliamente debido a su simplicidad y robustez, puesto que el parámetro principal a controlar es la temperatura de fabricación. Sin embargo, una cantidad sustancial de calor va al calentamiento y secado de los agregados minerales ( 90-96% en peso de la mezcla asfáltica) , lo que hace a esto un proceso energéticamente caro que también libera una cantidad significativa de emisiones indeseadas.

Recientemente ha habido varios desarrollos para la fabricación de mezclas asfálticas a temperaturas por encima de la temperatura ambiente, pero por debajo de 100ºC. Los ejemplos de tales procesos son: el uso de dos tipos diferentes de betún durante la fabricación (como en el documento WO 97/20890) , la introducción de una fracción de agregados fríos y húmedos durante la etapa de mezclamiento para crear una espuma de betún fluida (como en los documentos EP 1469038 y EP 1712680) , o el uso de una emulsión de betún/agua para producir también una espuma durante el mezclamiento, para lograr el recubrimiento del agregado (como en el documento WO 2007/112335) . Estos procesos tienen varias ventajas, en particular en la reducción de energía consumida y emisiones contaminantes generadas, pero requieren una modificación sustancial del equipo de mezclamiento en caliente estándar del asfalto.

Existen otras técnicas que son conocidas por los expertos en la técnica, como capa de adherencia, tratamiento de superficie, revestimiento superficial que emplean emulsiones de betún o aglutinante bituminoso anhidro. La emulsión de betún o aglutinante bituminoso anhidro ha de lograr una cohesión muy rápida una vez se pulveriza sobre la superficie a tratar, de forma que los agregados no sean expulsados con la acción mecánica. Una solución convencional es usar un disolvente volátil mezclado con el betún, de manera que la evaporación del disolvente permite un incremento de la cohesión. Esto ya no se ve como una solución a largo plazo debido a las emisiones orgánicas relacionadas. El documento FR 2768150 propone usar, mezclado con betún, un disolvente no volátil que reacciona químicamente en contacto con el oxígeno del aire para obtener la correcta cohesión del betún. Sin embargo, la cinética del aumento de la cohesión sigue siendo difícil de controlar, y se hace uso de un catalizador metálico.

Es conocido por cualquier persona experta en la técnica que se pueden añadir polímeros al betún a fin de fabricar mezclas asfálticas con propiedades mecánicas mejoradas. Los polímeros son grandes moléculas formadas mediante el enlace químico de varias unidades que se repiten o monómeros. La modificación del betún con polímeros de pesos moleculares elevados (10.000 g/mol) es necesaria generalmente para mejorar el comportamiento mecánico de una mezcla asfáltica. La modificación del betún con polímeros puede aumentar su flexibilidad a baja temperatura, y aumenta su punto de reblandecimiento a temperatura elevada.... [Seguir leyendo]

1. Composición bituminosa que comprende al menos un componente capaz de formar un ensamblaje supramolecular, en la que el al menos un componente capaz de formar un ensamblaje supramolecular es el resultado de la reacción entre:

(i) a, un grupo funcional con la fórmula (1) a (4)

en las que A se elige de oxígeno, azufre o NH, preferiblemente oxígeno; X representa un grupo hidrocarbonado, preferiblemente una cadena alquílica lineal o ramificada, sustituida o no sustituida; R representa un grupo que contiene un grupo funcional de amina primaria, amina secundaria o hidroxilo; o (i) b, un grupo funcional con la fórmula (5) o (6)

en las que R representa un grupo que contiene un grupo funcional de amina primaria, amina secundaria o hidroxilo;

y (ii) al menos un monómero de ácido graso que comprende al menos un grupo reactivo, y/o un dímero de ácido graso idéntico o diferente y/o un trímero de ácido graso idéntico o diferente o un derivado de un ácido graso tal como un éster de ácido graso o cloruro de ácido graso, y en la que el contenido del al menos un componente capaz de formar un ensamblaje supramolecular está en el intervalo de 0, 05% a 20% en peso con relación al betún.

2. Composición bituminosa según la reivindicación 1, que está en forma de una emulsión acuosa, oscilando la cantidad de agua generalmente desde 10 hasta 70% (o L/kg) de la masa total de la emulsión.

3. Composición bituminosa según la reivindicación 1, en la que el al menos un componente capaz de formar un ensamblaje supramolecular es un polímero supramolecular obtenido de la reacción entre 2-aminoetilimidazolidin-2ºna (denominada aquí UDETA) y/o 3-amino-1, 2, 4-triazol, y una mezcla de:

 51 a 100% en peso de uno o varios dímeros de ácido graso idénticos o diferentes y/o uno o varios trímeros de ácido graso idénticos o diferentes; y  0 a 49% en peso de uno o varios monómeros de ácido graso idénticos o diferentes y/o uno o varios oligómeros superiores de ácido graso idénticos o diferentes.

4. Composición bituminosa según la reivindicación 1, en la que el al menos un componente capaz de formar un ensamblaje supramolecular es un polímero convencional lineal, ramificado, o reticulado químicamente, en el que se injerta al menos una media de un grupo funcional con enlace de hidrógeno por molécula de polímero convencional, preferiblemente el grupo funcional con enlace de hidrógeno injertado en tal polímero convencional procede del injerto en él de UDETA.

5. Composición bituminosa según la reivindicación 1, que comprende además uno o más aditivos, elegidos de entre agentes antiseparación, parafinas, fluidificantes, polímeros corrientes, aceites de fuentes vegetales o minerales y sus derivados, y aditivos elegidos de:

 A) el producto o productos con la fórmula R-O- ( (CH2CH (CH3) O) a- (CH2CH2O) b) cP (=O) -OHd, en la que P es fósforo, c está entre 1 y 2, c + d es igual a 3, y a está entre 0 y 3, b está entre 0 y 6, y R representa una cadena hidrocarbonada con 6 a 30 átomos de carbono;

 B) pel roducto o productos de reacción de (di) alqu (en) ilfenoles con aldehídos, teniendo dichos aldehídos de 1 a 10 átomos de carbono, y más particularmente de 1 a 5 átomos de carbono, e incluso más particularmente paraformaldehído o acetaldehído, seguido de la (poli) oxietilación y/o (poli) oxipropilación, teniendo los grupos alqu (en) ilo de 1 a 50 átomos de carbono, preferiblemente de 2 a 20 átomos de carbono, y más preferiblemente de 3 a 12 átomos de carbono, siendo posiblemente los dialqu (en) ilfenoles idénticos o diferentes, teniendo la unidad que resulta de la (poli) oxietilación y/o (poli) oxipropilación un peso molecular igual o mayor que 45 g/mol y menor que 20.000 g/mol, oscilando el número de unidades fenólicas en el componente A de 3 a 50;

 C) copolímero o copolímeros de 2, 2-bis (4-hidroxifenil) propano-epiclorohidrina (poli) oxietilados y/o (poli) oxipropilados, teniendo la unidad que resulta de la (poli) oxietilación y/o (poli) oxipropilación un peso molecular igual o mayor que 45 g/mol y menor que 20.000 g/mol;

 D) copolímero o copolímeros de bis (4-hidroxifenil) etano-epiclorohidrina (poli) oxietilados y/o (poli) oxipropilados, teniendo la unidad que resulta de la (poli) oxietilación y/o (poli) oxipropilación un peso molecular igual o mayor que 45 g/mol y menor que 20.000 g/mol;

 E) copolímero o copolímeros de bis (4-hidroxifenil) metano-epiclorohidrina (poli) oxietilados y/o (poli) oxipropilados, teniendo la unidad que resulta de la (poli) oxietilación y/o (poli) oxipropilación un peso molecular igual o mayor que 45 g/mol y menor que 20.000 g/mol;

 F) el producto o productos de reacción de (poli) oxietilación y/o (poli) oxipropilación de un ácido alquildicarboxílico o sus mezclas, teniendo los grupos alquilo de 1 a 20 átomos de carbono, preferiblemente de 1 a 10 átomos de carbono, teniendo todas las unidades que resultan de la (poli) oxietilación y/o (poli) oxipropilación un peso molecular igual o mayor que 100 g/mol y menor que 20.000 g/mol;

 G) el producto o productos de reacción de (poli) oxietilación y/o (poli) oxipropilación de un ácido graso, cuyo número de átomos de carbono oscila desde 10 hasta 30, siendo dicho ácido graso preferiblemente ácido graso de taloil, teniendo la unidad que resulta de la (poli) oxietilación y/o (poli) oxipropilación un peso molecular igual o mayor que 100 g/mol y menor que 20.000 g/mol;

 H) el producto o productos de reacción del producto B y la mezcla de productos F y G;

 I) la sal o sales de un ácido alqu (en) il (aril) sulfónico y una alqu (en) il (aril) amina, teniendo las unidades alqu (en) il (arílicas) un número de átomos de carbono que oscila de 6 a 30, siendo dicha sal preferiblemente la sal de ácido dodecilbencenosulfónico con amina de sebo, o la sal de ácido dodecilbencenosulfónico con ciclohexilamina;

 J) la sal o sales de un ácido alqu (en) il (aril) sulfónico y morfolina, pirazina, pirazolina, pirazolona, piridina, piridina, pirimidina, pirrol, pirrolidina, pirrolidona, pirrolina, toluidina, imidazol, indol, indolina u oxindol, teniendo los grupos alqu (en) il (arílicos) de 6 a 30 átomos de carbono, siendo dicha sal preferiblemente la sal de ácido dodecilbencenosulfónico con morfolina;

 K) el copolímero o copolímeros estadísticos o de bloques de óxido de etileno y óxido de propileno con un peso molecular entre 500 g/mol y 20.000 g/mol y sus mezclas, con una relación másica (óxido de etileno/copolímero) entre 1% y 70%.

6. Procedimiento para la preparación de la composición bituminosa de la reivindicación 1, que comprende las etapas de:

- añadir, ya sea en un estado sólido, fundido, disuelto o disperso, dicho componente capaz de formar un ensamblaje supramolecular al betún a una temperatura similar o menor a la que se almacena de forma corriente,

- añadir opcionalmente uno o más aditivos,

- mezclar, preferiblemente con agitación suave, por cualquier medio mecánico durante un período de tiempo suficiente para obtener una mezcla homogénea, oscilando generalmente dicho período de tiempo desde 1 minuto hasta varias horas, típicamente desde 1 minuto hasta 60 minutos, y

- obtener una composición bituminosa lista para uso.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que el al menos un componente capaz de formar un ensamblaje supramolecular en un estado fundido o disuelto se añade a un flujo continuo del betún usando una inyección directa, o una inyección directa en una mezcladora estática.

8. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que la composición bituminosa se mezcla con una fase acuosa usando una mezcladora estática o una mezcladora con partes móviles, o una combinación de ambas.

9. Mezcla asfáltica que comprende al menos una composición bituminosa según la reivindicación 1, y agregados minerales.

10. Procedimiento para la preparación de una mezcla asfáltica según la reivindicación 9, en el que al menos el mencionado componente capaz de formar un ensamblaje supramolecular en un estado sólido, fundido, disuelto o disperso se añade a los agregados minerales antes, a la vez o después de que el betún o la composición bituminosa según la reivindicación 1 se añada al proceso de mezclamiento.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que la composición bituminosa está en forma de una emulsión acuosa.

12. Formulación adhesiva que comprende al menos una composición bituminosa según la reivindicación 1.

13. Superficie revestida en todo o en parte con una composición bituminosa según la reivindicación 1 y/o una mezcla asfáltica según la reivindicación 9.

14. Superficie según la reivindicación 13, que es una superficie de rodadura.