Composiciones bituminosas.

Composición bituminosa en la forma de una dispersión o una solución que comprende por lo menos un betún ypor lo menos un componente capaz de formar un conjunto supramolecular,

estando presente dicho componente enel intervalo de 0,05 % a 20 % en peso con relación al betún, y que es el resultado de la reacción entre:(i)a, un grupo funcional con las fórmulas (1) hasta (4):

en las que

A se escoge entre oxígeno, azufre o NH, preferiblemente oxígeno;

X representa un grupo hidrocarbilo, de manera preferida una cadena de alquilo lineal o ramificada, sustituida o nosustituida;

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 la que

R representa un grupo que contiene un grupo funcional de amina primaria, amina secundaria o hidroxilo,y (ii) por lo menos un monómero de ácido graso que comprende por lo menos un grupo reactivo, y/o un dímero deácido 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 un cloruro de ácido graso.

Composiciones bituminosas

Campo del invento

Este invento se refiere a la modificación de un betún por medio de materiales poliméricos usados particularmente para la preparación de mezclas para asfaltos con propiedades mecánicas acrecentadas. En particular, el presente invento se refiere a unas composiciones de betún con unos aditivos capaces de formar un conjunto supramolecular que confiere a la mezcla propiedades mecánicas acrecentadas, y a sus aplicaciones. Ejemplos de dichas aplicaciones son la producción de mezclas para asfaltos con áridos minerales usados en la construcción o mantenimiento de aceras y andenes, calles, carreteras, solares de aparcamientos o pistas de aterrizaje y carreteras de servicio de aeropuertos y de cualesquiera otras superficies de rodadura.

Antecedentes

Un betún o asfalto es la porción más pesada procedente del proceso de destilación de petróleos. Debido a los diferentes orígenes y procesos de destilación de dichos petróleos, el betún resultante puede tener una amplia gama de propiedades y características. En el presente invento, el concepto de “betún” se refiere no solamente al producto procedente del petróleo por destilación directa o procedente de una destilación del petróleo a presiones reducidas, sino también al producto que procede de la extracción de alquitrán y arenas bituminosas, el producto de oxidación y fluidificación de dichos materiales bituminosos, así como betunes soplados o semisoplados, betunes sintéticos (tal como se describen en el documento de patente francesa FR 2 853 647 A1) , alquitranes, resinas de petróleo o resinas de indeno y cumarona mezcladas con hidrocarburos aromáticos y/o parafínicos, y a las mezclas de tales compuestos.

La aplicación principal para un betún se encuentra en mezclas para asfaltos en donde el betún es mezclado con unos áridos minerales que pueden ser de tamaño, forma y naturaleza química diferentes. Estas mezclas para asfaltos son usadas particularmente para la construcción o el mantenimiento de aceras y andenes, calles, carreteras, solares de aparcamientos o pistas de aterrizaje y carreteras de servicio de aeropuertos y cualesquiera otras superficies de rodadura. En el presente invento, los áridos minerales son el producto procedente de canteras así como los áridos recuperados a partir de precedentes mezclas para asfaltos (tal como se describen en la norma AFNOR XP P98-135, Diciembre de 2001) , productos procedentes de la demolición de edificios y sus mezclas. Otros componentes corrientes en mezclas para asfaltos son fibras orgánicas e inorgánicas tales como fibras de vidrio, de metales o de carbono, así como fibras de celulosa, algodón, polipropileno, poliéster, poli (alcohol vinílico) y poliamida.

El proceso de mezcladura para la producción de mezclas para asfaltos, por uso de la composición descrita en este invento, puede tener lugar por diferentes métodos que se pueden agrupar en tres categorías principales basándose en sus temperaturas de producción: procedimientos a la temperatura ambiente, procedimientos realizados a una temperatura de producción situada por encima de 100ºC y procedimientos realizados a unas temperaturas comprendidas entre la temperatura ambiente y 100ºC.

Los procedimientos de producción de mezclas para asfaltos, que tienen lugar a la temperatura ambiente, dependen de unos métodos que proporcionan al betún suficiente fluidez a dichas temperaturas. Uno de dichos métodos puede ser, por ejemplo, el que está basado en la adición de disolventes volátiles al betún. Esto podría permitir el cubrimiento apropiado de los áridos por el betún solubilizado a la temperatura ambiente, y su apropiada extensión, colocación y compactación. Sin embargo, se requieren grandes cantidades de disolventes volátiles que contaminan a la atmósfera cuando se evaporan. Esta técnica está casi desapareciendo, puesto que el uso de disolventes volátiles se puede evitar por medio del uso de otras técnicas.

Otro procedimiento que permite la producción de una mezcla para asfalto en condiciones de temperatura ambiente, es el que usa una emulsión o dispersión de betún como un medio para hacerlo fluido. Las mezclas para asfaltos producidas por este procedimiento tienen la ventaja de que no se requiere ningún tratamiento térmico para los áridos y prácticamente no se generan emisiones contaminantes. Este procedimiento puede ser combinado con la técnica antes mencionada que usa disolventes volátiles añadidos al betún antes del emulsionamiento o dispersamiento. No obstante, las propiedades mecánicas obtenidas por este método son, en general, más bajas que las obtenidas por métodos de mezcladura en caliente, en donde los áridos se usan en un estado secado después de un tratamiento térmico a temperaturas por encima de 100ºC. Las emulsiones y dispersiones de betunes se usan corrientemente por ejemplo para producir una emulsión de grava, unas mezclas frías almacenables, unos cursos de revestimiento en frío tales como el micro-revestimiento superficial o tales como las producidas con amasadoras, transportadas con camiones de remolque o volquetes y compactadas con rodillos, y superficies impermeables al agua.

El método más corrientemente usado para la producción de mezclas para asfaltos es el que tiene lugar a unas temperaturas por encima de 100ºC. A estas temperaturas, el betún puede ser lo suficientemente fluido como para

cubrir apropiadamente al árido que, en contraste con los métodos anteriores realizados a la temperatura ambiente, es secado durante el proceso de calentamiento. Las mezclas para asfaltos calientes obtenidas han de ser también extendidas, colocadas y compactadas a una temperatura elevada para garantizar su fluidez. La temperatura a la que los áridos son calentados se escoge de manera que se obtenga una evaporación apropiada de su humedad y se asegure una adecuada temperatura de producción para el betún usado. La temperatura de producción es ajustada principalmente por la viscosidad del betún utilizad:, cuanto más viscoso sea el betún más alta será la temperatura de producción.

Por ejemplo, en Francia, una mezcla para asfalto que usa un betún con una penetración de 35/50 es producida generalmente a una temperatura de 150ºC a 170ºC y es extendida y colocada a 140ºC (tal como se recomienda por Eurobitume) . Este procedimiento con mezclas para asfaltos calientes se usa ampliamente debido a su simplicidad y robustez, puesto que el principal parámetro que se ha de controlar es la temperatura de producción. Sin embargo, una cantidad sustancial del calor va al calentamiento y a la desecación de los áridos minerales (! 90-96 % en peso de una mezcla para asfalto) , lo que hace que éste sea un proceso costoso energéticamente, que también libera una cantidad importante de emisiones indeseadas.

Recientemente, ha habido varios desarrollos y perfeccionamientos para la producción de mezclas para asfaltos a unas temperaturas por encima de la temperatura ambiente pero por debajo de 100ºC. Ejemplos de dichos procedimientos son: el uso de dos diferentes tipos de betún durante la producción (tal como en el documento de solicitud de patente internacional WO 97/20890) , la introducción de una fracción de áridos fríos y húmedos durante la etapa de mezcladura para crear una espuma de betún fluido (tal como se describe en los documentos de patentes europeas EP 1 469 038 y EP 1 712 680) , o el uso de una emulsión de betún y agua para producir también una espuma durante la mezcladura para conseguir el cubrimiento de los áridos (tal como en el documento WO 2007/112335) . Estos procedimientos tienen varias ventajas, que se basan en particular en la reducción de la energía consumida y de las emisiones contaminantes generadas, pero ellos requieren una modificación sustancial en el equipo clásico de mezcladura en caliente para asfaltos.

Otras técnicas existen y son conocidas para los expertos en la especialidad tales como un revestimiento pegajoso, una impermeabilización barata, un arreglo de la superficie que emplea aglutinantes bituminosos anhidros o emulsiones de betunes. El aglutinante bituminoso anhidro o la emulsión de betún ha de conseguir la cohesión muy rápidamente, una vez que se ha proyectado sobre la superficie que se ha de tratar, de manera tal que los áridos no sean expulsados después de una acción mecánica. Una solución convencional al problema consiste en usar un disolvente volátil mezclado con el betún, de tal manera que la evaporación del disolvente haga posible un aumento de la... [Seguir leyendo]

1. Composición bituminosa en la forma de una dispersión o una solución que comprende por lo menos un betún y por lo menos un componente capaz de formar un conjunto supramolecular, estando presente dicho componente en el intervalo de 0, 05 % a 20 % en peso con relación al betún, y que es el resultado de la reacción entre: (i) a, un grupo funcional con las fórmulas (1) hasta (4) :

en las que A se escoge entre oxígeno, azufre o NH, preferiblemente oxígeno; X representa un grupo hidrocarbilo, de manera preferida una cadena de alquilo 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 la que R representa un grupo que contiene un grupo funcional de amina primaria, amina secundaria o hidroxilo,

y (ii) por lo menos un monómero de ácido graso que comprende por lo 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 un cloruro de ácido graso.

2. Composición bituminosa de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicho por lo menos un componente capaz de formar un conjunto supramolecular es amorfo dentro de dicha composición bituminosa.

3. Composición bituminosa de acuerdo con la reivindicación 1, que está en la forma de una emulsión acuosa, fluctuando la proporción de agua generalmente entre 10 % en volumen y 70 % en volumen total de la emulsión.

4. Composición bituminosa de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el por lo menos un componente capaz de formar un conjunto supramolecular es un polímero supramolecular obtenido a partir de la reacción entre 2-amino etil imidazolin-2-ona (aquí denominada UDETA) y/o 3-amino-1, 2, 4-triazol, y una mezcla de:

• 51 a 100 % en peso de uno o varios dímeros de ácidos grasos idénticos o diferentes y/o uno o varios trímeros de ácidos grasos idénticos o diferentes; y

• de 0 a 49 % en peso de uno o varios monómeros de ácidos grasos idénticos o diferentes y/o de uno o varios oligómeros superiores de ácidos grasos idénticos o diferentes.

5. Composición bituminosa de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el por lo menos un componente capaz de formar un conjunto supramolecular es un polímero convencional, lineal, ramificado o reticulado químicamente sobre el cual se injerta un promedio de un grupo funcional con enlaces de hidrógeno por cada molécula de polímero convencional, preferiblemente el grupo funcional con enlaces de hidrógeno injertado en dicho polímero convencional procede del injerto de UDETA sobre él.

6. Composición bituminosa de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además uno o más dativos escogidos entre agentes contra el desnudamiento, parafinas, agentes fundentes, polímeros regulares, aceites de fuentes vegetales o minerales y sus derivados, ésteres de ácidos grasos y una cera funcionalizada, dialquil-diaminas, un ácido polifosfórico, ácido pirofosfórico, ácido ortofosfórico y aditivos escogidos entre:

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

• B) el (los) producto (s) 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, y siendo incluso más particularmente paraformaldehído o acetaldehído, seguida por una poli) oxietilación y/o una (poli) oxipropilación, teniendo los grupos alqu (en) ilo de 1 a 50 átomos de carbono, de manera preferible de 2 a 20 átomos de carbono, y de manera más preferible de 3 a 12 átomos de carbono, siendo los dialqu (en) ilfenoles posiblemente idénticos o diferentes, teniendo la unidad que resulta de una (poli) oxietilación y/o de una (poli) oxipropilación un peso

molecular igual o mayor que 45 g/mol y menor que 20.000 g/mol, fluctuando entre 3 y 50 el número de unidades fenólicas en el componente A;

• C) un (os) copolímero (s) de 2, 2-bis (4-hidroxi-fenil) propano (poli) oxietilado y/o (poli) oxipropilado y de epiclorhidrina, teniendo la unidad que resulta de la (poli) oxietilación y/o de la (poli) oxipropilación un peso molecular igual o mayor que 45 g/mol y menor que 20.000 g/mol;

• D) un (os) copolímero (s) de bis (4-hidroxi-fenil) etano (poli) oxietilado y/o (poli) oxipropilado y de epiclorhidrina, teniendo la unidad que resulta de la (poli) oxietilación y/o de la (poli) oxipropilación un peso molecular igual o mayor que 45 g/mol y menor que 20.000 g/mol;

• E) un (os) copolímero (s) de (bis (4-hidroxi-fenil) metano (poli) oxietilado y/o (poli) oxipropilado y de epiclorhidrina,

teniendo la unidad que resulta de la (poli) oxietilación y/o de la (poli) oxipropilación un peso molecular igual o 20 mayor que 45 g/mol y menor que 20.000 g/mol;

• F) el (los) producto (s) de reacción de (poli) oxietilación y/o (poli) oxipropilación de un ácido alquil-dicarboxílico o mezclas de éstos, teniendo los grupos alquilo de 1 a 20 átomos de carbono, de manera preferible de 1 a 10 átomos de carbono, teniendo todas las unidades que resultan de la (poli) oxietilación y/o de la (poli) oxipropilaciòn un peso molecular igual o mayor que 100 g/mol y menor que 20.000 g/mol;

• G) el (los) producto (s) de reacción de (poli) oxietilación y/o (poli) oxipropilación de un ácido graso, cuyo número de átomos de carbono fluctúa entre 10 y 30, siendo dicho ácido graso preferiblemente un ácido graso de aceite de tall, teniendo la unidad que resulta de la (poli) oxietilación y/o de la (poli) oxipropilaciòn un peso molecular igual o mayor que 100 g/mol y menor que 20.000 g/mol;

• H) el (los) producto (s) de reacción del producto B y de la mezcla de productos F y G;

• I) la (s) sal (es) de un ácido alqu (en) il (aril) sulfónico y una alqu (en) il (aril) amina, teniendo las unidades de alqu (en) il (arilo) un número de átomos de carbono que fluctúa entre 6 y 30, siendo dicha sal preferiblemente la sal del ácido dodecilbencenosulfónico con una amina de sebo, o la sal del ácido dodecilbencenosulfónico con ciclohexilamina.

• J) la (s) sal (es) 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 oxoindol, teniendo los grupos alqu (en) il (arilo) de 6 a 30 átomos de carbono, siendo dicha sal preferiblemente la sal del ácido dodecilbencenosulfónico con morfolina;

• K) el (los) copolímero (s) estadístico (s) o de bloques de óxido de etileno y óxido de propileno con un peso

molecular comprendido entre 500 g/mol y 20, 000 g/mol y sus mezclas, con una relación másica (de óxido de 40 etileno / copolímero) comprendida entre 1 % y 70 %.

7. Procedimiento para la preparación de la composición bituminosa de la reivindicación 1, que comprende las operaciones de: -añadir ya sea en un estado sólido, fundido, disuelto o dispersado dicho componente capaz de formar un

conjunto supramolecular al betún a unas temperaturas similares o más bajas a las que éste se almacena

45 regularmente, -opcionalmente añadir uno o más aditivos, -mezclar, preferiblemente mediando agitación suave, por cualesquiera medios mecánicos durante un período de

tiempo suficiente para obtener una mezcla homogénea, fluctuando dicho período de tiempo generalmente entre 1 minuto y varias horas, típicamente desde 1 minuto a 60 minutos, .

50. obtener una composición bituminosa presta para el uso.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el por lo menos un componente capaz de formar un conjunto supramolecular en un estado fundido o disuelto es añadido a un flujo continuo del betún usando una inyección directa o bien una inyección directa y un mezclador estático.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la composición bituminosa es mezclada con una fase 55 de agua usando un mezclador estático o un mezclador con partes móviles o una combinación de ambos de ellos.

10. Una mezcla para asfalto que comprende por lo menos una composición bituminosa de acuerdo con la reivindicación 1, y áridos minerales.

11. Procedimiento para la preparación de una mezcla para asfalto de acuerdo con la reivindicación 10, en el que al menos dicho componente capaz de formar un conjunto supramolecular en un estado sólido, fundido, disuelto o

disperso es añadido a los áridos minerales antes de, al mismo tiempo o después de que el betún o la composición bituminosa de acuerdo con la reivindicación 1 se haya añadido al proceso de mezcladura.

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11 en el que la composición bituminosa está en la forma de una emulsión acuosa.

13. Formulación adhesiva que comprende por lo menos una composición bituminosa de acuerdo con la reivindicación 1.

14. Superficie revestida en su totalidad o en parte con una composición bituminosa de acuerdo con la reivindicación 1 y/o con una mezcla para asfalto de acuerdo con la reivindicación 10.

15. Superficie de acuerdo con la reivindicación 14, que es una superficie de rodadura.