Método y producto de preparación de un material compuesto de polímero-aglutinante.

Un método para preparar un material compuesto de polímero-aglutinante que comprende:

alimentar más que 50 % en peso de al menos un polímero y al menos un aglutinante en el interior de un dispositivos de alta cizalladura para producir un material compuesto de aglutinante polimérico que es estable a temperaturas normales y que se puede almacenar y transportar sin calentamiento.

Método y producto de preparación de un material compuesto de polímero-aglutinante.

Campo de la invención La invención se refiere a un método y a un producto de preparación de un material compuesto de polímeroaglutinante bituminoso. De manera más específica, la presente invención es un método para preparar un material compuesto de polímero-aglutinante bituminoso que se puede conseguir en menos que una hora empleando un método de alta cizalladura y/o alta presión para producir un material compuesto que contiene un alto porcentaje de polímeros. El material compuesto se puede procesar más cortándolo en pellas que son secas y estables a temperaturas normales y que se puede almacenar o transportar hasta ubicaciones de mezcla secundarias para homogeneización con el aglutinante bituminoso adicional. Esta instalación de mezcla secundaria también puede ser una planta de mezcla en caliente en la que se añaden las pellas a la mezcla y se incorporan en la planta de mezcla con el agregado y el asfalto o en el campo durante la deposición.

Descripción de la técnica relacionada La molécula polimérica presenta una elevada masa molecular y está formada por muchas subunidades repetidas o monómeros. Los polímeros que se encuentran en la naturaleza incluyen ADN y proteínas presentes en las células vivas. Las moléculas poliméricas surgen en muchas formas y tamaños. La molécula de polímero puede ser una cadena larga de un monómero sencillo repetido una y otra vez o puede ser una red compleja que contiene docenas de tipos diferentes de monómeros. Son la identidad, variedad y configuración de los monómeros las que forman una molécula de polímero que determina las propiedades químicas y físicas de la molécula.

La química de los polímeros es penetrante. La American Chemical Society estima que 50 % de los profesionales químicos trabajan en un campo relacionado con los polímeros durante algún momento de su carrera. Esto es porque los polímeros se usan en una amplia gama de aplicaciones. Estas aplicaciones varían desde proteínas creadas de forma artificial hasta tejidos y fibras sintéticas, hasta plásticos y hasta aditivos para otros productos debido a las características deseables que los polímeros confieren a esos productos.

El uso de materiales compuestos poliméricos permite la formación de un compuesto o la reacción de varias sustancias químicas para dar lugar a una forma sencilla para su uso como materiales básicos, aislamiento, geles, catalizadores, adhesivos, sellantes, productos para automoción y una red de otros productos industriales y comerciales.

Se pueden usar los materiales compuestos que emplean asfalto como aglutinante o expansor en numerosas industrias que precisan un adhesivo mejorado o propiedades cohesivas tales como cubiertas, construcción de carreteras, pavimentos y básicamente cualquier industria que emplee adhesivos.

El hormigón asfáltico, que típicamente incluye asfalto y agregados y otras composiciones de asfalto puede exhibir determinadas propiedades mecánicas o físicas específicas para permitir su uso en varios campos de aplicación, en particular cuando se usa como aglutinante para la superficie de carreteras, como emulsiones de asfalto para aplicaciones industriales. El término "asfalto" según se usa en la presente memoria se refiere a betún basado en petróleo, pero los contenidos de la presente invención también se puede aplicar a otros tipos de materiales bituminosos.

Con frecuencia los asfaltos convencionales no retienen suficiente estabilidad y presentan un intervalo de plasticidad que es demasiado estrecho para su uso en muchas aplicaciones, tales como por ejemplo en la construcción de carreteras. El uso de asfalto o de emulsión de asfalto queda mejorado si estos aglutinantes pueden ser mejorados de manera que posean los niveles requeridos de elasticidad y plasticidad. Las características de comportamiento de los asfaltos para carreteras se mejoran en gran medida por medio de la incorporación de polímeros en los mismos. Estos aglutinantes modificados exhiben un comportamiento reológico superior. Dichos polímeros pueden ser caucho de butilo, polibutadieno, poliisopreno o poliisobuteno u otros polímeros de eitleno-butadieno. Otros polímeros pueden incluir un copolímero de etileno/acetato de vinilo, poliacrilato, polimetacrilato, policloropreno, polinorborneno, terpolímero de etileno/propileno/dieno (EPDM) y un copolímero aleatorio o de bloques de estireno y un dieno conjugado. De este modo, los asfaltos modificados que se producen son denominados comúnmente como aglutinantes de polímero/betún o aglutinantes de polímero/asfalto. Estos asfaltos modificados con polímero y emulsiones de asfalto típicamente se producen utilizando polímeros basado en estireno/butadieno, y típicamente presentan una temperatura de reblandecimiento elevada, una viscoelasticidad elevada, una fuerza mejorada bajo deformación, una recuperación mejorada bajo deformación y una características mejoradas de deformación a baja temperatura. Si los asfaltos modificados con polímero y las emulsiones de asfalto se tienen que emplear en la construcción o reparación de carreteras, la adición del polímero al material aglutinante bituminoso mejora las propiedades reológicas y los resultados del material de pavimento que es más compacto y menos susceptible frente a la formación de roderas. La patente de EE.UU. Nº . 5.314.935, expedida a Chaverot et al., muestra familias de agentes de reticulación, y la patente de EE.UU. Nº . 4.242.246 de Maldanado et al. muestra varios polímeros y modificadores de asfalto.

Los asfaltos modificados o mejorados con polímero se usan de manera rutinaria en la construcción de carreteras, en el mantenimiento de carreteras y en las industrias de cubiertas. Se pueden usar materiales compuestos poliméricosbituminosos-aglutinantes en muchas aplicaciones, que incluyen, pero no se limitan a, cubiertas, adhesivos, másticos y en la construcción de carreteras en las que los materiales compuestos son cementos de betún mejorados con polímero. Con fines únicamente de ilustración, se describe la invención principalmente en la presente memoria en forma de hormigón asfáltico mejorado con polímero que se usa asociado a las aplicaciones de construcción de carreteras, pero la invención no se encuentra limitada y se puede emplear en cualquier número de otras aplicaciones y con cualquier tipo de aglutinante bituminoso.

Se pueden usar los materiales compuestos de polímero-betún de varias formas. En primer lugar, se pueden diluir con un aglutinante adicional para rebajar las concentraciones de polímero con el fin de obtener las propiedades físicas deseadas del aglutinante resultante. Se puede usar el material compuesto como tal y se añade directamente al producto final en forma de asfalto de mezcla en caliente. En este caso el material compuesto se añade en forma de corriente por separado al proceso de mezcla y se incorpora en forma de material compuesto. Finalmente, el material compuesto se puede procesar más para dar lugar a propiedades reológicas adicionales o a otra forma física que puede resultar más conveniente para el proceso deseado.

Con el fin de conseguir un nivel dado de comportamiento de asfalto modificado, se añaden varios polímeros al asfalto o al aglutinante bituminoso en determinada concentración recomendada. La práctica actual consiste en añadir el nivel deseado de uno o más polímeros, en ocasiones junto con un reaccionante que favorece la reticulación de las moléculas de polímero hasta que se obtienen las propiedades reológicas deseadas. Un reaccionante típico usado es azufre en una forma que resulte apropiada para reticulación. El coste del polímero se suma de manera considerable al coste total de la mezcla resultante de material compuesto de asfalto/polímero. De este modo, el uso del polímero es un factor en la capacidad para satisfacer el criterio físico, mecánico y de coste. De igual forma, a niveles elevados de concentración de polímero, la viscosidad de trabajo de la mezcla de asfalto se hace demasiado elevada y requiere temperaturas excesivas para su manejo. Estas temperaturas excesivas degradan el polímero y el comportamiento reológico del material compuesto de polímero-aglutinante.

Típicamente, estos materiales compuestos bituminosos-poliméricos-aglutinantes se preparan de varias formas: una es por medio de un método de mezcla de baja cizalladura y otra es por medio de un método de mezcla de media cizalladura.

El método de baja cizalladura es el método típico empleado para crear materiales compuestos de polímeroaglutinante... [Seguir leyendo]

1. Un método para preparar un material compuesto de polímero-aglutinante que comprende:

alimentar más que 50 % en peso de al menos un polímero y al menos un aglutinante en el interior de un dispositivos de alta cizalladura para producir un material compuesto de aglutinante polimérico que es estable a temperaturas normales y que se puede almacenar y transportar sin calentamiento.

2. El método para preparar el material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende alimentar más que 90 % en peso de dicho al menos un polímero en el interior del dispositivo de alta cizalladura.

3. El método para preparar el material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el dispositivo de alta cizalladura es un dispositivo de extrusión de alta cizalladura.

4. El método para preparar el material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho al menos un aglutinante es betún.

5. El método para preparar el material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende:

alimentar al menos un aditivo en el interior del dispositivo de alta cizalladura para producir el material compuesto de aglutinante polimérico; y en el que dicho al menos un polímero se alimenta en el interior del dispositivo de alta cizalladura para producir una concentración de polímero de menos que 99, 9 % en peso.

6. El método para preparar el material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho al menos un polímero se alimenta en el interior de un dispositivo de alta cizalladura para producir una concentración de polímero de menos que 99, 9 % en peso.

7. El método para preparar el material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el material compuesto se produce por medio del dispositivo de alta cizalladura en menos que 3 minutos.

8. El método para preparar el material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende:

transportar el material compuesto de aglutinante polimérico sin calentamiento hasta una ubicación de mezcla secundaria.

9. El método para preparar el material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 8, que además comprende:

mezclar el material compuesto de aglutinante polimérico con un aglutinante adicional en la ubicación de mezcla secundaria.

10. El método para preparar el material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho al menos un polímero y dicho al menos un aglutinante se someten a mezcla con un tiempo de residencia en el dispositivo de alta cizalladura mayor que 0, 05 segundos.

11. El método para preparar el material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho al menos un polímero y dicho al menos un aglutinante se someten a mezcla con un tiempo de residencia en el dispositivo de alta cizalladura mayor que 0, 10 segundos.

12. El método para preparar el material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho al menos un polímero y dicho al menos un aglutinante se someten a mezcla con un tiempo de residencia en el dispositivo de alta cizalladura mayor que 0, 20 segundos.

13. El método para preparar el material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho al menos un polímero y dicho al menos un aglutinante se someten a mezcla en la que la cantidad de cizalladura escalar es mayor que 250.

14. El método para preparar el material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho al menos un polímero y dicho al menos un aglutinante se someten a mezcla en la que la cantidad de cizalladura escalar es mayor que 1.000.

15. El método para preparar el material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho al menos un polímero y dicho al menos un aglutinante se someten a mezcla en la que la energía utilizada es mayor que 0, 025 kW/kg en el dispositivo de alta cizalladura.

16. El método para preparar el material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho al menos un polímero y dicho al menos un aglutinante se someten a mezcla en la que la energía utilizada es mayor que 0, 05 kW/kg en el dispositivo de alta cizalladura.

17. El método para preparar el material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho al menos un polímero y dicho al menos un aglutinante se someten a mezcla en la que la energía utilizada es mayor que 0, 10 kW/kg en el dispositivo de alta cizalladura.

18. Un material compuesto de polímero-aglutinante que comprende:

más que 50 % en peso de al menos un polímero y al menos un aglutinante mezclados juntos en un dispositivo de alta cizalladura para formar una mezcla de material compuesto que es estable a temperaturas normales y que se puede almacenar sin calentamiento.

19. El material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 18, que comprende más que 90 % en peso de dicho al menos un polímero.

20. El material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 18, en el que dicho al menos un aglutinante es betún.

21. El material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 18, en el que dicho al menos un polímero se encuentra a una concentración de menos que 99, 9 % en peso.

22. El material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 18, en el que dicho al menos un polímero y dicho al menos un aglutinante se mezclan juntos en dicho dispositivo de alta cizalladura durante menos que 3 minutos.

23. El material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 18, en el que la mezcla de material compuesto formada a partir de la mezcla de dicho al menos un polímero y dicho al menos aglutinante se prepara en forma de pellas.

24. El material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 18, en el que dicha mezcla de material compuesto es fácilmente soluble cuando se mezcla con un aglutinante adicional.

25. El material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 18, en el que dicho al menos un polímero y dicho al menos un aglutinante se someten a mezcla con un tiempo de residencia en el dispositivo de alta cizalladura mayor que 0, 05 segundos.

26. El material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 18, en el que dicho al menos un polímero y dicho al menos un aglutinante se someten a mezcla con un tiempo de residencia en el dispositivo de alta cizalladura mayor que 0, 10 segundos.

27. El material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 18, en el que dicho al menos un polímero y dicho al menos un aglutinante se someten a mezcla con un tiempo de residencia en el dispositivo de alta cizalladura mayor que 0, 20 segundos.

28. El material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 18, en el que dicho al menos un polímero y dicho al menos un aglutinante se someten a mezcla en la que la cantidad de cizalladura escalar es mayor que 250.

29. El material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 18, en el que dicho al menos un polímero y dicho al menos un aglutinante se someten a mezcla en la que la cantidad de cizalladura escalar es mayor que 1.000.

30. El material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 18, en la que dicho al menos un polímero y dicho al menos un aglutinante se someten a mezcla en la que la energía utilizada es mayor que 0, 025 kW/kg en el dispositivo de alta cizalladura.

31. El material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 18, en el que dicho al menos un polímero y dicho al menos un aglutinante se someten a mezcla en la que la energía utilizada es mayor que 0, 05 kW/kg en el dispositivo de alta cizalladura.

32. El material compuesto de polímero-aglutinante de acuerdo con la reivindicación 18, en el que dicho al menos un polímero y dicho al menos un aglutinante se someten a mezcla en la que la energía utilizada es mayor que 0, 10 kW/kg en el dispositivo de alta cizalladura.