Material ligante asfáltico modificado utilizando caucho granulado reticulado y método para fabricar un ligante asfáltico modificado.

Una composición de ligante asfáltico modificado, que comprende:

a. de 60 % en peso a 98,9 % en peso de material ligante asfáltico.

b. de 0,1 % en peso a 30 % en peso de caucho granulado.

c. de 0,05 % en peso a 5 % en peso de al menos un ácido; y

d. de 0,01 % en peso a 5 % en peso de un agente reticulante.

Material ligante asfáltico modificado utilizando caucho granulado reticulado y método para fabricar un ligante asfáltico modificado [0001] La presente invención está dirigida, en un aspecto, a materiales ligantes asfálticos bituminosos que se modifican mediante la adición de caucho granulado o caucho molido de neumáticos y un agente reticulante. En un segundo aspecto, la presente invención está dirigida a un método para producir un ligante asfáltico modificado con caucho granulado o caucho molido de neumáticos y un agente reticulante. Los ligantes asfálticos modificados de la presente invención comprenden asfalto puro, caucho granulado, uno o más ácidos y un agente reticulante. De forma opcional, el ligante asfáltico modificado puede incluir uno o más aditivos de polímero. El

caucho granulado puede obtenerse de neumáticos de automóviles y/o camiones reciclados.

La adición de caucho granulado en los ligantes asfálticos puede mejorar la consistencia y las propiedades de los ligantes asfálticos a temperaturas altas y bajas. En concreto, los ligantes asfálticos modificados de la presente invención muestran un comportamiento elástico mejorado, lo que tiene como resultado un rendimiento mejorado de carreteras u otras superficies pavimentadas utilizando el ligante asfáltico modificado. La resistencia de la carretera a una deformación permanente, agrietamiento por fatiga y agrietamiento térmico se mejora mediante el uso de ligante asfáltico modificado. La adición del agente reticulante puede también mejorar la estabilidad del ligante asfáltico modificado para su almacenamiento.

Tal y como se utiliza en el presente documento y en las reivindicaciones, la frase "ligante asfáltico" hace referencia a un material bituminoso, denominado algunas veces bitumen, utilizado como ligante en asfaltos 20 utilizados para pavimentar carreteras u otras superficies, o utilizados en materiales de construcción tal como materiales de cubierta, revestimientos y sellantes al agua. Entre los ejemplos de bitumen que pueden utilizarse en las composiciones y métodos de la presente invención se incluyen bitúmenes naturales, pirobitúmenes y bitúmenes artificiales. Entre los bitúmenes que se prefieren especialmente se encuentran aquellos utilizados para calzadas, tal como asfalto o alquitrán mineral. El material de pavimentación asfáltico se realiza con la mezcla del

ligante asfáltico con agregado.

Tal y como se utiliza en el presente documento y en las reivindicaciones, la frase "caucho granulado" hace referencia a partículas de caucho que presentan un tamaño de partícula inferior a 5 mm y preferiblemente presentan un tamaño de partícula inferior a 2 mm. El caucho granulado puede obtenerse a partir de la molienda de neumáticos de camiones o neumáticos de coches usados o a partir de cualquier otra fuente adecuada de caucho molido.

El uso de caucho granulado y ácido polifosfórico en ligantes asfálticos se describió previamente en la publicación número WO 04/081098, titulada "Bituminous Binder and Method for the Production Thereof." Tal y como se describe en dicha solicitud de patente publicada, mediante la combinación de entre 0, 5 % en peso y 5 % en peso de ácido polifosfórico y de entre 0, 5 % en peso y 25 % en peso de caucho granulado (o caucho molido de neumáticos) con ligante asfáltico bituminoso, las propiedades del ligante asfáltico se pueden modificar de forma provechosa sin aumentar la viscosidad rotacional de tal forma que el proceso de mezcla requiera condiciones de alta temperatura.

Los ligantes asfálticos se utilizan con frecuencia en aplicaciones en las que puede existir una amplia variación en condiciones medioambientales, especialmente cuando se utilizan en pavimentos. Por consiguiente, 40 las propiedades del ligante asfáltico en condiciones de alta y baja temperatura suponen un problema. Con temperaturas bajas, algunos materiales ligantes pueden volverse quebradizos, lo que lleva a largas fisuras transversales debido a la tensión térmica. Con temperaturas más altas, el ligante asfáltico se vuelve más fluido (es decir, la viscosidad es inferior) , lo que puede llevar al surcado de un pavimento debido al paso de vehículos sobre la superficie. La resistencia a la fatiga y al impacto, y la adherencia del ligante asfáltico al agregado en 45 aplicaciones de pavimentación son propiedades de un ligante específico que también deben considerarse en aplicaciones específicas.

Algunos ligantes asfálticos pueden requerir un comportamiento elástico relativamente alto, por ejemplo, cuando la correspondiente mezcla de pavimentación asfáltica se utiliza en áreas de mucho tráfico y altas cargas. El caucho granulado (o caucho molido de neumáticos) , utilizado de forma independiente o junto con ácido 50 polifosfórico, no mejora lo suficiente el comportamiento elástico de la mezcla de pavimentación asfáltica para usos con mucho tráfico y altas cargas. Cuando se necesita una alta elasticidad, se deben añadir grandes cantidades de caucho granulado al ligante asfáltico. Esto puede provocar un aumento no deseado en la viscosidad rotacional, así como problemas relacionados con el almacenamiento del material ligante.

Por consiguiente, entre los objetos de la presente invención se encuentra proporcionar un material ligante 55 asfáltico con una elasticidad relativamente alta, una viscosidad rotacional aceptable y que pueda almacenarse

durante periodos de tiempo adecuados. Otro objeto de la presente invención es proporcionar métodos para realizar un ligante asfáltico con estas propiedades.

En un aspecto, la presente invención se dirige a un material ligante asfáltico modificado que comprende asfalto, caucho granulado, uno o más ácidos, un agente reticulante y, de forma opcional, uno o más polímeros. 5 En una forma de realización de la invención, el asfalto puro se modifica mediante la adición de 0, 5 % a 30 % en peso de caucho granulado, de 0, 05 % a 5 % en peso de uno o más ácidos y de 0, 01 % a 5 % en peso de un agente reticulante. El ligante asfáltico modificado puede también incluir entre 0, 5 % en peso y 30 % en peso de uno o más aditivos de polímero. Los ligantes asfálticos de la presente invención normalmente presentan entre 10 % y 90 % de recuperación elástica según un ensayo de recuperación elástica convencional, tal como los 10 protocolos de ensayo establecidos en AASHTO T51, ASTM D6084-04, NLT329 u otros ensayos convencionales.

En otro aspecto, la presente invención se dirige a un método para producir un material ligante asfáltico modificado que comprende asfalto, caucho granulado, uno o más ácidos, un agente reticulante y, de forma opcional, uno o más polímeros.

En otro aspecto adicional, los ligantes asfálticos modificados de la presente invención pueden mezclarse con agua y un emulsionante con el fin de formar una emulsión. El ligante asfáltico emulsionado puede mezclarse con material agregado, extenderse para formar una capa del grosor deseado y la emulsión se romperá para formar un pavimento de asfalto. De forma alternativa, el ligante asfáltico emulsionado puede extenderse sobre una superficie, se puede extender un material agregado sobre el ligante emulsionado y se puede romper la emulsión.

La presente invención está dirigida a ligantes asfálticos modificados y a un método para realizar ligantes asfálticos modificados. Los ligantes asfálticos modificados comprenden asfalto puro, caucho granulado, uno o más ácidos y uno o más agentes reticulantes. De forma opcional, las composiciones pueden además incluir uno o más polímeros. Ha de entenderse que "caucho granulado" según se utiliza en el presente documento, incluye caucho granulado, tal como caucho molido de neumáticos o cualquier otro caucho proporcionado en forma de partícula adecuado para su mezcla con un ligante asfáltico. Normalmente, una parte considerable del caucho granulado presentará un tamaño de partícula inferior a 5 mm, preferiblemente inferior a 2 mm y más preferiblemente inferior a 1 mm. La invención no está limitada en este sentido y el caucho granulado puede presentar una distribución del tamaño de partícula que tenga como resultado un ligante asfáltico con las propiedades deseadas.

Los ligantes asfálticos modificados de la presente invención comprenden entre 60 % en peso y 98, 9 % en peso de asfalto puro, entre 0, 1 % en peso y 30 % en peso de caucho granulado, entre 0, 05 % en peso y 5 % en peso de uno o más ácidos y entre 0, 01 % en peso y 5 % en peso de un agente reticulante. De forma opcional, el ligante asfáltico modificado puede comprender además entre 0, 5 % en peso y 30 % en peso de uno o más polímeros sintéticos.

Entre los ácidos preferidos para utilizarse... [Seguir leyendo]

1. Una composición de ligante asfáltico modificado, que comprende:

a. de 60 % en peso a 98, 9 % en peso de material ligante asfáltico.

b. de 0, 1 % en peso a 30 % en peso de caucho granulado. 5 c. de 0, 05 % en peso a 5 % en peso de al menos un ácido; y

d. de 0, 01 % en peso a 5 % en peso de un agente reticulante.

2. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que una parte considerable del caucho granulado presenta un tamaño de partícula inferior a 2 mm.

3. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que al menos un ácido se elige del grupo consistente

en ácido fosfórico, ácido polifosfórico (más del 100 % expresado como contenido ortofosfórico) , ácido sulfúrico con más del 90 % en peso, ácido bórico y ácidos carboxílicos tal como, por ejemplo, ácido adípico, ácido cítrico, ácido oxálico, ácido tartárico, ácido maleico, ácido valérico, ácido succínico, ácido fumárico, ácido glutámico, ácido ftálico, ácido acético y combinaciones de estos.

4. Composición de acuerdo con la reivindicación 3, en la que el agente reticulante es azufre elemental.

5. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además uno o más polímeros sintéticos.

6. Composición de acuerdo con la reivindicación 5, en la que al menos un polímero sintético se elige del grupo consistente en estireno butadieno, tribloque estireno butadieno estireno, etilvinilacetato, copolímeros etileno propileno, cloruro de polivinilo (PVC) , poliestireno, polibutadieno, resinas de acrilato, resinas de fluorocarbono, resinas fenólicas, resinas alquídicas, poliésteres, polietileno (lineal o reticulado) , terpolímero epoxi, polipropileno (atáctico o isotáctico) y combinaciones de estos.

7. Composición de acuerdo con la reivindicación 6, en la que al menos un ácido se elige del grupo consistente en ácido fosfórico, ácido polifosfórico (más del 100 % expresado como contenido ortofosfórico) , ácido sulfúrico con más del 90 % en peso, ácido bórico y ácidos carboxílicos tal como, por ejemplo, ácido adípico, ácido cítrico, ácido oxálico, ácido tartárico, ácido maleico, ácido valérico, ácido succínico, ácido fumárico,

ácido glutámico, ácido ftálico, ácido acético y combinaciones de estos.

8. Composición de acuerdo con la reivindicación 7, en la que el agente reticulante es azufre elemental.

9. Un método para realizar una composición de ligante asfáltico modificado, que comprende las etapas de:

a. proporcionar asfalto puro en un recipiente adecuado;

b. calentar el asfalto puro a una temperatura de entre 120 º C y 200 º C;

c. añadir un primer ingrediente modificador elegido del grupo consistente en caucho granulado y uno o más ácidos al asfalto puro;

d. mezclar el asfalto y el primer ingrediente modificador con uno de entre una mezcladora de alto cizallamiento o una mezcladora de bajo cizallamiento durante un periodo de entre 5 minutos y 10 horas.

e. añadir un segundo ingrediente modificador elegido del grupo consistente en caucho granulado y 35 agentes reticulantes al ligante asfáltico modificado;

f. mezclar el segundo ingrediente modificador y el ligante asfáltico modificado con uno de entre una mezcladora de alto cizallamiento o una mezcladora de bajo cizallamiento durante un periodo de entre 5 minutos y 10 horas.

g. añadir un tercer ingrediente modificador elegido del grupo consistente en agentes reticulantes y uno o 40 más ácidos al material ligante modificado; y

h. agitar el tercer ingrediente modificador y el material ligante modificado con uno de entre una mezcladora de alto cizallamiento o una mezcladora de bajo cizallamiento durante un periodo de entre 5 minutos y 48 horas; con la condición de que cuando el primer agente modificador es uno o más ácidos, el segundo agente 45 modificador sea caucho granulado y el tercer ingrediente modificador sea un agente reticulante o que cuando el primer ingrediente modificador es caucho granulado, el segundo ingrediente modificador sea un agente reticulante y el tercer ingrediente modificador sea uno o más ácidos.

10. Método de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además antes de la etapa de agitación del tercer ingrediente modificador y el material ligante modificado con uno de entre una mezcladora de alto 50 cizallamiento o una mezcladora de bajo cizallamiento, la mezcla del tercer ingrediente modificador y el material ligante modificado con uno de entre una mezcladora de alto cizallamiento o una mezcladora de bajo cizallamiento durante un periodo de entre 5 minutos y 10 horas.

11. Método de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el primer ingrediente modificador es entre 0, 5 % en peso y 30 % en peso de caucho granulado, el segundo ingrediente modificador es entre 0, 01 % en peso y 5 % en peso de un agente reticulante y el tercer ingrediente modificador es entre 0, 05 % en peso y 5 % en peso de al menos un ácido.

12. Método de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el primer ingrediente modificador es entre 0, 05 % en peso y 5 % en peso de al menos un ácido, el segundo ingrediente modificador es entre 0, 1 % en peso y 30 % en peso de caucho granulado, y el tercer ingrediente modificador es entre 0, 01 % en peso y 5 % en peso de un agente reticulante.

13. Método de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además la etapa de añadir un cuarto ingrediente modificador al material ligante asfáltico modificado en el que el cuarto agente modificador es uno o más polímeros sintéticos.

14. Método de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el primer ingrediente modificador es entre 0, 5 % en peso y 30 % en peso de al menos un polímero sintético, el segundo ingrediente modificador es entre 0, 1 % en peso y 30 % en peso de caucho granulado, el tercer ingrediente modificador es entre 0, 5 % en peso y

5 % en peso de al menos un ácido y el cuarto ingrediente modificador es entre 0, 01 % y 5 % de un agente reticulante.

15. Método de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el primer ingrediente modificador es entre 0, 5 % en peso y 30 % en peso de al menos un polímero sintético, el segundo ingrediente modificador es entre 0, 05 % en peso y 5 % en peso de al menos un ácido, el tercer ingrediente modificador es entre 0, 1 % en peso y

30 % en peso de caucho granulado y el cuarto ingrediente modificador es entre 0, 01 % y 5 % de un agente reticulante.

16. Método de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el primer agente modificador es entre 0, 1 % en peso y 30 % en peso de caucho granulado, el segundo agente modificador es entre 0, 5 % en peso y 30 % en peso de al menos un polímero sintético, el tercer agente modificador es entre 0, 05 % en peso y 5 % en peso de al menos un ácido y el cuarto ingrediente modificador es entre 0, 01 % y 5 % de un agente reticulante.

17. Método de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el primer agente modificador es entre 0, 1 % en peso y 30 % en peso de caucho granulado, el segundo agente modificador es entre 0, 05 % en peso y 5 % en peso de al menos un ácido, el tercer agente modificador es entre 0, 5 % en peso y 30 % en peso de al

menos un polímero sintético y el cuarto ingrediente modificador es entre 0, 01 % y 5 % de un agente reticulante.

18. Método de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el primer agente modificador es entre 0, 5 % en peso y 5 % en peso de uno o más ácidos, el segundo agente modificador es entre 0, 5 % en peso y 30 % en peso de al menos un polímero sintético, el tercer agente modificador es entre 0, 1 % en peso y 30 % en peso de caucho granulado y el cuarto ingrediente modificador es entre 0, 01 % y 5 % de un agente reticulante.

19. Uso del material ligante asfáltico modificado de acuerdo con la reivindicación 1 en un método para preparar un material de pavimentación que comprende las etapas de:

(a) mezclar el ligante asfáltico modificado con agua y un emulsionante a temperatura ambiente con el fin de crear una emulsión de asfalto; 40 (b) extender la emulsión de asfalto con un grosor deseado; y

(c) romper la emulsión.

20. Uso de acuerdo con la reivindicación 19, en el que antes de la etapa en la que se extiende la emulsión de asfalto, se mezcla el agregado con la emulsión de asfalto.