PAVIMENTOS

DESCRIPCIÓN

CAMPO DE LA INVENCION

La invención se refiere a una composición de ligante sintético en pellet y a una mezcla asfáltica, adecuados para preparar pavimentos. La invención se refiere además a los procedimientos para preparar las composiciones.

ANTECEDENTES

Los pavimentos se construyen de manera rutinaria a partir de mezcla asfáltica, que es un material compuesto de ligante y árido. Aunque el ligante es normalmente el componente minoritario en los materiales de pavimentación, la mayoría de las propiedades del pavimento que están relacionadas con su longevidad y estabilidad dependen de las propiedades del ligante .

Para la mayoría de los pavimentos, el ligante es bitumen, sólido o líquido viscoso que consiste esencialmente de hidrocarburos y sus derivados. Sin embargo, en los últimos años se han usado ampliamente ligantes sintéticos. Esto se debe a que estos materiales pueden ser diseñados para obtener propiedades reológicas y mecánicas mejoradas y adaptadas, en comparación con los ligantes bituminosos tradicionales usados normalmente en aplicaciones en carreteras. Además, los ligantes sintéticos son normalmente transparentes, de modo que se pigmentan fácilmente y pueden usarse para obtener mezclas asfálticas coloreadas.

Los ligantes sintéticos se fabrican normalmente mezclando resinas, aceites y polímeros. La resina proporciona normalmente propiedades de adhesividad y consistencia, el aceite actúa como dispersante y el polímero puede conferir propiedades de elasticidad y resistencia a la composición de ligante. Los documentos EP1783174 (Latexfalt B.V.), EP179510 (Shell Int. B.V.) y WO2009/025947 ( Semmaterials L.P.) describen ligantes sintéticos que comprenden una resina, un aceite y, opcionalmente, un polímero. La resina es una resina derivada de petróleo tal como resina de cumarona-indeno . El aceite es preferiblemente un aceite nafténico o un aceite lubricante mineral y el polímero puede ser un polímero sintético tal como estireno-butadieno-estireno (SBS) .

Los ligantes, tanto sintéticos como bituminosos, se transportan normalmente en caliente para garantizar que son suficientemente fluidos para su uso. Sin embargo, esto es costoso en cuanto a energía, requiere estrictos procedimientos de seguridad y puede dar lugar también a graves problemas medioambientales. Además, si el ligante se almacena a temperatura elevada durante un periodo de tiempo prolongado, esto puede dar lugar a cambios en las propiedades del ligante, de modo que ha de limitarse el tiempo de almacenamiento para evitar la degradación en las propiedades del ligante.

Por lo tanto, es deseable transportar y almacenar el ligante a temperatura ambiente puesto que la pavimentación tiene lugar en sitios que están alejados generalmente de las ubicaciones en las que está disponible el ligante. Por tanto, el transporte de materiales ligantes preferiblemente en forma sólida y menor tamaño, tales como pellets, facilita el suministro de ligantes de pavimentación incluso cuando se transportan a sitios que están alejados de las fuentes de materiales .

Sin embargo, debido a la composición de los ligantes sintéticos usados para la pavimentación o construcción de carreteras, los pellets tienden a ser extremadamente pegajosos de modo que se aglomeran, particularmente cuando se almacenan a temperatura ambiente durante periodos de tiempo prolongados . Se han realizado esfuerzos para producir ligantes en pellets que no aglomeren. La manera más extendida para resolver este problema consiste en el uso de una película antiadherente que rodea el pellet, compuesta normalmente por polímeros o ceras parafínicas .

El documento US 2008/0015288 (Eiffage T.P.) describe un procedimiento de extrusión para preparar pellets de bitumen recubiertos, que comprenden bitumen y un polímero. El propósito del recubrimiento es impedir que los pellets se adhieran o se peguen entre si, añadiendo el agente antiadherente (polímero) directamente a la extrusora, o el agente antiadherente puede aplicarse a la superficie del material extruido. Sin embargo, se necesita una alta proporción de polímero en los pellets para impedir la deformación del producto, y esto puede alterar de manera perjudicial las propiedades del bitumen y/o puede aumentar el coste final de los pellets .

El documento US 7.767.259 (NiTech Coorp.) describe un procedimiento de fabricación de una mezcla asfáltica caliente usando una composición que incluye pellets de un material deformable pegajoso a la presión ambiental que comprende una resina de PE o un copolímero SBS o SBR. El pellet se dispersa adicionalmente dentro de un material fino tal como cargas minerales. Los pellets pueden recubrirse adicionalmente con una cera, lo que proporciona al pellet una superficie externa no pegajosa que impide que se peguen entre sí durante el almacenamiento y aumenta la fluidez de los pellets dentro de la carga. Se ha demostrado difícil poner en práctica este método a escala industrial.

El documento WO 2009/153324 (Shell Int. B.V.) describe un procedimiento en el que se preparan pellets de ligante recubiertos usando un dispositivo de coextrusión y teniendo el pellet resultante un núcleo central y una capa externa de material de recubrimiento. El núcleo central comprende un aceite vegetal o mineral, una resina vegetal o derivada del petróleo, un polímero y material de carga mineral. El material de recubrimiento es una poliolefina tal como polietileno o poliestireno . Sin embargo, estos pellets de ligante recubiertos han demostrado que siguen pegándose entre sí cuando se almacenan durante un largo periodo a temperatura ambiente o temperaturas relativamente altas. Además, el uso de una película antiadherente que rodea el pellet hace que el proceso de fabricación sea más complicado puesto que normalmente se necesitan dispositivos de coextrusión. FR 2765229 (Mobile Oil Francaise) describe una composición típica de ligante que comprende un aceite, una resina, y un polímero. Adicionalmente , la composición comprende ceras obtenidas mediante la reacción de un ácido carboxílico o mezcla de los mismos con una diamina.

Los presentes inventores han tratado de proporcionar pellets de ligante sintético que puedan transportarse a temperatura ambiente y no estén sujetos a fluencia y aglomeración cuando se transportan o almacenan durante periodos de tiempo prolongados, sin necesidad de una película antiadherente .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Anteriormente, se han hecho intentos de desarrollar pellets de ligantes sintéticos que puedan almacenarse y transportarse a la temperatura ambiente usando una película antiadherente (normalmente un polímero o una cera parafínica) sin un éxito completo. Estos productos que contienen la película antiadherente tienden finalmente a aglomerarse y fundirse cuando se almacenan o se transportan durante periodos de tiempo prolongados .

Los autores de la presente invención han encontrado que incluyendo una cera de Fischer-Tropsch, la cual forma una red cristalina a temperaturas inferiores a 110°C, en una composición de ligante sintético que comprende al menos una resina, al menos un aceite y al menos un polímero, mejoran las propiedades de no pegajosidad, no agregación y no fluencia del producto resultante en pellet, sin necesidad de una película antiadherente.

Por tanto, la composición de ligante sintético resultante de la invención puede transportarse a temperatura ambiente como pellets y no están sujetos a fluencia y aglomeración cuando se transportan o almacenan a durante periodos de tiempo prolongados .

Además, la ausencia de esta película, que normalmente se necesita en altas proporciones, evita la posible alteración perjudicial de las propiedades finales del ligante y disminuye el coste del producto final.

Por lo tanto, un primer aspecto de la invención es la provisión de una composición de ligante sintético que comprende desde 10 hasta 65% en peso basado en el peso total de la composición de ligante sintético de al menos una resina, desde 20 hasta 60% en peso basado en el peso total de la composición de ligante sintético de al menos un aceite, desde 5 hasta 35% en peso basado en el peso total de la composición de ligante sintético de al menos un polímero y desde 5 hasta 20% en peso basado en el peso total de la composición de ligante sintético de al menos una cera de Fischer-Tropsch, la cual forma una red cristalina a temperaturas inferiores a 110°C.

En una realización particular, la composición de ligante sintético de la invención comprende además azufre.

Otro aspecto de la presente invención proporciona una composición de pellet que comprende la composición de ligante sintético de la invención y al menos un material de carga.

Un aspecto adicional de la invención se refiere a una mezcla asfáltica que comprende la composición de pellet de la invención .

Otro aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de la composición de ligante sintético de la invención, que comprende mezclar los componentes correspondientes del ligante sintético a una temperatura de desde 100 hasta 160°C.

En un aspecto adicional, la presente invención proporciona un procedimiento para la preparación de la composición de pellet de la invención, que comprende mezclar la composición de ligante sintético definida anteriormente y un material de carga a una temperatura de desde 100 hasta 160°C.

Una ventaja conferida al procedimiento para la preparación de la composición de pellet de la invención mediante la incorporación de la cera de Fischer-Tropsch integrada dentro de la composición de ligante, y no como una película antiadherente , es la provisión de un procedimiento más sencillo y más económico de preparación de pellets de ligante sintético, sin necesidad de ningún dispositivo o procedimiento especial, tales como una co- extrusora .

Otro aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de dicha mezcla asfáltica, que comprende mezclar la composición de pellet con un árido.

Un aspecto final de la invención se refiere al uso de dicha mezcla asfáltica para formar pavimento.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La figura 1 son pellets de composición I (composición de la invención) , pellets de composición IV (composición comparativa con ceras parafinicas) y pellets de composición V (composición comparativa con ceras micro-parafinicas ) , antes de ser sometidos al experimento de comprensión del ejemplo 3.

Las figuras 2a y 2b son fotografías de pellets de composición I (composición de la invención) después de ser sometidos al experimento de comprensión del ejemplo 3. Puede ser apreciado que los pellets mantienen su integridad y no se pegan.

Las figuras 3a y 3b son fotografías de pellets de composición IV (composición con ceras parafinicas) después de ser sometidos al experimento de comprensión del ejemplo 3. Puede ser apreciado que los pellets se pegan entre ellos hasta el punto de no poder ser ya considerados pellets.

Las figuras 4a y 4b son fotografías de pellets de composición V (composición con ceras micro-parafinicas ) después de ser sometidos al experimento de comprensión del ejemplo 3. Puede ser apreciado que los pellets se pegan entre ellos hasta el punto de no poder ser ya considerados pellets.

La figura 5 es una fotografía de pellets de composición III (composición sin cera) después de ser sometidos al experimento de comprensión del ejemplo 3. Puede ser apreciado que los pellets se pegan entre ellos hasta el punto de no poder ser ya considerados pellets .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

El término "peso molecular" en el contexto de la presente invención se define como:

donde Mi es el peso molecular de una cadena y Ni es el número de cadenas de dicho peso molecular. Mw tiene en cuenta el peso molecular de una cadena para determinar las contribuciones al peso molecular promedio. Cuanto más masiva es la cadena, más contribuye la cadena al Mw. Mw se determina por métodos que son sensibles al tamaño molecular, como técnicas de dispersión de luz .

El objetivo principal de la presente invención consiste en proporcionar una composición de ligante sintético que puede transportarse a temperatura ambiente como pellets y no están sujetos a aglomeración cuando se transportan o almacenan durante periodos de tiempo prolongados .

En el contexto de la presente invención, el término "ligante sintético", también conocido como "ligante transparente" o "ligante pigmentable" , se refiere a una combinación sintética de constituyentes de origen petroquimico con ausencia de bitumen negro, dando como resultado una coloración más intensa incluso con una cantidad reducida de bitumen .

Asimismo, el término "pellet" tal como se usa en la presente invención engloba una amplia variedad de entidades sólidas diferenciadas. La forma de los pellets puede variarse y todavía conservar sus propiedades. Ejemplos de formas de pellet adecuadas incluyen aquellas sustancialmente similares a varillas, láminas, esferoides, perlas, pastillas, virutas, cubos, comprimidos, plaquetas, fragmentos, pellets de forma irregular, escamas, granulados, y similares. Por lo tanto, el objetivo de la presente invención se cumple por medio de una composición de ligante sintético que comprende desde 10 hasta 65% en peso basado en el peso total de la composición de ligante sintético de al menos una resina, desde 20 hasta 60% en peso basado en el peso total de la composición de ligante sintético de al menos un aceite, desde 5 hasta 35% en peso basado en el peso total de la composición de ligante sintético de al menos un polímero y desde 5 hasta 20% en peso basado en el peso total de la composición de ligante sintético de al menos una cera de Fischer-Tropsch, la cual forma una red cristalina a temperaturas inferiores a 110°C.

En el contexto de la presente invención, el término "resina" se refiere a una resina derivada del petróleo o vegetal. El término "resina derivada del petróleo" se refiere a aquellas resinas fabricadas mediante polimerización de hidrocarburos insaturados que están presentes en las fracciones producidas en procesos de craqueo térmico y reacciones de pirólisis de fracciones de hidrocarburos para obtener resinas alifáticas C5, resinas aromáticas C9 o resinas alifáticas/aromáticas C5/C9 con pesos moleculares with molecular superiores a 1000, preferiblemente entre 1000 y 5000, son sólidas a temperatura ambiente.

El término "resinas alifáticas C5" se refiere a polímeros, preferiblemente ramificados, de monómeros con cinco átomos de carbono. Un ejemplo no limitativo es la "resina hidrocarbonada de petróleo de piperileno C5", una resina producida con una corriente de "piperileno C5". El piperileno C5 se obtiene vía craqueo y destilación de nafta y tiene componentes tales como trans-1 , 3-pentadieno , cis-1 , 3-pentadieno , 2-metil-2-buteno , diciclopentadieno, ciclopentadieno y ciclopenteno . La corriente líquida de Piperileno C5 puede ser polimerizada a una resina dura usando un catalizador ácido de Lewis . Algunos ejemplos de posibles monómeros de formación de resina hidrocarbonada de petróleo de piperileno C5 son pentadieno E o Z, 2- metilpropileno , 2-metil-2-penteno, 1-buteno, 2-buteno o ciclopenteno. Por lo tanto, el polímero resultante es ramificado teniendo diferentes "brazos", formando una estructura como la del fragmento del ejemplo no limitativo de la fórmula I:

Fórmula I

El término "resinas aromáticas C9" se refiere a polímeros, preferiblemente ramificados, de monómeros con nueve átomos de carbono. Un ejemplo no limitativo es la "resina de petróleo C9", La resina de petróleo C9 se obtiene vía craqueo y destilación de nafta y tiene componentes tales como viniltoluenos , diciclopentadieno, indeno, metilestireno, estireno y metilindenos . Por lo tanto, el polímero resultante es ramificado teniendo diferentes "brazos", formando una estructura como la del fragmento del ejemplo no limitativo de la fórmula II:

Fórmula II

El término "resinas alifáticas/aromáticas C5/C9" se refiere a resinas alifáticas C5 y aromáticas C9 modificadas mediante mezclado para producir polímeros híbridos. Estas resinas están mayormente basadas en C9 co-polimerizado con monómeros alifáticos C5.

El término "resina vegetal" se refiere a aquellas resinas obtenidas como una secreción de hidrocarburos de una planta.

En una realización particular de la invención, la resina se selecciona de resinas derivadas del petróleo, resinas vegetales y mezclas de las mismas. Por lo tanto, en una realización particular de la invención, la resina se selecciona del grupo de resinas aromáticas derivadas del petróleo, resinas alifáticas derivadas del petróleo, colofonias, y mezclas de las mismas.

Preferiblemente la resina derivada del petróleo es una resina aromática derivada del petróleo. Más preferiblemente, la resina derivada del petróleo es una resina aromática derivada del petróleo seleccionada de resinas derivadas del petróleo C5- C9, incluso más preferiblemente es una resina derivada del petróleo C9. Incluso más preferiblemente se selecciona del grupo el cual comprende el Número CAS 64742-16-1.

Ejemplo de resinas derivadas del petróleo adecuadas son resinas Nosbur® C9 BT-120, BT-120 CYJSA Petroleum, 18X0103; 700E; 700E (resina derivada del petróleo); A 1115; AP 1085; AP 1100NT; Aralken; Arien; Arkon 115; Arkon E 90; Arkon P 128; Arkon P 135; Arkon P 141; Arkon P 145; Arsolen; Asmol; Bararesin; Bitkor R; C 140; C 9120; CA 1; Carbomul R; Copar 100; D 100; DR 903; E 1102; ECR 231C; ECR 2520; ECR 368LC; ECR 806; ES 5000F; Eastotac 130; Eastotac II 142R; Ecofalt EW; Elepcoat LSS 520; Escorez 100; Escorez 1000; Escorez 110-3U; Escorez 1305; Escorez 1311; Escorez 2000; Escorez 2101; Escorez 2203; Escorez 228F; Escorez 231C; Escorez 2520; Escorez 3102; Escorez 355; Escorez 5020; Escorez 5637; Escorez 9191; Escorez 9241; Escorez 9251; Escorez ECR 231C; Escorez ECR 356B; Escorez Resin 110-3U; Eskorets; FR 100; FR 100 (resina derivada del petróleo); FR 40; FR 40 (resina derivada del petróleo); FR 80; FR 80 (resina derivada del petróleo); FTR 1600; FTR 6070; FTR 6110; FTR 6115; FTR 6125; FTR 7125; FTR 8120; G 500; G 500 (resina derivada del petróleo); G 870; G 928; HRD 5000; HRT 100X; Hercurez A 100; Hi-rez; Hi-rez 100G; Hi-rez 1515T; Hi-rez C 100X; Hi-rez C 110X; Hi-rez H 180X; Hi-rez P 100LM; Hi-rez QPA; Hi-rez T 480X; Hi-rez T 480X75; Hikitack P 120H; Hikotack P 140; Hiresin; Hiresin (resina derivada del petróleo); Hiresin 120; Hiresin 120S; Hiresin 140; Hiresin 150; Hiresin 60; Hiresin 75; Hiresin 90; Hiresin 90S; Hiresin AX; Hiresin LR; Hiresin QP; Hiresin RS 21; Hiresin RS 9; Hydrocarbons , resina derivada del petróleos; Inkovar 1150; Isotac 100R; Isotac 105A; Isotac SB 100A; JWS 8947; K 50; KE 756B; KE 756E; KZ 838; Kurariten 21; Kurariten DC; L 90; LP 180 (resina derivada del petróleo); LW 302E; LX 1065; Litkor NN; M 50; M 50 (resina derivada del petróleo); MAT-ESR 50; MOC 125L; MP 200; MP 200 (resina derivada del petróleo) ; Marukarez; Marukarez 1070P; Marukarez 300IP; Marukarez H 700F; Marukarez H 700G; Marukarez M 510A; Marukarez M 890; Marukarez R 100A; Marukarez R 100AS; Marukarez R 100B; Marukarez S 100A; Marukarez S 110A; Marukarez S 115A; Marukarez S 119; Marukarez S 85A; Marukarez S 95A; Marukarez T 100AS; Marukarez T 200A; Marukarez U 90A; Mexphalte C-P 2; N 120; N 120 (resina derivada del petróleo); N 180; NE-HP; NK 1; NK 1 (resina) ; NP-HCS; NR 560; Necires EPX-L; Neopolymer; Neopolymer 150S; Neopolymer 170; Neopolymer 180; Neopolymer 90; Neopolymer C 140; Neopolymer DP 90; Neopolymer K 2; Neopolymer L; Neopolymer L 120; Neopolymer L 90; Neopolymer NP 150; Neopolymer P 120; Nevchem 140in; Nevchem 150; Nevchem 70; Neville 1850; Nevoxy G 10; Nevoxy G 2; Nevoxy G 4; Nevoxy G 6; Nevoxy G 8; Nevroz 1520; Nisseki 120; Nisseki Neopolymer L 90; Nisseki Neopolymer NP 130; Nisseki Neoresin 540; Nisseki Neoresin EP 80; Novares TK 90; OKPP 7; Oligotech 1030; Oligotech 1040; Oppera PR 100A; P 120; P 120 (resina derivada del petróleo) ; P 120h; PR 120; PX 95; Petcoal 120T; Petcoal 140MH3; Petcoal 140SE; Petcoal F 110; Petcoal LX; Petcoal LX-HS; Petroleum products, resins; Petrosin; Petrosin (resina derivada del petróleo); Petrosin 150; Petrosin K; Petrosin PR 120; Petrotack 1140; Petrotack 140HM; Petrotack 60; Piccodiene 2025; Piccopale; Piccopale 100; Piccopale 100BHT; Piccopale 100SF; Piccopale 200HM; Piccopale 70; Piccopale 70SF; Piccotac A; Pioneer 442; Pirolen 100; Pirolen 120A; Plastics, resina derivada del petróleo; Polarez PX 95; Polyvel G; Polyvel GP 65; Polyvel M; Pyroplast; Pyroplast (resina derivada del petróleo); Pyroplast 2U; Pyroplast 5; Pyroplast 59; Pyroplast 7; QE 5503; QME 100; QME 120; QME 125PS; QME 60; QNT 1345; Quintol; Quintone 1325; Quintone 1345; Quintone 190P; Quintone C 200E; Quintone C 200L; Quintone C 200S; Quintone D 100; Quintone DX 390N; Quintone E 200SN; Quintone G 100; Quintone G 100B; Quintone K 100; Quintone LW 302E; Quintone M 100; Quintone N 180; Quintone N 190; Quintone P 195N; Quintone P 500; Quintone RX 05; Quintone S 100; Quintone U 185; R 1100S; R 2612; R 5364; RL 120; RS 21; Res-A 2514; Rikarez 1126; S 115A; SC 100; SK 1000; SK 1000 (resina derivada del petróleo); SK 120; SP 1068; SP 1068 (resina derivada del petróleo); SPI; SPL; SPL (resina derivada del petróleo); SPP; SPP (recubrimiento); SPP 44; SPP 51; SPP 59; SPP 75; Sacocell 309; Selosol A 43C; Selosol D 355; Selosol G 870; Sheberez 68160B; Spolak; Sta-Tac B; Syntaron 750; SzF 2/3; SzF 8/9; T 200A; TA 39-099E; TA 39-104A; TFE 22; TRE 100; Tacolyn 1085; Toho Hiresin 120; Toho Hiresin 140.

En otra realización particular, la resina vegetal se selecciona de colofonia.

Un ejemplo de una resina vegetal adecuada es éster de colofonia .

La composición de ligante sintético contiene desde el 10 hasta el 65% en peso de resina, más preferiblemente desde el 15 hasta el 50% en peso, incluso más preferiblemente desde el 20 hasta el 40% en peso, e incluso más preferiblemente aproximadamente 25% en peso, basado en el peso total de la composición de ligante sintético.

En el contexto de la presente invención, el término "aceite" se refiere a cualquier substancia química neutral, no polar, la cual es un líquido viscoso a temperaturas ambientes con un punto de solidificación inferior a 30°C, y es inmiscible en agua pero solubles en alcoholes o éteres, obtenido exclusivamente de procesos de destilación y extracción de crudo de petróleo, y no de reacciones químicas. Dependiendo del aceite base, los aceites se pueden clasificar como aceites nafténicos, aceites parafínicos o aceites aromáticos . El término "aceite nafténico" se refiere a aceites derivados de crudo nafténico. El término "aceite parafínico" se refiere a aquellos aceites preparados por técnicas de separación con disolventes del aceite de crudo parafínico, los cuales tienen buena estabilidad térmica y oxidativa y buenas propiedades de viscosidad a altas temperaturas . El término "aceite aromático" se refiere a aquellos aceites derivados de la extracción de compuestos aromáticos en la producción de aceites parafinicos.

En una realización particular de la invención, el aceite se selecciona de aceites nafténicos, aceites parafinicos, aceites aromáticos y mezclas de los mismos.

Ejemplos de aceites adecuados incluyen Nytex® 801, 810, 820, 840 y 8450 de Nynas como aceites nafténicos; Extensoil® 24, 29, 200, 230, 260, 265 y 270 de Respsol como aceites parafinicos; y Repex E-7® y Extensoil® 14 de Repsol como aceites aromáticos; y mezclas de los mismos.

La composición de ligante sintético contiene desde el 20 hasta el 60% en peso de aceite, más preferiblemente desde el 25 hasta el 50% en peso, incluso más preferiblemente desde el 30 hasta el 40% en peso, incluso de manera más preferible aproximadamente el 40% en peso, basado en el peso total de la composición de ligante sintético.

En el contexto de la presente invención, el término "polímero" se refiere a un compuesto químico o mezcla de compuestos que consite en la repetición de unidades estructurales formadas únicamente mediante un proceso de polimerización con un peso molecular superior a 6.000 el cual es un sólido a temperatura ambiente. Polímeros que contienen únicamente un tipo de unidad de repetición son conocidos como homopolímeros , mientras polímeros que contienen una mezcla de unidades de repetición son conocidos como heteropolímeros o copolímeros .

En una realización particular de la invención, el polímero es un copolímero y mezclas de los mismos.

En otra realización particular, se prefiere el uso de copolímeros seleccionados de estireno-butadieno-estireno (SBS) , caucho de estireno-butadieno (SBR) , etileno-acetato de vinilo (EVA) , etileno-acrilato de butilo (EBA) , estireno-etileno- butileno-estireno (SEBS), estireno-isopreno-estireno (SIS), metacrilato de etileno (EMA) , y mezclas de los mismos. Más preferiblemente, el polímero se selecciona de EVA y una mezcla de EVA y SBR o una mezcla de EVA y SBS .

La composición de ligante sintético contiene desde el 5 hasta el 35% en peso de polímero, más preferiblemente desde el 10 hasta el 30% en peso, incluso más preferiblemente 25% en peso, basado en el peso total de la composición de ligante sintético .

En el contexto de la invención, el término "cera de Fischer-Tropsch" ("cera FT") se refiere a una cera sintética producida mediante el proceso de Fischer-Tropsch. El proceso de Fischer-Tropsch es un método de síntesis de hidrocarburos y otros compuestos alifáticos di gas de síntesis, una mezcla de hidrógeno y monóxidos de carbono en presencia de un catalizador. Las ceras de FT son sólidas a temperatura ambiente y tiene una estructura interna microcristalina fina caracterizada por largas longitudes de cadena molecular, preferiblemente linear (por ejemplo, hidrocarburos de polimetileno producido a partir de gas natural usando el proceso de FT), de hasta 120 átomos de carbono, normalmente entre 45 y 100 átomos de carbono. Estas longitudes son superiores que la de las ceras parafínicas tales como ceras de polietileno, las cuales contienen entre 20 y 40 átomos de carbono) . Las ceras de FT tienen pesos moleculares relativamente bajos, por ejemplo, de menos de 2.000 Dalton, mas preferiblemente entre 600 y 1500 Dalton {"The Fischer-Tropsch synthesís : A mechanistic study using transient isotopic tracing" by van Dijk, H.A.J. Technische Universiteit Eindhoven, 2001. ISBN 90-386-2732-7) .

En una realización particular de la invención, la cera de Fischer-Tropsch se selecciona de ceras FT con un punto de fusión de entre 80 y 120°C, y mezclas de las mismas, más preferiblemente entre 90 y 110°C, y mezclas de las mismas. Aún más preferiblemente, la cera FT se selecciona de una cera FT con un punto de fusión de aproximadamente 110°C.

Un ejemplo de cera de FT adecuada es la cera Sasobix®.

Sin estar vinculado a ninguna teoría en particular, se cree que la cera FT actúa como un fundente a alta temperatura debido a su morfología, formando una red cristalina a temperaturas inferiores a 110°C y aumentando así la viscosidad y consistencia del ligante. Por consiguiente, la rigidez del ligante aumenta a la vez que se mantiene cierta flexibilidad que evita el agrietamiento. Adicionalmente, los autores de la presente invención han encontrado de manera sorprendente que este aumento de la rigidez da como resultado una disminución de la pegajosidad del ligante sin necesidad de una película antiadherente .

Por lo tanto, la composición de ligante sintético contiene al menos una cera de Fischer-Tropsch la cual forma una red cristalina a temperaturas inferiores a 110°C.

La composición de ligante sintético contiene desde el 5 hasta el 20% en peso de cera FT, más preferiblemente desde el 5 hasta el 10% en peso, incluso de manera más preferible aproximadamente el 10% en peso, basado en el peso total de la composición de ligante sintético.

En otra realización de la invención, la composición de ligante sintético tal como se definió anteriormente puede comprender además azufre .

Debido a la adición del azufre a la composición de ligante sintético, las propiedades reológicas del producto de pellet resultante mejoran adicionalmente debido a un efecto de reticulación del polímero. Se cree que se genera una reticulación dentro del producto. Los niveles crecientes de azufre conducen a una densidad de reticulación creciente en el ligante, y por consiguiente las propiedades reológicas del ligante mejoran.

Preferiblemente, el azufre es azufre elemental, que puede ser de calidad comercial, cristalino o amorfo. Las fuentes que proporcionan azufre adecuadas para la composición de ligante sintético de la invención incluyen fuentes de azufre primario y fuentes de azufre recuperado. Preferiblemente, el azufre está en forma de perlas .

El ligante sintético puede comprender azufre, en una cantidad de desde el 0,01 hasta el 2% en peso, más preferiblemente de desde el 0,05 hasta el 1% en peso, incluso más preferiblemente de desde el 0,1 hasta el 0,5% en peso, incluso más preferiblemente de aproximadamente el 0,2% en peso, basado en el peso total de la composición de ligante sintético.

Se describe ahora las combinaciones y relaciones más adecuadas de los componentes .

Para los componentes aceite y resina las combinaciones más adecuadas y sus correspondientes relaciones son aceites aromáticos con resinas aromáticas o resinas vegetales en una relación desde 1:2 a 2:1; acetites parafinicos con resinas alifáticas o resinas vegetales en una relación desde 1:2 a 2:1; y aceites nafténicos con resinas aromáticas, alifáticas o vegetales en una relación desde 1:2 a 2:1.

Para las mezclas aceite-resina anteriormente descritas las combinaciones más adecuadas y relaciones correspondiente con el componente polímero son aceites aromáticos con resinas aromáticas o vegetales y polímeros tales como SBS, SBR, SIS, SEBS, EVA o EBA en una relación desde 2:1 a 7:1; aceites parafinicos con resinas alifáticas o vegetales y polímeros tales como EVA, EMA o EBA en una relación desde 2:1 a 7:1; y aceites nafténicos con resinas alifáticas, aromáticas o vegetales con polímeros tales como SBS, SBR, SIS, SEBS, EVA , EMA o EBA en una relación desde 2:1 to 7:1.

Para las mezclas aceite-resina-polímero anteriormente descritas las relaciones más adecuadas con el componente cera de Fischer-Tropsch son desde 4:1 a 10:1.

Para las mezclas aceite-resina-polímero anteriormente descritas, las combinaciones más adecuadas y relaciones correspondientes con el componente azufre son aceites aromáticos con resinas aromáticas o vegetales y polímeros tales como SBS, SBR, SIS con azufre en una relación desde 0.1 a 2.0%; y aceites nafténicos con resinas alifáticas, aromáticas o vegetales con polímeros tales como SBS, SBR, SIS con azufre en una relación desde desde 0.1 to 2.0%.

En una realización, la invención se refiere a una composición de pellet que comprende la composición de ligante sintético tal como se definió anteriormente y al menos un material de carga.

En el contexto de la invención, el término "carga" engloba cualquier material mineral .

En una realización particular, el material de carga tiene un tamaño de partícula inferior a 125 μι, más preferiblemente inferior a 70 μιη. Ejemplos de materiales de carga adecuados son carbonato de calcio, caliza, sílice, caolín, alúmina hidratada, dolomita, talco, y mezclas de los mismos.

La carga facilita la formación de la mezcla resultante en pellets. La carga, cuando se añade al ligante sintético, proporciona un aumento de la tenacidad de la mezcla resultante, así como una mejora adicional de las propiedades de no pegajosidad, no agregación y no fluencia, actuando como un modificador de la reología.

El ligante sintético puede comprender desde el 1 hasta el 15% en peso de carga, más preferiblemente 10% en peso, basado en el peso total de la composición de ligante sintético.

Los pellets resultantes son adecuados para el almacenamiento y transporte en un amplio intervalo de temperaturas ambientales debido a sus propiedades de no pegajosidad y no fluencia. Los pellets pueden almacenarse en el lugar de producción o en un lugar alejado y pueden transportarse y almacenarse en pilas o dentro de recipientes tales como sacos, tanques y barriles . Los pellets resultantes son estables en almacenamiento de modo que no se aglomeran con pellets adyacentes. Por ejemplo, un pellet individual no se degrada ni aglomera sustancialmente con pellets adyacentes para una duración más larga que aproximadamente 24 horas, más preferiblemente más larga que aproximadamente 7 días y lo más preferiblemente más larga que aproximadamente 12 meses.

Como tal, cuando se almacenan los pellets, en condiciones ambientales y humedad normales o naturales, los pellets individuales conservan su forma.

En una realización, la invención se refiere a una mezcla asfáltica que comprende la composición de ligante sintético tal como se definió anteriormente. Sin embargo, la mezcla asfáltica de la invención puede comprender también la composición del ligante sintético como se definió anteriormente.

En el contexto de la presente invención, el término "mezcla asfáltica" se refiere a una mezcla de ligante y árido. Asimismo, el término "árido" engloba normalmente cualquier material mineral duro e inerte, que se usa para el mezclado en fragmentos graduados. El componente de árido puede incluir cal, cal viva, arena, grava, piedra triturada, hormigón reciclado, escoria, y similares .

La mezcla asfáltica puede incluir el árido en una cantidad de al menos aproximadamente el 90% en peso del peso de la mezcla asfáltica total.

En una realización preferida, la mezcla asfáltica puede contener además pigmentos. Estos pigmentos se usan individualmente, o en combinación de dos o más de ellos.

En el contexto de la presente invención, el término "pigmento" se refiere a compuestos inorgánicos que cambian el color final de la mezcla asfáltica. El experto en la materia conoce pigmentos inorgánicos adecuados y ejemplos incluyen materiales elegidos de óxidos metálicos, haluros metálicos o sulfatos metálicos en los que el metal es zinc, hierro, cobre, cobalto, plomo, cadmio, titanio o vanadio.

La mezcla asfáltica puede incluir el pigmento en una cantidad de desde el 0 hasta el 4% en peso, preferiblemente de desde el 1 hasta el 2% en peso, basado en el peso total de la mezcla asfáltica.

En otra realización, la invención se refiere a un procedimiento para la preparación de la composición de ligante sintético tal como se definió anteriormente, que comprende mezclar los componentes, es decir al menos un aceite, al menos una cera de FT, al menos una resina, al menos un polímero, y opcionalmente azufre, a una temperatura de desde 100 hasta 160°C, más preferiblemente de desde 120 hasta 160°C, aún más preferiblemente a 160°C. El procedimiento para la preparación de la composición de ligante sintético tal como se definió anteriormente, puede llevarse a cabo en un tanque de mezclado de temperatura aislada, para garantizar la homogeneidad de la temperatura, con suministro de calor y equipado con un agitador con capacidad suficiente para producir cizallamiento , por ejemplo un agitador de hélice de alta velocidad o un molino. La adición de los compuestos puede lograrse bombeando o incorporando los sólidos a través de una boca de inspección en la parte superior del tanque. Debe controlarse la dosificación para garantizar la reproducibilidad de la formulación y el procedimiento. En primer lugar, debe calentarse el aceite para permitir el proceso de mezclado apropiadamente. La temperatura debe ser de entre 100 y 160°C. El segundo compuesto que se añade es la cera de Fischer- Tropsch. Tras la adición de cada compuesto, se conecta la agitación para dispersar perfectamente el producto. El tercer compuesto que se añade debe ser la resina. El cuarto, el polímero, teniendo especial cuidado con respecto a la dispersión total sin producir grumos. Cuando se termina la dispersión del polímero, se añaden perlas de azufre.

En otra realización, la invención se refiere a un procedimiento para la preparación de una composición de pellet de la invención, que comprende la adición de un material de carga a la composición de ligante sintético preparada tal como se definió anteriormente a una temperatura de desde 120 hasta 160°C, más preferiblemente de desde 140 hasta 160°C. Debe prestarse una especial atención a la disminución de temperatura y el aumento de la viscosidad del producto para evitar grumos y problemas de flujo.

La mezcla resultante se descarga entonces a un dispositivo de extrusora. El dispositivo de extrusora inyecta de manera discontinua el producto a través de un orificio especial que crea gotas. Las gotas caen sobre una superficie metálica de laminación enfriada, solidificándose cada gota en el producto de pellet final. Al final de la superficie metálica de laminación, una placa superior retira cada pellet que cae en un saco. En una realización preferida, el pellet caliente que sale de la extrusora se mezcla con un recubrimiento mineral que evita la aglomeración hasta que se enfrian los pellets y se guardan en sacos para su almacenamiento. Ejemplos de recubrimientos minerales adecuados son los mismos que los usados como cargas, por ejemplo carbonato de calcio, caliza, sílice, caolín, alúmina hidratada, dolomita y talco.

Este recubrimiento no es crítico y se añade con el fin de evitar pegajosidad mientras el producto está caliente. No son necesarias grandes cantidades de este recubrimiento y muchas veces desaparece en el momento de terminar el proceso de fabricación y antes del almacenamiento.

El ligante sintético puede comprender hasta el 1% en peso del recubrimiento mineral, basado en el peso total de la composición de ligante sintético.

Para lograr las propiedades deseadas, los pellets resultantes tienen dimensiones particulares. Ejemplos de dimensiones adecuadas son para los pellets en forma de pastillas de aproximadamente 9 mm de diámetro y 3 mm de anchura, y para los pellets en forma de comprimidos de 20 x 20 x 10 mm, más preferiblemente de aproximadamente 10 x 10 x 3 mm.

En otra realización, la invención se refiere a un procedimiento para la preparación de una mezcla asfáltica tal como se definió anteriormente, que comprende combinar la composición de pellet de la invención con un árido. Sin embargo, la preparación de la mezcla asfáltica puede comprender también combinar la composición del ligante sintético como se definió anteriormente con un árido .

La composición de mezcla asfáltica de la invención puede prepararse en un procedimiento de mezclado en caliente, calentando el árido hasta una temperatura de al menos 120°C, preferiblemente de 140°C y se añade un ligante sintético al árido .

Finalmente, otra realización de la invención se refiere al uso de la mezcla asfáltica tal como se definió anteriormente, para formar un pavimento mediante procedimientos de colocación de pavimentos convencionales .

Ejemplos

La invención se describirá a continuación mediante referencia a ejemplos que no pretenden limitar la invención.

Ejemplo 1. Preparación de composiciones de ligante sintético.

Se prepararon dos composiciones de ligante sintético, con o sin contenido en azufre, basadas en la tabla 1. Se puso el aceite (Nynas Nytex 840) en un tanque de mezclado de temperatura aislada y se calentó a 160°C. Entonces, se añadió la cera de Fischer-Tropsch (cera Sasobit®) al tanque y se agitó la mezcla hasta que se disolvió la cera por completo. Luego, se añadió la resina (BT-120 de CYJSA) y se mantuvo la temperatura a 160°C hasta que se disolvió la resina en la mezcla. Finalmente, se añadió progresivamente el polímero de EVA (PA-441 de Repsol) a lo largo de unos cuantos minutos. Se evaluó visualmente la disolución del polímero.

Para el caso de la composición II, una mezcla de copolímeros EVA (PA-441 de Repsol) y SBR (C.1205 de Repsol) se añadió hasta total disolución. Después, cuando finalizó la dispersión del polímero, se añadieron perlas de azufre.

Tabla I

Composición I Composición II

Componentes

(% en peso) (% en peso)

Aceite Nytex 840 40 40

de Nynas

Cera Sasobit® 10 10

Resina BT-120 25 24, 8

CYJSA

Copolímeros 25 20 y 5

Perlas de azufre 0 0,2 Ejemplo 2. Preparación de composiciones de pellet.

Se añade carbonato de calcio a 160°C a las composiciones de ligante sintético I y II para el proceso de granulación en una razón de composición de ligante sintético con respecto a carbonato de calcio 9:1. Se alimentaron las mezclas a una boquilla de extrusión. Los materiales extruidos resultantes salieron de la boquilla a una temperatura de 140 a 160°C. Los materiales extruidos eran pellets en forma de comprimidos que tenían dimensiones de aproximadamente 9 mm de longitud, 9 mm de altura y 3 mm de anchura.

Ejemplo 3. Pruebas de aglomeración.

Se sometieron los pellets de la invención de composición I

(con cera de Fischer-Tropsch) , tratada como se define en el ejemplo 2, y composiciones comparativas III (sin cera), IV y V

(ambas con ceras parafínicas ) , ver tabla II, preparadas como se describe en el ejemplo 2, cada una de ellas a una prueba de aglomeración llevada a cabo a 60°C durante 48 horas en un horno. Los pellets fueron introducidos en un envase con una carga fija en la parte superior del producto equivalente a 10 veces el peso del pellet (véase la figura 1) . Esta prueba simula de manera acelerada el efecto combinado de temperaturas elevadas y el tiempo de almacenamiento. Después de este período de tiempo, los pellets se retiran del horno y la aglomeración es evaluada en una prueba cualitativa; si los pellets están libres de aglomeración la composición de pellet se considera válida, lo contrario se considera no válido.

Table II

Composición Composición Composición

Composición

comparativa comparativa comparativa

Componentes I (% en

III (% en IV (% en V (% en peso )

peso ) peso ) peso )

Aceite

Nytex 840 40 44,4 40 40 de Nynas Cera

10 0 0 0 Sasobit

Cera

Parafinica

0 0 10 0 5860 de

Repsol

Cera Micro

parafinica

0 0 0 10 145 de

Repsol

Resina BT-

25 27,8 25 25 120 CYJSA

Polímero

25 27,8 25 25 EVA

Talco 0 0 0 0

Las pruebas de aglomeración muestran que el ligante de la invención proporciona pellets con pegajosidad reducida (ver Figuras 2a y 2b) , lo que demuestra la eficacia de la adición de una cera de Fischer-Tropsh . Los pellets de la invención no se pegan después de la etapa de compresión y ni siquiera presentan el aspecto exterior brillante que presentan los pellets que exudan el componente aceite. El aspecto y la pegajosidad de los pellets de la invención (composición I) es esencialmente la misma que antes del experimento (comparar Figura 1 y Figuras 2a y 2b) . Por el contrario, los pellets preparados con otras ceras (composiciones IV y V) se pegan, los pellets pierden completamente su integridad y forman una pasta imposible de trabajar (Figuras 3a, 3b y Figuras 4a y 4b, respectivamente) . La misma pasta imposible de trabajar se obtiene con pellets desprovistos de cera (Composición III - Figura 5) .