BR112020024525A2

BR112020024525A2 - formulação de asfalto, método para fabricar uma formulação de asfalto, método para melhorar as propriedades de um asfalto oxidado e método para melhorar o grau de desempenho ligante de um ligante asfáltico de pavimentação

Info

Publication number: BR112020024525A2
Application number: BR112020024525-9A
Authority: BR
Inventors: Domenic Di Mondo; John Almey
Original assignee: Greenmantra Recycling Technologies Ltd.
Priority date: 2018-06-01
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2021-03-02
Also published as: CA3101847A1; CN112352020A; US20210087113A1; EP3814428A4; EP3814428A1; US20230257304A1; WO2019227234A1

Abstract

FORMULAÇÃO DE ASFALTO, MÉTODO PARA FABRICAR UMA FORMULAÇÃO DE ASFALTO, MÉTODO PARA MELHORAR AS PROPRIEDADES DE UM ASFALTO OXIDADO E MÉTODO PARA MELHORAR O GRAU DE DESEMPENHO LIGANTE DE UM LIGANTE ASFÁLTICO DE PAVIMENTAÇÃO. Asfalto pode ser modificado por polímeros, oligômeros e ceras feitas a partir de material polimérico. A adição de polímero, oligômero, ou cera pode aumentar o ponto de amolecimento do asfalto, diminuir a penetração do asfalto, e/ou reduzir a oxidação do asfalto. Em algumas concretizações, o polímero, oligômero ou cera é adicionado a um asfalto oxidado. O polímero, oligômero ou cera pode ser feito por despolimerização catalítica e/ou degradação térmica do material polimérico. O material polimérico pode ser poliestireno, polipropileno, polietileno, uma combinação de polipropileno e polietileno ou plásticos reciclados. Em algumas concretizações, a adição do polímero, oligômero ou cera melhora o grau de desempenho de um ligante asfáltico de pavimentação sozinho ou em combinação com outros modificadores, como borracha de pneu moída e polímeros. A adição de cera pode aumentar a alta temperatura de serviço do ligante asfáltico.

Description

FORMULAÇÃO DE ASFALTO, MÉTODO PARA FABRICAR UMA FORMULAÇÃO DE ASFALTO, MÉTODO PARA MELHORAR AS PROPRIEDADES DE UM ASFALTO OXIDADO E MÉTODO PARA MELHORAR O GRAU DE DESEMPENHO LIGANTE DE

UM LIGANTE ASFÁLTICO DE PAVIMENTAÇÃO Referência Cruzada a Pedidos Relacionados

[0001] Este pedido está relacionado e reivindica benefícios de prioridade do Pedido Provisório dos EUA de nº de série 62/679,150 depositado em 1 de junho de 2018, intitulado "Modification of Asphalt Oxidation with Waxes Derived from Depolymerization of Plastic". Este pedido também "está relacionado e reivindica os benefícios de prioridade do Pedido Provisório dos EUA de nº de série 62/681,344 protocolado em 6 de junho de 2018, intitulado “Modification of Asphalt Binders with Waxes to Improve Performance Grade”.

[0002] Os pedidos provisórios 150 e '344 são aqui incorporados por referência na sua totalidade. Campo da Invenção

[0003] A presente invenção refere-se a um método para empregar polímeros, oligômeros e ceras, de agora em diante referidos apenas como ceras, como aditivos em formulações de asfalto. Em algumas concretizações, as ceras são criadas por meio da despolimerização de polímeros. Em algumas concretizações, a adição da(s) cera(s) melhora (m) as propriedades do asfalto, incluindo o aumento do ponto de amolecimento e/ou dureza do asfalto. Em algumas concretizações, a adição da(s) cera(s) aos aglutinantes de asfalto melhora o grau de desempenho.

[0004] Muitas vezes, é vantajoso para o asfalto resistir ao fluxo em altas temperaturas e/ou penetração de forças físicas. Várias aplicações, incluindo telhados e pavimentação, requerem um asfalto relativamente estável em altas temperaturas. Por exemplo, a pavimentação de asfalto deve ser capaz de suportar altas temperaturas encontradas em diferentes climas. Essa capacidade de suportar altas temperaturas é conferida pela resistência do asfalto ao fluxo em altas temperaturas, medida pelo ponto de amolecimento do material (a temperatura na qual o asfalto atinge um determinado grau de viscosidade). Asfaltos com pontos de amolecimento elevados são mais adequados para evitar danos em altas temperaturas.

[0005] Além da resistência ao fluxo, a dureza de um asfalto pode ser modificada para aplicações particulares. Um teste de penetração serve como uma métrica para medir a dureza do asfalto. A pavimentação de asfalto é frequentemente feita mais rígida para reduzir a penetração de forças pesadas, como caminhões grandes. Os asfaltos mais duros que são estáveis em altas e baixas temperaturas também têm menos probabilidade de sulcar e/ou rachar.

[0006] Tradicionalmente, a oxidação do asfalto é usada para modificar o ponto de amolecimento e/ou dureza do asfalto. No entanto, o processo de oxidação é tanto demorado como caro.

[0007] Ligantes de asfalto podem ser usados como revestimento de ligação em aplicações como remendos, pavimentação e revestimento para promover a adesão em produtos de concreto e revestimentos. Um método comum para determinar a qualidade do ligante asfáltico é o Sistema de Graduação de Desempenho baseado na ideia de que as propriedades do ligante asfáltico devem ser estabelecidas pelas condições sob as quais o ligante é usado. A classificação de desempenho usa um conjunto de testes padrão da indústria para medir as propriedades físicas do ligante asfáltico que podem estar diretamente relacionadas ao desempenho do ligante.

[0008] Como o asfalto é um material termoplástico que amolece à medida que é aquecido, a seleção de um ligante asfáltico que tenha um Grau de Desempenho com uma temperatura de serviço de pavimento elevada evita, ou pelo menos reduz, o sulcamento do pavimento devido ao tráfego e depressão geral da superfície. Isso é particularmente importante em climas de alta temperatura.

[0009] O uso de borrachas em formulações de asfalto tende a proporcionar uma estrada de melhor desempenho com maior resiliência ao tráfego e cargas. As borrachas típicas incluem borrachas de estireno butadieno estireno fóssil e/ou virgem (SBS) e/ou borracha de pneu moída reciclada (GTR). O GTR tende a ser mais econômico. Além disso, o uso de GTR tem um impacto ambiental positivo, pois recicla resíduos de pneus que de outra forma acabariam em aterros sanitários. No entanto, o GTR geralmente não é usado devido à sua natureza reticulada, que pode aumentar a viscosidade do asfalto e torná-lo mais difícil de processar. Além disso, a estabilidade do GTR no asfalto pode ser ruim, levando à separação ou sedimentação da borracha.

[0010] Ceras podem ser empregadas para modificar o asfalto. Um — processo é divulgado no Pedido Internacional PCT/CA2017/050172 intitulado "Polymer-Modified Asphalt with Wax Additive", que é aqui incorporado por referência. As ceras são compatíveis com uma ampla variedade de aditivos de asfalto e podem ser combinadas com uma variedade de materiais comumente empregados para melhorar a qualidade dos asfaltos.

[0011] Tais ceras podem ser geradas a partir de matérias- primas de plástico, incluindo resíduos sólidos. Um processo para formar ceras sintéticas a partir de resíduos sólidos é discutido na Patente dos EUA No. 8.664.458 “Kumar”. A Patente dos EUA No. 8.664.458 é aqui incorporada por referência.

[0012] Um método para empregar ceras produzidas a partir da degradação térmica e/ou despolimerização catalítica de matérias-primas de plástico para melhorar as propriedades físicas de formulações de asfalto, reduzir as emissões de VOCs em formulações de asfalto e/ou melhorar o grau de desempenho de aglutinantes de asfalto, como asfalto de pavimentação e permitir uma maior incorporação e uso de GTR seria comercialmente vantajoso, ambientalmente responsável e um benefício para a saúde pública. Em algumas concretizações, essas ceras podem ajudar a ajustar a resistência ao fluxo e a dureza do asfalto independente da oxidação. O uso dessas ceras pode reduzir, senão eliminar, a necessidade de oxidação. Sumário da Invenção

[0013] Uma formulação de asfalto pode incluir uma mistura de asfalto e uma cera feita de material polimérico.

[0014] Em algumas concretizações, a cera é feita por despolimerização catalítica do material polimérico. Em outras concretizações, a cera é feita por degradação térmica do material polimérico.

[0015] Em certas concretizações, o material polimérico é polipropileno. Em algumas concretizações, o material polimérico é polietileno. Em algumas concretizações, o material polimérico é poliestireno. Em algumas concretizações, o material polimérico é uma mistura de polietileno, polipropileno e/ou poliestireno. Em pelo menos algumas concretizações, o material polimérico compreende plásticos reciclados. Em algumas concretizações, a formulação de asfalto pode incluir modificadores adicionais, como borracha de pneu moída, SBS e vários polímeros.

[0016] Em certas concretizações, a cera está na faixa de 0,5% a 2,5% em peso da formulação de asfalto. Em certas concretizações, a cera está na faixa de 3% a 5% em peso da formulação de asfalto. Em certas concretizações, a cera está na faixa de 0,5% a 3% em peso da formulação de asfalto. Em certas concretizações, a cera é 5% em peso da formulação de asfalto.

[0017] Em algumas concretizações, a cera é uma cera de polietileno ou polipropileno de baixa viscosidade. Em outras concretizações, a cera é uma cera de polietileno ou polipropileno de alta viscosidade. A adição da cera pode aumentar o ponto de amolecimento do asfalto, diminuir a profundidade de penetração do asfalto e/ou reduzir, se não eliminar, o tempo necessário para a oxidação do asfalto.

[0018] Em algumas concretizações, a formulação de asfalto pode ser feita por adição de uma cera de polietileno a uma mistura de asfalto.

[0019] Em algumas concretizações, a cera está na faixa de 0,5% a 10% em peso da formulação de asfalto.

[0020] A adição da cera à formulação de asfalto pode aumentar a alta temperatura de serviço da formulação de asfalto sozinha ou na presença de outros modificadores.

[0021] Em certas concretizações, a formulação de asfalto é um ligante asfáltico de pavimentação.

[0022] Um método para melhorar o grau de desempenho de um ligante de asfalto de pavimentação pode incluir a adição de uma cera polimérica ao ligante de asfalto sozinho ou na presença de outros modificadores.

[0023] Em algumas concretizações, um método de fabricação de uma formulação de asfalto pode incluir a adição de uma cera feita de um material polimérico a uma mistura de asfalto. Em algumas “concretizações, um método de fabricação de uma formulação de asfalto pode incluir a adição de uma cera de polietileno e/ou polipropileno derivada de matéria-prima polimérica a uma mistura de asfalto.

[0024] Em algumas concretizações, um método para melhorar as propriedades de um asfalto oxidado pode incluir a adição de um polietileno e/ou cera de polietileno derivada de matéria-prima polimérica a um asfalto oxidado.

[0025] Em algumas concretizações, a formulação de asfalto pode ter um primeiro modificador, um segundo modificador e uma cera, em que a cera é feita de um material polimérico. Em algumas concretizações, o primeiro modificador é borracha de pneu moída e o segundo modificador é um polímero.

[0026] Em algumas concretizações, a cera é feita por despolimerização catalítica e/ou térmica de um material polimérico.

[0027] Em algumas concretizações, um método para fabricação de uma formulação de asfalto pode incluir a adição de uma cera feita de um material polimérico a uma formulação de asfalto.

[0028] Em algumas concretizações, um método para melhorar o grau de desempenho ligante de um ligante de pavimentação de asfalto inclui a adição de uma cera de polipropileno ao ligante asfáltico. Em algumas concretizações, um método para melhorar o grau de desempenho ligante de um ligante de pavimentação de asfalto pode incluir a adição de uma cera de polipropileno e pelo menos um modificador para ao ligante asfáltico, em que o modificador tem uma composição diferente da cera.

Breve Descrição dos Desenhos

[0029] A FIG. 1 é um gráfico de barras que ilustra o ponto de amolecimento de várias formulações de asfalto.

[0030] A FIG. 2 é um gráfico de barras que ilustra a profundidade de penetração de várias formulações de asfalto a 25ºC.

[0031] A FIG. 3 é um gráfico que mostra o grau verdadeiro e as temperaturas de serviço altas e baixas do grau de desempenho de várias formulações de asfalto.

[0032] A FIG. 4 é um gráfico que mostra os resultados de um ensaio de Fluência e Recuperação sob Tensão Múltipla (MSCR) de várias formulações de asfalto.

[0033] A FIG. 5 é um gráfico que mostra a viscosidade de várias formulações de asfalto em várias temperaturas.

Descrição detalhada da(s) concretização(ões) ilustrativa(s)

[0034] Várias ceras geradas a partir de matérias-primas de plástico podem ser usadas para modificar as formulações de asfalto. Em algumas concretizações, a cera é feita por despolimerização catalítica de material polimérico. Em algumas concretizações, a cera é feita por despolimerização e/ou degradação térmica do material polimérico. Em algumas concretizações, o catalisador usado é um sistema com suporte de zeólita ou alumina ou uma combinação dos dois. Em algumas concretizações, o catalisador é [Fe-Cu-Mo-P]/Al20O3.

[0035] Em algumas concretizações, o catalisador é preparado ligando um complexo de cobre ferroso a um suporte de alumina ou zeólita e reagindo com um ácido que compreende metais e não metais para obter o material catalisador. Em algumas concretizações, o catalisador compreende Al, Fe, Cu e O, preparados pela ligação de complexos ferrosos e de cobre a um suporte de alumina e/ou zeólita. Outros materiais catalisadores adequados incluem, mas não estão limitados a, zeólita, sílica mesoporosa, H-mordenita e alumina.

[0036] Em algumas concretizações, a cera é feita por despolimerização catalítica e/ou degradação térmica do material polimérico. Em algumas concretizações, a despolimerização pode ocorrer por meio da ação de iniciadores de radicais livres ou da exposição à radiação.

[0037] Em algumas concretizações, o material polimérico é polietileno. Em algumas concretizações, o material polimérico é polipropileno. Em algumas concretizações, o material polimérico é poliestireno. O material polimérico pode ser polipropileno (PP), poliestireno (PS), polietileno de alta densidade (HDPE), polietileno de baixa densidade (LDPE),

polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) e/ou outras variações de polietileno.

[0038] Em outras concretizações, o material polimérico inclui tanto material de polietileno como de polipropileno. Em algumas concretizações, o material polimérico é dividido uniformemente em peso entre polietileno e polipropileno. Em algumas concretizações, o material polimérico pode conter até 20% de PP, níveis mais baixos de poliestireno, tereftalato de polietileno (PET), acetato de etileno-vinil (EVA), (cloreto de polivinil) PVC, (álcool de etileno vinílico) EVOH, e aditivos indesejáveis e/ou contaminantes, como cargas, corantes, metais, vários aditivos orgânicos e inorgânicos, umidade, resíduos de alimentos, sujeira e/ou outras partículas contaminantes.

[0039] Em outras concretizações, o material polimérico inclui combinações de LDPE, LLDPE, HDPE e PP.

[0040] Em algumas concretizações, o material polimérico compreende plásticos reciclados. Em outras ou nas mesmas concretizações, o material polimérico compreende plásticos reciclados e/ou plásticos virgens.

[0041] Em algumas concretizações, o material polimérico inclui alimentação de material polimérico residual. Alimentações de material polimérico residual adequados incluem resíduos de poliestireno mistos, resíduos de polietileno mistos, resíduos de polipropileno mistos e/ou uma mistura incluindo resíduos de polietileno mistos e/ou resíduos de polipropileno mistos. O resíduo de polietileno misto pode incluir LDPE, LLDPE, HDPE, PP ou uma mistura incluindo combinações de LDPE, LLDPE, HDPE e/ou PP. Em algumas concretizações, os resíduos de polietileno mistos podem incluir sacos de filme, jarros ou bolsas de leite, totes, baldes, tampas, filme agrícola e/ou material de embalagem. Em algumas concretizações, os resíduos de polipropileno mistos podem incluir fibras de carpete, tampas de garrafas, recipientes de iogurte, rótulos de garrafas. Em algumas concretizações, os resíduos de poliestireno mistos podem incluir recipientes de embalagem de alimentos, isolamentos e embalagem eletrônica. Em algumas concretizações, a alimentação de material polimérico residual inclui até 10% em peso de outro material que não o material polimérico, com base no peso total da alimentação de material polimérico residual.

[0042] Em algumas concretizações, o material polimérico é um de, ou uma combinação de, polietileno virgem (qualquer um de, ou combinações de, HDPE, LDPE, LLDPE e polietileno de densidade média (MDPE)), polipropileno virgem ou polietileno e/ou polipropileno pós-consumidor ou pós-industrial (fontes exemplares incluindo sacos, jarros, garrafas, baldes e/ou outros itens que contenham PE e/ou PP).

[0043] Em algumas concretizações, a adição da cera altera as características físicas do asfalto, incluindo: . Aumento do ponto de amolecimento do asfalto; . Diminuição da penetração do asfalto; . Redução do tempo necessário para a oxidação do asfalto . Diminuição da viscosidade da formulação e/ou . Aumento da rigidez do asfalto.

[0044] Em algumas concretizações, a porcentagem de cera na formulação de asfalto pode ser de 0,5% a 25% em peso. Em algumas concretizações preferidas, a porcentagem de cera na formulação de asfalto pode ser de 2% a 20% em peso. Em algumas concretizações mais preferidas, a porcentagem de cera na formulação de asfalto pode ser de 5% a 15% em peso. Em algumas concretizações, a porcentagem de cera na formulação de asfalto pode ser de 0,5% a 10% em peso.

[0045] Em algumas concretizações, a formulação de asfalto pode incluir asfalto de base, extensor de asfalto, fluxo de asfalto, borracha de pneu moída, estireno-butadieno-estireno (SBS), agente de reticulação, enchimentos, polipropileno atático (APP), polipropileno, e polietileno, estireno etileno butileno estireno (SEBS), e/ou ácido polifosfórico (PPA)

[0046] Em pelo menos algumas concretizações, a cera é incorporada ao asfalto usado em asfalto para telhados, asfaltos de pavimentação, emulsões asfálticas, asfaltos cortados, revestimentos de aderência, enchimentos de rachaduras, adesivos e outros produtos para impermeabilização e vedação de juntas. Em pelo menos algumas concretizações, a cera pode ser incorporada ao asfalto oxidado, como asfalto de grau de revestimento e asfalto de grau mopping. Em outras concretizações, a cera pode ser incorporada ao asfalto não oxidado, como asfalto de grau saturante.

[0047] O asfalto oxidado pode empregar uma variedade de ceras, incluindo aquelas com pontos de fusão entre e inclusive de 500-170º C e viscosidades entre e inclusive 10-25.000 cps. Em algumas concretizações preferidas, aís) cera(s) empregada ((s) têm pontos de fusão entre e inclusive de 60-170ºC e viscosidades entre e inclusive 10-10.000 cps. Em algumas concretizações mais preferidas, as ceras utilizadas têm pontos de fusão entre e inclusive 110-170º C e viscosidades entre e inclusive 10-1000 cps.

[0048] Mudanças no ponto de fusão, viscosidade, peso molecular e/ou estrutura principal do polímero da cera podem alterar as propriedades da mistura de asfalto. Em geral, a adição de ceras aumentará o ponto de amolecimento do asfalto devido aos polímeros terem pontos de amolecimento mais elevados do que a mistura asfáltica. Em geral, a adição de ceras irá diminuir as viscosidades nas temperaturas de formulação. Exemplo 1: Adição de Ceras de Polietileno ao Asfalto Mopping

[0049] Num primeiro exemplo, foram observados efeitos da adição de uma cera formada através de despolimerização de polietileno, como apresentado nas Tabelas 1-3, e asfalto mopping não modificado servindo como um controle. Tabela 1: Amostra de componentes de dados Tabela 2: Componentes do Asfalto como Porcentagem do Peso Total lconroie | a | 5 | e | o |

FAEINDHO 100 97 95 97 95 Tipo IV ams | o | [5 [o | o | [ans [o De [eds 1) Tabela 3: Propriedades do Asfalto Fr - A B [ D Ponto de amolecimento 103 117 124 114 123 (ºC) Esc 11 11 12 12 25º C (dmm) Viscosidade a 75 cps 255 271 278 | 268 | 271 Propriedades (ºC) Ponto de Ignição por Copo Aberto 280 274 266 | 276 | 268 de Cleveland (ºC) ses 3,18 2,86 |1,91 [2,54 [1,91 (em)

[0050] As misturas de asfalto foram preparadas ao misturar asfalto mopping oxidado com cera AWI15HV ou AWI15LV a 3% ou 5%

em peso. A mistura foi realizada por misturadores de baixo cisalhamento a temperaturas elevadas.

[0051] Como apresentado na Tabela 2, a Formulação de Controle I consistiu em 100%, em peso, de asfalto mopping.

[0052] A Formulação de Mistura de Cera A consistiu em 97% em peso de asfalto mopping e 3% em peso de AW1l15HV.

[0053] A Formulação de Mistura de Cera B consistiu em 95% em peso de asfalto mopping e 5% em peso de AWLI15HV.

[0054] A Formulação de Mistura de Cera C consistiu em 97% em peso de asfalto mopping e 3% em peso de AWLI15LV.

[0055] A Formulação de Mistura de Cera D consistiu em 95% em peso de asfalto mopping e 5% em peso de AW1LI15LV.

[0056] O ponto de amolecimento das formulações foi determinado usando o método ASTM D36, a penetração das formulações foi determinada usando o método ASTM D5, a viscosidade das formulações foi determinada usando o método ASTM D4402, o ponto de ignição das formulações foi determinado usando o Método ASTM D92 e a ductilidade das formulações foram determinados usando o Método ASTM D113.

[0057] As seguintes conclusões podem ser tiradas a partir dos resultados dos testes acima: a adição de 3% ou 5% em peso de cera AW1I15LV aumentou o ponto de amolecimento e diminuiu a profundidade da penetração do asfalto mopping oxidado em comparação com o Controle IT. Da mesma forma, a adição de 3% ou 5% em peso de cera AW1l15HV aumentou o ponto de amolecimento do asfalto mopping oxidado em relação ao Controle I.

[0058] Mais especificamente, a adição de cera AWI15HV aumentou o ponto de amolecimento do asfalto mopping em 12% ou

18% e diminuiu a profundidade de penetração do asfalto mopping em 27%.

[0059] A adição de cera AWIIl5SLV aumentou o ponto de amolecimento do asfalto mopping em 10% ou 18% e diminuiu a profundidade de penetração do asfalto mopping em 20%.

[0060] O aumento do ponto de amolecimento e diminuição da profundidade de penetração do asfalto mopping oxidado fornece os seguintes benefícios: . redução do tempo necessário para a oxidação do asfalto; . aumento da resistência do asfalto ao escoamento em altas temperaturas; . melhora das propriedades de dureza do asfalto; . permissão de maior controle de adaptar as propriedades físicas do asfalto; e . manuseio de variações na corrente de alimentação.

[0061] O tempo de oxidação do asfalto reduzido pode ser vantajoso, pois diminui os custos de produção e/ou emissões e permite que o material seja fabricado em um período de tempo mais curto.

[0062] A FIG. 1 é um gráfico de barras que ilustra o ponto de amolecimento de várias formulações de asfalto. Os pontos de amolecimento foram medidos de acordo com os padrões ASTM D36.

[0063] A FIG. 2 é um gráfico de barras que ilustra a profundidade de penetração de várias formulações de asfalto a 25ºC. A penetração foi medida de acordo com os padrões ASTM D5.

[0064] Em algumas concretizações, a porcentagem de cera na formulação, mistura ou fluxo de asfalto é de 5% porcento em peso. Em algumas concretizações, a porcentagem de cera na formulação, mistura ou fluxo de asfalto está entre e inclusive 0,5% a 15% em peso. Em algumas concretizações, a porcentagem de cera na formulação, mistura ou fluxo de asfalto está entre e inclusive 0,5% a 10% em peso.

[0065] Em algumas concretizações, a formulação de asfalto pode incluir asfalto de base, extensor de asfalto, fluxo de asfalto, estireno-butadieno-estireno (SBS), agente de reticulação e/ou preenchimentos.

[0066] Em pelo menos algumas concretizações, a cera é incorporada em um fluxo de asfalto que pode ser usado em asfalto para telhados, pavimentação de asfalto, preenchimento de rachaduras, adesivos e/ou outros produtos para impermeabilização e vedação de juntas. Em pelo menos algumas concretizações, a cera pode ser incorporada ao asfalto oxidado, como asfalto de grau de revestimento e asfalto de grau mopping. Em outras concretizações, a cera pode ser incorporada ao asfalto não oxidado, como asfalto de grau saturante.

[0067] O fluxo de asfalto e várias formulações de asfalto podem empregar uma variedade de ceras, incluindo aquelas com pontos de fusão entre e inclusive 100-170ºC e viscosidades entre e inclusive 10-5000 cps.

[0068] Mudanças na cera, incluindo, mas não se limitando ao seu peso molecular e/ou estrutura de base do polímero, podem alterar as propriedades da mistura de asfalto.

[0069] Outros benefícios potenciais incluem o aumento da vida útil de uma formulação de asfalto e a extensão da vida útil de materiais de cobertura e revestimento que usam uma formulação de asfalto modificada por cera.

[0070] Em algumas concretizações, as ceras podem ser usadas em ligantes asfálticos para aumentar o grau de desempenho. Essas modificações podem tornar o asfalto mais estável em altas temperaturas. Os ligantes asfálticos modificados com cera podem ser usados em aplicações como remendos, pavimentação e revestimento.

[0071] Em algumas concretizações, a adição da cera melhora o grau de desempenho de um ligante asfáltico sozinho ou em conjunto com outros modificadores/aditivos ao aumentar a alta temperatura de serviço. Em certas concretizações, os modificadores podem ser borracha de pneu moída e vários polímeros. O aumento da alta temperatura de serviço do asfalto fornece os seguintes benefícios: . aumento da estabilidade do asfalto em temperaturas mais altas, tornando-o mais adequado para uso em climas quentes; . prevenção de amolecimento e deformação do pavimento devido ao tráfego; e/ou redução dos custos de fabricação.

[0072] Em algumas concretizações, a cera permite que o GTR seja usado com ou como um substituto do SBS, compensando-o em 1-100%, sem afetar negativamente a formulação de asfalto.

Exemplo 2: Adição de Cera de Polipropileno ao Ligante Asfáltico

[0073] Em pelo menos algumas concretizações, a cera é incorporada ao asfalto usado na pavimentação de asfalto, preenchimento de trincas, adesivos e outros produtos para impermeabilização e vedação de juntas. Em pelo menos algumas concretizações, a cera pode ser incorporada ao asfalto oxidado, como asfalto de grau de revestimento e asfalto de grau mopping. Em outras concretizações, a cera pode ser incorporada ao asfalto não oxidado, como asfalto de grau saturante.

[0074] Em algumas concretizações, as ceras podem ser usadas para modificar o ligante asfáltico de pavimentação. O ligante asfáltico de pavimentação pode empregar uma variedade de ceras, incluindo aquelas com pontos de fusão entre e inclusive 60-170º*C e viscosidades entre e inclusive 5-3000 cps. Em algumas concretizações preferidas, a(s) cera(s) empregada (s) tem(têm) pontos de fusão entre e inclusive 110-170ºC e/ou viscosidades entre, e incluindo, 15-1000 cps.

[0075] Em algumas concretizações preferidas, uma cera de polipropileno pode ser usada para melhorar o grau de desempenho do ligante asfáltico de pavimentação.

[0076] Mudanças no ponto de fusão, Viscosidade, peso molecular e/ou estrutura de base do polímero da cera podem alterar as propriedades da mistura de asfalto.

Tabela 4: Componentes de Dados da Amostra Asfalto de grau de Ligante asfáltico pavimentação Estoque comercial (PG58-28) Modificador de Borracha de pneu Estoque comercial asfalto moída Modificador de Polímero Estoque comercial asfalto GreenMantra cera de polipropilenol Cera A155 (Requerente) Tabela 5: Componentes do Asfalto como Porcentagem do Peso Total Formulação Controle

E F G H

II Borracha de o 10 10 pneu moída | renmero | o [0 [o |||

[0077] As formulações de asfalto foram preparadas misturando ligante asfáltico com vários modificadores, incluindo borracha de pneu moída (GTR), polímero e/ou cera Al55.

[0078] Conforme estabelecido na Tabela 5, o Controle II consistiu em ligante asfáltico não modificado.

[0079] A Formulação de asfalto E consistiu em 99,5% em peso de ligante asfáltico e 0,5% em peso de cera Al5S5.

[0080] A Formulação de Asfalto F consistiu em 97% em peso de ligante asfáltico e 3% em peso de cera Al55.

[0081] A Formulação de Asfalto G consistiu em 86,5% em peso de ligante asfáltico, 10% em peso de GTR, 3% em peso de polímero e 0,5% em peso de cera Al55.

[0082] A Formulação de Asfalto H consistiu em 84% em peso de ligante asfáltico, 10% em peso de GTR, 3% em peso de polímero e 3% em peso de cera A1l55.

[0083] O teste do ligante para medir o grau verdadeiro das formulações de asfalto de pavimentação incluiu o Teste de Viscosímetro Rotacional, o Teste de Reômetro de Cisalhamento Dinâmico, o Teste de Reômetro de Feixe de Flexão e o Teste de Tensão Direta. Tabela 6: Grau Verdadeiro e Grau de Desempenho das Formulações

TETE E F G H

II Grau Verdadeiro | 60,8 | -28,7|61,6|-28,2/66,5| -20 82,6 |-26,3|/91,5|-25,8 (ºC) Grau de desempenho | 58 28 58 28 64 -16 82 - 22 88 -22 (ºC)

[0084] Como pode ser visto acima, a adição de cera A1L5S5 melhorou o desempenho do ligante asfáltico em altas temperaturas sozinho e em conjunto com outros modificadores, incluindo GTR e polímero. Esta mudança pode ser vista comparando a alta temperatura de serviço do Grau de Desempenho de cada formulação com a temperatura superior relatada no teste do ligante de cada formulação (reportada como valores de grau verdadeiros).

[0085] A capacidade da cera AIl55 de melhorar a alta temperatura de serviço do ligante asfáltico na presença de GTR e polímero indica que a cera Al55 facilita a incorporação de modificadores de asfalto. Isso é vantajoso porque pode reduzir o custo de produção associado à mistura do GTR no asfalto de pavimentação, um processo que requer uma mistura de alto cisalhamento quando comparado ao SBS para incorporação no asfalto.

[0086] Alternativamente, o custo de produção pode ser reduzido ao adicionar a cera Al55 e uma quantidade menor de GTR ao ligante asfáltico sem comprometer o grau de desempenho do produto de asfalto de pavimentação final. Isso pode produzir uma formulação de asfalto com uma viscosidade muito mais baixa, que flui mais rápido e é mais fácil de processar.

[0087] Analisando primeiro os resultados do Controle II, o ligante asfáltico não modificado tinha uma temperatura de grau verdadeiro de 60,8ºC e -28,7ºC. A adição de cera Al55 a 0,5% em peso (Formulação E) ou 3% em peso (Formulação F) ao ligante asfáltico aumentou a alta temperatura de serviço de grau verdadeiro em 0,8ºC e 5,7ºC, respectivamente, em comparação com o a alta temperatura de serviço de grau verdadeiro do

Controle II. 0,5% da cera Al55 aumentou a alta temperatura de serviço para 61,6º C, que é 3,6 graus maior do que a alta temperatura de serviço do grau de desempenho de 58º C para a mesma formulação. 3% da cera Al5S5 aumentou a alta temperatura de serviço para 66,5º C, que é 2,5 graus maior do que a alta temperatura de serviço do grau de desempenho de 64º C para a mesma formulação. Esses dados demonstram que a cera Al55 afeta diretamente e melhora o desempenho do ligante asfáltico em altas temperaturas.

[0088] A comparação do Controle II com a adição da cera e do GTR levou a resultados ainda melhores. Adição de GTR a 10% em peso, polímero a 3% em peso e cera Al55 a 0,5% em peso (Formulação G) ou GTR a 10% em peso, polímero a 3% em peso e cera AlS5S a 3% em peso (Formulação H) aumentou a alta temperatura de serviço de grau verdadeiro em 21,8º C e 30,7º C, respectivamente, em comparação com a alta temperatura de serviço de grau verdadeiro do Controle II. 0,5% da cera A1I55 aumentou a alta temperatura de serviço para 82,6º C, que é 0,6 graus maior do que a alta temperatura de serviço do grau de desempenho de 82º C para a mesma formulação. 3% da cera A1l55 aumentou a alta temperatura de serviço para 91,5º C, que é 3,5 graus maior do que a alta temperatura de serviço do grau de desempenho de 88º C para a mesma formulação. Esses pontos de dados demonstram que a cera Al55 aumenta a capacidade de outros modificadores de asfalto, GTR e um polímero, neste caso, de melhorar o desempenho do ligante asfáltico em altas temperaturas.

[0089] A FIG. 3 é um gráfico que mostra as altas e baixas temperaturas de serviço de grau verdadeiro e de grau de desempenho de várias formulações de asfalto.

[0090] O aumento da alta temperatura de serviço do asfalto, bem como a adição de GTR, pode fornecer pelo menos um, senão todos, dos seguintes benefícios: . aumentar a estabilidade do asfalto em temperaturas mais altas, tornando-o mais adequado para uso em climas quentes; . prevenir o amolecimento e deformação do pavimento devido ao tráfego; . aumentar a elasticidade da estrada ou recuperação sob várias condições climáticas e/ou tensões relacionadas à carga; . reduzir o custo da formulação em comparação ao uso de SBS; e/ou . reduzir a quantidade de GTR em aterros.

Exemplo 3: Adição de Cera ao Ligante Asfáltico Tabela 7: Componentes de dados de amostra Asfalto de grau de Ligante asfáltico pavimentação (PG Estoque comercial 64-22) Es EE Cera de polietileno Cera A1l15 (Requerente) meme] e | E Cera de polietileno Cera Al20 (Requerente)

Lo do memerento — | A e [EO cera de polipropileno Cera A155 (Requerente) Tabela 8: Componentes do asfalto como porcentagem do peso total

TT I J K L

[0091] As formulações de asfalto foram preparadas misturando o ligante asfáltico com as várias ceras.

[0092] Conforme estabelecido na Tabela 8, o Controle II consistiu em um ligante asfáltico não modificado.

[0093] A Formulação de asfalto I consistiu em 97% em peso de ligante asfáltico e 3% em peso de cera All5.

[0094] A Formulação de Asfalto J consistiu em 97% em peso de ligante asfáltico e 3% em peso de cera Al20.

[0095] A Formulação de Asfalto K consistiu em 97% em peso de ligante asfáltico e 3% em peso de cera Al25.

[0096] A Formulação de Asfalto L consistiu em 97% em peso de ligante asfáltico e 3% em peso de cera Al55.

[0097] O teste do ligante para medir o grau verdadeiro das formulações de asfalto de pavimentação incluiu o Teste de Viscosímetro Rotacional, o Teste de Reômetro de Cisalhamento Dinâmico, o Teste de Reômetro de Feixe de Flexão e o Teste de Tensão Direta. Tabela 9: Grau Verdadeiro e Grau de Desempenho das Formulações Er E

I J K L

III Grau Verdadeiro | 69,3 | -24,0 | 74,6 |-21,1/72,2|/-20,1/75,6|-21,5|79,2|-22,7 (ºC) Grau de desempenho 64 -22 70 -16 70 -16 70 -16 76 -22 (ºC)

[0098] Como pode ser visto acima, a adição de ceras melhorou o desempenho do ligante asfáltico a temperaturas elevadas. Esta mudança pode ser vista comparando a alta temperatura de serviço do Grau de Desempenho de cada formulação com a temperatura superior relatada no teste do ligante de cada formulação (relatada como valores de grau verdadeiro).

[0099] A adição da cera de polipropileno (Formulação L) teve o maior efeito sobre a alta temperatura de serviço de grau de desempenho. Isto é devido ao maior ponto de amolecimento da cera, que por sua vez aumenta o ponto de amolecimento do asfalto, o que leva a um asfalto mais rígido a temperaturas compreendidas no teste.

[0100] O aumento da alta temperatura de serviço de asfalto pode fornecer pelo menos um, se não todos, dos seguintes benefícios: . aumento da estabilidade do asfalto em temperaturas mais altas, tornando-o mais adequado para uso em climas quentes; . prevenção de amolecimento e deformação do pavimento devido ao tráfego; . aumento da elasticidade da estrada ou recuperação sob várias condições climáticas e/ou tensões relacionadas à carga; e/ou . redução do custo da formulação em comparação com o uso de SBS.

[0101] A capacidade das ceras para melhorar a alta temperatura de serviço das ceras ligantes de asfalto facilita a incorporação de modificadores de asfalto. Tabela 10: Fluência e Recuperação sob Tensão Múltipla das Formulações Err

I J K L

III Fog eee 1,650 0,600 | 1,100 | 0,565 | 0,175 laminação 0,1 Fase ee 1,750 1,000 | 1,300 | 0,860 | 0,645 laminação 3,2

[0102] As compliâncias de fluência não-recuperáveis das formulações foram medidas em dois diferentes níveis de tensão (0,1 e 3,2). Os resultados são apresentados em kPa-"!: Ao determinar a classificação do tráfego, AASHTO M332 usa o nível de estresse de 3,2, e os cortes são €< 2,0 para tráfego pesado (H) e < 1,0 para tráfego muito pesado (V). Neste caso, K &e L mostraram benefícios notados.

[0103] A FIG. 4 é um gráfico que mostra os resultados de uma Fluência e Recuperação sob Tensão Múltipla (MSCR) de várias formulações de asfalto.

[0104] A MSCR foi conduzida de acordo com AASHTO M332. Como visto na Tabela 10 e FIG. 4, uma melhoria na compliância de fluência não-recuperável (Jnr) foi vista em cada Formulação que incorpora uma cera. Isto indica um aumento na resistência ao sulco e a capacidade para lidar com cargas de tráfego mais pesadas. Para a Formulação L, foi observada uma melhoria da designação de tráfego do grau de desempenho baseado em MSCR com um possível aumento de 64H-22 para 64V-22. Exemplo 4 - Deslocamento de SBS em Asfalto Modificado por SBS Tabela 11: Componentes de Dados da Amostra Asfalto de grau de Ligante asfáltico pavimentação Estoque comercial (PG64-22) TEL ee SBS Estoque comercial asfalto ese = Cera de polietileno Cera A1l15 (Requerente)

cera de polipropileno Cera A155 (Requerente) Tabela 12: Componentes do asfalto como porcentagem do peso total =

M N

IV [Canas [e [To] | era ass | o |1 | o] Tabela 13: Grau Verdadeiro e Grau de Desempenho das Formulações Fr

M N

IV Grau Verdadeiro | 79,9 | -8,3 |79,9|/-11,0|/78,7 (ºO)

[0105] A Tabela 13 mostra uma melhoria do grau verdadeiro na gama de temperatura elevada, a modificação de um ligante contendo SBS por compensação com ceras. Isso mostra uma melhoria na deformação decrescente e maior estabilidade em altas temperaturas. Tabela 14: Medições de Viscosidade de Formulações

ESENEN M N

IV cP a 135 e 6168,75 semi- 4312,5 Cc sólido INE: .: 1668,75 1175 1225 Cc

[0106] A FIG. 5 é um gráfico que mostra a viscosidade de várias formulações de asfalto em várias temperaturas. A FIG. 5 ilustra a redução da viscosidade de um ligante modificado com SBS ao compensar o SBS com ceras. Esta redução na viscosidade indica a capacidade para facilitar a incorporação de outros modificadores.

[0107] O teste do ligante seguiu AASHTO M320 e M322 para grau de desempenho e incluiu teste de viscosidade rotacional, reometria de cisalhamento dinâmico, reometria de feixe de flexão e métodos de envelhecimento, incluindo um teste de forno de filme fino de rolamento e vaso de envelhecimento por pressão. O grau verdadeiro foi determinado a partir dos dados obtidos por esses testes.

[0108] Embora determinados elementos, concretizações e aplicações da presente invenção tenham sido mostrados e descritos, será entendido que a invenção não está limitada aos mesmos, uma vez que modificações podem ser feitas sem se afastar do escopo da presente divulgação, particularmente em vista dos ensinamentos anteriores.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Formulação de asfalto caracterizada pelo fato de que compreende uma mistura de asfalto e uma cera, em que à referida cera é feita de um material polimérico.

2. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a referida cera é feita por despolimerização catalítica do referido material polimérico.

3. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a referida cera é feita por degradação térmica do referido material polimérico.

4, Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido material polimérico é polipropileno.

5. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido material polimérico é polietileno.

6. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido material polimérico é uma combinação de polietileno, polipropileno e/ou poliestireno.

7. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido material polimérico compreende plásticos reciclados.

8. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a referida cera está na faixa de 0,5% a 25% em peso da referida formulação de asfalto.

9. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a referida cera é uma cera de polietileno ou polipropileno de baixa viscosidade derivada de matéria-prima polimérica.

10. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a referida cera aumenta o ponto de amolecimento da referida formulação de asfalto.

11. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a referida cera diminui a profundidade de penetração da referida formulação de asfalto.

12. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a referida cera reduz a quantidade de tempo necessária para a oxidação do asfalto.

13. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a referida cera é uma cera de polietileno ou polipropileno de alta viscosidade derivada de matéria-prima polimérica.

14. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a referida cera aumenta o ponto de amolecimento da referida formulação de asfalto.

15. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a referida cera diminui a profundidade de penetração da referida formulação de asfalto.

16. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a referida cera reduz a quantidade de tempo necessária para a oxidação do asfalto.

17. Método para fabricar uma formulação de asfalto, caracterizado pelo fato de que compreende a adição de uma cera feita de um material polimérico a uma mistura de asfalto.

18. Método para fabricar uma formulação de asfalto, caracterizado pelo fato de que compreende a adição de uma cera de polietileno ou polipropileno derivada de matéria-prima polimérica a uma mistura de asfalto.

19. Método para melhorar as propriedades de um asfalto oxidado, caracterizado pelo fato de que compreende a adição de uma cera de polietileno ou polipropileno derivada de matéria- prima polimérica ao referido asfalto oxidado.

20. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido material polimérico é poliestireno.

21. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que a referida cera está na faixa de 0,5% a 25% em peso da referida formulação de asfalto.

22. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a referida formulação de asfalto é um ligante asfáltico de pavimentação.

23. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a referida cera aumenta uma alta temperatura de serviço da referida formulação de asfalto.

24. Formulação de asfalto caracterizada pelo fato de que compreende um primeiro modificador, um segundo modificador e uma cera, em que a referida cera é feita de um material polimérico.

25. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que a referida cera é feita por despolimerização catalítica do referido material polimérico.

26. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que a referida cera é feita por degradação térmica do referido material polimérico.

27. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que o referido material polimérico é polipropileno.

28. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que o referido material polimérico é polietileno.

29. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que o referido primeiro modificador é borracha de pneu moída e o referido segundo modificador é um polímero.

30. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que a referida cera está na faixa de 0,5% a 25% em peso da referida formulação de asfalto.

31. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que a referida formulação de asfalto é um ligante asfáltico de pavimentação.

32. Formulação de asfalto de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que a referida cera aumenta uma alta temperatura de serviço da referida formulação de asfalto.

33. Método para fabricar uma formulação de asfalto, caracterizado pelo fato de que compreende a adição de uma cera feita de um material polimérico a uma formulação de asfalto.

34. Método para fabricar uma formulação de asfalto, caracterizado pelo fato de que compreende a adição de uma cera de polipropileno, um primeiro modificador e um segundo modificador a uma formulação de asfalto.

35. Método para melhorar o grau de desempenho ligante de um ligante asfáltico de pavimentação, caracterizado pelo fato de que compreende a adição de uma cera de polipropileno ao referido ligante asfáltico.

36. Método para melhorar o grau de desempenho ligante de um ligante asfáltico de pavimentação, caracterizado pelo fato de que compreende a adição de uma cera de polipropileno e pelo menos um modificador ao referido ligante asfáltico, em que o referido modificador tem uma composição diferente da referida cera.

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