ES2240415T3 - Composicion coloreada que comprende un ligante bituminoso y sus aplicaciones. - Google Patents
Composicion coloreada que comprende un ligante bituminoso y sus aplicaciones.Info
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Abstract
Composición coloreada de alta resistencia a la luz, a base de un ligante bituminoso exento de asfaltenos que se introduce en lugar de los betunes, caracterizada por comprender (1) una mezcla de dicho ligante que contiene al menos un agente plastificante a base de un compuesto hidrocarbonado alifático cuyo número de átomos de carbono es superior o igual a 20, al menos un agente estructurante a base de un polímero hidrocarbonado cicloalifático escogido entre los homopolímeros del ciclopentadieno hidrogenados, y dado el caso, un primer polímero compatible con los dos agentes anteriores, en tal proporción que la temperatura Bola-Anillo (TBA) de dicho ligante esté comprendida entre 30 y 100ºC, (2) un pigmento coloreado y (3) un segundo polímero escogido en el grupo constituido por: - las poliolefinas, como el polietileno o el polipropileno, y los copolímeros de olefinas, - los cauchos naturales o sintéticos como: ¿ El EPDM (etileno-propileno-dieno-monómero), ¿ El EPM (etileno-propileno monómero), ¿ el poliisobutileno, ¿ el polinorborneno, ¿ el policloropreno, - y el copolímero etileno-acetato de vinilo.
Description
Composición coloreada que comprende un ligante
bituminoso y sus aplicaciones.
La presente invención se refiere a una
composición coloreada de alta resistencia a la luz compuesta por al
menos un ligante bituminoso pigmentable exento de asfaltenos, a
base de compuestos hidrocarbonados, que se introduce en lugar de los
betunes. La invención también se refiere a sus aplicaciones,
principalmente para la realización de revestimientos de superficie
coloreados, materiales de impermeabilización pigmentados, como
membranas o capas de impermeabilización para tejados, para la
realización de aglomerados coloreados para la industria vial, así
como para la realización de revestimientos de protección
coloreados.
En el estado de la técnica se sabe cómo utilizar
ligantes bituminosos de bajo contenido en asfaltenos
(aproximadamente un 5%), y por lo tanto pigmentables, mezclados con
agregados y pigmentos coloreados, en la fabricación de aglomerados
coloreados para la realización de revestimientos viales o urbanos
(principalmente para pasos de peatones, parkings, etc.). No
obstante, este procedimiento no permite obtener todos los tonos
deseados.
Estos ligantes bituminosos son betunes
denominados "naturales", que proceden del petróleo bruto, de
pizarras bituminosas, aceites pesados, arenas asfálticas, etc. y
que se obtienen principalmente por destilación y desasfaltado de la
fracción pesada resultante de la destilación.
Se ha intentado mejorar la gama de tonos de los
aglomerados mediante la utilización de otro tipo de ligantes, en lo
sucesivo llamados betunes "sintéticos" o "ligantes
sintéticos claros", cuyas características son similares a las de
un betún "natural", como los mencionados en la patente FR 2
673 947. Esta patente hace referencia a un procedimiento de
preparación de un ligante claro petrolero, exento de asfaltenos,
que consiste en fluidificar uno o varios polímeros muy reticulados o
de masa molecular elevada por medio de un extracto aromático de
origen petrolero, obtenido por extracción
líquido-líquido de un destilado. Este ligante claro
o betún sintético permite realizar aglomerados coloreados para
utilizar en las carreteras, pero no se ha previsto su utilización
en materiales de impermeabilización y, por consiguiente, el problema
de su estabilidad a la luz no se ha planteado de manera tan
crítica.
Por otro lado, también se sabe realizar una
composición de ligante o betún pigmentable, como la descrita en la
patente europea EP 179 510, que comprende un extracto de aceite
lubricante mineral y una resina de petróleo y/o una resina
cumarona-indeno, modificadas por grupos ácido
carboxílico y anhídrido de ácido carboxílico o hidroxilo. Sin
embargo, se ha constatado que la estabilidad a la luz de los
materiales de impermeabilización coloreados, como las membranas o
capas de impermeabilización para tejados, realizados a partir de
este tipo de ligante, como se describe principalmente en la patente
FR 2 690 183, no es satisfactoria.
La patente WO 93 22508 A, da a conocer una banda
de marcado para carreteras, que comprende una capa de base y una
capa de superficie, estando constituida la capa de base por un
caucho butadieno y por al menos una resina escogida en el grupo de
las resinas policiclodiénicas hidrogenadas y las resinas
hidrocarbonadas alifáticas.
Gracias a la patente US 4 315 842 A, también se
conoce una composición de tipo metal fundido, compuesta por una
resina hidrogenada que se obtiene por copolimerización del
ciclopentadieno o sus derivados con el indeno, mezclada con uno o
varios compuestos escogidos entre los copolímeros
éster-etileno, las resinas poliéster y las
ceras.
Por último, la patente US 4 361 663 A, hace
referencia a una composición adhesiva que comprende, mezclados en un
disolvente, un bloque copolímero hidrogenado de poliestireno y
polidieno, una resina hidrocarbonada de petróleo, por ejemplo una
resina policíclica hidrogenada, y un polibuteno o poliisobuteno.
El Solicitante ha establecido de manera
sorprendente, que la selección acertada de constituyentes químicos a
base de un compuesto hidrocarbonado de carácter alifático y
parafínico acusado, que evitan la utilización de extractos de aceite
lubricante o de destilados, de naturaleza notablemente aromática,
como agente fluidificante o plastificante de resinas, y su
asociación con al menos un agente estructurante formado por un
polímero hidrocarbonado cicloalifático, conducen a la obtención de
un ligante bituminoso pigmentable, que permite realizar
composiciones coloreadas utilizables principalmente para la
obtención de materiales de impermeabilización bituminosos, como las
capas de impermeabilización para tejados, en una amplia gama de
tonos, muy estables a la luz.
Por otra parte, las capas de superficie de los
materiales de impermeabilización, como las capas de
impermeabilización para tejados, que contienen el ligante así
obtenido, presentan propiedades de estabilidad a la luz comparables
a las de las capas hechas con policloruro de vinilo (PVC)
coloreado.
Por lo tanto, el objeto de la invención consiste
en una composición coloreada de alta resistencia a la luz, a base de
un ligante bituminoso exento de asfaltenos que se añade en lugar de
los betunes, caracterizada por comprender (1) una mezcla de dicho
ligante que contiene al menos un agente plastificante a base de un
compuesto hidrocarbonado alifático cuyo número de átomos de carbono
es superior o igual a 20, al menos un agente estructurante a base
de un polímero hidrocarbonado cicloalifático escogido entre los
homopolímeros del ciclopentadieno hidrogenados, y dado el caso, un
primer polímero compatible con los dos agentes anteriores, en tal
proporción que la temperatura Bola-Anillo (TBA) de
dicho ligante esté comprendida entre 30 y 100ºC, (2) un pigmento
coloreado y (3) un segundo polímero escogido en el grupo constituido
por:
- las poliolefinas, como el polietileno o el
polipropileno, y los copolímeros de olefinas,
- los cauchos naturales o sintéticos como:
- \bullet
- El EPDM (etileno-propileno-dieno-monómero),
- \bullet
- El EPM (etileno-propileno monómero),
- \bullet
- el poliisobutileno,
- \bullet
- el polinorborneno,
- \bullet
- el policloropreno,
- y el copolímero etileno-acetato
de vinilo.
Por agente plastificante se entiende todo
constituyente químico que permite fluidificar y reducir la
viscosidad y el módulo del ligante obtenido.
Por agente estructurante se entiende todo
constituyente químico capaz de conferir propiedades mecánicas y una
cohesión satisfactorias a dicho ligante.
El agente plastificante utilizado en el marco de
la invención se escoge preferentemente entre:
a) los aceites alifáticos naturales o
sintéticos,
b) los polímeros con bajo grado de
polimerización, como las poliolefinas.
Los aceites alifáticos tienen, particularmente,
un punto de anilina superior o igual a 90ºC (según el método ASTM D
611) y, preferentemente, superior o igual a 110ºC.
De manera preferente, estos aceites alifáticos se
escogen entre los aceites blancos hidrogenados, que contienen al
menos un 60% de átomos de carbono parafínicos (según el método ASTM
D 2140).
Sin embargo, se pueden utilizar otros tipos de
aceites, sobre todo aceites de origen vegetal.
El agente plastificante también se puede escoger
entre los polímeros cuyo índice de viscosidad (VI), según el método
ASTM D 2270, es superior o igual a 100, y preferentemente, superior
o igual a 120.
Concretamente, este polímero puede ser del tipo
polibuteno, de masa molecular expresada en número comprendida entre
900 y 2600 y de viscosidad cinemática a 100ºC (según el método ASTM
D 445) comprendida entre 200 y 4600 cSt (o mm^{2}/s).
El agente estructurante utilizado en el marco de
la invención es una resina termoplástica policicloalifática, por
ejemplo del tipo homopolímeros del ciclopentadieno hidrogenados, de
baja masa molecular.
Más particularmente, la resina hidrocarbonada del
tipo de los policiclopentanos tiene un punto de reblandecimiento (o
temperatura Bola-Anillo, TBA, según la norma NF T
66-008) superior a 125ºC y un índice de color
Gardner (según la norma NF T 20-030) igual a 1 como
máximo.
La relación en peso entre el agente estructurante
y el agente plastificante, según la invención, está comprendido
entre 0,5 y 1,5.
Según la invención, el agente plastificante se
utiliza en una cantidad comprendida entre el 40 y el 60% en peso
del ligante bituminoso.
El ligante bituminoso, tal como se ha definido
anteriormente, presenta una penetrabilidad a 25ºC comprendida entre
20 y 300 décimas de mm (según la norma NF T
66-004).
El ligante bituminoso según la invención puede
contener además copolímeros del tipo etileno-acetato
de vinilo (EVA) o polietileno de baja densidad. La incorporación de
estos polímeros se reveló útil para endurecer los betunes, disminuir
los valores de penetrabilidad, reforzar la cohesión y limitar el
envejecimiento.
Preferentemente, el segundo polímero
anteriormente definido es del tipo EPDM
(etileno-propileno-dieno-monómero),
utilizado en una cantidad comprendida entre aproximadamente el 10% y
el 15% en peso del ligante bituminoso, estando dicho polímero
injertado y reticulado in situ en este último por mediación
de un complejo formado por un donador de azufre y un compuesto
orgánico del silicio, por ejemplo el silano; en particular, el
silano y el donador de azufre se introducen respectivamente en
proporciones del 1 al 3% y del 0,2 al 0,5% en peso de la mezcla
ligante bituminoso-polímero.
Ventajosamente, también se pueden utilizar otros
polímeros de los anteriormente citados, sobre todo los
polipropilenos atácticos, en proporciones que pueden alcanzar el
25% en peso de la composición.
Otro objeto de la invención concierne la
aplicación de la composición coloreada que acaba de ser definida a
la realización de membranas o capas de impermeabilización
coloreadas, que comprenden al menos una capa, caracterizada por el
hecho de que esta capa presenta tras reticulación una temperatura
Bola-Anillo TBA superior a 160ºC y,
preferentemente, superior a 190ºC.
En un modo de ejecución particular, la membrana
de impermeabilización comprende una capa soporte y una capa de
superficie formada por la composición coloreada según la invención;
la membrana de impermeabilización puede comprender una capa soporte
a base de betún o de una mezcla betún-polímeros,
provista de una armadura.
Se constata que esta capa de superficie presenta,
tras reticulación, una resistencia a la luz comparable a la de
ciertos revestimientos poliméricos como los plastisoles de
policloruro de vinilo (PVC) coloreados.
En el caso de una membrana de impermeabilización
compuesta por al menos dos capas, la capa de superficie va fijada a
la capa soporte o de base de la membrana de impermeabilización
mediante cualquier tipo de procedimiento de laminación, a
temperatura controlada, principalmente por
extrusión-calandrado, por recubrimiento o por
coextrusión. Esta capa de superficie puede presentar un espesor
comprendido entre 100 y 500 \mu.
Otro objeto de la invención consiste en la
aplicación de la composición coloreada según la invención,
eventualmente mezclada con cargas minerales, a la realización de
aglomerados o de asfaltos coloreados estables a la luz, destinados a
revestimientos viales o urbanos.
El último objeto de la invención consiste en la
aplicación de esta composición coloreada a la realización de
revestimientos de protección coloreados estables a la luz.
Los ejemplos que figuran a continuación pretenden
ilustrar la invención y carecen de carácter limitativo.
Este ejemplo se refiere a una primera composición
de ligante bituminoso según la invención, que comprende:
- -
- un 48,2% en peso, como agente plastificante, de un polibuteno cuya masa molecular expresada en número es de 1340 y cuya viscosidad cinemática a 100ºC (según el método ASTM D 445) está comprendida entre 635 y 690 mm^{2}/s (635 a 690 cSt), vendido bajo la marca "Indopol H-300", por la empresa Amoco, y
- -
- un 51,8% en peso, como agente estructurante, de una resina hidrocarbonada cicloalifática saturada, que tiene un punto de reblandecimiento o temperatura Bola-Anillo (TBA) de 140ºC, una masa molecular expresada en número de 400 y un índice de color Gardner (según la norma NF T 20-030) de 1, vendida bajo la marca "Escorez 5340", por la empresa Exxon.
La relación en peso entre el agente estructurante
(resina) y el agente plastificante es, en este caso, de 1,075, pero
puede variar entre 0,5 y 1,5.
La preparación de la mezcla se efectúa con un
mezclador Rayneri, a 150ºC, durante aproximadamente 1 hora, hasta la
obtención de una mezcla homogénea.
Un segundo ejemplo de composición de ligante
bituminoso según la invención comprende:
- -
- un 59,5% en peso, como agente plastificante, de un polibuteno cuya masa molecular expresada en número es de 2600 y cuya viscosidad cinemática a 100ºC (según el método ASTM D 445) es de 4300 mm^{2}/s (4300 cSt), vendido bajo la marca "Dynapak H-2000", por la empresa Pakhoed, y
- -
- un 40,5% en peso, como agente estructurante, de la misma resina hidrocarbonada cicloalifática saturada, vendida bajo la marca "Escorez 5340", por la empresa Exxon.
En este caso, la relación en peso entre el agente
estructurante (resina) y el agente plastificante es de 0,68.
La obtención de la mezcla se realiza en las
mismas condiciones anteriormente definidas.
Este ejemplo se refiere a la realización de una
composición coloreada que se obtiene mezclando el ligante
bituminosos del Ejemplo 1 y un polímero del tipo EPDM.
La fórmula de la mezcla es la siguiente, en % en
peso:
| - Agente estructurante, resina "Escorez 5340": | 44, |
| - Agente plastificante, polibuteno "Indopol H-300": | 41, |
| - EPDM "Vistalon 7000" de Exxon: | 12, |
| - Pasta pigmentaria: | 3, |
El EPDM presenta las siguientes
características:
- proporción de etileno, en peso: 73%
- proporción de dieno, en peso: 5%
- viscosidad Mooney, Ml (1+4), a 125ºC: 59.
Los constituyentes se mezclan utilizando un
mezclador con un alto índice de cizallado, de tipo "Ultra
Turrax", a una temperatura inicial de 180ºC, durante 2 horas,
hasta la obtención de una mezcla homogénea.
Las reacciones de injertado y de reticulación se
realizan añadiendo a un 96,5% en peso de la mezcla anterior, un 3%
en peso de un poliorganosiloxano y un 0,5% en peso de un compuesto
azufrado, que es una ditiomorfolina. La mezcla se realiza durante
30 min. a 190ºC.
El seguimiento de la reticulación se realiza
midiendo a intervalos regulares la temperatura
bola-anillo (TBA) de la mezcla y se constata la
siguiente evolución:
| - Tiempo en días: | 0 | 6 | 10 |
| - TBA, en ºC: | 107 | 137 | 160 |
La reticulación de la mezcla se aceleró por
inmersión en agua a temperatura ambiente durante un mes.
La resistencia a la luz de la mezcla se estudió
de la manera siguiente:
- 1)
- La mezcla fue sometida a un test de envejecimiento en estufa con una bombilla que proporcionaba una luz artificial que representaba la luz del día (potencia de la bombilla: 528 W/m^{2}), a 35ºC, durante 183 horas. Este test se llevó a cabo después de sumergir la mezcla en el agua a temperatura ambiente durante un mes, y por lo tanto, se puede considerar que la reticulación estaba prácticamente terminada y que este test estimula el comportamiento de los materiales después de su elaboración y aplicación.
- 2)
- Después del injertado, pero antes de la reticulación, la mezcla se sometió a un test de envejecimiento a la radiación ultravioleta (potencia de la radiación: 2 KW/m^{2}), a 20ºC, durante 1500 horas, por medio del Global UV test. La evaluación del color de las muestras y de los testigos (lanas y PVC), utilizando un cromómetro Minolta CR-300, ha dado los resultados que se presentan en la Tabla 1 que figura más abajo:
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(Tabla pasa a página
siguiente)
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
\begin{minipage}[t]{143mm} * Las lanas 6 y 7 son muestras
testigo de medición de la estabilidad a la luz, según las normas BS
EN 20 105, BS 1 006 e ISO 105 (la cifra varía de 1 a 8, en función
de una estabilidad creciente a la
luz).\end{minipage} \cr}
La estabilidad a la luz de las composiciones
coloreadas que comprenden mezclas ligante bituminoso/EPDM conformes
a la invención es buena.
Bajo el efecto de una luz natural, la intensidad
de la variación de color de la composición coloreada que comprende
la mezcla ligante bituminoso/EPDM, tras reticulación, es comparable
a la de una lana 6.
También se constata que las mezclas ligante
bituminoso/EPDM, sometidas a la radiación UV, tienen una estabilidad
a la luz comparable a la de la muestra testigo de PVC.
Claims (19)
1. Composición coloreada de alta resistencia a la
luz, a base de un ligante bituminoso exento de asfaltenos que se
introduce en lugar de los betunes, caracterizada por
comprender (1) una mezcla de dicho ligante que contiene al menos un
agente plastificante a base de un compuesto hidrocarbonado alifático
cuyo número de átomos de carbono es superior o igual a 20, al menos
un agente estructurante a base de un polímero hidrocarbonado
cicloalifático escogido entre los homopolímeros del ciclopentadieno
hidrogenados, y dado el caso, un primer polímero compatible con los
dos agentes anteriores, en tal proporción que la temperatura
Bola-Anillo (TBA) de dicho ligante esté comprendida
entre 30 y 100ºC, (2) un pigmento coloreado y (3) un segundo
polímero escogido en el grupo constituido por:
- las poliolefinas, como el polietileno o el
polipropileno, y los copolímeros de olefinas,
- los cauchos naturales o sintéticos como:
- \bullet
- El EPDM (etileno-propileno-dieno-monómero),
- \bullet
- El EPM (etileno-propileno monómero),
- \bullet
- el poliisobutileno,
- \bullet
- el polinorborneno,
- \bullet
- el policloropreno,
- y el copolímero etileno-acetato
de vinilo.
2. Composición coloreada según la reivindicación
1, caracterizada porque el agente plastificante se escoge
entre:
- los aceites alifáticos naturales o
sintéticos,
- los polímeros con bajo grado de polimerización,
como las poliolefinas.
3. Composición coloreada según la reivindicación
2, caracterizada porque los aceites alifáticos tienen un
punto de anilina superior o igual a 90ºC (según el método ASTM D
611) y, preferentemente, superior o igual a 110ºC.
4. Composición coloreada según la reivindicación
3, caracterizada porque los aceites alifáticos se escogen
entre los aceites blancos hidrogenados, que contienen al menos un
60% de átomos de carbono parafínicos (según el método ASTM D
2140).
5. Composición coloreada según una de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el agente
plastificante es un polímero cuyo índice de viscosidad (VI), según
el método ASTM D 2270, es superior o igual a 100, y preferentemente,
superior o igual a 120.
6. Composición coloreada según la reivindicación
5, caracterizada porque el polímero es del tipo polibuteno,
de masa molecular expresada en número comprendida entre 900 y 2600 y
de viscosidad cinemática a 100ºC (según el método ASTM D 445)
comprendida entre 200 y 4600 mm^{2}/s (entre 200 y 4600 cSt).
7. Composición coloreada según la reivindicación
1, caracterizada porque el agente estructurante es una
resina termoplástica policicloalifática de baja masa molecular.
8. Composición coloreada según la reivindicación
7, caracterizada porque la resina termoplástica del tipo de
los policiclopentanos tiene un punto de reblandecimiento
(temperatura Bola-Anillo) superior a 125ºC y un
índice de color Gardner (según la norma NF T 20-030)
igual a 1 como máximo.
9. Composición coloreada según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la relación en
peso entre el agente estructurante y el agente plastificante está
comprendida entre 0,5 y 1,5.
10. Composición coloreada según la reivindicación
9, caracterizada porque el agente plastificante se utiliza
en una cantidad comprendida entre el 40 y el 60% en peso de dicho
ligante.
11. Composición coloreada según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por presentar una
penetrabilidad comprendida entre 20 y 300 décimas de mm (según la
norma NF T 66-004).
12. Composición coloreada según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por contener
además copolímeros del tipo etileno-acetato de
vinilo (EVA) o polietileno de baja densidad.
\newpage
13. Composición coloreada según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el segundo
polímero es un EPDM que se utiliza en una cantidad comprendida entre
aproximadamente el 10% y el 15% en peso del ligante bituminoso y que
se injerta y reticula in situ en este último por mediación
de un complejo formado por un donador de azufre y un compuesto
orgánico del silicio, por ejemplo un silano.
14. Composición coloreada según la reivindicación
13, caracterizada porque el silano y el donador de azufre se
utilizan en cantidades que representan respectivamente entre el 1 y
el 3% y el 0,2 y el 0,5% en peso de la mezcla ligante
bituminoso-polímero.
15. Aplicación de la composición coloreada según
una de las reivindicaciones 1 a 14 para la realización de membranas
o capas de impermeabilización coloreadas, que comprenden al menos
una capa, caracterizada por el hecho de que esta capa
presenta, tras reticulación, una temperatura
Bola-Anillo TBA superior a 160ºC y, preferentemente,
superior a 190ºC.
16. Aplicación de la composición coloreada según
una de las reivindicaciones 1 a 14 para la realización de membranas
o capas de impermeabilización coloreadas, que comprenden una capa
soporte y una capa de superficie formada por dicha composición
coloreada, caracterizada porque esta capa de superficie
presenta, tras reticulación, una temperatura
Bola-Anillo TBA superior a 160ºC y, preferentemente,
superior a 190ºC.
17. Aplicación según la reivindicación 16,
caracterizada porque la capa de superficie va fijada a la
hoja de base de la membrana de impermeabilización por
extrusión-calandrado.
18. Aplicación de la composición coloreada según
una de las reivindicaciones 1 a 14, mezclada eventualmente con
otras cargas minerales, para la realización deaglomerados o
asfaltos coloreados estables a la luz, destinados a revestimientos
viales o urbanos.
19. Aplicación de la composición coloreada según
una de las reivindicaciones 1 a 14 para la realización de
revestimientos coloreados estables a la luz.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0000843A FR2804125B1 (fr) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | Liant bitumineux, compositions coloree obtenue a partir de ce liant et leurs applications |
| FR0000843 | 2000-01-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2240415T3 true ES2240415T3 (es) | 2005-10-16 |
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ID=8846218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES01907673T Expired - Lifetime ES2240415T3 (es) | 2000-01-24 | 2001-01-23 | Composicion coloreada que comprende un ligante bituminoso y sus aplicaciones. |
Country Status (8)
| Country | Link |
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