ES2247349T3

ES2247349T3 - Composiciones que comprenden particulas macizas y un aglutinante.

Info

Publication number: ES2247349T3
Application number: ES02742975T
Authority: ES
Inventors: Thomas Carel Blanken; Arend Kuindert Van Helden; Joannes Cornelis Jozef Emmanuel Majoor; Hendrik Harm Mooiweer; Marinus Johannes Reynhout; Willem Wisse; Erik Schoneveld
Original assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2022-05-08
Also published as: EP1395527B1; DE60206749D1; ATE307097T1; DE60206749T2; CN1527804A; WO2002090288A1; CN100469726C; MXPA03010149A; EP1395527A1; US20030065082A1; DK1395527T3

Abstract

Procedimiento para la preparación de una composición, que comprende una matriz de partículas macizas incrustadas en un aglutinante, en donde el aglutinante está presente en una cantidad en el intervalo de 15% a 50% en peso, y comprende un polímero residual o reciclado, seleccionado del grupo de polipropileno, poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno), y sus mezclas, comprendiendo dicho procedimiento mezclar las partículas y el aglutinante calentados, conformar la mezcla si se desea, y dejar que solidifique, en el que el aglutinante se calienta antes del mezclamiento a una temperatura en el intervalo de 50ºC a 240ºC, y las partículas macizas se calientan antes del mezclamiento a una temperatura en el intervalo de 150ºC a 350°C, calentándose ambos independientemente antes de su mezclamiento, de tal forma que durante el mezclamiento la temperatura de la mezcla esté en el intervalo de 230ºC a 300ºC, calentándose las partículas macizas a una temperatura superior a la del aglutinante.

Description

Composiciones que comprenden partículas macizas y un aglutinante.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a composiciones, especialmente a elementos para la construcción, que comprenden partículas macizas y un aglutinante, y a un proceso para su preparación.

Antecedentes de la invención

Los polímeros, en forma de plásticos sintéticos, han llegado a ser en los últimos años un material básico útil en una amplia gama de productos de utilidad y de consumo. El uso de poliésteres en botellas para bebidas y recipientes para alimentos se puede resaltar particularmente por el reciente crecimiento aparentemente exponencial en el consumo de materiales polímeros. Sin embargo, este uso incrementado de productos de consumo de vida corta crea un alto volumen de materiales usados, que trae consigo el problema del desecho.

La gran estabilidad e indestructibilidad general de los polímeros sintéticos, que ocasiona la gran demanda de estos materiales, provoca también varios problemas para su desecho. El desecho en vertederos no es atractivo toda vez que los polímeros pueden permanecer inalterados en el terreno durante años. El desecho mediante incineración puede producir gases nocivos y/o emisión de dióxido de carbono dependiendo de los polímeros implicados. Los plásticos biodegradables han sido introducidos en una escala muy pequeña, pero no son los materiales preferidos para muchas aplicaciones, y aun así el tiempo para su biodegradación es largo. La atención se ha vuelto por lo tanto en los últimos años a la reutilización o reciclaje de materiales polímeros sintéticos.

Se han hecho muchas propuestas para el reciclaje de los materiales sintéticos usados comúnmente en productos de consumo de vida corta. Estos polímeros sintéticos generalmente se encuentran en la clase de polímeros de poliéster, tales como, por ejemplo, PET [poli(tereftalato de etileno)] usado ampliamente en botellas y recipientes para alimentos. Sin embargo, debido a la naturaleza de los productos para los que son usados, no es económico reciclar estos materiales para volverlos a usar como el mismo producto. Para volverlos a usar como botellas y recipientes para alimentos, por ejemplo, o en muchos otros usos existentes o propuestos, la botella o los materiales para alimentos usados tienen que ser recuperados como un producto virtualmente puro, es decir, limpio y libre de etiquetas y componentes que no sean PET, para su reprocesamiento para fabricar productos de consumo.

En la industria de productos de consumo existe una tendencia continua a productos polímeros cada vez más mejorados: a botellas que tengan mejores propiedades de barrera, y por lo tanto un área de uso extendida y generalmente a una mínima o ninguna contaminación de contenidos de alimentos/bebidas. Por lo tanto, técnicamente los productos polímeros hechos de, por ejemplo PET y poliésteres relacionados, se están volviendo cada vez más complejos para mejorar así su comportamiento y atractivo, pero esto trae consigo una capacidad de reciclaje reducida adicional debido a la presencia de aditivos y contaminantes o al uso de mezclas de polímeros o de diferentes polímeros en estructuras complejas de material compuesto, por ejemplo, en capas múltiples. La complejidad de los productos mejorados incrementa la necesidad de polímeros virtualmente puros en el reciclaje, pero su complejidad hace difícil y costoso el aislamiento de un polímero virtualmente puro.

Las propuestas para el uso de materiales polímeros, especialmente materiales residuales o usados, que utilizan los productos polímeros residuales o usados directamente sin necesidad de limpieza ni reprocesamiento podrían ser comercialmente atractivas ya que esto evita la recuperación de polímeros puros para su reutilización. Un campo en donde este uso directo ha sido explorado es el uso de materiales polímeros en productos para la industria de la construcción.

La publicación de la patente internacional WO 00/46164 describe una composición en estado sólido que comprende partículas macizas, que no son únicamente partículas de carbono, combinadas con un aglutinante hidrocarbonado que existe como un sistema en dos fases de asfaltenos en hidrocarburos. Las partículas macizas de estas composiciones se pueden seleccionar de una amplia gama de materiales, incluyendo polímeros, pero preferiblemente son conchas, partículas minerales y/o partículas de madera. Estas composiciones encuentran uso especial como sustitución del hormigón. La publicación de la patente internacional WO 01/62476 se basa en esta propuesta al describir un método para fabricar un producto para la construcción a partir de una mezcla de material en partículas y un aglutinante termoplástico, que puede ser por ejemplo polietileno, poliuretano o poli(cloruro de vinilo), calentando la mezcla, conformándola por medio de una acción de prensado y enfriamiento. Se prefiere un aglutinante bituminoso debido a la excelente resistencia a la flexión y otros atributos que este aglutinante da a los productos para la construcción resultantes.

La memoria de la patente alemana Nº 197 10 895 propone un método para aglomerar partículas finas con materiales polímeros con el fin de facilitar la manipulación o el desecho de materiales en partículas finas, especialmente de residuos. Aunque se describe una amplia gama de materiales en partículas y polímeros, se da preferencia a la aglomeración de arena procedente de la industria de la grava o polvos o polvos finos de hierro que son un problema en la industria de la fundición. Se muestra que cada uno es aglomerado con una mezcla de polímeros residuales que tiene una alta proporción (respectivamente 95% y 97% en peso en los dos ejemplos) de polietileno y polipropileno. El aglomerado se prepara añadiendo el(los) polímero(s) residuales no calentados a material sólido precalentado a 90-250ºC, fundiendo de esta manera el polímero usando el calor almacenado, a continuación se homogeneiza la mezcla y cuando es adecuado se moldea y se enfría. No existe sugerencia alguna de que el uso directo de esta mezcla formada de material en partículas y polímeros residuales como materiales para la construcción fuertes sea posible en absoluto.

Se conocen también procesos para producir materiales de construcción u otros materiales a partir de residuos domésticos o industriales pulverizados y como aglutinarlos con materiales polímeros para su reutilización como materiales para la construcción o pavimentación (GB-A-2.291.419 y US-A-5.403.117). La memoria de la patente LV-B-12442 revisa un proceso para fabricar elementos de material compuesto para la construcción usando residuos, arena o grava de construcción triturados y calentados (a una temperatura de 350ºC a 400ºC), mezclados con residuos de polietileno y poli(tereftalato de etileno) no calentado que después se corta mientras está siendo mezclado, y calentado, con el material en partículas. Este documento se refiere a propuestas anteriores, las cuales también usan material en partículas precalentado (a temperaturas de 100 a 250ºC, o 50 a 350ºC) en combinación con aglutinantes polímeros.

Sumario de la invención

Los autores de la presente invención han descubierto ahora un proceso para preparar materiales compuestos de aglutinante polímero y partículas macizas que tienen una alta resistencia, que es particularmente adecuado cuando se van a usar polímeros reciclados o residuales.

En consecuencia, la presente invención proporciona un procedimiento para la preparación de una composición, que comprende una matriz de partículas macizas incrustadas en un aglutinante, en donde el aglutinante está presente en una cantidad en el intervalo de 15% a 50% en peso y comprende un polímero residual o reciclado, seleccionado del grupo de polipropileno, poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno), y sus mezclas, comprendiendo dicho procedimiento mezclar partículas y aglutinante calentados, conformar dicha mezcla si se desea, y dejarla que solidifique, en el que el aglutinante se calientan antes del mezclamiento a una temperatura en el intervalo de 50ºC a 240ºC, y las partículas macizas se calientan antes del mezclamiento a una temperatura en el intervalo de 150ºC a 350ºC, calentándose ambos independientemente antes de su mezclamiento, de tal forma que durante el mezclamiento la temperatura de la mezcla esté en el intervalo de 230ºC a 300ºC, calentándose las partículas macizas a una temperatura superior a la del aglutinante.

Aunque es posible preparar estos materiales compuestos usando otros procedimientos, tales como los de la técnica anterior en los que uno o ambos de los componentes se mezcla sin calentar y si es necesario seguido por calentamiento para hacer que se funda el aglutinante polímero, se ha encontrado que el procedimiento de la presente invención produce materiales compuestos de resistencia a la flexión extremadamente alta.

En el procedimiento de la presente invención, pueden usarse fácilmente materiales polímeros reciclados en forma de residuos o usados sin limpieza ni separación de mezclas de polímeros o de aditivos.

En los productos de material compuesto para la construcción, es probable que las partículas no polímeras sólidas formen normalmente la parte material de más bajo costo del producto. Por lo tanto, podría ser deseable que el material aglutinante más costoso comprendiera una proporción de la composición de la presente invención tan baja como fuera posible para cumplir la retención de resistencia etc. Los autores de la presente invención han encontrado que es posible preparar elementos para la construcción fuertes usando cantidades menores de materiales polímeros como aglutinante. Sin embargo, también han encontrado que el incremento en el contenido de aglutinante proporciona productos de resistencia sustancialmente mayor; dichos materiales compuestos se pueden usar para productos valiosos. Debido a su aspecto atractivo, estos materiales compuestos también pueden usarse como materiales decorativos para la construcción.

Se ha encontrado además que ciertas composiciones de partículas macizas y aglutinante polímero son particularmente útiles. En consecuencia, la presente invención proporciona también una composición que comprende una matriz de partículas macizas, que comprende al menos dos grupos de tipos de partículas seleccionados de áridos, arena y carga, incrustados en un aglutinante, que es predominantemente poli(tereftalato de etileno), en donde el aglutinante está presente en una cantidad en el intervalo de 1 a 50% en peso.

Estas composiciones tienen una resistencia a la flexión particularmente alta y otras propiedades útiles para la construcción, tales como resistencia a la compresión, resistencia a la tracción, dureza, etc. La presente invención proporciona por lo tanto el uso en la construcción de las composiciones de la presente invención o las que pueden obtenerse mediante el procedimiento de la presente invención, especialmente en forma de elementos para la construcción.

Los elementos para la construcción de la presente invención comprenden también elementos decorativos para uso en la industria de la construcción.

Descripción detallada de la invención

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un procedimiento para la preparación de una composición, que comprende una matriz de partículas macizas incrustadas en un aglutinante, en donde el aglutinante está presente en una cantidad en el intervalo de 15 a 50% en peso y comprende un polímero termoplástico sintético específico, comprendiendo dicho procedimiento mezclar partículas calentadas y aglutinante, conformar si se desea y dejar que se solidifique la mezcla, en donde las partículas macizas y el aglutinante se calientan independientemente y a diferente temperaturas antes del mezclamiento de tal manera que durante el mezclamiento la temperatura de la mezcla esté en el intervalo de 230ºC a 300ºC, calentándose las partículas macizas a una temperatura superior a la del
aglutinante.

El calentamiento tanto de las partículas macizas como del aglutinante polímero en los materiales compuestos ha sido sugerido en el documento WO 93/08974. El uso de los regímenes de calentamiento del procedimiento de la presente invención permite que sea necesario únicamente el calentamiento moderado de ambos componentes para lograr una temperatura de mezcla deseable que permitirá que se funda el aglutinante polímero y se mezcle completamente con las partículas macizas. Las propuestas de la técnica anterior comúnmente sólo calientan los componentes sólidos porque naturalmente es la opción más fácil para su manipulación; sin embargo, en el pasado las partículas macizas no se calentaban hasta una temperatura adecuadamente elevada para permitir la fusión completa del aglutinante polímero o se calentaban a una temperatura demasiado elevada haciendo que el aglutinante se licuara. En este último caso existe el riesgo sustancial de que aparezcan puntos calientes en el aglutinante polímero los cuales provocaran la despolimerización que afectará la resistencia e integridad del producto final, haciéndolo inutilizable para cualquier finalidad que requiera estas propiedades.

Cuando el aglutinante polímero procede de materiales reciclados, el precalentamiento del aglutinante puede garantizar que el material aglutinante esté seco. Esto también es importante porque el líquido del aglutinante, por ejemplo por el uso de botellas de plástico no tratadas y recicladas, también puede provocar la degradación del polímero durante el tratamiento y puede debilitar la resistencia mecánica de la composición final.

También puede usarse como aglutinante una mezcla de polímeros. Muy adecuadamente, sólo un polímero forma la parte principal del aglutinante, es decir, está presente en una cantidad de 50% en peso (basado en el aglutinante total) o más; en la presente memoria, un polímero utilizado en esta cantidad se denomina el polímero predominante. Preferiblemente, el polímero predominante presente como aglutinante es un poliéster, pero como polímero predominante o como polímero adicional en el aglutinante se pueden usar otros polímeros termoplásticos. Un polímero adicional muy adecuado es polipropileno (en la presente memoria denominado PP).

El polímero principal presente como aglutinante en el procedimiento de la invención se selecciona de poli(tereftalato de etileno) (PET), poli(tereftalato de butileno) y poli(tereftalato de trimetilo). El que más se prefiere es PET. Para este uso de material polímero, el polímero es polímero residual o usado. El término "residual" en la presente memoria incluye materiales desechados pero no usados, tal como un polímero fuera de especificaciones procedente de plantas de fabricación; el término "usado" de la presente memoria también se denomina "reciclado". Se prefiere especialmente como polímero predominante PET usado/reciclado, especialmente PET procedente de aplicaciones de envasado, particularmente botellas de PET usadas.

Muy adecuadamente, el aglutinante polímero se granula o desmenuza en escamas antes de ser utilizado en el procedimiento de la invención.

Cuando el polímero es poli(tereftalato de etileno) residual o reciclado, mezclado opcionalmente con polipropileno residual o reciclado, se prefiere además que el aglutinante sea precalentado hasta una temperatura en el intervalo de 180ºC a 240ºC y que las partículas macizas sean precalentadas a una temperatura de 300ºC.

En el procedimiento de la invención, no es necesario que todas las partículas macizas se añadan al aglutinante polímeros antes del mezclamiento. De hecho es conveniente sólo si una porción de las partículas macizas se mezcla inicialmente con el aglutinante. Cuando las partículas macizas usadas tienen tamaños variados, convenientemente las partículas mayores se mezclan en primer lugar con el aglutinante formando una mezcla bien mezclada u homogénea y luego se añaden las partículas menores y se continúa el mezclamiento. En tal caso podría ocurrir que las partículas añadidas al final no tuvieran que ser precalentadas antes del mezclamiento. Sin embargo, se prefiere que todas las partículas sean precalentadas, independientemente de la etapa en la que sean mezcladas con el aglutinante.

Cuando se usan partículas macizas que son una combinación de áridos, carga y arena, es muy adecuado que todas las partículas sean calentadas antes de mezclarlas con el aglutinante, mezclándose en primer lugar los áridos y los materiales de arena con el aglutinante, y añadiéndose posteriormente la carga durante el mezclamiento.

Se ha encontrado además que son particularmente útiles ciertas composiciones de partículas macizas y aglutinante polímero. En consecuencia, la presente invención proporciona también una composición que comprende una matriz de partículas macizas, que comprende al menos dos grupos de tipos de partículas seleccionadas de áridos, arena y carga, incrustadas en un aglutinante, que es predominantemente poli(tereftalato de etileno), en donde el aglutinante está presente en una cantidad en el intervalo de 1% a 50% en peso.

Propuestas anteriores que se refieren al uso de aglutinantes a base de PET con partículas macizas han usado partículas predominantemente pequeñas, véase por ejemplo, los documentos JP 61-244736-A y WO 93/08974.

Las composiciones de la presente invención poseen una resistencia a la flexión particularmente alta y otras propiedades útiles para la construcción, tales como resistencia a la compresión, resistencia a la tracción, dureza, etc. La presente invención proporciona por lo tanto el uso en la construcción de composiciones de la presente invención o las que pueden obtenerse mediante el procedimiento de la presente invención, especialmente en forma de elementos para la construcción.

Según se usa en la presente memoria, debe entenderse que un elemento para la construcción es un componente macizo autoportante normalmente de dimensiones fijas, que se usa en la construcción y por lo tanto tiene una resistencia a la flexión suficiente para ser capaz de soportar carga o peso. Los materiales de hormigón de cemento convencionales tardan de 7 a 28 días en fraguar y crear un producto de resistencia a la flexión utilizable; los elementos para la construcción de la presente invención tienen sin embargo la resistencia adecuada muy pronto después de su producción y enfriamiento, es decir los elementos para la construcción de la presente invención muestran la resistencia a la flexión unos minutos después de su producción para elementos pequeños y después de un día para elementos grandes. La expresión elementos para la construcción incluye, aunque sin estar limitados a ellos, elementos para la construcción tales como tuberías, baldosas, incluyendo azulejos, baldosas para suelos y tejas, piedras de pavimentación (pavimentadores), losas, ladrillos, revestimientos para construcciones, cimientos, paneles, canalones y/o conductos. Las dimensiones de los elementos para la construcción de acuerdo con la invención serán establecidas por el uso propuesto.

Las composiciones de la presente invención son también extremadamente atractivas visualmente y por lo tanto encuentran también utilidad como materiales decorativos. Dependiendo de las partículas macizas usadas las composiciones pueden simular mármol o granito tanto visualmente como en términos de resistencia. De esta manera, aunque es posible que las composiciones o elementos para la construcción de acuerdo con la presente invención, o preparados mediante el procedimiento de la invención, sean una sustitución de las composiciones estructurales de uso general convencionales, tal como el hormigón; estas composiciones o elementos son especialmente atractivos para usar como un mármol o granito "cultivado", por ejemplo para baldosas, azulejos, tejas, revestimientos para la construcción de lujo, y para superficies de trabajo en cocinas.

Cuando se usan en la construcción de acuerdo con la presente invención, las composiciones o elementos para la construcción de la presente invención, o preparados de acuerdo con ella, tienen además la ventaja significativa de que pueden ser reciclados para su reutilización en un proceso sencillo y económico. De esta manera, no sólo proporcionan un medio mediante el cual, por ejemplo, los poliésteres usados pueden reutilizarse, sino que también los propios productos son reutilizables y no dan lugar a posteriores preocupaciones de desecho o ambientales. Esto significa que el presente problema de los residuos asociado con, por ejemplo, los poliésteres después de su consumo se resuelve de manera sostenible.

Si se desea, para poder aumentar las propiedades de soporte de carga, las composiciones o elementos para la construcción de la invención, o preparados de acuerdo con ella, pueden contener refuerzos tales como barras de acero, malla de acero, polímeros, fibras de vidrio, fibras de carbono, escamas de carbono y/o tela de carbono. Sin embargo, la resistencia a la flexión mostrada por los materiales de la presente invención es tal que para la mayoría de las aplicaciones, tales como baldosas, etc., no se requiere un reforzamiento adicional. Podría ser útil tener materiales de diferentes colores y esto puede lograrse mediante la inclusión de pigmentos en los materiales durante la producción, por la simple adición de un colorante o mediante el uso de partículas macizas coloreadas.

El aglutinante polímero en composiciones de la invención esta presente en una cantidad de 1 a 50% en peso. Esta presente adecuadamente al menos 5%, o muy adecuadamente al menos 15%, en peso de aglutinante polímero. Preferiblemente, el aglutinante esta presente en una cantidad de 5% a 45% en peso, más preferiblemente de 15% a 45%, más preferiblemente de 15% a 35% en peso. Se han encontrado buenos resultados en términos de alta resistencia a la flexión de los materiales resultantes con el uso de 20% a 35% en peso de aglutinante polímero, pero para algunas aplicaciones una cantidad tan pequeña como 10% en peso, o menos, de aglutinante polímero, especialmente en forma de PET o PET más PP, puede proporcionar una resistencia a la flexión suficientemente adecuada. De hecho, podría ser económicamente favorable, y aún crear un producto de buena resistencia a la flexión, usar en el intervalo de 5% a 25% en peso, convenientemente de 10% a 20% en peso, de aglutinante polímero.

El polímero predominante presente como aglutinante es poli(tereftalato de etileno). Para dicho uso de material polímero, el polímero no tiene que ser puro; de hecho por razones económicas es más preferiblemente polímero residual o usado. El término "residual" en la presente memoria incluye materiales desechados pero no usados, tales como polímeros fuera de especificaciones de plantas de fabricación; el término "usado" en la presente memoria también se denomina "reciclado". Se prefiere especialmente como polímero predominante PET usado/reciclado, especialmente PET de aplicaciones de envasado, particularmente botellas de PET usadas.

En forma reciclada el polímero, por ejemplo PET, puede utilizarse cuando esté contaminado con, por ejemplo, contenido de ^{-}botellas; con etiquetas de papel/pegamentos, con cápsulas de polipropileno o cápsulas de aluminio, con aceite o suciedad, arena, arcilla. También es posible usar por ejemplo botellas de PET que tengan capas múltiples, por ejemplo, copolímero de etileno-acetato de vinilo (EVA), o nilón, sílice o arcilla, o revestimiento de resina epoxídica, e incluyendo comonómeros y/o aditivos. El polímero PET reciclado puede estar en forma de botellas coloreadas, o de botellas de colores mixtos. También puede usarse PET con diferente índice de viscosidad. Incluso puede ser, por ejemplo, PET contaminado con otros polímeros: poli(cloruro de vinilo) (PVC) o incluso polipropileno, LDPE, HDPE y poliestireno. Posiblemente incluso junto con los materiales polímeros reciclados podrían utilizarse polímeros termoendurecibles, materiales textiles y otros residuos de poliéster o poliamida en cantidades pequeñas.

Preferiblemente, el aglutinante está compuesto del polímero termoplástico sintético requerido en una cantidad que es al menos 50%, más preferiblemente al menos 75%, especialmente al menos 80% y más especialmente al menos 90% en peso basado en el aglutinante total. El polímero puede comprender por lo tanto en el intervalo de 50% a 100% en peso de aglutinante total.

Cuando se utilizan en forma de residuos o usada, particularmente esta última, normalmente estarán presentes contaminantes en el polímero, que formarán parte del aglutinante. De esta manera, puede encontrarse en el aglutinante en el intervalo de 0,001 a 5, especialmente 0,001 a 2, por ciento en peso de componente no polímero.

Cuando el aglutinante no es únicamente el polímero predominante, el resto se puede seleccionar de cualquiera de los materiales que puedan mejorar la resistencia u otras propiedades del aglutinante o del elemento para la construcción, pero se prefiere material residual adicional que está asociado con el polímero usado, por ejemplo, poliéster reciclado o residual, por ejemplo otros polímeros o materiales no polímeros de, por ejemplo, cápsulas de botellas, materiales de etiquetado y/o cualquiera de los contaminantes antes mencionados.

Sorprendentemente se ha encontrado que la combinación de cantidades pequeñas de polipropileno (PP), por ejemplo PP usado, con PET usado permite una preparación más fácil de la composición de la invención y puede conducir a un producto mejorado en comparación con el mismo producto que tenga únicamente PET usado como aglutinante. Un aglutinante muy útil comprende de 70% a 90% en peso de PET, preferiblemente PET residual o reciclado, y especialmente de 80% a 85% en peso de PET, siendo el resto polipropileno, especialmente polipropileno residual o reciclado. Por supuesto, se apreciará que en dichas combinaciones, puede estar además presente en el aglutinante una pequeña cantidad (por ejemplo hasta 1% o 2% en peso) de materiales contaminantes si se usan materiales reciclados, por ejemplo, botellas.

En principio, cualesquiera partículas macizas adecuadas pueden usarse en la composición de la presente invención, o en el procedimiento de la presente invención; adecuadamente las partículas macizas no son material polímero. El material sólido tiene que mantener su naturaleza sólida, es decir, ser capaz de evitar la degradación, a la temperatura de preparación de la composición de la presente invención.

Una lista no exhaustiva de partículas macizas que pueden usarse comprende partículas minerales, cemento, hormigón, polvo, asfalto reciclado, neumáticos reciclados, arcilla, arena vieja, granito triturado o reciclado, partículas porosas tales como zeolita y perlita, conchas, conchas trituradas, residuos orgánicos tal como hojas y huesos, cenizas volantes, caucho, vidrio y partículas de metal, tal como chatarra de aluminio. Las partículas macizas que dan resultados particularmente buenos son partículas minerales, especialmente combinaciones de piedras, tales como guijarros y materiales arenosos.

Preferiblemente, las partículas macizas son una combinación de partículas que tienen un tamaño de partícula de cómo máximo 63 micrómetros (denominada carga) y partículas que tienen un tamaño de partícula en el intervalo de 63 micrómetros a 2 mm (denominada arena), especialmente con un tamaño máximo de 0,5 mm, y partículas con un tamaño de partícula en el intervalo de 2 a 32 mm (denominadas piedras o áridos), preferiblemente de 2 a 16 mm, especialmente de 2 a 8 mm, opcionalmente en combinación con partículas que tienen mayores tamaños. Los tamaños de las partículas se miden tamizándolas con tamices que tienen aberturas del tamaño indicado. Mediante el método ASTM esto puede llevar a que la arena sea medida de forma que tiene un tamaño de grano inferior a 0.

Preferiblemente, la cantidad de cada uno de carga, arena y piedras está en el intervalo de 10% a 70% en peso, (la combinación hasta un total de 100% en peso) basada en la cantidad total de partículas macizas. Partículas macizas que tengan un tamaño de partícula superior a 32 mm pueden estar presentes si se van a fabricar objetos grandes. Si no se incorpora arena y/o carga en un elemento para la construcción de la presente invención, se puede fabricar una composición porosa pero sólida.

Además, la composición de acuerdo con la presente invención, o preparada mediante el procedimiento de la invención, puede comprender materiales magnéticos, tales como partículas de hierro, si se desea una composición magnética. Igualmente, se puede añadir grafito para conferirle conductividad eléctrica o para refuerzo, o puede añadirse un material con un alto contenido dieléctrico, tal como titanato de bario, si se desea una capacidad para conductividad eléctrica.

Si la composición o elemento para la construcción va usarse para materiales aislantes del calor que llevan carga, el material puede contener partículas macizas para aumentar sus propiedades de aislamiento del calor. Si la composición o elemento se va a usar para conducir calor, puede contener partículas macizas para aumentar sus propiedades de conductividad del calor. Igualmente, si la composición o elemento se va a usar para el aislamiento o amortiguación del sonido, puede contener partículas macizas para aumentar sus propiedades de aislamiento y/o amortiguación del sonido.

Las composiciones de la presente invención tienen una buena resistencia a la flexión de acuerdo con la norma NEN 7014, "Nederlands Normalisatie Instituut", 2ª edición, 8/1974, o con la norma de construcción holandesa NEN EN 198-1. Preferiblemente, la resistencia a la flexión es al menos 3 N/mm^{2}, más preferiblemente al menos 7 N/mm^{2} mediante el primer método, más preferiblemente al menos 10 N/mm^{2}, más preferiblemente al menos 20, y especialmente al menos 30 N/mm^{2}, medida por el último método.

Se ha encontrado que la buena resistencia a la flexión de las composiciones de la invención se puede mantener incluso después de su exposición a disolventes orgánicos y después de su exposición a soluciones ácidas. En particular, se ha encontrado que los elementos para la construcción a base de PET de la invención presentan una adsorción muy baja de disolventes orgánicos y mantienen una superficie limpia. Esto hace que dichos elementos sean atractivos para usos en los que pueden ser expuestos a hidrocarburos durante su uso, tales como materiales de pavimentación o construcción en sitios industriales, de refino y/o de venta de gasolina, o a materiales ácidos durante su uso, tales como tuberías de desagüe, plantas de tratamiento biológico y nuevamente sitios industriales (especialmente químicos). Comúnmente se excluyen el uso de materiales convencionales, tales como hormigones de cemento, en áreas tales como estaciones de servicio debido a su capacidad para adsorber hidrocarburos, ya que pueden pasar a través del hormigón y provocar la contaminación del suelo.

Se ha encontrado que las composiciones o elementos para la construcción de la presente invención también pueden presentar buenas resistencias a la compresión. Las resistencias a la compresión medidas por la norma de construcción holandesa NEN EN 196-1 que pueden obtenerse son de 50 N/mm^{2} o más, preferiblemente 80 N/mm^{2} o más; posiblemente pueden alcanzarse resistencias de 100 N/mm^{2} o más. La presencia de partículas de micro-refuerzo, tales como grafito o fibras de carbono, puede aumentar la resistencia a la flexión y compresión. Sin embargo, para muchas aplicaciones dichas altas resistencias a la compresión no son necesarias.

Para mejorar aún más las propiedades del aglutinante polímero, las composiciones o elementos para la construcción de la presente invención, o preparadas mediante el procedimiento de la invención, pueden contener aditivos convencionales para aumentar más su dureza, resistencia a la flexión y/o adhesión. Adecuadamente, una composición o elemento para la construcción puede comprender hasta 3% en peso de hierro y/o uno o más compuestos que contengan hierro o lodo rojo (una corriente residual de la producción de aluminio que contiene cantidades significativas de óxido de hierro), basado en la cantidad de aglutinante polímero, más preferiblemente de 0,001% a 1% en peso. Más preferiblemente, el compuesto de hierro es óxido de hierro. El hierro y/o compuesto de hierro puede actuar simultáneamente como pigmento.

Las composiciones o elementos para la construcción de la presente invención, o preparados por el procedimiento de la misma, pueden comprender además compuestos para cambiar las propiedades del producto final y/o para facilitar la fabricación del elemento para la construcción y/o producto final. Una lista no exhaustiva de compuestos adicionales que pueden estar presentes comprende parafinas pesadas, azufre, polietileno, polipropileno, copolímero de etileno-acetato de vinilo, elastómeros y polímeros que contengan grupos epoxídicos disponibles como los descritos en WO 96/28513.

Todos estos compuestos adicionales sólo deben estar presentes en cantidades menores, adecuadamente como máximo 5% en peso, basado en la composición/elemento total, y normalmente estarán presentes en cantidades mucho más bajas, por ejemplo en el intervalo de 0,1% a 1% ó 2% en peso.

El aspecto de las composiciones o elementos para la construcción de la presente invención puede ser cambiado según se desee para su aplicación. Para cambiar el color, se puede usar cualquiera de los pigmentos convencionales, siendo un ejemplo material de carga de lodo rojo como se ha mencionado antes. Para obtener una superficie lisa, la superficie puede ser tratada con una llama o pueden ajustarse los tamaños de las partículas macizas, como saben los expertos en la técnica. Para mejorar el aspecto, la superficie puede ser tratada con cera o materiales similares a la cera, tales como cera de abeja, cera de petróleo, cera sintética o pulimento que contenga siliconas.

Se ha encontrado que ciertas cargas pueden ser particularmente útiles en las composiciones o elementos para la construcción de la presente invención, o preparados por el procedimiento de la invención. Para impartir color, son muy útiles los óxidos de hierro. Para ayudar tanto en el color como en la absorción de cloruro de hidrógeno gaseoso, que puede ser liberado a temperaturas elevadas si está presente PVC en el aglutinante polímero, se puede usar carbonato de calcio. Además, se ha encontrado que el uso de dióxido de titanio, también un buen colorante, imparte mejoras en la resistencia a la flexión a una composición/elemento de la presente invención. El dióxido de titanio está presente preferiblemente en una cantidad en el intervalo de 2 a 9, más preferiblemente de 3 a 8, especialmente de 5 a 5,5, por ciento en peso, basado en la composición total.

La composición de la presente invención se puede preparar en cualquier forma adecuada. Opcionalmente, el aglutinante polímero se puede preparar como una suspensión o emulsión que se mezcla posteriormente con las partículas macizas. Preferiblemente, las partículas macizas se mezclaran con aglutinante polímero fundido, por ejemplo, se funde el polímero y se mezcla con partículas macizas frías o calientes, o partículas macizas calientes se mezclan con aglutinante caliente o frío. Los polímeros adecuados para usarse en la presente invención como polímero predominante en el aglutinante, generalmente funden a temperaturas superiores a 200ºC, por ejemplo, la composición de la presente invención puede prepararse mezclando con calor las partículas macizas y el polímero a una temperatura que sea al menos suficiente para hacer que el polímero funda o se vuelva suficientemente pegajoso para aglutinar las partículas macizas, y dejando luego que se solidifique la mezcla resultante.

Es útil que en la etapa de mezclamiento, se aplique energía mecánica, tal como la que proviene de la agitación con un agitador rígido, por ejemplo de acero, o a partir de la extrusión, para ayudar con calentamiento a obtener un buen mezclamiento o, a bajas cantidades de aglutinante, una película delgada alrededor de la mayoría de las partículas macizas. Es posible que la adición de un fundente o un disolvente orgánico en pequeñas cantidades pueda ayudar a reblandecer el polímero, lo que significa que pueden usarse temperaturas inferiores a las que se usarían en otro caso para el procedimiento de preparación.

Podría ser útil combinar la conformación del elemento para la construcción con la etapa de calentamiento, por ejemplo calentando con compresión, o calentando mientras se coloca en un molde. Un método de preparación adecuado es el descrito en el documento WO 01/62476.

Se ha encontrado que la forma del material polímero es significativa para hacer posible la facilidad de fabricación, en particular la facilidad de mezclamiento y la facilidad de separación de un molde después del enfriamiento. Preferiblemente, el polímero se utiliza en forma de partículas, virutas o escamas. Se prefieren menos las partículas que tienen forma acicular o de "vermicelli". Materiales particularmente adecuados han sido preparados por ejemplo usando escamas o virutas de material de PET de un tamaño aproximado de 5 mm por 5 mm por 1 mm de espesor, o 10 mm por 10 mm por 2 mm de espesor. En el uso a gran escala o comercial, naturalmente podrían utilizarse escamas o partículas mayores.

La temperatura de trabajo preferida del procedimiento depende del tipo de polímero utilizado como aglutinante y también de la forma del polímero si se usa en forma de partículas. Generalmente, las condiciones de temperatura y de mezclamiento que son las más adecuadas para una combinación particular de partículas y aglutinante se pueden determinar fácilmente por simple experimentación rutinaria. En general, cuanto mayores sean las partículas, mayor será la temperatura necesaria para fundir el polímero o hacerlo pegajoso. La presencia y tamaño de las partículas macizas y no polímeras también puede influir sobre la temperatura utilizada.

Preferiblemente, la temperatura de mezclamiento estará en el intervalo de 200 a 300ºC, más preferiblemente de 240 a 300ºC. Resultados útiles cuando se utiliza PET como el material aglutinante principal se han obtenidos cuando se mezclan a una. temperatura de 240ºC. También se ha encontrado útil que tanto las partículas como los materiales aglutinantes sean precalentados antes del mezclamiento, y especialmente que las partículas macizas sean calentadas a una temperatura más alta que la del aglutinante polímero. El tiempo requerido para que tenga lugar un mezclamiento eficaz depende hasta cierto punto de la temperatura de mezclamiento y, si se usan materiales de partida precalentados, de la diferencia de temperatura entre los dos componentes. Sin embargo, podría ser deseable con ciertas combinaciones mantener la temperatura de precalentamiento de los dos componentes lo más próxima posible para poder minimizar así el tiempo de mezclamiento.

También puede ser útil mantener calentada la mezcla después del mezclamiento, a una temperatura elevada durante un periodo de tiempo adicional, antes de la conformación y el enfriamiento. En ciertas circunstancias, este calentamiento puede aumentar la resistencia del elemento para la construcción resultante. Este tratamiento con calor se puede llevar a cabo a la temperatura de mezclamiento o a una temperatura ligeramente superior, por ejemplo, de cómo máximo 300ºC, o una temperatura inferior, por ejemplo al menos 100ºC, y durante un periodo de tiempo en el intervalo de 10 minutos a 1 hora. Pueden aplicarse mayores temperaturas y tiempos más largos pero no son atractivos por razones económicas y debido a que esto puede provocar la despolimerización del aglutinante polímero.

Como se indicó anteriormente, además podría ser útil precalentar tanto el componente polímero como las partículas macizas antes del mezclamiento.

La etapa de conformación se puede efectuar de cualquier forma adecuada conocida por los expertos para obtener el producto final deseado. De esta manera, para obtener baldosas, ladrillos, placas y artículos decorativos, la conformación puede realizarse mediante moldeo por compresión. Para la preparación de tubos, para la conformación puede usarse extrusión. Ambas técnicas son muy conocidas por los expertos.

Para el enfriamiento, naturalmente las composiciones calentadas y conformadas se pueden dejar enfriar por su cuenta pero ya que esto puede llevar mucho tiempo, es conveniente enfriar rápidamente los productos conformados, por ejemplo con agua, para acelerar su enfriamiento.

Puede ser posible preparar las composiciones de acuerdo con la presente invención, usando el aglutinante polímero, opcionalmente junto con las partículas macizas, en forma de partículas que contengan aglutinante, más específicamente en forma de un material granulado o en polvo que contenga aglutinante. Ninguna, parte o todas las partículas macizas pueden estar presentes en las partículas que contengan aglutinante. Las partículas que contienen aglutinante son fáciles de usar en el transporte y durante la fabricación. Dichas partículas que contienen aglutinante pueden contener los aditivos adicionales opcionales antes mencionados, tales como pigmentos.

Sin embargo, preferiblemente, las composiciones de la presente invención se preparan mediante el procedimiento de la presente invención.

La presente invención será ahora ilustrada por los siguientes ejemplos.

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Ejemplos

En los siguientes ejemplos:

El "método Marshall" aplicado ha sido descrito en "Standaard Regelgeving Advisering Wegenbouw", 1995, ensayo 47 (páginas 111-119) con la diferencia de que se midió la distribución del tamaño de partícula de cada lote de partículas macizas y se reunieron los diferentes lotes para obtener la distribución de tamaño de partícula deseada, en lugar se separar los áridos minerales en fracciones separadas.

La distribución del tamaño de grano para los componentes individuales se determinó mediante tamizado con conjuntos de tamices ASTM.

Todos los porcentajes se dan en peso, a menos que se especifique lo contrario.

Ejemplos 1 a 4

En estos ejemplos se midió la resistencia a la flexión de acuerdo con el ensayo de flexión de tres puntos estándar que proporciona resultados que se corresponden con los del ensayo NEN 7014 del "Nederlands Normalisatie Instituut", 2ª edición, 8/1974, como está descrito en el manual "Standard RAW Bepalingen 1995" editado por C. R. O. W.; ISBN 90-6628-198-7.

Ejemplo 1

Se trataron botellas de PET (poli(tereftalato de etileno)) usadas transparentes para eliminarles las etiquetas, las cápsulas de polipropileno, los fondos de las botellas y las porciones superiores de las botellas que contenían las secciones más gruesas de las botellas. El resto de las botellas de PET se trituraron formando escamas transparentes con un tamaño aproximado de 5 mm por 5 mm por 1 mm de espesor.

Se mezclaron 500 g de áridos, tamaño de grano 2 a 8 mm, y 500 g de arena, tamaño de grano 0 a 4 mm y se calentaron hasta 240ºC en una cubeta de mezclamiento. Con mezclamiento continuo y con el calentamiento proporcionado por las partículas calentadas, se añadieron también 130 g de las escamas de PET transparentes y no calentadas. Después de que se obtuvo una mezcla homogénea de los áridos, arena y aglutinante polímero se añadieron, a la mezcla calentada con mezclamiento continuo, 150 g de carga en forma de ladrillos de arcilla triturados con un tamaño de grano inferior a 0,063 mm. Después de la adición de toda la carga, toda la mezcla se calentó en un horno a 250ºC durante 10 minutos hasta que se licuó todo el polímero; se continuó agitando.

La mezcla se vertió después en un recipiente y se comprimió hasta obtener una piedra de dimensiones 200 mm por 100 mm por 20 mm bajo compresión de una carga de 15 toneladas sobre la superficie de 200 mm x 100 mm. No quedó ningún material en el recipiente de mezclamiento, lo que indica la buena capacidad de trabajo del aglutinante de PET y la "pegajosidad" mínima de la composición preparada final.

El recipiente se enfrió luego rápidamente en agua y se extrajo fácilmente la piedra producida.

La piedra tenía el aspecto de un ladrillo esmaltado brillante.

La resistencia a la flexión se determinó añadiendo cada vez más peso a un disco (cortado de la piedra producida usando un cortador de disco recubierto con diamante) hasta que el disco se rompe. Después del examen de la superficie de fractura se pudo observar que la rotura era limpia rompiéndose muchas de las partículas de los áridos, lo que indica que el aglutinante estaba estrechamente adherido a los áridos. Se determinó que el disco tenía una resistencia a la flexión de al menos 7 MPa, la resistencia a la rotura del material de áridos usado.

Ejemplo 2

Este ejemplo se llevó a cabo usando el mismo tamaño y cantidad de áridos, arena y carga que en el Ejemplo 1 y la misma cantidad de PET, pero en este ejemplo no fueron retiradas las etiquetas de las botellas de PET usadas antes de su trituración y también en lugar de triturarlo formando escamas, el PET se trituró en forma de un "vermicelli" con un tamaño aproximado de 5 mm por 150 mm.

Siguiendo el mismo procedimiento del ejemplo 1, excepto que los áridos y la arena se precalentaron hasta 270ºC y el "vermicelli" de PET también se precalentó hasta 180ºC antes de la adición a los áridos y a la arena, se preparó una piedra producida colocando la mezcla calentada final en un molde precalentado con un tamaño de 10 cm de diámetro y 7,5 mm de espesor y un bloque cilíndrico preparado en forma de bloques realizados de acuerdo con el método Marshall y posteriormente cortados en forma de discos de ensayo ("discos Marshall"). Se observó que debido a la mayor longitud del "vermicelli", el mezclamiento era menos eficaz que en el ejemplo 1 porque el mezclamiento requirió más tiempo y también mayor temperatura para reblandecer las virutas de polímero.

La resistencia a la flexión de este disco Marshall fue 5,9 MPa.

Ejemplo 3

De acuerdo con el método del ejemplo 2, se fabricaron los siguientes componentes en bloques Marshall y discos de 100 mm para los ensayos. Ni la piedra producida ni los discos mostraron grietas por contracción.

: 39,6% en peso de áridos con un tamaño de grano de 2 a 8 mm

: 39,6% en peso de arena con un tamaño de grano de 0 a 4 mm

: 10,8% en peso de carga Wigro

: 8,1% en peso de escamas de PET conformadas como en el ejemplo 1, y preparadas triturando botellas de PET que tenían mezclas de colores

: 1,8% en peso de escamas de polipropileno (PP) preparadas triturando cápsulas de polipropileno de botellas de PET y utilizadas sin precalentamiento.

La carga Wigro es un polvo de greda que puede obtenerse de la compañía Winterswijkscher Steen en Kalkgroeve B. V. y tiene un tamaño de partícula entre 0,001 y 0,02 mm. ("Wigro" es una marca comercial).

Cuando se realizo el ensayo, se encontró que la resistencia a la flexión estaba entre 6 y 7 MPa.

Ejemplo 4 Ensayos de inmersión

Se sometió a ensayo el producto del Ejemplo 3 para verificar su resistencia a la exposición a ácidos y a hidrocarburos, tales como los que se podrían encontrar al usarlo como materiales de pavimentación, por ejemplo en instalaciones industriales o de venta de gasolina. Los discos de ensayo Marshall separados de los materiales se mantuvieron sumergidos en Shell Sol K (un disolvente no aromático proporcionado por Shell Chemicals) y una solución 1 molar de HCl durante un tiempo y luego se aplicó el ensayo de flexión de tres puntos para determinar la estabilidad de la resistencia a la flexión.

La resistencia a la flexión se determinó después de 1 día, 7 días y 14 días. La resistencia a la flexión de cada disco de ensayo fue la misma en cada ocasión, es decir, los discos habían conservado su resistencia con el tiempo.

También se determinó en cada ocasión el peso de cada disco sumergido en Shell Sol K. Al final de 14 días el aumento en el peso del disco fue muy bajo, de 1,2% en peso.

De esta manera, se puede observar que el producto de la invención muestra una alta resistencia a la exposición a hidrocarburos y a la exposición a ácidos.

Se sabe que el hormigón de cemento convencional tiene muy poca resistencia a la exposición a ácidos. Los elementos de material compuesto para la construcción preparados a partir de aglutinante asfáltico y partículas macizas (como los descritos en WO 00/46164) presentan cierta resistencia a los ácidos pero baja resistencia a los hidrocarburos.

Ejemplos 5 a 13

En cada uno de los siguientes ejemplos, las piedras de muestra se prepararon usando el siguiente procedimiento.

\bullet: Áridos y materiales de arena (minerales tales como arena, guijarros y granito triturado; vidrio triturado; partículas de chatarra de aluminio) se precalentaron a 300ºC durante la noche.

\bullet: Materiales de carga (polvos con un tamaño de grano inferior a 0,063 mm: tales como TiO_{2}, CaCO_{3}) se precalentaron a 300ºC durante la noche.

\bullet: Aglutinante polímero (material granulado o pelets de PET, PP, PE, PVC reciclado) se precalentó en un horno calentado a 180-240ºC (dependiendo del contenido de aglutinante) durante un periodo de 20 minutos.

A menos que se especifique lo contrario, el PET usado en cada ejemplo ("r-PET") es PET reciclado en forma granulada con un tamaño máximo de 10x10x2mm, obtenido de la compañía de reciclaje de PET Re-plano, de Alemania. La contaminación por PVC en el r-PET es inferior a 50 ppm.

El polipropileno usado se obtuvo de Basell.

Los áridos y los materiales de arena se mezclaron con el aglutinante polímero en una cubeta de mezclamiento calentada. Después de 2 a 5 minutos se obtuvo una mezcla homogénea de los áridos, la arena y el aglutinante polímero (240ºC a 250ºC) y en ese momento se añadió el material de carga (si es adecuado). Se continuó el mezclamiento durante otros 2 a 5 minutos hasta que el material de carga estaba bien distribuido en la mezcla y dicha mezcla había alcanzado una temperatura en el intervalo de 245ºC a 265ºC.

La mezcla se vertió después en un recipiente y se comprimió hasta obtener una piedra, bajo una carga de compresión de 6 a 15 toneladas sobre la superficie. Dependiendo de la cantidad de material, las mezclas se vertieron en molde precalentado con diferentes dimensiones. Las mezclas con una cantidad total de 600 a 1200 g se vertieron en un molde precalentado con un tamaño de 100 mm de diámetro y un espesor de hasta 75 mm y un bloque cilíndrico con un tamaño como el de los bloques fabricados de acuerdo con el método Marshall. Las mezclas con una cantidad total de 1500 g a 4000 g se vertieron en un molde precalentado con unas dimensiones de 200 mm por 100 mm y un espesor de hasta 100 mm dependiendo de la cantidad total de mezcla. Esta mezcla se prensó en una prensa usando de 6 a 15 toneladas de peso durante 5 a 10 minutos (una presión de 75 bares). El recipiente se enfrió después rápidamente en agua y la piedra producida se extrajo después de al menos 10 minutos de enfriamiento.

En cada ejemplo, se midió la resistencia a la flexión mediante la norma de construcción holandesa NEN EN 198-1.

Ejemplos 5 y 6

En estos ejemplos, se llevaron a cabo extensos ensayos adicionales de cada muestra preparada de acuerdo con los siguientes ensayos de la norma de la industria de la construcción holandesa para varios materiales para la construcción como se indica:

Resistencia a la flexión: NEN EN 198-1, método de ensayo para cemento

Resistencia a la compresión: NEN EN 196-1, método de ensayo para cemento

Dureza Mohs: NEN EN 101, ensayo de dureza de superficie para baldosas de cerámica

Módulo de Young: ASTM C 580, método de ensayo para la resistencia a la flexión y módulo de elasticidad de morteros resistentes a productos químicos, acabados de superficie de lechada de cemento y monolíticos.

Absorción de agua libre: NEN EN 99 (sin cocción), ensayo para baldosas de cerámica.

Ejemplo 5

Se prepararon 40 muestras, en forma de bloques Marshall, siguiendo el procedimiento estándar anterior a partir de los siguientes componentes:

Material	Peso (porcentaje)
Guijarros (2-8 mm)	800 g (38,3%)
Arena (0-0,5 mm)	800 g (38,3%)
TiO_{2}	50 g (2,4%)
r-PET	400 g (19,1%)
PP	40 g (1,9%)

Las 40 muestras se sometieron al ensayo a 30ºC. Los resultados medios de estos ensayos fueron los siguientes:

\bullet Resistencia a la flexión:	24,1 N/mm^{2}
\bullet Módulo de Young:	7310 N/mm^{2}
\bullet Resistencia a la comprensión:	83 N/mm^{2}
\bullet Resistencia a la tracción:	9 N/mm^{2}
\bullet Dureza Mohs:	7-5 Mohs
\bullet Absorción de agua libre:	0,2%
\bullet Densidad:	2100 g/l

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Ejemplo 6

Siguiendo el procedimiento estándar anterior, se prepararon 9 muestras utilizando chatarra de aluminio procedente de tratamiento de aluminio en frío -la chatarra estaba en forma de escamas más delgadas que 3 mm de ancho y hasta 50 mm de largo.

Muestras de ensayo de aluminio:
Chatarra de aluminio	50 g (2,7%)
Arena (0-0,5 mm)	1200 g (64,9%)
TiO_{2}	50 g (2,7%)
r-PET	500 g (27%)
PP	50 g (2,7%)

Estas muestras se sometieron al ensayo a 30ºC. Los resultados medios de estos ensayos fueron los siguientes:

\cdot Resistencia a la flexión:	34,6 N/mm^{2}
\cdot Módulo de Young:	7660 N/mm^{2}

Ejemplo 7

Efecto de variación en la proporción de aglutinante

En este ejemplo, se usaron porcentajes variables de aglutinante. Se determinó la resistencia a la flexión para algunas de las muestras.

5,9% de aglutinante

Guijarros (tamaño de grano 2-8 mm):	47,1%
Arena silícea (0-0,5 mm):	47,1%
r-PET:	5,3%
PP:	0,6%

Se obtuvo como producto final una piedra.

11,1% de aglutinante

Guijarros (tamaño de grano 2-8 mm):	44,4%
Arena silícea (0-0,5 mm):	44,4%
r-PET:	10%
PP:	1,1%

Se obtuvo como producto final una piedra.

En las siguientes muestras se varió la cantidad de aglutinante como se muestra en las tablas siguientes. Se mantuvo constante la relación de PET a PP, usando PP en una cantidad de 10% en peso del PET total usado.

Muestras de ensayo de composición:
Guijarros (2-8 mm)	800 g
Arena silícea (0-0,5 mm)	800 g
TiO_{2}	110 g
PET	250-600 g
PP	25-250 g

Aglutinante % en peso	Resistencia a la flexión (N/mm^{2})
14,9	14,8
16,2	14,8
18,4	20,9
20,5	25,8
34,1	30,1

A partir de estos resultados se puede observar que para una combinación de PET y polipropileno reciclados, las piedras producidas mostraron un aumento en la resistencia a la flexión cuando se incrementó el contenido de aglutinante por encima de 16,2% en peso, y una nivelación del aumento de la resistencia, pero aún una resistencia cada vez más alta, a medida que la proporción de aglutinante se acercaba al 35% en peso.

Ejemplo 8

Uso de diferentes polímeros termoplásticos

Usando la técnica de preparación estándar, se prepararon piedras de muestra usando polietileno y polipropileno reciclados como el único componente aglutinante o en combinación con PET. Los detalles y resultados se dan a continuación.

r-PET como único aglutinante

Guijarros (2-8 mm)	800 g (38,3%)
Arena (0-0,5 mm)	800 g (38,3%)
TiO_{2}	50 g (2,4%)
r-PET	440 g (21,2%)
PP	0 g (0%)

Se usó el procedimiento de mezclamiento estándar, pero el mezclamiento fue mucho más difícil porque la mezcla era más pegajosa que las mezclas estándares de los ejemplos anteriores. Resistencia a la flexión: 29,8 N/mm^{2}.

Combinación de aglutinante de r-PET y polipropileno

Guijarros (2-8 mm)	800 g (38,3%)
Arena (0-0,5 mm)	800 g (38,3%)
TiO_{2}	50 g (2,4%)
r-PET	360 g (17,2%)
PP	80 g (3,8%)

Se obtuvo como producto final una piedra. Resistencia a la flexión: 21,7 N/mm^{2}.

Combinación de aglutinante de r-PET y polietileno reciclado

Guijarros (2-8 mm):	38,2%
Arena silícea (0-0,5 mm):	38,2%
r-PET:	21%
PE (botellas de champú granuladas):	2,6%

Se obtuvo como producto final una piedra. No se llevaron a cabo ensayos de resistencia, pero se pudo observar fácilmente que el producto era significativamente más débil que las piedras de muestra del ejemplo 5.

Ejemplo 9

Uso de PET reciclado con alto contenido de PVC

Se usaron los mismos componentes que los del Ejemplo 5 excepto que el PET reciclado era Avengard C, proporcionado por la compañía de reciclaje de PET Avangard de México. Este PET tiene un contenido de PVC superior al 1% en peso y es indicador del PET calidad de reciclaje que existe en México. No se encontró dificultad alguna para fabricar una piedra como producto final usando esta calidad de PET reciclado.

Ejemplo 10

En este ejemplo sólo se utilizó carga en forma de carbonato de calcio:

CaCO_{3} (tamaño de grano del polvo < 0,063 mm):	54,8%
r-PET:	41,1%
PP:	4,1%

Se obtuvo como producto final una piedra.

Ejemplo 11

En este ejemplo se usó granito triturado de tamaño de grano variable como partículas macizas.

Granito noruego triturado (8-11 mm):	23,3%
Granito noruego triturado(4-8 mm):	23,3%
Granito noruego triturado (2-6 mm):	18,8%
Granito noruego triturado (0-2 mm):	14%
r-PET:	18,7%
PP:	1,9%

Resistencia a la flexión: 13,9 N/mm^{2}.

Granito noruego triturado (4-8 mm):	39,2%
Granito noruego triturado (0-2 mm):	39,2%
r-PET:	19,6%
PP:	2%

Resistencia a la flexión: 17 N/mm^{2}

Ejemplo 12

Uso de vidrio reciclado

Se encontró posible preparar una piedra adecuada utilizando vidrio azul roto en lugar de los guijarros minerales usados anteriormente:

Guijarros de vidrio roto (2-8 mm):	39,2%
Arena (0-0,5 mm):	39,2%
r-PET:	19,6%
PP:	2%

Se obtuvo como producto final una piedra, que tenia un atractivo aspecto azul marmóreo.

Ejemplo 13

Variación de la resistencia a la flexión con el contenido de carga

Muestras de ensayo de composición:
Guijarros (2-8 mm)	800 g
Arena silícea (0-0,5 mm)	800 g
TiO_{2}	0-200 g
PET	400 g
PP	40 g

Contenido de TiO_{2} (% en peso)	Resistencia a la flexión (N/mm^{2})
0	16,1
2,4	19,5
5,4	25,8
8,9	18,1

Como puede observarse de los resultados anteriores, la resistencia a la flexión cambia en función del contenido de carga. Con dióxido de titanio como carga se obtiene una resistencia a la flexión óptima cuando la carga está presente en una cantidad en el intervalo de 2% a 9% en peso, basado en la piedra total.

Ejemplo 14 Uso de extrusión

Se usaron los siguientes componentes:

Arena (0-0,5 mm)	70%
r-PET (Re-Plano, <50 PPM PVC):	30%

La mezcla se extruyó en un extrusor de husillos gemelos Coperion Werner Pfleiderer ZSK-25, con una temperatura de mezclamiento de hasta 285ºC. La pasta de producto fluida se vertió en un molde de 30 cm x 30 cm x 20 cm y se dejó enfriar al aire. Evaluando visualmente la piedra obtenida, la extrusión condujo a un mezclamiento muy bueno de la arena y el aglutinante que fue mucho mejor que cualquiera de los productos mezclados en lotes de los Ejemplos anteriores, sin embargo, se observó que se formaban grietas por contracción al enfriar, y la piedra producida podría no ser deseable para su uso como elemento para la construcción, a pesar de una resistencia a la flexión medida muy alta de 54 N/mm^{2} (medida mediante el método de ensayo NEN EN 198-1).

Claims

1. Procedimiento para la preparación de una composición, que comprende una matriz de partículas macizas incrustadas en un aglutinante, en donde el aglutinante está presente en una cantidad en el intervalo de 15% a 50% en peso, y comprende un polímero residual o reciclado, seleccionado del grupo de polipropileno, poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno), y sus mezclas, comprendiendo dicho procedimiento mezclar las partículas y el aglutinante calentados, conformar la mezcla si se desea, y dejar que solidifique, en el que el aglutinante se calienta antes del mezclamiento a una temperatura en el intervalo de 50ºC a 240ºC, y las partículas macizas se calientan antes del mezclamiento a una temperatura en el intervalo de 150ºC a 350ºC, calentándose ambos independientemente antes de su mezclamiento, de tal forma que durante el mezclamiento la temperatura de la mezcla esté en el intervalo de 230ºC a 300ºC, calentándose las partículas macizas a una temperatura superior a la del aglutinante.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el polímero es poli(tereftalato de etileno), residual o reciclado, opcionalmente mezclado con polipropileno residual o reciclado, que se calienta previamente a una temperatura en el intervalo de 180ºC a 240ºC, y en donde las partículas macizas se calientan previamente hasta una temperatura de 300ºC.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el aglutinante se usa en forma de gránulos o escamas.

4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que las partículas macizas son una combinación de áridos, carga y arena, todos los cuales se calientan antes de mezclarlos con el aglutinante, mezclándose los materiales áridos y arena en primer lugar con el aglutinante y posteriormente con la carga.

5. Composición que comprende una matriz de partículas macizas, que comprende al menos dos grupos de tipos de partícula seleccionados de áridos, arena y carga, incrustados en un aglutinante, que es predominantemente poli(tereftalato de etileno), en donde el aglutinante está presente en una cantidad en el intervalo de 1% a 50% en peso.

6. Composición de acuerdo con la reivindicación 5, en la que el aglutinante contiene también polipropileno y el aglutinante está presente en una cantidad en el intervalo de 20% a 35% en peso.

7. Composición de acuerdo con la reivindicación 5 o la reivindicación 6, que contiene dióxido de titanio como carga en una cantidad en el intervalo de 2% a 9% en peso.

8. Uso de una composición que puede obtenerse mediante el procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, o que está reivindicada en una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en la construcción.

9. Elemento para la construcción que puede obtenerse mediante el procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, o que comprende una composición reivindicada en una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7.