ES2828423T3 - Emulsiones de color claro estables en el almacenamiento a partir de aglutinantes transparentes de bajo grado de penetración - Google Patents

Abstract

Emulsión que comprende un (1→3)-β-D-glucano, un emulsionante catiónico, un aglutinante recuperado que tiene una penetración menor que 70·10-1 mm y mayor que 10·10-1 mm según ASTM D5-97, en donde el aglutinante recuperado comprende un aceite de color claro que tiene un color de D8.0 según ASTM D1500 o menos y un aglutinante transparente, en donde el aglutinante transparente se selecciona del grupo que consiste en resinas hidrocarbonadas de petróleo, resinas naturales y resinas hidrocarbonadas sintéticas, en donde la relación de pesos del aceite de color claro y el aglutinante transparente en el aglutinante recuperado está entre 20:80 y 80:20, en base al peso total del aglutinante recuperado, en donde el (1→3)-β-D-glucano se utiliza en mezcla con un aceite, en donde el (1→3)-β-D-glucano es escleroglucano, en donde la emulsión comprende 0,0005% en peso a 0,1% en peso del escleroglucano y 0,01% en peso a 20% en peso del emulsionante catiónico, en base al peso total de la emulsión, y en donde el emulsionante catiónico es: (a) derivado de aminas que tienen la fórmula: R-NH-(CmH2m-NH)p-(CnH2n)-NH2 en donde R es un grupo alifático C1-C30, m es un número entero en el intervalo de 1 a 8, p es un número entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un número entero en el intervalo de 1-8; o (b) derivado de amidoaminas que tienen la fórmula: R-C(O)NH-(CmH2m-NH)p-(CnH2n)-NH2 en donde R es un grupo alifático C1-C30, m es un número entero en el intervalo de 1 a 8, p es un número entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un número entero en el intervalo de 1-8.

Description

d e s c r ip c ió n

Emulsiones de color claro estables en el almacenamiento a partir de aglutinantes transparentes de bajo grado de penetración

Campo de la invención

La presente invención se refiere a emulsiones de color claro a partir de aglutinantes sintéticos duros, adecuadas para el uso en aplicaciones de pavimentos coloreados. Las emulsiones de color claro según la presente invención son estables en el almacenamiento y son de rotura rápida. Las emulsiones de color claro según la invención también pueden utilizarse convenientemente para otras aplicaciones, que incluyen aplicaciones de revestimiento de carreteras tales como rellenos superficiales sin gravilla y composiciones de revestimiento adherentes que no dejan rastros, composiciones de impermeabilización, aplicaciones para suelos, capas adhesivas, capas de impregnación, materiales revestidos densos y materiales revestidos semidensos que se echan en frío o son almacenables, lechadas bituminosas, composiciones de microacabado de superficies y morteros.

Antecedentes de la invención

La pavimentación coloreada se lleva utilizando en lugares públicos de Estados Unidos y Europa ya desde los años 70. Inicialmente, los aglutinantes bituminosos utilizados eran betún al que se añadían colorantes para preparar la pavimentación coloreada. Sin embargo, el betún es difícil de teñir, y como consecuencia, se puso más esfuerzo en preparar materiales de pavimentación a partir de aglutinantes incoloros (conocidos también como aglutinantes “transparentes”).

El siguiente paso se dirigió al uso de resinas y/o elastómeros termoplásticos y aceites a base de petróleo como aglutinantes como propiedades superiores en comparación con los materiales bituminosos. No obstante, estos aglutinantes sintéticos tienden a degradarse con el transcurso del tiempo, debido a sus prolongados tiempos de exposición a la luz del sol. Otros factores de la degradación de los materiales son los derrames de aceite, el calor y la lluvia/humedad.

Para evitar estos problemas, se utilizan actualmente resinas hidrogenadas y aceites hidrogenados transparentes y brillantes con bajo contenido de aromáticos (documento JP 2002 206047, de Showa Shell) o sustancias oleosas viscosas y resinas de bajo número de ácido y de bromo (solicitud de patente internacional WO 2009/010582, de Shell). Las resinas de bajo número de bromo tienen menos dobles enlaces carbono-carbono en las cadenas principales de los materiales poliméricos, y por tanto son menos propensas a la oxidación/degradación. Las resinas transparentes de bajo número de ácido tienen la ventaja de que permanecen transparentes cuando se mezclan con las sustancias oleosas, lo que las hace más fáciles de teñir hasta materiales coloreados; también parecen rendir mejor en términos de secado en condiciones húmedas.

Aunque estos aglutinantes sintéticos proporcionan una buena solución para la producción de asfaltos coloreados de alta durabilidad y alto rendimiento, la temperatura de almacenamiento y manipulación de los aglutinantes es siempre bastante alta, entre 120° y 180°C, lo que implica costes adicionales y tiene un impacto negativo en el medio ambiente, así como en la calidad del producto (oxidación). Como alternativa, la tecnología de las emulsiones tiene ventajas obvias sobre los aglutinantes calientes, p.ej., conservación de la energía y control de la polución, versatilidad, rendimiento y facilidad de uso.

Hay varios requisitos esenciales que deben cumplir los materiales de las carreteras, p.ej., rigidez elástica, que permite una buena capacidad de extensión de carga, una alta resistencia a la fatiga, que impide la formación y propagación de grietas, y una alta resistencia a la deformación permanente. De manera general, los aglutinantes modificados con polímeros duros o con látices poliméricos cumplen los requisitos especificados anteriormente.

No obstante, los aglutinantes duros son bastante difíciles de emulsionar, ya que se requiere más energía para compensar la más alta cohesión interna y la más alta viscosidad de tales aglutinantes.

El documento US 2007105987, de Latexfalt B.V., describe una composición aglutinante incolora esencial que comprende un aceite nafténico que tiene un contenido total de nafténicos de 35%-80% en peso, en base al peso total del aceite nafténico, y una resina hidrocarbonada sintética o de petróleo, en donde la relación del aceite nafténico y la resina hidrocarbonada sintética o de petróleo está entre 10:90 y 90:10. La composición aglutinante incolora esencial es adecuada para el uso en composiciones y emulsiones para asfalto coloreado.

El documento US 5.246.986, de Elf France, describe una emulsión de un aglutinante bituminoso en donde se emplea un agente espesante que contiene al menos 40% en peso de escleroglucano, en donde se prefiere que la fase acuosa de la emulsión comprenda 100 a 5.000 ppm, preferiblemente 200 a 2.000 ppm de escleroglucano. Los Ejemplos 2 y 4 describen emulsiones catiónicas que comprenden betún que tienen una penetración de 180-220 10-1 mm y escleroglucano de calidad técnica (que consiste en 70% en peso de escleroglucano y 30% en peso de biomasa), en donde el escleroglucano (calculado sobre el contenido de escleroglucano real) es 0,021% en peso. La penetración se determinó según el Estándar NF T 66004, que es equivalente a ASTM D5-97 (véase C. Garrigues y P. Vincent, “Sulfur/Asfalt binders for Road Construction”, “New Uses of Sulfur”, Capítulo 8, páginas 130 153, 1975; DOI 10.1021/ba-1975-0140.ch008, Advances in Chemistry, Vol. 140, ISBN13: 9780841202184, eISBN: 9780841223219).

El documento GB A 2452903, de Colas S.A., describe una emulsión que comprende una fase acuosa y una fase orgánica que comprende una composición aglutinante, en donde la composición aglutinante comprende betún y un polímero no aromático, en particular poliisopreno. La emulsión es preferiblemente catiónica. El betún tiene preferiblemente una penetración de 50 a 150 10-1 mm. La emulsión se rompe rápidamente, como indica un índice de rotura (según NFT 66-017 (Estándar Nacional Francés tentativo, diciembre de 1983; equivalente a EN 13075-1) de 45-100. La emulsión comprende preferiblemente 45-75% en peso de la composición aglutinante, en base al peso total de la emulsión.

La solicitud de patente internacional WO 89/06259 describe una composición aglutinante que comprende una mezcla de una o más gomas naturales o colofonias, dos o más materiales plásticos sintéticos y un agente lubricante y espesante. Sin embargo, no se describen emulsiones.

La solicitud de patente internacional WO 2009/113854, de Latexfalt B.V., describe emulsiones que comprenden un (1^3)-p-D-glucano, preferiblemente escleroglucano, un emulsionante biodegradable que puede ser no iónico o catiónico, y betún. El betún tiene una penetración en el intervalo de aproximadamente 10 a aproximadamente 350 10­ 1 mm según ASTM D5-97, más preferiblemente aproximadamente 70 a aproximadamente 220 10-1 mm.

Como se explicó anteriormente, hay una necesidad en la técnica de emulsiones de color claro que tengan una estabilidad de almacenamiento excelente, que sean de rotura rápida.

Compendio de la invención

La presente invención se refiere a una emulsión que comprende un (1^3)-p-D-glucano, un emulsionante catiónico, un aglutinante recuperado que tiene una penetración menor que 70 10-1 mm y mayor que 10 10-1 mm según ASTM D5-97, en donde el aglutinante recuperado comprende un aceite de color claro que tiene un color de D8.0 según ASTM D1500 o menos y un aglutinante transparente, en donde el aglutinante transparente se selecciona del grupo que consiste en resinas hidrocarbonadas de petróleo, resinas naturales y resinas hidrocarbonadas sintéticas,

en donde la relación de pesos del aceite de color claro y el aglutinante transparente en el aglutinante recuperado está entre 20:80 y 80:20,

en donde el (1^3)-p-D-glucano se utiliza en mezcla con un aceite,

en donde el (1^3)-p-D-glucano es escleroglucano,

en donde la emulsión comprende 0,0005% en peso a 0,1% en peso del escleroglucano y 0,01% en peso a 20% en peso del emulsionante catiónico, en base al peso total de la emulsión, y

en donde el emulsionante catiónico es:

(a) derivado de aminas que tienen la fórmula:

R-NH-(C^m H^{2 m} -NH)^p -(Cⁿ H^{2 n} )-NH²

en donde R es un grupo alifático C¹-C³⁰, m es un número entero en el intervalo de 1 a 8, p es un número entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un número entero en el intervalo de 1-8; o

(b) derivado de amidoaminas que tienen la fórmula:

R-C(O)NH-(C^m H^{2 m} -NH)^p -(Cⁿ H^{2 n} )-NH²

en donde R es un grupo alifático C¹-C³⁰, m es un número entero en el intervalo de 1 a 8, p es un número entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un número entero en el intervalo de 1-8.

La presente invención se refiere además al uso de tales emulsiones en aplicaciones de revestimiento de carreteras tales como rellenos superficiales sin gravilla y composiciones de revestimiento que no dejan rastros, composiciones de impermeabilización, aplicaciones para suelos, capas adhesivas, capas de impregnación, materiales revestidos densos y materiales revestidos semidensos que se echan en frío o son almacenables, lechadas bituminosas, composiciones de microacabado de superficies y morteros.

La invención también se refiere a una composición que comprende (a) un material en partículas, en donde el diámetro medio del material en partículas es 3 mm o menos, determinado según el Estándar Británico BS 63, y (b) una emulsión según la invención.

Descripción detallada de la invención

El verbo “comprender”, como se emplea en esta descripción y en las reivindicaciones y sus conjugaciones, se emplea en su sentido no limitante para significar que los elementos que siguen a la palabra están incluidos, pero los elementos no mencionados específicamente no están excluidos. Además, la referencia a un elemento mediante el artículo indefinido “un” o “una” no excluye la posibilidad de que esté presente más que uno del elemento, a menos que el contexto requiera claramente que hay uno y solo uno de los elementos. El artículo indefinido “un” o “una” significa normalmente por tanto “al menos uno o una”.

Es de entender que el término “emulsión” es un sistema en el que gotitas líquidas y/o cristales líquidos están dispersos en un líquido. En las emulsiones, las gotitas a menudo exceden en tamaño los límites normales para los coloides. Una emulsión se denota mediante el símbolo O/W si la fase continua es una disolución acuosa, y mediante W/O si la fase continua es un líquido orgánico (un “aceite”). Emulsiones más complicadas tales como O/W/O (es decir, gotitas de aceite contenidas dentro de gotitas acuosas dispersas en una fase oleosa continua, o emulsiones de tres fases) también están incluidas por el término “emulsión”. Las emulsiones fotográficas, aunque sistemas coloidales, no son emulsiones en el sentido del término “emulsiones” utilizado en este documento (véase International Union of Pure and Applied Chemistry, Manual of Symbols and Terminology for Physiochemical Quantities and Units, Appendix II, Definitions, Terminology, and Symbols in Colloid and Surface Chemistry, Part 1, web version 2001). El tipo de emulsión (O/W o W/O) está determinado por la relación de volumen de los dos líquidos. Por ejemplo, con 5% de agua y 95% de aceite (una relación de fases O/W de 19), la emulsión es normalmente W/O.

En este documento, es de entender que un aglutinante “duro” es un aglutinante que tiene una penetración de aproximadamente 10 a aproximadamente 100 10-1 mm según ASTM D5-97. Por el contrario, es de entender que un aglutinante “blando” es un aglutinante que tiene una penetración de aproximadamente más que aproximadamente 100 a aproximadamente 35010-1 mm según ASTM D5-97. Como es bien sabido en la técnica, la unidad para la penetración según ASTM D5-97 es “10-1 mm”.

Los valores de penetración descritos adicionalmente en este documento hacen referencia a la penetración del “aglutinante recuperado”. El aglutinante recuperado tiene una penetración más baja que el mismo aglutinante en su estado virgen. Como es bien sabido en la técnica, la dureza de los aglutinantes puede reducirse utilizando un componente ablandador tal como un aceite. Por consiguiente, en este documento, los valores de penetración se definen para el aglutinante recuperado, que comprende un aglutinante transparente y un aceite de color claro. Según la invención, la relación de pesos del aceite de color claro y el aglutinante transparente está entre 20:80 y 80:20, en base al peso total del aglutinante recuperado. Los aglutinantes transparentes son bien conocidos en la técnica, y son ejemplos de tales aglutinantes Kromatis®, de Total, Colorfalt®, de Ventraco, y Mexphalte® C, de Shell.

El color de los productos del petróleo se establece por ASTM D1500, aunque pueden utilizarse para este fin otros métodos estándar (p.ej. color APHA por ASTM 5386) cuando sea apropiado. El valor máximo bajo ASTM D1500 es “D8.0”, lo que significa que el color es más oscuro que 8 en una escala de 0,5 a 8. En el presente documento, “de color claro” se define como un color de D8.0 según ASTM D1500 o menos.

El (1^-3)-p-D-glucano

Según la invención, el (1^3)-p-D-glucano es escleroglucano (N° CAS 39464-87-4).

Adecuadamente, el glucano se utiliza en una mezcla con un aceite, preferiblemente aceite vegetal, más preferiblemente un aceite vegetal de calidad alimentaria, para proteger a las partículas de glucano de conglomerarse cuando se ponen en contacto con un medio acuoso.

El emulsionante catiónico

Los emulsionantes catiónicos son bien conocidos en la técnica. Las aminas cuaternarias incluyen productos tales como aminas dicuaternarias, p.ej. los productos Redicote®, fabricados por AkzoNobel.

Los emulsionantes catiónicos

(a) se derivan de aminas que tienen la fórmula:

R-NH-(C^m H^{2 m} -NH)^p -(Cⁿ H^{2 n} )-NH²

en donde R es un grupo alifático C¹-C³⁰, m es un número entero en el intervalo de 1 a 8, p es un número entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un número entero en el intervalo de 1-8; o

(b) se derivan de amidoaminas que tienen la fórmula:

R-C(O)NH-(C^m H^{2 m} -NH)^p -(Cⁿ H^{2 n} )-NH²

en donde R es un grupo alifático C¹-C³⁰, m es un número entero en el intervalo de 1 a 8, p es un número entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un número entero en el intervalo de 1-8.

El aceite de color claro

El aceite de color claro según la presente invención tiene un color de D8.0 según ASTM D1500. Los aceites adecuados incluyen aceites que provienen de petróleo bruto (incluyendo aceites sintéticos tales como poli-a-olefinas) y aceites de origen natural. Los ejemplos adecuados de aceites que provienen de petróleo bruto son Shell BFE (color: D8.0), Crossoil L-500 (color: L1.5), Plaxolene® 50 (color: 6.5), Nytex 550 (color: 1,5. Pueden utilizarse obviamente aceites de color incluso más claro, tales como Nynas T4000 (el color APHA es 4100 según ASTM D5386; compárese con Shell BFE que tiene un color APHA de 135.000). Según la invención, se prefiere que el aceite de color claro tenga un color de 6.5 o menos según ASTM D1500, más preferiblemente 2.0 o menos.

El aceite de color claro puede haber sido sometido a una etapa de hidrogenación.

Además, el aceite de color claro que proviene de petróleo bruto tiene preferiblemente un contenido total de nafténicos de 35%-80% en peso, en base al peso total del aceite de color claro.

Según una realización, el aceite de color claro que proviene de petróleo bruto tiene un contenido total de aromáticos menor que 30% en peso, en base al peso total del aceite de color claro, y un contenido total de aromáticos mayor que 1% en peso, en base al peso total del aceite de color claro.

El aceite de color claro tiene una viscosidad cinemática (100°C) de 1 -150 cSt según ASTM D 445, preferiblemente de 20-150 cSt, más preferiblemente de 25-140 cSt, aún más preferiblemente de 30 a 130 cSt y lo más preferiblemente de 40-130 cSt. Por ejemplo, los aceites adecuados según la invención incluyen Crossoil L-500 (viscosidad cinemática (40°C): 98 cSt; (100°C): 8,3 cSt), Plaxolene® 50 (viscosidad cinemática (40°C): 3.866 cSt; (100°C): 66 cSt), Nytex 550 (viscosidad cinemática (40°C): 3.800 cSt), Shell Bf E (viscosidad cinemática (40°C): 60 cSt; (100°C): 3.300 cSt).

El aceite de color claro tiene preferiblemente un número de ácido menor que 0,01 mg KOH/g según ASTM D 974.

Según otra realización de la invención, el aceite de color claro que proviene de petróleo bruto comprende poliaromáticos, y el contenido de los mismos es preferiblemente menos que 10% en peso, más preferiblemente menos que 5% en peso, en base al peso total del aceite de color claro. Generalmente el contenido de azufre es relativamente bajo también. Se prefiere que el contenido de azufre según ASTM D 323 esté por debajo de 5% en peso, más preferiblemente por debajo de 2,5% en peso y lo más preferiblemente por debajo de 1,0% en peso, en base al peso total del aceite incoloro.

Como se describió anteriormente, el aceite de color claro puede ser de origen natural (p.ej. un aceite vegetal).

Los ejemplos preferidos incluyen aceites vegetales crudos o refinados que se obtienen de semillas, huesos y/o frutos de vegetales oleaginosos. Opcionalmente estos aceites pueden haber sido modificados químicamente. Los aceites provienen preferiblemente de lino, colza, girasol, soja, oliva, palma, ricino, madera, maíz, calabaza, uva, jojoba, sésamo, nuez, avellana, almendra, karité, macadamia, algodón, alfalfa, centeno, cártamo, castaña y copra.

Según la presente invención, el aceite puede ser una mezcla de diferentes aceites que provienen de petróleo bruto, una mezcla de diferentes aceites naturales y una mezcla de uno o más aceites que provienen de petróleo bruto y uno o más aceites naturales.

El aglutinante transparente

Según la presente invención, se prefiere que el aglutinante transparente tenga un número de ácido menor que 1,5 mg KOH/g según ASTM D 1639.

Se prefiere además que el aglutinante transparente tenga un valor de yodo menor que 40 g I/100 g según ASTM D 1959, más preferiblemente menor que 30 g I/100 g.

Según la invención, el aglutinante transparente puede ser una resina hidrocarbonada de petróleo, una resina natural o una resina hidrocarbonada sintética. El aglutinante transparente puede comprender una o más ceras.

Según una realización de la invención, puede emplearse una mezcla de aglutinantes transparentes de diferente dureza, p.ej. un aglutinante transparente duro que tiene una penetración de aproximadamente 100 10-1 mm o menos según ASTM D5-97, preferiblemente aproximadamente 100 o menos a aproximadamente 10 10-1 mm, más preferiblemente de aproximadamente 60 a aproximadamente 10 10-1 mm, incluso más preferiblemente aproximadamente 50 a aproximadamente 2010-1 mm, y un aglutinante transparente blando que tiene una penetración mayor que aproximadamente 100 10-1 mm según ASTM D5-97, preferiblemente mayor que aproximadamente 100 o aproximadamente 350 10-1 mm, más preferiblemente mayor que aproximadamente 100 a aproximadamente 220 10-1 mm, incluso más preferiblemente aproximadamente 160 a aproximadamente 220 10-1 mm. La mezcla comprende preferiblemente una relación de pesos de un aglutinante transparente blando a un aglutinante transparente duro en el intervalo de 1 a 30, más preferiblemente en el intervalo de 1 a 10.

Si se utiliza una resina hidrocarbonada de petróleo, se prefiere que la resina hidrocarbonada de petróleo se seleccione del grupo que consiste en resinas fabricadas por polimerización de hidrocarburos insaturados presentes en fracciones de petróleo insaturadas, resinas de cumarona-indeno, resinas de petróleo hidrogenadas, resinas de petróleo modificadas, resinas a base de ciclopentadieno, termoplásticos, o una mezcla de los mismos. Lo más preferiblemente, la resina de petróleo es una resina de petróleo C5-C9, una resina de petróleo C9, una resina de petróleo C5 o una mezcla de las mismas.

Si se utiliza una resina natural, se prefiere que la resina natural se seleccione del grupo de resinas de origen fósil o de origen cosechero, y las resinas pueden haber sido modificadas químicamente. Los ejemplos adecuados para las resinas de origen cosechero incluyen resinas acroides, resinas de damar, resinas de colofonia (p.ej., abeto, madera y resinas de talloil tales como brea de talloil), resinas de terpeno, resinas de ésteres de colofonia, jabones de colofonia y resinatos metálicos. Los ejemplos adecuados para las resinas de origen fósil incluyen resinas de copal.

Si se utilizan resinas hidrocarbonadas sintéticas, estas resinas son diferentes de los elastómeros discutidos a continuación. Las resinas hidrocarbonadas sintéticas adecuadas incluyen polietilenos y polipropilenos.

Componentes adicionales

Las emulsiones según la presente solicitud pueden comprender además un elastómero. La adición de un elastómero tiene la ventaja de que la vida de la superficie de la carretera revestida con la emulsión según la presente invención es aumentada. Los elastómeros son también beneficiosos para la flexibilidad de la superficie de la carretera revestida. La adición de un elastómero reduce además la dependencia de la temperatura de las propiedades viscoelásticas. Preferiblemente, el elastómero se selecciona del grupo que consiste en copolímeros de etileno-acetato de vinilo, polibutadienos, poliisoprenos, copolímeros de etileno-propileno, copolímeros de etileno-propileno-dieno, copolímeros de estireno-etileno-butadieno-estireno, copolímeros de estireno-propileno-butadieno-estireno, copolímeros de dibloques de butadieno-estireno, copolímeros de tribloques de estireno-butadieno-estireno, copolímeros de dibloques de isopreno-estireno, copolímeros de tribloques de estireno-isopreno-estireno, en donde los copolímeros de dibloques o tribloques pueden aparecer en formas morfológicas como polímeros con forma de estrella, en donde se emplea un agente de reticulación tal como divinilbenceno en el procedimiento de fabricación. Sin embargo, según la presente invención, se prefiere que el elastómero sea un polímero que comprenda dos unidades butadieno opcionalmente sustituidas adyacentes, tales como isopreno, lo más preferiblemente un polibutadieno, un poliisopreno, un copolímero de estireno-etileno-butadieno-estireno, un copolímero de estireno-propileno-butadieno-estireno, un copolímero de dibloques de butadieno-estireno, un terpolímero de tribloques de estireno-butadieno-estireno, un copolímero de dibloques de isopreno-estireno o un terpolímero de tribloques de estireno-isopreno-estireno. Más preferiblemente, el elastómero es un polibutadieno, un poliisopreno, un copolímero de estireno-etileno-butadieno-estireno, un copolímero de estireno-propileno-butadieno-estireno o un terpolímero de tribloques de estireno-butadieno-estireno. Según otra realización preferida de la presente invención, el elastómero es un copolímero de etileno-acetato de vinilo.

La emulsión

Según la presente invención, la cantidad del (1^3)-p-D-glucano en la emulsión es 0,0005% en peso a 0,1% en peso, en base al peso total de la emulsión, preferiblemente 0,0005% en peso a 0,05% en peso, más preferiblemente 0,0005% en peso a 0,02% en peso.

La cantidad del emulsionante catiónico en la emulsión es 0,01% en peso a 20,0% en peso, preferiblemente 0,01% en peso a 10,0% en peso, más preferiblemente 0,01% en peso a 5,0% en peso, incluso más preferiblemente 0,02% en peso a 2,5% en peso, incluso aún más preferiblemente 0,02% en peso a 0,5% en peso, y en particular 0,02 a 0,2% en peso, en base al peso total de la emulsión.

Además, la emulsión comprende preferiblemente aproximadamente 25 a aproximadamente 75% en peso de una fase acuosa y aproximadamente 75 a aproximadamente 25% en peso de una fase oleosa, en base al peso total de la emulsión. Más preferiblemente, la emulsión comprende aproximadamente 30 a aproximadamente 70% en peso de una fase acuosa y aproximadamente 70 a aproximadamente 30% en peso de una fase oleosa, en base al peso total de la emulsión. La fase oleosa comprende esencialmente el aglutinante transparente y el aceite de color claro.

Cuando está presente en las emulsiones según la presente invención, el contenido de elastómero es preferiblemente 0,01 a 10,0% en peso, más preferiblemente 0,05 a 7,5% en peso del elastómero, en base al peso total de la emulsión.

Las emulsiones según la presente invención son de rotura rápida y tienen excelentes estabilidades de almacenamiento. Por consiguiente, las emulsiones según la presente invención se caracterizan por un índice de rotura de 150 o menos, preferiblemente de 130 o menos. Un índice de rotura de 150 o menos, preferiblemente 130 o menos, asegura un tiempo de rotura de la emulsión suficientemente corto cuando se aplica a la superficie de una carretera, incluso en condiciones relativamente húmedas y frías, lo que permite el uso de tales emulsiones en condiciones climáticas menos favorables.

Además, las emulsiones según la presente invención se caracterizan por un factor C de 200 o menos, preferiblemente 150 o menos e incluso más preferiblemente 115 o menos. El factor C se define en la presente memoria como: Factor C = Penetración del aglutinante recuperado (10-1 mm) x (100 x estabilidad de almacenamiento)35

en donde la penetración se determina según ASTM D D5-97 y la estabilidad de almacenamiento se determina según NEN-EN 12847. La estabilidad de almacenamiento es la diferencia entre el contenido de agua de la fase acuosa y la fase oleosa formada después de la separación. Cuanto más bajo es el valor de la diferencia, mejor es la estabilidad de almacenamiento. La estabilidad de almacenamiento se expresa a menudo en un porcentaje, y entonces este valor debe ser multiplicado por 100%.

Usos finales

Las emulsiones según la presente aplicación son útiles en particular en aplicaciones de revestimiento de carreteras tales como rellenos superficiales sin gravilla y composiciones de revestimiento adherentes que no dejan rastros, composiciones de impermeabilización, aplicaciones para suelos, capas adhesivas, capas de impregnación, materiales revestidos densos y materiales revestidos semidensos que se echan en frío o son almacenables, lechadas bituminosas, composiciones de microacabado de superficies y morteros.

Las emulsiones pueden utilizarse en combinación con un material en partículas, en particular un material en partículas que tiene un diámetro medio de 3 mm o menos, más preferiblemente menos que 2 mm. El diámetro medio del material en partículas, por lo tanto, es preferiblemente 3 mm o menos, más preferiblemente menos que 2 mm. El diámetro medio se determina según el Estándar Británico BS 63; un tamaño de 3 mm equivale a un d/D de 1/4 según NEN-EN 13043 (véase Shell Bitumen Handbook, 5a Ed., página 224, Tabla 11.2, 2003).

Según la presente invención, el material en partículas puede seleccionarse del grupo que consiste en material agregado (p.ej., esquirlas), gránulos de caucho, fibras de p.ej. origen vegetal, astillas de madera, biomasa de desecho tal como racimos de frutas vacía, y mezclas de los mismos. La presente invención, por lo tanto, se refiere también a una composición que comprende un material en partículas y una emulsión según la invención. La composición es en particular una composición impermeabilizadora para el sellado superficial de asfalto que no deja gravilla.

La presente invención, por lo tanto, también se refiere a una composición que comprende (a) un material en partículas, en donde el diámetro medio del material en partículas es 3 mm o menos, determinado según el Estándar Británico BS 63, y (b) una emulsión según la invención.

Ejemplos

Ejemplo 1

Se preparó una mezcla de escleroglucano (Actigum® CS 6, Material Safety Data Sheet de 28 de febrero de 2007, contenido de escleroglucano aproximadamente 83% en peso) comprado en Cargill, Francia) con un aceite vegetal de calidad alimentaria (comprado en Mosselman N.V., Bélgica, o Heybroek B.V., Países Bajos) mezclando los dos componentes a temperatura ambiente en una relación de pesos de 1:2. El aceite vegetal de calidad alimentaria va a proteger a las partículas de escleroglucano para que no se conglomeren en un medio acuoso y, por lo tanto, se obtiene una dispersión homogénea cuando se añade esta mezcla a agua mientras se agita. Se produjeron emulsiones según el siguiente procedimiento. A 99,026 unidades de peso de agua a una temperatura de aproximadamente 60°C, se añadieron 0,4 unidades de peso de una disolución de ácido clorhídrico al 30% mientras se agitaba suavemente. Después de la adición de 0,324 unidades de peso de emulsionante de aminas grasas Redicote® E9 (comprado en Akzo Nobel; Redicote® E9 es un grado especial de emulsionante de diamina de sebo catiónica, valor de yodo 35-50 g I/100 g, número de amina total 210-225 mg HCl/g) al agua, se añadieron 0,25 unidades de peso de la mezcla escleroglucano-aceite de calidad alimentaria (1:2). Tanto el agua como el aglutinante duro, es decir, un aglutinante preparado a partir de un aceite Nytex 550 (comprado en Nynas NV, Bélgica; Nytex 550 es un destilado nafténico pesado hidrotratado, N° CAS 64742-52-5) y resina Nevchem 2774 (comprada en Neville Chemical Company, Estados Unidos; una resina hidrocarbonada aromática de petróleo) en una relación de pesos de 55,9:44,1 que tenía una penetración de 18 10-1 mm, se alimentaron a una unidad de emulsificación Atomix (Emulbitume, Francia) y se emulsionaron hasta una emulsión aceite en agua (O/W) que tenía un contenido de agua de aproximadamente 42,5% en peso de agua. Se determinó la estabilidad de almacenamiento después de siete días. Las composiciones y propiedades de las emulsiones se resumen en la Tabla 1.

Tabla 1

(a) Equivalente a ASTM D5-97.

Después de la producción, se envasaron las emulsiones en recipientes de 1.000 l. Después de 4 días, se coloreó la emulsión utilizando pastas de pigmento de diferentes colores al 4% en peso (en base al peso total de la emulsión), se volvieron a envasar en recipientes de 25 kg y se llevaron a una ubicación donde se realizó un ensayo. Se aplicó la emulsión sobre una capa de asfalto DAB de 12 semanas de antigüedad en las siguientes condiciones climáticas: la temperatura del asfalto era aproximadamente 27°C, la temperatura del aire era aproximadamente 23°C y la humedad relativa era aproximadamente 62%. La emulsión se aplicó con una tasa de 0,5-1 kg/m2 utilizando un cepillo de rodillo; cuando la emulsión empezó a romperse, se aplicó un material de arena fina por encima (0,3 kg/m2), lo que proporcionó una superficie relativamente rugosa. Después de solo 30-40 minutos se obtuvo una superficie relativamente lisa, y la carretera se abrió al tráfico.

Las emulsiones según este ejemplo también se ensayaron como sigue. Se aplicó una emulsión de color amarillo a una capa superior de asfalto DAB de siete años de antigüedad (“capa superficial de asfalto”) de un aparcamiento en las siguientes condiciones climáticas: la temperatura del asfalto era 44°C, la temperatura del aire era 38°C, y una humedad relativa de 21%. La tasa de aplicación utilizando un cepillo de rodillo fue 0,5 kg/m2. Después de aproximadamente 30 minutos se obtuvo una superficie lisa.

Se aplicó la misma emulsión amarilla, nueve días después de su producción, en Alphen aan den Rijn, Países Bajos, a la capa superior de un DAB, utilizando un cepillo de rodillo. Las condiciones climáticas eran: la temperatura del asfalto era 27°C, la temperatura del aire era 23°C, y una humedad relativa de 62%. El producto se aplicó en dos capas, cada una con una tasa de 0,4 kg/m2. Cuando la emulsión no estaba completamente rota, se enarenó manualmente la superficie utilizando arena fina. Después de aproximadamente 30-40 minutos después de la segunda aplicación, se reabrió la carretera al tráfico.

Un mes después, se aplicó la misma emulsión en Nieuwkoop, Países Bajos, a la capa superior de un DAB, utilizando un cepillo de rodillo. Esta vez, el producto se aplicó utilizando una máquina pulverizadora Bremag; tasa de aplicación 0,5 kg/m2. Después de aproximadamente media hora, la carretera pudo reabrirse al tráfico.

Ejemplo 2

Se preparó una mezcla de escleroglucano (Actigum® CS 6, comprado en Cargill, Francia; para los detalles del producto, véase el Ejemplo 1) con un aceite vegetal de calidad alimentaria (comprado en Mosselman N.V., Bélgica, o Heybroek B.V., Países Bajos) mezclando los dos componentes a temperatura ambiente en una relación de pesos de 1:2. El aceite vegetal de calidad alimentaria va a proteger a las partículas de escleroglucano para que no se conglomeren en un medio acuoso y, por lo tanto, se obtiene una dispersión homogénea cuando se añade esta mezcla a agua mientras se agita. Se produjeron emulsiones según el siguiente procedimiento. A 97,79 unidades de peso de agua a una temperatura de aproximadamente 60°C, se añadieron 0,6 unidades de peso de una disolución de ácido clorhídrico al 30% mientras se agitaba suavemente. Después de la adición de 1,5 unidades de peso de emulsionante de aminas grasas Tego Addibit® F4 HB SZ 10 (comprado en Degussa, Alemania; Degussa se conoce actualmente como Evonik AG) al agua, se añadieron 0,11 unidades de peso de la mezcla escleroglucano-aceite de calidad alimentaria (1:2). Tanto el agua como el aglutinante duro, es decir, un aglutinante preparado a partir de un aceite Nytex 550 (comprado en Nynas NV, Bélgica), resina Nevchem 2774 (comprada en Neville Chemical Company, Estados Unidos) y elastómero termoplástico Polybilt 103 (comprado en Exxon Mobil Chemical, Países Bajos) en una relación de pesos de 51,7:41,4:6,9 que tenía una penetración de 26 10-1 mm, se alimentaron a una unidad de emulsificación Atomix (Emulbitume, Francia) y se emulsionaron hasta una emulsión aceite en agua (O/W) que tenía un contenido de agua de aproximadamente 36% en peso de agua. Se determinó la estabilidad de almacenamiento después de siete días. Las composiciones y propiedades de las emulsiones se resumen en la Tabla 2.

Tabla 2

(a) Equivalente a ASTM D5-97.

Después de la producción, se envasaron las emulsiones en recipientes de 1.000 l. Cuatro días después, se aplicó la emulsión sobre una capa de asfalto DAB de 7 años de antigüedad. Las condiciones climáticas eran: la temperatura del asfalto era aproximadamente 32°C, la temperatura del aire era aproximadamente 32°C y la humedad relativa era aproximadamente 54%. La emulsión se aplicó con una tasa de 0,5-1 kg/m2 utilizando un cepillo de rodillo, seguido después de 5-10 minutos de la adición de agregados de 4-8 mm (1 -1,2 kg/m2).

Al día siguiente, se aplicó una segunda capa de emulsión utilizando una tasa de aplicación de 1-1,2 kg/m2. Las condiciones climáticas eran: la temperatura del asfalto era aproximadamente 38°C, la temperatura del aire aproximadamente 25°C y la humedad relativa aproximadamente 50%. Después de 5 minutos, se cubrió la emulsión con agregados de 2-6 mm.

En otro ensayo, se aplicó la emulsión a una capa superior de asfalto DAB de siete años de antigüedad, en las siguientes condiciones climáticas: la temperatura del asfalto era 32°C, la temperatura del aire era 24°C, y una humedad relativa de 26%. La tasa de aplicación utilizando un cepillo de rodillo fue 1 kg/m2. La superficie se cubrió con gravilla fina a 1 kg/m2. Al día siguiente (la temperatura del asfalto era 38°C, la temperatura del aire era 25°C y una humedad relativa de 50%), se aplicó una segunda capa utilizando una tasa de aplicación de 1-1,2 kg/m2. La segunda capa se cubrió manualmente con gravilla (1 kg/m2 de gravilla fina, seguido de 1,2 kg/m2 de gravilla gruesa). Después de aproximadamente media hora, la carretera pudo reabrirse al tráfico.

Ejemplo 3

Se preparó una mezcla de escleroglucano (Actigum® CS 6, comprado en Cargill, Francia; para los detalles del producto, véase el Ejemplo 1) con un aceite vegetal de calidad alimentaria (comprado en Mosselman N.V., Bélgica, o Heybroek B.V., Países Bajos) mezclando los dos componentes a temperatura ambiente en una relación de pesos de 1:2. El aceite vegetal de calidad alimentaria va a proteger a las partículas de escleroglucano para que no se conglomeren en un medio acuoso y, por lo tanto, se obtiene una dispersión homogénea cuando se añade esta mezcla a agua mientras se agita. Se produjeron emulsiones según el siguiente procedimiento. A 96,57 unidades de peso de agua a una temperatura de aproximadamente 60°C, se añadieron 0,47 unidades de peso de hidróxido de potasio (comprado en Brentag BV, Países Bajos) mientras se agitaba suavemente. Después de la adición de 2,86 unidades de peso de emulsionante de amonio cuaternario Tego Addibit® EK7A (comprado en Degussa, Alemania) al agua, se añadieron 0,14 unidades de peso de la mezcla escleroglucano-aceite de calidad alimentaria (1:2). Tanto el agua como el aglutinante duro, es decir, un aglutinante preparado a partir de un aceite Nytex 550 (comprado en Nynas NV, Bélgica), resina Nevchem 2338 (comprada en Neville Chemical Company, Estados Unidos) y elastómero termoplástico Polybilt 106 (comprado en Exxon Mobil Chemical, Países Bajos) en una relación de pesos de 59,6:36,5:3,9 que tenía una penetración de 28 10-1 mm, se alimentaron a una unidad de emulsificación Atomix (Emulbitume, Francia) y se emulsionaron hasta una emulsión aceite en agua (O/W) que tenía un contenido de agua de aproximadamente 41% en peso de agua. Se determinó la estabilidad de almacenamiento después de siete días. Las composiciones y propiedades de las emulsiones se resumen en la Tabla 3.

Tabla 3

(a) Equivalente a ASTM D5-97.

Inmediatamente después de la producción, se envasó la emulsión en recipientes de 1.000 l. Después de cuatro días, se aplicó la emulsión a una capa superior de asfalto DAB de siete años de antigüedad, en las siguientes condiciones climáticas: la temperatura del asfalto era aproximadamente 382C, la temperatura del aire era 25°C, y una humedad relativa de 50%. La tasa de aplicación utilizando un cepillo de rodillo fue aproximadamente 1 kg/m2. Al día siguiente (la temperatura del asfalto era 23°C, la temperatura del aire era 21°C y la humedad relativa era 85%), se aplicó una segunda capa utilizando un cepillo de rodillo; la tasa de aplicación fue aproximadamente 1 kg/m2. Después de aproximadamente media hora, la carretera pudo reabrirse al tráfico.

Ejemplo 4

La emulsión se preparó según el procedimiento descrito en el Ejemplo 3, pero en este caso los componentes del aglutinante se añaden en una relación de pesos de 63:33:4 y el aglutinante tiene una penetración de 57 10-1 mm. Las composiciones y propiedades de las emulsiones se resumen en la Tabla 4.

Tabla 4

(a) Equivalente a ASTM D5-97.

La emulsión se aplicó de la misma manera que la emulsión ilustrada en el Ejemplo 3.

Ejemplo 5

Se prepararon morteros coloreados utilizando la emulsión descrita en el Ejemplo 3. Se enumera una composición de mortero típica en la Tabla 5.

Tabla 5

Dos días después de la producción, los morteros descritos en este Ejemplo se pigmentaron utilizando pastas de pigmento de diferentes colores al 4% y se aplicaron utilizando un cepillo de rodillo (tasa de aplicación de 2,2-2,6 kg/m2) sobre una capa de asfalto DAB de 7 años de antigüedad. Las condiciones climáticas eran: la temperatura del asfalto era aproximadamente 232C, la temperatura del aire era aproximadamente 21 °C, mientras que la humedad relativa era aproximadamente 85%. Después de 2 horas, el mortero ya estaba seco, dejando una superficie dura.

El mortero también se ensayó de la siguiente manera. Se aplicó el mortero sobre una capa de asfalto DAB de 7 años de antigüedad en las siguientes condiciones climáticas: la temperatura del asfalto era 40°C, la temperatura del aire era 37°C y la humedad relativa era 28%. El producto se aplicó utilizando una escobilla de goma; la tasa de aplicación fue 5 kg/m2. Después de 2 horas, se obtuvo una superficie dura.

Ejemplo 6

Se prepararon morteros coloreados utilizando la emulsión descrita en el Ejemplo 3. Se enumera una composición de mortero típica en la Tabla 6.

Tabla 6

El mortero se aplicó sobre una capa de asfalto DAB de 7 años de antigüedad en las siguientes condiciones climáticas: la temperatura del asfalto era 23°C, la temperatura del aire era 21°C y la humedad relativa era 85%. El producto se aplicó utilizando una escobilla de goma; la tasa de aplicación fue 5 kg/m2. Después de 2 horas, se obtuvo una superficie dura.

Claims (12)

r e iv in d ic a c io n e s

1. Emulsión que comprende un (1^3)-p-D-glucano, un emulsionante catiónico, un aglutinante recuperado que tiene una penetración menor que 7010 ^-1 mm y mayor que 1010 ^-1 mm según ASTM D5-97, en donde el aglutinante recuperado comprende un aceite de color claro que tiene un color de D8.0 según ASTM D1500 o menos y un aglutinante transparente, en donde el aglutinante transparente se selecciona del grupo que consiste en resinas hidrocarbonadas de petróleo, resinas naturales y resinas hidrocarbonadas sintéticas,

en donde la relación de pesos del aceite de color claro y el aglutinante transparente en el aglutinante recuperado está entre 20:80 y 80:20, en base al peso total del aglutinante recuperado,

en donde el (1 ^3)-p-D-glucano se utiliza en mezcla con un aceite,

en donde el (1^3)-p-D-glucano es escleroglucano,

en donde la emulsión comprende 0,0005% en peso a 0,1% en peso del escleroglucano y 0,01% en peso a 20% en peso del emulsionante catiónico, en base al peso total de la emulsión, y

en donde el emulsionante catiónico es:

(a) derivado de aminas que tienen la fórmula:

R-NH-(C^m H^{2 m} -NH)^p -(Cⁿ H^{2 n} )-NH²

en donde R es un grupo alifático C¹-C³⁰, m es un número entero en el intervalo de 1 a 8, p es un número entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un número entero en el intervalo de 1-8; o

(b) derivado de amidoaminas que tienen la fórmula:

R-C(O)NH-(C^m H^{2 m} -NH)^p -(Cⁿ H^{2 n} )-NH²

en donde R es un grupo alifático C¹-C³⁰, m es un número entero en el intervalo de 1 a 8, p es un número entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un número entero en el intervalo de 1-8.

2. Emulsión según la reivindicación 1, en donde la emulsión comprende 25 a 75% en peso de una fase acuosa y 75 a 25% en peso de una fase oleosa, en base al peso total de la emulsión.

3. Emulsión según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el aceite de color claro tiene un contenido total de nafténicos de 35%-80% en peso, en base al peso total del aceite de color claro.

4. Emulsión según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el aceite de color claro tiene una viscosidad cinemática (100°C) de 1-150 cSt según ASTM D 445.

5. Emulsión según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el aceite de color claro tiene un número de ácido menor que 0,01 mg KOH/g según ASTM D 974.

6. Emulsión según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el aglutinante transparente tiene un número de ácido menor que 1,5 mg KOH/g según ASTM D 1639.

7. Emulsión según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el aglutinante transparente tiene un valor de yodo menor que 40 g I/100 g según ASTM D 1959.

8. Emulsión según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la emulsión comprende un elastómero.

9. Emulsión según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la emulsión tiene un índice de rotura de 150 o menos, determinado según NEN-EN 13075-1.

10. Emulsión según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la emulsión tiene un factor C de 200 o menos, definiéndose el factor C como:

Factor C = Penetración del aglutinante recuperado (10^-1 mm) x (100 x estabilidad de almacenamiento)^{3 5} en donde la penetración se determina según ASTM D D5-97 y la estabilidad de almacenamiento se determina según NEN-EN 12847.

11. Uso de una emulsión según una cualquiera de las reivindicaciones 1-10 en aplicaciones de revestimiento de carreteras.

12. Composición que comprende (a) un material en partículas, en donde el diámetro medio del material en partículas es 3 mm o menos, determinado según el Estándar Británico BS 63, y (b) una emulsión según una cualquiera de las reivindicaciones 1-10.