ES2829918T3 - Composición de sellado superior de asfalto resistente al agua - Google Patents

Abstract

Una composición de sellado superior de asfalto sin gravilla resistente al agua, que comprende (a) un material en forma de partículas, en que el diámetro medio del material de partículas es de 3 mm o menos, según se determina mediante la norma British Standard BS 63 y (b) una emulsión que comprende un (1→3)-β-D-glucano, un emulsionante catiónico y un aglutinante bituminoso que tiene una penetración de menos de 70.10- 1 mm y más de 10.10-1 mm según la norma ASTM D5-97, en que el (1→ 3)-β-D-glucano se usa en una mezcla con un aceite, en que la emulsión comprende 0,0005% p a 0,1% p del (1→3)-β-D-glucano y de 0,01% p a 20% p del emulsionante catiónico, basado en el peso total de la emulsión, en que el (1→ 3)-β-D-glucano es escleroglucano y en que el emulsionante catiónico es: (a) derivado de aminas que tienen la fórmula: R-NH-(CmH2m-NH)p-(CnH2n)-NH2 en la que R es un grupo alifático de 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 numero 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 la que R es un grupo alifático de 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

DESCRIPCIÓN

Composición de sellado superior de asfalto resistente al agua

Campo de la invención

La presente invención se refiere a composiciones de sellados superiores de asfalto sin gravilla resistentes al agua. Las composiciones proporcionan una superficie menos rugosa, menos contaminación de betún y menos pérdida de material árido después de su aplicación. Las composiciones pueden ser empleadas bajo condiciones ambientales desfavorables como humedad elevada y temperatura baja.

Antecedentes de la invención

El sellado de carreteras asfaltadas es importante ya que este tratamiento prolongará la vida del servicio de la carretera. Están disponibles diversas técnicas de sellado y el revestimiento de superficies, el sellado de la papilla de asfalto y la micropavimentación son técnicas comúnmente usadas para el mantenimiento de las carreteras asfaltadas.

El revestimiento de superficies de pavimentos asfaltados es una de las soluciones más económicas para el mantenimiento de carreteras ya que los costes del material son bajos y la velocidad de aplicación es relativamente elevada. Una capa fina de un revestimiento de superficies, por ejemplo, una emulsión bituminosa, un asfalto diluido o un betún modificado con aceite vegetal es aplicada sobre una capa de base de asfalto limpia por medio de camiones cisterna de betún con una barra pulverizadora. Posteriormente, se aplica un material árido y, tras secar la gravilla se adhiere y se incrusta en la capa bituminosa.

Después de compactar el material árido, la carretera se vuelve a abrir al tráfico y el material árido será adicionalmente incrustado en la capa bituminosa, así como en la capa de base de asfalto. Debido a la presencia de material árido suelto, es necesario limitar la velocidad del tráfico durante un cierto período de tiempo, a pesar de que la carretera se barra una o dos veces al mes después de haber aplicado el revestimiento de superficies y el material árido. Aunque esta técnica de mantenimiento es bastante eficaz y económica, el revestimiento de superficies puede ocasionar molestias al público.

Por ejemplo, Las restricciones de velocidad son una molestia para el público. Además, el material árido suelto es desagradable para conducir y el rendimiento antideslizante inicial de una carretera sin barrer no es suficiente. La textura rugosa de un revestimiento de superficies puede ser apreciada por el nivel elevado de ruido y vibraciones en el coche y, por ejemplo, para los patinadores y ciclistas, la textura rugosa por la misma razón es incluso una molestia mayor. Además, sobre estas superficies, el tráfico genera ruido a un nivel desagradable para el público. Otras desventajas incluyen la acumulación de betún debido a un exceso de rociado, dando lugar a la formación de manchas de asfalto, marcas de ruedas debidas a una incrustación local del material árido, formación de betún blando parcialmente revestido con material árido que puede adherirse a los zapatos y neumáticos y que, especialmente en las zonas urbanas, puede ser arrastrado a las casas ocasionando todo tipo de deterioros. Además, la gente, por ejemplo, los niños jugando, pueden caerse sobre estas superficies rugosas y pueden resultar fácilmente heridos. Por estas razones, el revestimiento de superficies se ha hecho menos extendido, por ejemplo, en Holanda y, especialmente, en zonas urbanas y otras regiones densamente pobladas, de forma que el área de carreteras asfaltadas mantenidas de esta manera es relativamente pequeña. Pero también en otros países altamente desarrollados como Japón, los volúmenes de revestimiento de superficies son pequeños en comparación con otras técnicas de mantenimiento. Por lo tanto, las capas superiores de asfalto o capas superiores de asfalto finas han resultado de uso muy extendido a pesar de los factores económicos menos favorables de estos sistemas. Teniendo en cuenta lo que antecede, hay una gran necesidad de una técnica de mantenimiento que tenga más o menos las mismas características económicas que un revestimiento de superficies pero que ocasiones una superficie menos rugosa y que no tenga las desventajas asociadas con el revestimiento de superficies.

El betún de calidad de penetración baja (también conocido como betún duro) es muy difícil de emulsionar, como es bien conocido en la técnica. Cuanto más duro es el betún, menor es el índice de penetración de aguja y mayor es el punto de ablandamiento, pero también más difícil resulta emulsionar el betún en emulsiones bituminosas de rotura rápida estables en almacenamiento. La baja estabilidad en almacenamiento se refleja en una elevada velocidad de separación de una fase superior acuosa y una fase inferior con elevado contenido de betún cuando una emulsión bituminosa se almacena a temperatura ambiente bajo condiciones de reposo. La diferencia en el contenido de agua entre las fases formadas es el índice para la denominada estabilidad en almacenamiento, que se determina según el método estándar NEN-EN 12847. Por tanto, cuanto menor es este índice mejor es la estabilidad en almacenamiento y un índice de cero indica una estabilidad en almacenamiento perfecta. La estabilidad en almacenamiento se expresa frecuentemente como un porcentaje y, para obtener estos porcentajes, se deben multiplicar por 100%.

La rotura lenta de una emulsión bituminosa se refleja en un período de tiempo prolongado antes de que se forme una película sólida después de la aplicación de la emulsión a la superficie de la carretera. Está bien aceptado en la técnica que el índice de rotura, denominado también a veces índice de embutido, es una buena medida para el tiempo de rotura de la emulsión bituminosa después de ser aplicada a una superficie de carretera. Un índice de rotura elevado implica una rotura lenta. El índice de rotura se determina habitualmente según el método estándar NEN-EN 13075-1.

La estabilidad en almacenamiento puede ser mejorada incluyendo más emulsionante en la emulsión bituminosa. Sin embargo, aunque se consigue una estabilidad en almacenamiento mejorada, el índice de rotura aumenta también significativamente lo que evidentemente no es deseado.

Una ventaja adicional de las emulsiones bituminosas que tienen un índice de rotura bajo es que estas emulsiones se romperán también de forma relativamente rápida bajo condiciones húmedas y frías permitiendo que el producto se use bajo condiciones ambientales menos favorables.

El documento US 5.246.986 de Elf France describe una emulsión de un aglutinante bituminoso en el que se emplea un agente espesante que contiene al menos 40% en peso de escleroglucano, en el que se refiere que la fase acuosa de la emulsión comprenda de 100 a 5.000 ppm, preferentemente de 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 una calidad técnica (que consiste en 70% p de escleroglucano y 30% p de biomasa), en que el escleroglucano (calculado sobre el contenido real de escleroglucano) está en un 0,021% p. La penetración se determinó según la norma NF Standard T 66004 que es equivalente a la ASTM D5-97 (véase C. Garrigues y P. Vincent, "Sulfur/Asfalt binders for Road Construction", "New uses of Sulfur", Capiítulo 8, páginas 130 - 153, 1975; DOI 10.1021/ba-1975-0140.ch008, Advances in Chemistry, Vol. 140, ISBN13: 9780841202184, eISBN: 9780841223219). El documento US 5.246.986 no describe composiciones de sellado superior de asfalto sin gravilla resistente al agua que comprende material en forma de partículas.

El documento US 5.750.598 de la empresa Elf France describe composiciones de betún/polímero vulcanizables que comprenden betún, un elastómero que puede ser vulcanizado, un agente de vulcanización donante de azufre, un acelerador de vulcanización y un agente reductor de la viscosidad. Estas composiciones pueden ser usadas para fabricar emulsiones que comprenden opcionalmente un aditivo de control de la viscosidad, por ejemplo, un poliuretano soluble en agua o una goma como xantano o escleroglucano.

El documento GB A 2452903 de la empresa Colas S.A. describe una emulsión que comprende una fase acuosa y una fase orgánica que comprende una composición aglutinante, en que la composición aglutinante comprende betún y un polímero no aromático, en particular poliisopreno. La emulsión es preferentemente catiónica. El betún tiene preferentemente una penetración de 50 a 150. 10-1 mm. La emulsión es de rotura rápida según se indica mediante un índice de rotura (según la norma NFT 66-017 (valor provisional según la nombra French National Standard de diciembre de 1983) de 45 - 100. La emulsión comprende preferentemente 45-75% p de la composición aglutinante, basada en el peso total de la emulsión.

El documento WO 2009/113854 de la empresa Latexfalt B.V. describe emulsiones que comprenden un (1 ^ 3)-p-D-glucano, preferentemente 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 la norma ASTM D5-97, más preferentemente de aproximadamente 70 a aproximadamente 220.10-1 mm. Como se explicó con anterioridad, hay una necesidad en la técnica de emulsiones bituminosas que tengan una excelente estabilidad en almacenamiento y que sean de rotura rápida. En particular, hay una necesidad en la técnica de estas emulsiones bituminosas que incorporen betún de baja penetración (también conocido como betún duro). Hay también una necesidad en la técnica de una técnica de mantenimiento que tenga más o menos las mismas características económicas y de revestimiento de superficies pero que no tenga las desventajas asociadas al revestimiento de superficies.

Compendio de la invención

La presente invención se refiere a una composición de sellado superior de asfalto sin gravilla resistente al agua que comprende (a) un material en forma de partículas, en el que el diámetro medio del material de partículas es de 3 mm o menos, según se determina mediante la norma British Standard BS 63, preferentemente menos de 2 mm y (b) una emulsión que comprende un (1^3)-p-D-glucano, un emulsionante catiónico y un aglutinante bituminoso que tiene una penetración de menos de 70.10-1 mm y más de 10.10-1 mm según la norma ASTM D5-97,

en que el (1^3)-p-D-glucano se usa en una mezcla con un aceite,

en que la emulsión comprende 0,0005% p a 0,1% p del (1^3)-p-D-glucano y de 0,01% p a 20% p del emulsionante catiónico, basado en el peso total de la emulsión,

en que el (1^3)-p-D-glucano es escleroglucano y

en que el emulsionante catiónico es:

(a) derivado de aminas que tienen la fórmula:

R-NH-(CmH2m-NH)p-(CnH2n)-NH2

en la que R es un grupo alifático de 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 numero 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 la que R es un grupo alifático de 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 diámetro medio del material en forma de partículas se determina según la norma British standard BS 63. Sin embargo, según el patrón europeo actual NEN-EN 13043, se usan dos dimensiones para caracterizar el material en forma de partículas (d/D; NEN-EN 13043). Un tamaño de 3 mm según BS 63 es igual a una relación D/D de 1/4 (véase Shell Bitumen Handbook, 5th Ed., página 224, Tabla 11.2, 2003).

La presente invención se refiere adicionalmente a un procedimiento para el sellado superficial con gravilla de una superficie de carretera, en que se aplica una composición según la presente invención a dicha superficie de carretera.

La presente invención se refiere también a un procedimiento para un sellado con gravilla de una superficie de carretera, en que se aplica una emulsión a dicha superficie de carretera seguido de la incrustación de un material en forma de partículas, en que dicha emulsión comprende un (1^3)-p-D-glucano, un emulsionante catiónico y un aglutinante bituminoso que tiene una penetración de menos de 70.10-1 y más de 10.10-1 mm según la norma ASTM D5-97, y en que el diámetro medio del material en forma de partículas es de 3 mm o menos según se determina según la norma British Standard BS 63, preferentemente menos de 2 mm,

en que el (1^3)-p-D-glucano se usa mezclado con un aceite,

en que la emulsión comprende de 0,0005% p a 0,1% p del (1^3)-p-D-glucano y de 0,01% p a 20% p del emulsionante catiónico, basado en el peso total de la emulsión,

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

en que el emulsionante catiónico es:

(a) derivado de aminas que tienen la fórmula:

R-NH-(CmH2m-NH)p-(CnH2n)-NH2

en la que R es un grupo alifático de 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 numero 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 la que R es un grupo alifático de 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 adicionalmente al uso de una emulsión que comprende un (1^3)-p-D-glucano, un emulsionante catiónico y un aglutinante bituminoso que tiene una penetración de menos de 70.10-1 mm y más de 10.10-1 mm según la norma ASTM D5-97 para aplicar una capa de sellado superior resistente al agua a una capa de asfalto,

en que el (1^3)-p-D-glucano se usa mezclado con un aceite,

en que la emulsión comprende de 0,0005% p a 0,1% p del (1^3)-p-D-glucano y de 0,01% p a 20% del emulsionante catiónico, basado en el peso total de la emulsión,

en que el (1^3)-p-D-glucano es escleroglucano y, en que el emulsionante catiónico es:

(a) derivado de aminas que tienen la fórmula:

R-NH-(CmH2m-NH)p-(CnH2n)-NH2

en que R es un grupo alifático de 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 numero 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 la que R es un grupo alifático de 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.

Descripción detallada de la invención

El verbo “comprometer” como se usa en esta descripción y en las reivindicaciones, y sus conjugaciones, se usa en su sentido no limitativo para indicar que están incluidos los datos que siguen a la palabra, pero no están excluidos datos que no se mencionen específicamente. Además, la referencia a un elemento mediante el artículo indefinido “uno” o “una” no excluye la posibilidad de que esté presente más de un elemento, salvo que el contexto claramente requiera que haya uno y solamente uno de los elementos. El artículo indefinido “uno” o “una”, por tato significa habitualmente “al menos uno”.

El término “emulsión” debe entenderse como un sistema en el que están dispersadas gotitas de líquido y/o cristales líquidos en un líquido. En las emulsiones, las gotitas frecuentemente sobrepasan los límites habituales para los coloides en tamaño. Una emulsión está indicada mediante el símbolo O/W si la fase continua es una solución acuosa y por W/o si la fase continua es un líquido orgánico (un “aceite”). Las emulsiones más complicadas como O/W/O (es decir (gotitas de aceite contenidas en gotitas acuosas dispersadas en una fase de aceite continua o emulsiones de 3 fases) pueden ser incluidas también en el término “emulsión”. Las emulsiones fotográficas, aunque son sistemas coloidales, no son emulsiones en el sentido del término “emulsiones” como se usa en este documento (véase la publicación de 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) se determina por la relación en volumen de los dos líquidos. Por ejemplo, con 5% de agua y 95% de aceite (una relación de fase O/W de 19) la emulsión es habitualmente W/O.

En este documento, betún “duro” se entiende que es un betún que tiene una penetración de aproximadamente 10 a aproximadamente 100.10-1 mm según la norma ASTM D5-97. Por otra parte, un betún “blando” se entiende que tiene una penetración de aproximadamente más de aproximadamente 100 a aproximadamente 350.10-1 según la norma ASTM D5-97. Como es bien conocido en la técnica, la unidad para la penetración según la norma ASTM D5-97 es “10-1 mm”.

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

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

El de glucano se usa mezclado con un aceite, preferentemente un aceite vegetal, más preferentemente un aceite vegetal de calidad alimenticia, para proteger las partículas de glucano de la conglomeración cuando se ponen en contacto con un medio acuoso.

El emulsionante catiónico

Los emulsionantes catiónicos son bien conocidos en la técnica. Los emulsionantes catiónicos:

(a) son derivados de aminas que tienen la fórmula:

R-NH-(CmH2m-NH)p-(CnH2n)-NH2

en que R es un grupo alifático de 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 numero entero en el intervalo de 1-8; o

(b) son derivados de amidoaminas que tienen la fórmula:

R-C(O)NH-(CmH2m-NH)p-(CnH2n)-NH2

en la que R es un grupo alifático de 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.

Las aminas cuaternarias incluyen productos como amina dicuaternarias, por ejemplo, los productos Redicote® fabricados por la empresa AkzoNobel.

El aglutinante bituminoso

El betún empleado en las emulsiones de la presente invención puede ser de productos de fabricación directa o productos procesados (véase la publicación de Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 4th Ed., Vol. 3, páginas 689 - 724).

Según la presente invención, el aglutinante bituminoso tiene una penetración de menos de 7.10-1 según la norma ASTM D5-97, preferentemente menos de 65.10-1 mm, más preferentemente menos de 60-10-1 y lo más preferentemente 55.10-1 mm o menos. Tiene además una penetración de más de 10.10-1 mm, preferentemente 15.10-1 mm o más y lo más preferentemente 20.10-1 mm o más. Los grados de penetración bien conocidos incluyen 20/30, 35/50 y 40/60.

Según la presente invención, el aglutinante bituminoso puede comprender una combinación de aglutinantes bituminosos que tienen diferentes grados de penetración, con la condición de que la combinación tenga una penetración de menos de 70.10-1 mm y más de 10.10-1 mm según la norma ASTM D5-97. Según una realización preferida, el aglutinante bituminoso comprende una combinación de un aglutinante blando, por ejemplo, un betún blando que tiene una penetración de más de aproximadamente 100.10-1 mm según la norma ASTM D5-97, preferentemente más de aproximadamente 100 o aproximadamente 350.10-1 mm, más preferentemente más de aproximadamente 100 a aproximadamente 220.10-1 mm, incluso más preferentemente de aproximadamente 160 a aproximadamente 220.10-1 mm y un betún duro, es decir, un betún duro que tiene una penetración de aproximadamente 100.10-1 mm o menos según la norma ASTM D5-97, preferentemente de aproximadamente 100 o menos a aproximadamente 10.10-1 mm, más preferentemente de aproximadamente 60 a aproximadamente 10.10-1 mm, incluso más preferentemente de aproximadamente 50 a aproximadamente 20.10-1 mm.

La combinación comprende preferentemente una relación en peso de betún blando respecto a betún duro en el intervalo de 1 a 30, más preferentemente en el intervalo de 1 a 10.

Según una realización de la presente invención, se prefiere que el aglutinante bituminoso se seleccione entre el grupo que consiste en betún parafínico y nafténico.

Otros componentes

Las emulsiones según la presente solicitud comprenden además preferentemente un elastómero y/o una resina de petróleo y/o una resina natural. La adición de un elastómero y/o una resina de petróleo y/o una resina natural tiene la ventaja de que se aumenta la vida de la superficie de la carretera recubierta con la emulsión según la presente invención. Los elastómeros, resinas de petróleo y resinas naturales son también ventajosos en cuanto a la flexibilidad de la superficie de la carretera recubierta. La adición de un elastómero y/o una resina de petróleo y/o una resina natural reduce adicionalmente la dependencia de la temperatura de las propiedades viscoelásticas.

Según la presente invención, el elastómero se selecciona preferentemente entre el 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, copolímeros de estirenopropileno-butadieno-estireno, copolímeros dibloques de butadieno-estireno, copolímeros tribloques de estirenobutadieno-estireno, copolímeros dibloques de isopreno-estireno, copolímeros tribloques de estireno-isoprenoestireno, en que los copolímeros dibloques o tribloques se pueden producir en formas morfológicas como polímeros en forma de estrella en los que se emplea un agente reticulante como divinil-benceno en el procedimiento de fabricación. Sin embargo, según la presente invención, es preferido que el elastómero sea un polímero que comprende dos unidades de butadieno contiguas opcionalmente sustituidas como isopreno, lo más preferentemente un polibutadieno, un poliisopreno, un copolímero de estireno-etileno-butadieno-estireno, un copolímero de estirenopropileno-butadieno-estireno, un copolímero de bloques de butadieno-estireno, un copolímero tribloques de estirenobutadieno-estireno, un copolímero dibloques de isopreno-estireno o un terpolímero tribloques de estireno-isoprenoestireno.

Más preferentemente, el elastómero es un polibutadieno, un poliisopreno, un copolímero de estireno-etilenobutadieno-estireno, un copolímero de estireno-propileno-butadieno-estireno o un perpolímero tribloques de estirenobutadieno-estireno. Según otra realización preferida de la presente invención, el elastómero es un copolímero de etileno-acetato de vinilo. La resina de petróleo se selecciona preferentemente entre el grupo que consiste en resinas fabricadas mediante polimerización de hidrocarburos insaturados presentes en fracciones del petróleo insaturadas, resinas de cumarona-indeno, resinas de petróleo hidrogenadas, resinas de petróleo modificadas, resinas basadas en ciclopentadieno, productos termoplásticos o una mezcla de los mismos. Lo más preferentemente, la resina de petróleo es una resina de petróleo de C5-C9, una resina de petróleo de C9, una resina de petróleo de C5 o una mezcla de las mismas.

La resina natural se selecciona preferentemente entre el grupo de resinas de colofonia y resinas de terpenos.

El material en forma de partículas

Según la presente invención, el material en forma de partículas se puede seleccionar entre el grupo que consiste en un material árido (por ejemplo, gravilla), miga de caucho, fibras, por ejemplo, de origen vegetal, virutas, biomasa residual como racimos vacíos de frutas y sus mezclas.

La emulsión

Según la presente invención, la emulsión comprende de aproximadamente 25 a aproximadamente 75% p de una fase acuosa y de aproximadamente 75 a aproximadamente 25% p de una fase de aceite, basadas en el peso total de la emulsión.

Más preferentemente, la emulsión comprende de aproximadamente 30 a aproximadamente 70% p de una fase acuosa y de aproximadamente 70 a aproximadamente 30% p de una fase de aceite, basadas en el peso total de la emulsión. La fase del aceite comprende esencialmente el aglutinante de betún.

La cantidad del (1^3)-p-D-glucano en la emulsión es de 0,0005% p a 0,1% p, basada en el peso total de la emulsión, preferentemente de 0,0005% p a 0,05% p, más preferentemente de 0,0005% p a 0,02% p.

La cantidad de emulsionante catiónico en la emulsión es de 0,01%p a 20,0% p, preferentemente de 0,01% p a 10,0% p, más preferentemente de 0,01% p a 5,0% p, incluso todavía más preferentemente de 0,02% p a 2,5 % p, incluso todavía más preferentemente de 0,02% a 0,5% p y, en particular de 0,02 a 0,2% p, basada en el peso total de la emulsión. Cuando esté presente en las emulsiones según la presente invención, el contenido de elastómero y/o resina de petróleo y/o resina natural es preferentemente de 0,01 a 10,0% p, más preferentemente de 0,05 a 7,5% p del elastómero y/o la resina de petróleo y/o la resina natural, basado en el peso total de la emulsión.

Las emulsiones bituminosas según la presente invención son de rotura rápida y tienen excelentes estabilidades en almacenamiento. Consecuentemente, las emulsiones bituminosas según la presente invención se caracterizan por un índice de rotura de 150 o menos, preferentemente de 130 o menos. Un índice de rotura de 150 o menos, preferentemente de 130 o menos asegura un tiempo de rotura suficientemente bajo de la emulsión cuando es Aplicada a una superficie de carretera, incluso bajo condiciones relativamente húmedas y frías, lo que permite el uso de estas emulsiones bajo condiciones climáticas menos ventajosas.

Además, las emulsiones bituminosas según la presente invención se caracterizan por un factor C de 200 o menos, preferentemente de 150 o menos e incluso más preferentemente de 115 o menos. El factor C se define en la presente memoria descriptiva como:

Factor C = penetración de aglutinante recuperado (10-1 mm) x (100 x estabilidad en almacenamiento)35 en que la penetración se determina según la norma ASTM D D5-97 y la estabilidad en almacenamiento se determina según la norma NEN-EN 12847. La estabilidad en almacenamiento es la diferencia entre el contenido de agua de la fase acuosa y la fase de aceite formada después de la separación. Cuanto menor es el valor de la diferencia, mejor es la estabilidad en almacenamiento. La estabilidad en almacenamiento se expresa frecuentemente como un porcentaje y este valor debe ser multiplicado por 100%.

La presente invención se refiere también a un procedimiento para un sellado con gravilla de una superficie de carretera, en el que la emulsión es aplicada a dicha superficie de carretera a continuación de incrustar un material en forma de partículas, en que dicha emulsión comprende un (1^-3)-p-D-glucano, un emulsionante catiónico y un aglutinante bituminoso que tiene una penetración de menos de 70.10-1 y más de 10.10-1 según la norma ASTM D5-97, en que el diámetro medio del material en forma de partículas es de 3 mm o menos, según se determina según la norma to British Standard BS 63, preferentemente menos de 2 mm y en que la velocidad de aplicación del material en forma de partículas es preferentemente de 0,1-0,6 kg/m3,

en que el (1^3)-p-D-glucano es usado en mezcla con un aceite

en que la emulsión comprende de 0,0005% p a 0,1% p del (1^3)-p-D-glucano y de 0,01% p a 20% p del emulsionante catiónico, basado en el peso total de la emulsión,

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

en que el emulsionante catiónico es:

(a) derivado de aminas que tienen la fórmula:

R-NH-(CmH2m-NH)p-(CnH2n)-NH2

en la que R es un grupo alifático de 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 la que R es un grupo alifático de 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.

Ejemplos

Ejemplo 1

Se preparó una mezcla de escleroglucano (Actigum® CS 6 adquirido de la empresa IMCD, Holanda; el contenido de escleroglucano es de aproximadamente 83% p) y un aceite vegetal de calidad alimenticia (adquirido de la empresa Mosselman N.V., Bélgica, o Heybroek B.V., Holanda) Mezclando los dos componentes a temperatura ambiente en una relación en peso de 1:2. El aceite vegetal de calidad alimenticia protege las partículas de escleroglucano frente a la conglomeración en un medio acuoso y, por tanto, se obtiene una dispersión homogénea cuando esta mezcla es añadida a agua mientras se agita.

Las emulsiones se produjeron según el siguiente procedimiento. A 99,232 unidades de peso de agua a una temperatura de aproximadamente 60°C, se añadieron 0,428 unidades de peso de una solución de ácido clorhídrico al 30% mientras se agitaba suavemente. Después de la adición de 0,24 unidades de peso de emulsionante de amina grasa Redicote® E9 (adquirido de la empresa Akzo Nobel) al agua, se añadieron 0,1 unidades de peso de mezcla de escleroglucano-aceite de calidad alimenticia (1:2). Tanto el agua como el betún duro fueron alimentados a una unidad de emulsionamiento Atomix (Emulbitume, France) y se emulsionaron hasta una emulsión de aceite en agua (O/W) que tenía un contenido de agua de aproximadamente 40% p de agua. Las emulsiones se prepararon con el siguiente betún duro: 40-60.10-1 mm (de la refinería Total Antwerp Bélgca), 35-50.10-1 mm y 20-30.10-1 mm (ambos de la refinería ex-Total Dunkirk, Francia). Para estas emulsiones, se usó una cantidad doble de la mezcla Actigum® CS 6 - aceite de calidad alimenticia (1:2) (0,2% p). Las propiedades de la emulsión se recogen en la Tabla 1 siguiente.

Tabla 1

Tabla 2

La estabilidad en almacenamiento se midió según la norma NEN-EN 12847 después de 7 días de almacenamiento a temperaturas ambientes (18-22° C) y los resultados se presentan en la Tabla 2.

Este ejemplo demuestra claramente que se pueden producir emulsiones de betún muy estables en almacenamiento usando solamente una pequeña cantidad de Actigum® CS 6 en la Fase acuosa.

Ejemplo 2

Se preparó una emulsión de betún según el procedimiento descrito en el ejemplo 1. Se usó un betún de 40-60.10-1 mm (de la refinería Total Antwerp Bélgica) y se usaron 0,14 unidades de peso de una mezcla de Actigum® CS 6 -aceite de calidad alimenticia (1:2). Antes del emulsionamiento, la mezcla acuosa se filtró usando un filtro de lana de vidrio con lo cual las partículas de Actigum® CS 6, que no se disolvieron, se separaron de la fase acuosa. No fue posible cuantificar la cantidad de Actigum® CS 6 recuperada mediante filtración ya que la mayor parte del material se filtró. Sin embargo, la estabilidad en almacenamiento de la emulsión usada fue similar a la estabilidad en almacenamiento del material sin filtrar. Los resultados se presentan en la Tabla 3.

Tabla 3

Tabla 4

Ejemplo 3

Se preparó una emulsión según el método del ejemplo 1 a partir de un betún de 10-20.10-1 mm (de la refinería Total Dunkirk, Francia). Este material es un material de tipo vidrio con un punto de ablandamiento relativamente elevado (temperatura de anillos y bolas > 55° C).

El procedimiento del emulsionamiento con la adición de 0% de Actigum® CS 6 (muestra I) no fue estable. Sin embargo, fue posible recoger una muestra que era estable a partir de al menos un día. Las propiedades de la muestra se presentan en la Tabla 5. El emulsionamiento con una adición de 0,2 % p de una mezcla (1:2) de Actigum® CS 6 - aceite vegetal de calidad alimenticia (muestra II) fue mucho más fácilmente y fue posible producir de forma continua una emulsión homogénea.

Tabla 5

La estabilidad en almacenamiento de estas muestras se estimó visualmente (Tabla 6)

Tabla 6

Ejemplo 4

Una mezcla de escleroglucano (Actigum® CS 6 adquirido de la empresa Cargill, Francia; contenido de escleroglucano de aproximadamente 83% p) y un aceite vegetal de grado alimenticio (adquirido de la empresa Mosselman N.V., Bélgica, o Heybroek B.V., Holanda) se preparó mezclando los dos componentes a temperatura ambiente a una relación en peso de 1:2. El aceite vegetal de calidad alimenticia protege las partículas de escleroglucano frente a la conglomeración en un medio acuoso y, por tanto, se obtiene una dispersión homogénea cuando esta mezcla se añade a agua con agitación. Las emulsiones se produjeron según el siguiente procedimiento. A 99,009 unidades de peso de agua a una temperatura de aproximadamente 60° C se añadieron 0,467 unidades de peso de una solución al 30% de ácido clorhídrico mientras se agitaba suavemente. Después de la adición de 0,324 unidades de peso de emulsionante de amina grasa Redicote® E9 (adquirida de la empresa Akzo Nobel) al agua, se añadieron 0,2 unidades de peso de mezcla de escleroglucano-aceite de calidad alimenticia (1:2). Tanto el agua como el betún duro, es decir, betún total con una penetración que varía en el intervalo de 20-30.10-1 mm (refinería Total, Dunkirk) fueron alimentados a un molino de emulsión (un molino Trigonal obtenido de la empresa Siefer Machinenfabrik GmbH & Co KG) y fueron emulsionados hasta una emulsión de aceite en agua (O/W) que tenía un contenido de agua de aproximadamente 41% p de agua. La estabilidad en almacenamiento se determinó después de siete días. Las composiciones y propiedades de las emulsiones se resumen en la Tabla 7.

Tabla 7

(a) Equivalente al ensayo ASTM D5-97.

Después de la producción, la emulsión se envasó en recipientes de 1000 litros. Diez días después, la emulsión se volvió a envasar en cubos de 25 kg y se llevó al sitio de trabajo en el que se aplicó a una capa superior de asfalto DAB antiguo de siete casos bajo las siguientes condiciones climáticas: la temperatura del asfalto era de aproximadamente 20° C, la temperatura del aire era de aproximadamente 22 ° C y la humedad relativa era de aproximadamente 61%. La velocidad de aplicación usando un cepillo de rodillo fue de aproximadamente 0,6 kg/m2. Después de 5 minutos, cuando la emulsión comenzó a romperse visualmente, se aplicó arena (diámetro medio de menos de 2 mm) a una velocidad de 0,05-0,1kg/ m2. Después de 30 minutos, la emulsión coaguló completamente y el trabajo se dejó abierto al tráfico. No fueron visibles marcas de ruedas en ambos lados del trabajo, con lo que se obtuvo una superficie sin el uso de áridos con un diámetro medio de 2 mm o más.

Se usó la misma emulsión en un proyecto diferente como un tratamiento superficial sobre DAB recientemente construido pero deteriorado. El tratamiento se realizó bajo las siguientes condiciones climáticas: temperaturas ambientales entre 11,2-16,6°C, humedad relativa 68%. La emulsión se pulverizó usando una unidad de pulverización de emulsión de capa adherente estándar; la temperatura de pulverización fue de 64° C, la velocidad de pulverización fue de 0,6-0,8 kg/m2. Poco después de la aplicación (antes de que la emulsión se rompiera completamente) la superficie fue tratada con arena (0,3-0,5 kg/m2) usando piedra triturada (aproximadamente 0-3 mm).

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Una composición de sellado superior de asfalto sin gravilla resistente al agua, que comprende (a) un material en forma de partículas, en que el diámetro medio del material de partículas es de 3 mm o menos, según se determina mediante la norma British Standard BS 63 y (b) una emulsión que comprende un (1^3)-p-D-glucano, un emulsionante catiónico y un aglutinante bituminoso que tiene una penetración de menos de 70.10-1 mm y más de 10.10-1 mm según la norma ASTM D5-97,

en que el (1^3)-p-D-glucano se usa en una mezcla con un aceite,

en que la emulsión comprende 0,0005% p a 0,1% p del (1^3)-p-D-glucano y de 0,01% p a 20% p del emulsionante catiónico, basado en el peso total de la emulsión,

en que el (1^3)-p-D-glucano es escleroglucano y

en que el emulsionante catiónico es:

(a) derivado de aminas que tienen la fórmula:

R-NH-(CmH2m-NH)p-(CnH2n)-NH2

en la que R es un grupo alifático de 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 numero 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 la que R es un grupo alifático de 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. Composición según la reivindicación 1, en la que la emulsión comprende de 25 a 75% p de una fase acuosa y de 75 a 25% p de una fase de aceite, basadas en el peso total de la emulsión.

3. Composición según la reivindicación 1 o 2, en la que el aglutinante bituminoso comprende betún, una resina de petróleo o una combinación de los mismos.

4. Composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la emulsión comprende un elastómero y/o una resina de petróleo y/o una resina natural.

5. Composición según la reivindicación 4, en la que el elastómero se selecciona entre el 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 dibloques de butadieno-estireno, copolímeros tribloques de estireno-butadieno-estireno, copolímeros dibloques de isopreno-estireno, copolímeros tribloques de estirenoisopreno-estireno y sus mezclas.

6. Composición según la reivindicación 4, en la que la resina de petróleo se selecciona entre el grupo que consiste en resinas fabricadas mediante polimerización de hidrocarburos insaturados presentes en fracciones del petróleo insaturadas, resinas de cumarona-indeno, resinas de petróleo hidrogenadas, resinas de petróleo modificadas, resinas basadas en ciclopentadieno, materiales termoplásticos o una mezcla de los mismos.

7. Composición según la reivindicación 4, en la que la resina natural se selecciona entre el grupo que consiste en resinas de colofonia y resinas de terpenos.

8. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la emulsión tiene un índice de rotura de 150 o menos determinado según la norma NEN-EN 13075-1.

9. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la emulsión tiene un factor C de 200 o menos, siendo definido el factor C como:

Factor C = penetración de aglutinante recuperado (10-1 mm) x (100 x estabilidad en almacenamiento)35 en que la penetración se determina según la norma ASTM D D5-97 y la estabilidad en almacenamiento se determina según la norma NEN-EN 12847.

10. Procedimiento para el sellado con gravilla de una superficie de carretera, en que se aplica una composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1-9 a dicha superficie de carretera.

11. Procedimiento para el sellado con gravilla de una superficie de carretera, en el que se aplica una emulsión a dicha superficie de carretera seguida de una incrustación de un material en forma de partículas, en que dicha emulsión comprende un (1^-3)-p-D-glucano, un emulsionante catiónico y un aglutinante bituminoso que tiene una penetración de menos de 70.10-1 mm y más de 10.10-1 según la norma ASTM D5-97, y en que el diámetro medio del material en forma de partículas es de 3 mm o menos según se determina mediante la norma British Standard BS 63 en que el (1^3)-p-D-glucano se usa en una mezcla con un aceite,

en que la emulsión comprende 0,0005% p a 0,1% p del (1^3)-p-D-glucano y de 0,01% p a 20% p del emulsionante catiónico, basado en el peso total de la emulsión,

en que el (1^3)-p-D-glucano es escleroglucano y

en que el emulsionante catiónico es:

(a) derivado de aminas que tienen la fórmula:

R-NH-(CmH2m-NH)p-(CnH2n)-NH2

en la que R es un grupo alifático de 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 numero 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 la que R es un grupo alifático de 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.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que la velocidad de aplicación del material en forma de partículas es de 0,1-0,6 kg/m3.

13. Uso de una emulsión que comprende un (1^3)-p-D-glucano, un emulsionante catiónico y un aglutinante bituminoso que tiene una penetración de menos de 70.10-1 mm y más de 10.10-1 mm según la norma ASTM D5-97 para aplicar una capa de sellado superior resistente al agua a una capa de asfalto,

en que el (1^3)-p-D-glucano se usa en una mezcla con un aceite,

en que la emulsión comprende 0,0005% p a 0,1% p del (1^3)-p-D-glucano y de 0,01% p a 20% p del emulsionante catiónico, basado en el peso total de la emulsión,

en que el (1^3)-p-D-glucano es escleroglucano y

en que el emulsionante catiónico es:

(a) derivado de aminas que tienen la fórmula:

R-NH-(CmH2m-NH)p-(CnH2n)-NH2

en la que R es un grupo alifático de 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 numero 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 la que R es un grupo alifático de 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.