ES2829921T3 - Emulsiones estables durante el almacenamiento a partir de aglutinantes bituminosos con poco grado de penetración - Google Patents
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Abstract
Emulsión que comprende un (1→3)-β-D-glucano, un emulsionante catiónico y un aglutinante bituminoso con una penetración menor que 70- 10-1 mm y mayor que 10- 10-1 mm según ASTM D5-97, en donde el (1→ 3)-β-D-glucano se usa en una mezcla con un aceite, en donde la cantidad de (1→ 3)-β-D-glucano en la emulsión es 0,0005 % en peso a 0,1 % en peso y en donde la cantidad del emulsionante catiónico es 0,01 % en peso a 20 % en peso, según el peso total de la emulsión, siempre que se excluyan las emulsiones según los Ejemplos 4, 5, 6, 7 y 8 de WO 2009/113854, en donde el (1→ 3)-β-D-glucano es escleroglucano, 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 de C1-C30, m es un entero en el intervalo de 1 a 8, p es un entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un 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 de C1-C30, m es un entero en el intervalo de 1 a 8, p es un entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un entero en el intervalo de 1-8.
Description
DESCRIPCIÓN
Emulsiones estables durante el almacenamiento a partir de aglutinantes bituminosos con poco grado de penetración
Campo de la invención
La presente invención hace referencia a emulsiones que comprenden (1^-3)-p-D-glucano, un emulsionante catiónico y un aglutinante bituminoso con poca penetración. La emulsión es estable durante su almacenamiento mientras que se degrada rápidamente, incluso en condiciones ambientales desfavorables tales como humedad elevada y baja temperatura. De forma conveniente, se pueden utilizar las emulsiones en revestimientos para superficies sin esquirlas, composiciones de recubrimiento adhesivo sin marcas, composiciones impermeabilizantes, aplicaciones para pisos, capas adhesivas, capas de impregnación, materiales con recubrimiento espeso y materiales con recubrimiento semiespeso que se funden en frío o se pueden almacenar, morteros asfálticos, composiciones para microacabado y morteros.
Antecedentes de la invención
Es muy difícil emulsionar el bitumen con poco grado de penetración (también conocido como bitumen duro), como se conoce en la técnica. Cuanto más duro el bitumen, menor será el valor de penetración de la aguja y mayor será el punto de ablandamiento, pero también será más difícil emulsionar el bitumen en emulsiones estables durante su almacenamiento y que se degraden rápido. La poca estabilidad durante el almacenamiento se ve reflejada en una tasa de separación rápida de una capa superior rica en agua y una capa inferior rica en bitumen cuando se almacena una emulsión bituminosa a temperatura ambiente en condiciones de reposo. La diferencia en el contenido de agua entre las capas formadas es el valor para la denominada estabilidad durante el almacenamiento, la que se determina de acuerdo al método habitual NEN-EN 12847. Por tanto, cuanto menor sea el valor de esta diferencia, mejor será la estabilidad durante el almacenamiento y un valor de cero indica que la estabilidad durante el almacenamiento es perfecta. La estabilidad durante el almacenamiento se expresa frecuentemente en un porcentaje y para obtener tales porcentajes, se deben multiplicar los valores por 100 %.
La degradación lenta de una emulsión se ve reflejada en mucho tiempo antes de que se forme una película sólida tras la aplicación de la emulsión a la superficie de la carretera. En la técnica se acepta que el índice de degradación, o a veces denominado índice de relleno, es una buena medida para el tiempo de degradación tras la aplicación a la superficie de una carretera. Un índice de degradación elevado implica una degradación lenta. El índice de degradación se determina generalmente según el método habitual NEN-EN 13075-1.
Se puede mejorar la estabilidad durante el almacenamiento con la adición de más emulsionante a la fase acuosa antes de la emulsión. Sin embargo, aunque se logra una mejora en la estabilidad durante el almacenamiento, el índice de degradación también aumenta significativamente, lo cual obviamente no es deseable.
Otra ventaja de las emulsiones que tienen un valor bajo en el índice de degradación es que estas emulsiones también se degradarán relativamente rápido en condiciones de humedad y frío, lo que permite que el producto se use en condiciones ambientales menos favorables.
En la US 5.246.986 y EP0425380A1 de Elf France se describe una emulsión de un aglutinante bituminoso en donde se utiliza 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 5000 ppm, preferiblemente 200 a 2000 ppm de escleroglucano. En los ejemplos 2 y 4 se describen emulsiones catiónicas que comprenden bitumen, con una penetración de 180-220 10-1 mm y escleroglucano de un grado técnico (que consiste en 70 % en peso de escleroglucano y 30 % en peso de biomasa), en donde el escleroglucano (se calcula según el contenido real de escleroglucano) es 0,021 % en peso. Se determinó la penetración según la norma NF T 66004 que es equivalente a ASTM D5-97 (cf. 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, tomo 140, ISBN13: 9780841202184, eISBN: 9780841223219).
En GB A 2452903 de Colas S.A. se describe una emulsión que comprende una fase acuosa y una fase orgánica que comprende una composición aglutinante, en donde la composición aglutinante comprende bitumen y un polímero no aromático, en particular poliisopreno. Preferiblemente, la emulsión es catiónica. El bitumen tiene preferiblemente una penetración de 50 a 15010-1 mm. La emulsión se degrada rápidamente como se indica con el índice de degradación (según NFT 66-017 (norma tentativa francesa de diciembre de 1983) de 45-100. Preferiblemente, la emulsión comprende 45-75 % en peso de la composición aglutinante, según el peso total de la emulsión.
En WO 2009/113854 de Latexfalt B.V. se describen emulsiones que comprenden un (1^3)-p-D-glucano, preferiblemente escleroglucano, un emulsionante biodegradable que puede ser no iónico o catiónico, y bitumen. El bitumen 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.
Tal como se explicó anteriormente, existe la necesidad en la técnica de que existan emulsiones con una excelente estabilidad durante el almacenamiento, que se degraden rápidamente. En particular, existe la necesidad en la técnica
de que tales emulsiones incorporen bitumen con poca penetración (también conocido como bitumen duro).
Compendio de la invención
La presente invención hace referencia a una emulsión que comprende un (1^3)-p-D-glucano, un emulsionante catiónico y un aglutinante bituminoso que tenga una penetración menor que 70 10-1 mm y mayor que 10 10-1 mm según ASTM D5-97,
en donde el (1^3)-p-D-glucano se usa en una mezcla con un aceite,
en donde la cantidad del (1^3)-p-D-glucano en la emulsión es 0,0005 % en peso a 0,1 % en peso y en donde la cantidad del emulsionante catiónico es 0,01 % en peso a 20 % en peso, según el peso total de la emulsión, siempre que se excluyan las emulsiones según los Ejemplos 4, 5, 6, 7 y 8 de WO 2009/113854,
en donde el (1^3)-p-D-glucano es escleroglucano, 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 de C1-C30, m es un entero en el intervalo de 1 a 8, p es un entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un 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 de C1-C30, m es un entero en el intervalo de 1 a 8, p es un entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un entero en el intervalo de 1 -8.
La presente invención hace referencia además al uso de la emulsión en diversas aplicaciones finales, inclusive revestimientos para superficies sin esquirlas, composiciones de recubrimiento adhesivo sin marcas, composiciones impermeabilizantes, aplicaciones para pisos, capas adhesivas, capas de impregnación, materiales con recubrimiento espeso y materiales con recubrimiento semiespeso que se funden en frío o se pueden almacenar, morteros asfálticos, composiciones para microacabado y morteros.
La invención hace referencia también a una composición que comprende un material particulado, en donde el diámetro promedio del material particulado es 3 mm o menos, determinado según la norma británica BS 63, y una emulsión que comprende un (1^3)-p-D-glucano, un emulsionante catiónico y un aglutinante bituminoso con una penetración menor que 70 10-1 y mayor que 10 10-1 mm según ASTM D5-97,
en donde el (1 ^3)-p-D-glucano se usa en una mezcla con un aceite,
en donde la cantidad del (1^3)-p-D-glucano en la emulsión es 0,0005 % en peso a 0,1 % en peso y en donde la cantidad del emulsionante catiónico es 0,01 % en peso a 20 % en peso, según el peso total de la emulsión, en donde el (1^3)-p-D-glucano es escleroglucano, 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 de C1-C30, m es un entero en el intervalo de 1 a 8, p es un entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un 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 de C1-C30, m es un entero en el intervalo de 1 a 8, p es un entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un entero en el intervalo de 1 -8.
Descripción detallada de la invención
El verbo «comprender», como se usa en la presente descripción y en las reivindicaciones, y sus conjugaciones se utilizan en un sentido no taxativo para indicar que se incluyen los elementos que siguen a la palabra, pero no se
excluyen los elementos que no se hayan mencionado específicamente. Además, la referencia a un elemento con el artículo indefinido «un» o «una» no excluye la posibilidad de que haya más de un elemento presente, a menos que el contexto requiera claramente que hay uno y solo uno de los elementos. Por tanto, el artículo indefinido «un» o «una» significa habitualmente «al menos uno/a».
El término «emulsión» se entiende como un sistema en el que se dispersan gotículas líquidas y/o cristales líquidos en un líquido. En las emulsiones, muchas veces las gotículas superan el límite usual de coloides en cuanto a tamaño. Se indica una emulsión con el símbolo O/W si la fase continua es una solución acuosa y con W/O si la fase continua es un líquido orgánico (un «aceite»). También se incluyen en el término «emulsión» aquellas emulsiones más complicadas tales como O/W/O (es decir, gotículas de aceite contenidas en gotículas acuosas dispersas en una fase continua de aceite o emulsiones de tres fases). Las emulsiones fotográficas, si bien son sistemas coloidales, no son emulsiones en el sentido del término «emulsiones» tal como se usa en el presente documento (cf. International Union of Pure and Applied Chemistry, Manual of Symbols and Terminology for Physiochemical Quantities and Units, apéndice II, Definitions, Terminology, and Symbols in Colloid and Surface Chemistry, parte 1, versión web de 2001). El tipo de emulsión (O/W o W/O) se determina con la relación de volumen de los dos líquidos. Por ejemplo, con agua al 5 % y aceite al 95 % (una relación de fases O/W de 19), la emulsión es normalmente W/O.
En el presente documento, se entiende que el bitumen «duro» es un bitumen que tiene una penetración de aproximadamente 10 a aproximadamente 100 10-1 mm según ASTM D5-97. Por otra parte, se entiende que bitumen «blando» tiene una penetración de aproximadamente más que aproximadamente 100 a aproximadamente 350 10-1 mm según ASTM D5-97. Como se conoce en la técnica, la unidad para la penetración según 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 glucano se usa en una mezcla con un aceite, preferiblemente aceite vegetal, más preferiblemente un aceite vegetal apto para uso alimentario, para proteger contra el conglomerado de las partículas de glucano cuando entran en contacto con un medio acuoso.
El emulsionante catiónico
Los emulsionantes catiónicos son conocidos en la técnica. Los emulsionantes catiónicos son: (a) derivado de aminas que tienen la fórmula:
R-NH-(CmH2m-NH)p-(CnH2n)-NH2
en donde R es un grupo alifático de C1-C30, m es un entero en el intervalo de 1 a 8, p es un entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un entero en el intervalo de 1 -8.
(b) derivado de amidoaminas que tienen la fórmula:
R-C(O)NH-(CmH2m-NH)p-(CnH2n)-NH2
en donde R es un grupo alifático de C1-C30, m es un entero en el intervalo de 1 a 8, p es un entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un entero en el intervalo de 1-8. Las aminas cuaternarias incluyen productos tales como aminas dicuaternarias, por ejemplo, los productos Redicote® fabricados por AkzoNobel.
El aglutinante bituminoso
El bitumen utilizado en las emulsiones de la presente invención puede ser productos puros o productos procesados (cf. Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 4° ed., tomo 3, páginas 689-724).
Según la presente invención, el aglutinante bituminoso tiene una penetración menor que 7010-1 mm según ASTM D5-97, preferiblemente menor que 65 10-1 mm, más preferiblemente menor que 60 10-1 mm y lo más preferiblemente 55 10-1 mm o menor. Además tiene una penetración mayor que 10-1 mm, preferiblemente 15 10-1 mm o mayor y lo más preferiblemente 2010-1 mm o mayor. Los grados de penetración conocidos incluyen 20/30, 35/50 y 40/60.
Según la presente invención, el bitumen puede comprender una mezcla de bitumen con diferentes grados de penetración, siempre que la mezcla tenga una penetración menor que 70 10-1 mm y mayor que 10 10-1 mm según ASTM D5-97. Según una realización preferida, el bitumen comprende una mezcla de un bitumen blando, es decir, un bitumen blando con 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, y un bitumen duro, es decir, un bitumen duro con una penetración de aproximadamente 100 10-1 mm o menor según ASTM D5-97, preferiblemente aproximadamente 100 o menor a aproximadamente 1010-1 mm, más preferiblemente de aproximadamente 60 a aproximadamente 1010-1 mm, incluso
más preferiblemente aproximadamente 50 a aproximadamente 20 10-1 mm.
La mezcla comprende preferiblemente una relación en peso de un bitumen blando respecto a un bitumen duro en el intervalo de 1 a 30, más preferiblemente en el intervalo de 1 a 10.
Según una realización de la presente invención, se prefiere que el aglutinante bituminoso se seleccione del grupo que consiste en bitumen parafínico y nafténico.
Otros componentes
Las emulsiones según la presente solicitud comprenden además preferiblemente 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 mejora la vida útil de la superficie de la carretera recubierta con la emulsión según la presente invención. Los elastómeros, las resinas de petróleo y las resinas naturales también son beneficiosos para 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 disminuye además la dependencia de la temperatura de las propiedades viscoelásticas.
De acuerdo con la presente invención, el elastómero se selecciona preferiblemente del grupo que consiste en copolímeros de etileno-vinilacetato, polibutadienos, poliisoprenos, copolímeros de etileno-propileno, copolímeros de etileno-propileno-dieno, copolímeros de estireno-etileno-butadieno-estireno, copolímeros de estireno-propilenobutadieno-estireno, copolímeros en dibloque de butadieno-estireno, copolímeros en tribloque de estireno-butadienoestireno, copolímeros en dibloque de isopreno-estireno, copolímeros en tribloque de estireno-isopreno-estireno, en donde los copolímeros en dibloque o en tribloque pueden darse en formas morfológicas tales como polímeros con forma de estrella en donde se utiliza un agente reticulante tal como divinilbenceno en el proceso de elaboración. Sin embargo, según la presente invención, se prefiere que el elastómero sea un polímero que comprende dos unidades de butadieno consecutivas opcionalmente sustituidas, tales como isopreno, más preferiblemente un polibutadieno, un poliisopreno, un copolímero de estireno-etileno-butadieno-estireno, un copolímero de estireno-propileno-butadienoestireno, un copolímero en dibloque de butadieno-estireno, un terpolímero en tribloque de estireno-butadieno-estireno, un copolímero en dibloque de isopreno-estireno o un terpolímero en tribloque de estireno-isopreno-estireno. Más preferiblemente, el elastómero es un polibutadieno, un poliisopreno, un copolímero de estireno-etileno-butadienoestireno, un copolímero de estireno-propileno-butadieno-estireno o un terpolímero en tribloque de estireno-butadienoestireno. Según otra realización preferida de la presente invención, el elastómero es un copolímero de etilenovinilacetato.
La resina de petróleo se selecciona preferiblemente del grupo que consiste en resinas fabricadas mediante la polimerización de hidrocarburos insaturados que se encuentran presentes en fracciones de petróleo insaturadas, resinas de cumarona-indeno, resinas de petróleo hidrogenado, resinas de petróleo modificadas, resinas con base en ciclopentadieno, termoplásticos o una mezcla de los mismos. 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.
La resina natural se selecciona preferiblemente del grupo de resinas de colofonia y resinas de terpeno.
La emulsión que comprende el aglutinante bituminoso
Según la presente invención, se excluyen las emulsiones según los Ejemplos 4, 5, 6, 7 y 8 de la solicitud de patente WO 2009/113854, que no se publicó previamente. Más específicamente, se prefiere que se excluyan las emulsiones de las siguientes composiciones: Emulsión con un contenido de agua de aproximadamente 40 % en peso de agua que se prepara a partir de 99,232 unidades en peso de agua, 0,428 unidades en peso de una solución de ácido clorhídrico al 30 %, 0,24 unidades en peso del emulsionante de amina grasa E9 Redicote®, 0,0 a 0,2 % en peso de una mezcla de un escleroglucano - aceite apto para uso alimentario (1:2) (que se prepara con CS 6 Actigum® con un contenido de escleroglucano de aproximadamente 83 % en peso y un aceite vegetal apto para uso alimentario en una relación en peso de 1:2) y bitumen 20-30 10-1 mm (anteriormente Total Dunkirk, refinería de Francia);
Emulsión con un contenido de agua de aproximadamente 40 % en peso de agua que se prepara a partir de 99,232 unidades en peso de agua, 0,428 unidades en peso de una solución de ácido clorhídrico al 30 %, 0,24 unidades en peso del emulsionante de amina grasa E9 Redicote®, 0,0 a 0,2 % en peso de una mezcla de un escleroglucano -aceite apto para uso alimentario (1:2) (que se prepara con CS 6 Actigum® con un contenido de escleroglucano de aproximadamente 83 % en peso y un aceite vegetal apto para uso alimentario en una relación en peso de 1:2) y bitumen 35-50 10-1 mm (anteriormente Total Dunkirk, refinería de Francia);
Emulsión con un índice de degradación (20 °C) de 114, un contenido de agua de 41,2 % en peso de agua y un pH de 2,4 que se prepara a partir de agua, solución de ácido clorhídrico, emulsionante de amina grasa E9 Redicote®, 0,2 % en peso de una mezcla de escleroglucano - aceite apto para uso alimentario (1:2) (que se prepara a partir de CS 6 Actigum® con un contenido de escleroglucano de aproximadamente 83 % en peso y un aceite vegetal apto para uso alimentario en una relación en peso de 1:2) y bitumen 40-60 10-1 mm (anteriormente Total Antwerp, refinería de Bélgica);
Emulsión con un índice de degradación (20 °C) de 103, un contenido de agua de 41,2 % en peso de agua y un pH de 2,4 que se prepara a partir de agua, solución de ácido clorhídrico, emulsionante de amina grasa E9 Redicote®, 0,2 % en peso de una mezcla de escleroglucano - aceite apto para uso alimentario (1:2) (que se prepara a partir de CS 6 Actigum® con un contenido de escleroglucano de aproximadamente 83 % en peso y un aceite vegetal apto para uso alimentario en una relación en peso de 1:2) y bitumen 20-30 10-1 mm (anteriormente Total Dunkirk, refinería de Francia);
Emulsión con un índice de degradación (20 °C) de 112, un contenido de agua de 41,1 % en peso y un pH de 2,4 que se prepara a partir de agua, solución de ácido clorhídrico, emulsionante de amina grasa E9 Redicote®, 0,2 % en peso de una mezcla de escleroglucano - aceite apto para uso alimentario (1:2) (que se prepara a partir de CS 6 Actigum® con un contenido de escleroglucano de aproximadamente 83 % en peso y un aceite vegetal apto para uso alimentario en una relación en peso de 1:2) y bitumen 35-50 10-1 mm (anteriormente Total Dunkirk, refinería de Francia)
Emulsión con un índice de degradación de 116, un contenido de agua de 43,9 % en peso de agua y un pH de 2,2 que se prepara a partir de agua, solución de ácido clorhídrico, emulsionante de amina grasa E9 Redicote®, 0,14 unidades en peso de una mezcla de escleroglucano - aceite apto para uso alimentario (1:2) (que se prepara a partir de CS 6 Actigum® con un contenido de escleroglucano de aproximadamente 83 % en peso y un aceite vegetal apto para uso alimentario en una relación en peso de 1:2) y bitumen 40-60 10-1 mm (anteriormente Total Antwerp refinería de Bélgica);
Emulsión con un índice de degradación de 114, un contenido de agua de 41,2 % en peso de agua y un pH de 2,4 que se prepara a partir de agua, solución de ácido clorhídrico, emulsionante de amina grasa E9 Redicote®, 0,14 unidades en peso de una mezcla de escleroglucano - aceite apto para uso alimentario (1:2) (que se prepara a partir de CS 6 Actigum® con un contenido de escleroglucano de aproximadamente 83 % en peso y un aceite vegetal apto para uso alimentario en una relación en peso de 1:2) y bitumen 40-60 10-1 mm (anteriormente Total Antwerp refinería de Bélgica);
Emulsión con un índice de degradación (20 °C) de 116, un contenido de agua de 39,8 % en peso de agua y un pH de 2,2 que se prepara a partir de agua, solución de ácido clorhídrico, emulsionante de amina grasa E9 Redicote®, 0,2 % en peso de una mezcla de escleroglucano - aceite apto para uso alimentario (1:2) (que se prepara a partir de CS 6 Actigum® con un contenido de escleroglucano de aproximadamente 83 % en peso y un aceite vegetal apto para uso alimentario en una relación en peso de 1:2) y bitumen 10-20 10-1 mm (anteriormente Total Dunkirk, refinería de Francia);
Emulsión con un índice de degradación (20 °C) de 104, un contenido de agua de 40,9 % en peso de agua y un pH de 2,1 que se prepara a partir de 10,000 1 de agua, solución de ácido clorhídrico, emulsionante de amina grasa E9 Redicote® 0,24 % en peso, 0,14 % en peso de una mezcla de escleroglucano - aceite apto para uso alimentario (1:2) (que se prepara a partir de 1 parte en peso de CS 6 Actigum® con un contenido de escleroglucano de aproximadamente 83 % en peso y 2 partes en peso de aceite de colza) y bitumen 20-3010-1 mm (anteriormente Total Dunkirk, refinería de Francia).
Según la presente invención, se prefiere que la emulsión comprenda aproximadamente 25 a aproximadamente 75 % en peso de una fase acuosa y aproximadamente 75 a aproximadamente 25 % en peso de una fase oleosa, según el peso total de la emulsión. La fase oleosa comprende esencialmente el aglutinante bituminoso.
La cantidad de (1^3)-p-D-glucano en la emulsión es 0,0005 % en peso a 0,1 % en peso, según el 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, aún 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, según el peso total de la emulsión.
Cuando se encuentran presentes en las emulsiones según la presente invención, el contenido del elastómero y/o la resina de petróleo y/o la resina natural es preferiblemente 0,01 a 10,0 % en peso, más preferiblemente 0,05 a 7,5 % en peso, del elastómero y/o la resina de petróleo y/o la resina natural, según el peso total de la emulsión.
Las emulsiones bituminosas según la presente invención son de rápida degradación y tienen excelente estabilidad durante el almacenamiento. Por consiguiente, las emulsiones bituminosas según la presente invención se caracterizan por un índice de degradación de 150 o menor, preferiblemente de 130 o menor. Un índice de degradación de 150 o menor, preferiblemente de 130 o menor, asegura un tiempo de degradación de la emulsión suficientemente bajo cuando se aplica a una superficie de una carretera, incluso en condiciones de humedad y frío relativas, lo que permite el uso de tales emulsiones en condiciones climáticas menos ventajosas.
Además, las emulsiones bituminosas según la presente invención se caracterizan por un factor C de 200 o menor, preferiblemente 150 o menor e incluso más preferiblemente 115 o menor. El factor C se define en la presente como:
factor C = aglutinante con recuperación de penetración (10-1 mm) x (100 x estabilidad durante el almacenamiento)3’5
en donde la penetración se determina según ASTM D5-97 y la estabilidad durante el almacenamiento se determina según NEN-EN 12847. La estabilidad durante el almacenamiento es la diferencia entre el contenido de agua de la fase acuosa y la fase oleosa formada luego de la separación. Cuanto menor sea el valor de la diferencia, mejor será la estabilidad durante el almacenamiento. La estabilidad durante el almacenamiento se expresa frecuentemente en un porcentaje y luego se debe multiplicar este valor por 100 %.
Usos finales
Las emulsiones según las aplicaciones de la presente son útiles en particular en aplicaciones de recubrimiento de carreteras, tal como revestimientos para superficies sin esquirlas y composiciones de recubrimiento adhesivo sin marcas, composiciones impermeabilizantes, aplicaciones para pisos, capas adhesivas, capas de impregnación, materiales con recubrimiento espeso y materiales con recubrimiento semiespeso que se funden en frío o se pueden almacenar, morteros asfálticos, composiciones para microacabado y morteros.
Las emulsiones pueden usarse combinadas con un material particulado, en particular un material particulado con un diámetro promedio de 3 mm o menor, más preferiblemente menor que 2 mm. El diámetro promedio del material particulado es, por lo tanto, preferiblemente 3 mm o menor, más preferiblemente menor que 2 mm. El diámetro promedio se determina según la norma británica BS 63; un tamaño de 3 mm equivale a d/D de 1/4 según NEN-EN 13043 (cf. Shell Bitumen Handbook, 5° ed., página 224, Tabla 11.2, 2003).
Según la presente invención, el material particulado se puede seleccionar del grupo que consiste en material acumulado (por ejemplo, virutas), virutas de caucho, fibras, por ejemplo, de origen vegetal, virutas de madera, biomasa residual tal como racimos de fruta vacíos, y mezclas de los mismos.
La presente invención, por lo tanto, también hace referencia a una composición que comprende un material particulado, en donde el diámetro promedio del material particulado es 3 mm o menor, determinado según la norma británica BS 63, y una emulsión que comprende un (1^3)-p-D-glucano, un emulsionante catiónico y un aglutinante bituminoso con una penetración menor que 7010-1 mm y mayor que 1010-1 mm según ASTM D5-97,
en donde el (1 ^3)-p-D-glucano se usa en una mezcla con un aceite,
en donde la cantidad del (1^3)-p-D-glucano en la emulsión es 0,0005 % en peso a 0,1 % en peso y en donde la cantidad del emulsionante catiónico es 0,01 % en peso a 20 % en peso, según el peso total de la emulsión,
en donde el (1^3)-p-D-glucano es escleroglucano, 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 de C1-C30, m es un entero en el intervalo de 1 a 8, p es un entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un 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 de C1-C30, m es un entero en el intervalo de 1 a 8, p es un entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un entero en el intervalo de 1 -8.
La composición es en particular una composición impermeabilizante tipo sello superior para asfalto sin esquirlas.
Ejemplos
Ejemplo 1
Se preparó una mezcla de escleroglucano (CS 6 Actigum® obtenido de Cargill, Francia; con un contenido de escleroglucano de aproximadamente 83 % en peso) con un aceite vegetal apto para uso alimentario (obtenido de Mosselman N.V., Bélgica o Heybroek B.V., Países Bajos) mezclando los dos componentes a temperatura ambiente en una relación en peso de 1:2. El aceite vegetal apto para uso alimentario protege contra el conglomerado de las partículas de escleroglucano en un medio acuoso y, por tanto, se obtiene una dispersión homogénea cuando se agrega esta mezcla al agua mientras se agita. Se produjeron emulsiones según el siguiente procedimiento. A 99,009 unidades en peso de agua a una temperatura de aproximadamente 60 °C, se agregaron 0,467 unidades en peso de una solución de ácido clorhídrico al 30 % mientras se agitaba suavemente. Luego de la adición de 0,324 unidades en peso de emulsionante de amina grasa E9 Redicote® (obtenida de Akzo Nobel) al agua, se agregaron 0,2 unidades en peso de la mezcla de escleroglucano - aceite apto para uso alimentario (1:2). Se administraron tanto el agua como un bitumen duro, es decir, bitumen con una penetración total que varía de 20-30 10-1 mm (Total refinería Dunkirk) a un molinod de emulsión (un molino trigonal obtenido de Siefer Machinenfabrik GmbH & Co KG) y se emulsionaron en una emulsión de aceite en agua (O/W) con un contenido de agua de aproximadamente 41 % en peso de agua. Se determinó la estabilidad durante el almacenamiento luego de siete días. Las composiciones y propiedades de las emulsiones se resumen en la Tabla 1.
Tabla 1
(a) Equivalente a ASTM D5-97.
Ejemplo 2
Se emulsionó un bitumen modificado con cera Sasobit (obtenida de Sasol, Sudáfrica) con una penetración que varía de 20-30 10-1 mm (Total refinería Dunkirk) con el mismo procedimiento del Ejemplo 1. El contenido de cera utilizado fue de 5 % en peso, según el aglutinante bituminoso; adicionalmente, el contenido de emulsionante fue 0,45 % en peso (en la fase jabonosa). La estabilidad de la emulsión durante el almacenamiento se determinó luego de siete días. Las composiciones y propiedades de las emulsiones se resumen en la Tabla 2.
Tabla 2
(a) Equivalente a ASTM D5-97.
Ejemplo 3
Se preparó una mezcla de escleroglucano con un aceite vegetal apto para uso alimentario como en el Ejemplo
1. Se produjeron emulsiones según el siguiente procedimiento. A 97,82 unidades en peso de agua a u temperatura de aproximadamente 60 °C, se agregaron 0,94 unidades en peso de una solución de ácido clorhídrico al 30 % mientras se agitaba suavemente. Luego de la adición de 1,1 unidades en peso de emulsionante de alquildiamina Emulsamine 640(obtenida de Ceca, Francia) al agua, se agregaron 0,14 unidades en peso de la mezcla de escleroglucano - aceite apto para uso alimentario (1:2). Se modificó el bitumen de Nynas con una penetración que varía de 70-100 10-1 mm (refinería Nynas Antwerp) con 4 % de un copolímero SBS en tribloque lineal (Kraton D-1192 ES). Se administraron tanto el agua como el bitumen a un molino de emulsión (un molino trigonal obtenido de Siefer Machinenfabrik GmbH & Co KG) y se emulsionaron en una emulsión de aceite en agua (O/W) con un contenido de agua de aproximadamente 41 % en peso de agua. Se determinó la estabilidad durante el almacenamiento luego de siete días. Las composiciones y propiedades de las emulsiones se resumen en la Tabla 3.
Tabla 3
(a) Equivalente a ASTM D5-97.
Claims (12)
1. Emulsión que comprende un (1^3)-p-D-glucano, un emulsionante catiónico y un aglutinante bituminoso con una penetración menor que 70^ 10-1 mm y mayor que 10 ^ 10-1 mm según ASTM D5-97,
en donde el (1^3)-p-D-glucano se usa en una mezcla con un aceite,
en donde la cantidad de (1^3)-p-D-glucano en la emulsión es 0,0005 % en peso a 0,1 % en peso y en donde la cantidad del emulsionante catiónico es 0,01 % en peso a 20 % en peso, según el peso total de la emulsión, siempre que se excluyan las emulsiones según los Ejemplos 4, 5, 6, 7 y 8 de WO 2009/113854,
en donde el (1^3)-p-D-glucano es escleroglucano, 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 de C1-C30, m es un entero en el intervalo de 1 a 8, p es un entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un 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 de C1-C30, m es un entero en el intervalo de 1 a 8, p es un entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un 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, según el peso total de la emulsión.
3. Emulsión según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el aglutinante bituminoso comprende bitumen, una resina de petróleo o una combinación de los mismos.
4. Emulsión según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el aglutinante bituminoso comprende una mezcla de un bitumen blando con una penetración mayor que 100^ 10-1 mm según ASTM D5-97 y un bitumen duro con una penetración de 100^ 10-1 mm o menor según ASTM D5-97.
5. Emulsión según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la emulsión comprende un elastómero y/o una resina de petróleo y/o una resina natural.
6. Emulsión según la reivindicación 5, en donde el elastómero se selecciona del grupo que consiste en copolímeros de etileno-vinilacetato, polibutadienos, poliisoprenos, copolímeros de etileno-propileno, copolímeros de etileno-propileno-dieno, copolímeros de estirenoetileno butadieno-estireno, copolímeros de estireno-propileno-butadieno-estireno, copolímeros en dibloque de butadieno-estireno, copolímeros en tribloque de estireno-butadieno-estireno, copolímeros en dibloque de isopreno-estireno, copolímeros en tribloque de estireno-isoprenoestireno, y mezclas de los mismos.
7. Emulsión según la reivindicación 5, en donde la resina de petróleo se selecciona del grupo que consiste en resinas fabricadas mediante la polimerización de hidrocarburos insaturados que se encuentran presentes en fracciones de petróleo insaturadas, resinas de cumarona-indeno, resinas de petróleo hidrogenado, resinas de petróleo modificadas, resinas con base en ciclopentadieno, termoplásticos o una mezcla de los mismos.
8. Emulsión según la reivindicación 5, en donde la resina natural se selecciona del grupo de resinas de colofonia y resinas de terpeno.
9. Emulsión según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la emulsión tiene un índice de degradación de 130 o menor, determinado según NEN-EN 13075-1.
10. Emulsión según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la emulsión tiene un factor C de 200 o menor, el factor C definido como:
factor C = aglutinante con recuperación de penetración (10-1 mm) x (100 x estabilidad durante el almacenamiento)3,5
en donde la penetración se determina según ASTM D5-97 y la estabilidad durante el almacenamiento se determina según NEN-EN 12847.
11. Uso de la emulsión según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en revestimientos para superficies sin esquirlas, composiciones de recubrimiento adhesivo sin marcas, composiciones impermeabilizantes, aplicaciones para pisos, capas adhesivas, capas de impregnación, materiales con recubrimiento espeso y materiales con recubrimiento semiespeso que se funden en frío o se pueden almacenar, morteros asfálticos, composiciones para microacabado y morteros.
12. Composición que comprende (a) un material particulado, en donde el diámetro promedio del material particulado es 3 mm o menos, determinado según la norma británica BS 63, y (b) una emulsión que comprende un (1^-3)-p-D-glucano, un emulsionante catiónico y un aglutinante bituminoso con una penetración menor que 70^ 10-1 y mayor que 10 ^ 10-1 mm según ASTM D5-97,
en donde el (1^3)-p-D-glucano se usa en una mezcla con un aceite,
en donde la cantidad de (1^3)-p-D-glucano en la emulsión es 0,0005 % en peso a 0,1 % en peso y en donde la cantidad del emulsionante catiónico es 0,01 % en peso a 20 % en peso, según el peso total de la emulsión, en donde el (1^3)-p-D-glucano es escleroglucano, 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 de C1-C30, m es un entero en el intervalo de 1 a 8, p es un entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un 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 de C1-C30, m es un entero en el intervalo de 1 a 8, p es un entero en el intervalo de 0 a 6, y n es un entero en el intervalo de 1 -8.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US24330209P | 2009-09-17 | 2009-09-17 | |
| EP09170585 | 2009-09-17 | ||
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Publications (1)
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|---|---|
| ES2829921T3 true ES2829921T3 (es) | 2021-06-02 |
Family
ID=76094768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES10760129T Active ES2829921T3 (es) | 2009-09-17 | 2010-09-16 | Emulsiones estables durante el almacenamiento a partir de aglutinantes bituminosos con poco grado de penetración |
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| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2829921T3 (es) |
-
2010
- 2010-09-16 ES ES10760129T patent/ES2829921T3/es active Active
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