ES2960003T3 - Proceso para la producción de un aditivo para conglomerados bituminosos con altos rendimientos mecánicos - Google Patents

Proceso para la producción de un aditivo para conglomerados bituminosos con altos rendimientos mecánicos Download PDF

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Abstract

La presente invención se refiere a un proceso para la producción de una composición de aditivos destinada a ser mezclada con conglomerado bituminoso para pavimentación de carreteras, es decir, una mezcla de polímeros y aditivos que pueden usarse en la modificación de conglomerados bituminosos, betún y productos bituminosos. tales como membranas bituminosas, para proporcionar resiliencia a las preparaciones bituminosas, partiendo de un material de desecho mixto que contiene una mezcla de materiales plásticos, en donde dicha mezcla de materiales plásticos comprende al menos un material plástico basado en un polímero termoplástico de poliolefina, molido hasta una tamaño de partícula de 20-40 mm, lavar, separar una porción de material plástico que tiene una densidad promedio de 1,0 kg/m3 o inferior y que comprende el polímero termoplástico de poliolefina, triturar dicha porción de plástico hasta un tamaño de partícula de 10-20 mm, mezclarla con PVB y trituración posterior hasta un tamaño de partícula de 4-6 mm. También composición aditiva obtenible mediante este proceso. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Proceso para la producción de un aditivo para conglomerados bituminosos con altos rendimientos mecánicos
Campo de aplicación
La presente invención se refiere al campo técnico de la producción de aditivos para conglomerados bituminosos, en otras palabras, una mezcla de polímeros y aditivos que se puede usar en la modificación de conglomerados bituminosos, betún y productos bituminosos, tal como membranas bituminosas, con el fin de proporcionar resiliencia a las preparaciones bituminosas, adecuado para proporcionar un pavimento de carreteras.
En particular, la invención se refiere a un proceso para la producción de una composición aditiva para conglomerados bituminosos a partir de un material plástico de recuperación y/o reciclado.
Específicamente, la presente invención también se refiere a una composición aditiva obtenible de este modo, que permite mejorar los rendimientos mecánicos del conglomerado bituminoso que comprende dicho aditivo, así como prolongar la vida del pavimento de carretera hecho con tal conglomerado bituminoso.
Estado de la técnica
La necesidad para desarrollar tecnologías y productos tan respetuosos con el medio ambiente como sea posible todavía es real, especialmente en el campo de la producción de betún, asfalto y conglomerados bituminosos, en particular usando materias primas renovables o ecológicas.
En tal rama de la técnica también se ha vuelto muy importante la necesidad de optimizar los procesos de producción tanto de conglomerados bituminosos como de los componentes necesarios para la formulación de los mismos, reduciendo la explotación global de materias primas, por tanto, de la huella de carbono atribuible a tales procesos.
Por ejemplo, un fin deseable es el desarrollo de preparaciones adecuadas para modificar betún virgen debido a su calidad cada vez peor.
Se conoce bien además en la técnica el uso de aditivos para mejorar los rendimientos de conglomerados bituminosos, betún, productos bituminosos y de asfaltos en general, por ejemplo, tales aditivos pueden ser composiciones que comprendan polímeros termoplásticos o elastómeros usados para mejorar las propiedades mecánicas del conglomerado bituminoso, betún y productos bituminosos que contienen tales aditivos, tal como la resistencia a la rotura o resiliencia, en general, y para reducir el deterioro en el conglomerado bituminoso, típicamente usado como superficie de recubrimiento para carreteras.
Una composición de asfalto, que comprende agregados, material granular o en polvo que deriva de recortes de caucho, por ejemplo, recortes de neumáticos, y una mezcla de polímeros y copolímeros termoplásticos, así como aditivos adicionales y materiales de relleno, se describe en la solicitud de patente internacional WO2015179553.
La solicitud US 2009/016325 se refiere a una mezcla bituminosa de alto rendimiento que comprende agregados minerales recubiertos con una composición de polímeros termoplásticos, que esencialmente comprende butiral de polivinilo.
Específicamente, tal composición puede comprender un polímero termoplástico de recuperación o reciclado, incluyendo butiral de polivinilo reciclado del reciclado de paneles de vidrio usados en el campo de la industria de la construcción y parabrisas de automóviles.
Se contempla la mera posibilidad de incluir en tal composición de polímero poliolefinas, también; sin embargo, no se da información sobre combinaciones específicas de materiales en la composición de polímero termoplástico.
El documento CN103509356 Ase refiere a un material modificado de mezcla de asfalto que comprende los siguientes componentes en partes en peso: 150-200 partes de polietileno, 60-90 partes de copolímero en bloque de estirenobutadieno-estireno, 16-30 partes de tereftalato de polietileno, 50-80 partes de butiral de polivinilo y 20-40 partes de un agente de relleno.
El método para preparar un material modificado de mezcla de asfalto incluye las etapas de proporcionar las materias primas anteriormente mencionadas, obtener una mezcla del polietileno y el copolímero en bloque de estirenobutadieno-estireno fundiéndolos y granulándolos, después mezclar los gránulos así mezclados con las materias primas restantes fundiéndolas y coextruir la mezcla así obtenida.
En cualquier caso, aunque los aditivos para mejorar las propiedades químicas y mecánicas de los asfaltos comercialmente disponibles, así como los asfaltos que se pueden hacer con los mismos, en general se producen teniendo en cuenta el impacto medioambiental, por ejemplo, usando materiales de desecho de otros procesos industriales o materiales reciclados, los procesos para obtener tales materiales todavía no son capaces de combinar mejor la necesidad de reducir considerablemente el impacto medioambiental en la producción de dichos aditivos con las propiedades mecánicas del pavimento de carreteras hecho usando conglomerados bituminosos formulados añadiendo dichos aditivos.
Otra desventaja del estado de la técnica es la dificultad para producir aditivos del tipo anteriormente mencionado por tecnologías que permitan producir una mezcla homogénea de calidad constante y que se pueda dosificar fácilmente.
Una desventaja adicional del estado de la técnica es la dificultad para producir aditivos del tipo anteriormente mencionado que puedan garantizar calidad constante del aditivo terminado.
En efecto, la necesidad de encontrar una manera virtuosa de desechar y reutilizar material plástico de desecho o basura, tanto reciclable como no, se vuelve de la mayor importancia.
En particular, en Europa, y no solo allí, la necesidad de encontrar un destino alternativo para los residuos del tipo anteriormente mencionado es de la mayor importancia, ya que por una parte en muchas áreas del continente no hay un número suficiente de plantas para la recuperación de dichos residuos y/o plantas de conversión de residuos a energía para dichos residuos, mientras por otra parte se busca una reutilización de los mismos, que tiene un impacto medioambiental menor comparado con la incineración o eliminación en vertedero.
Además, se tiene que considerar que la cantidad en porcentaje de plástico reciclado comparado con el plástico virgen usado para hacer productos de consumo de masas no es proporcional al aumento de volúmenes de plástico reciclado y seleccionado gracias a un sistema de recogida cada vez más eficaz basado en la recogida selectiva de basura.
Según esto, el plástico restante de estos procesos de recuperación o similares, así como la cantidad de plástico no reciclable, necesariamente se elimina por medio de procesos de conversión de residuos a energía, suministro a vertedero o, con menos frecuencia, para la producción de combustibles alternativos.
A la luz del estado de la técnica presentado anteriormente, el problema subyacente a la presente invención era desarrollar un proceso para la producción de una composición aditiva para conglomerados bituminosos empezando de material plástico de desecho, que proporciona la reutilización de una amplia variedad de materiales de desecho y que es más medioambientalmente sostenible, así como que permite producir una composición que tiene alto valor añadido, especialmente adecuada para el uso como un aditivo para la formulación de mezclas de conglomerados bituminosos de alto rendimiento.
Compendio de la invención
Dicho problema se resolvió mediante un proceso para la producción de una composición aditiva destinada a ser mezclada en conglomerado bituminoso, betún u otros productos bituminosos para pavimento de carreteras, que comprende las siguientes etapas:
a) proporcionar un material de desecho mixto que contiene una mezcla de materiales plásticos, en donde dicha mezcla de materiales plásticos comprende al menos un material plástico basado en un polímero termoplástico de poliolefina;
b) moler dicho material de desecho mixto hasta que se haya alcanzado un tamaño de partícula entre 40 mm y 80 mm, preferiblemente un tamaño de partícula igual a aproximadamente 60 mm;
c) lavar el material de desecho mixto así molido y separar de una manera controlada una porción de material plástico que tiene una densidad media característica de dicho material de desecho mixto, en donde dicha porción de material plástico comprende dicho al menos un material plástico basado en un polímero termoplástico de poliolefina;
d) moler dicha porción de material plástico que tiene una densidad media característica hasta que se alcance un tamaño de partícula entre 10 mm y 20 mm, preferiblemente un tamaño de partícula entre 12 y 15 mm; y e) mezclar a temperatura ambiente dicha porción de material plástico que tiene una densidad media característica así molida con un material basado en butiral de polivinilo (PVB) y moler la mezcla así obtenida, con el fin de producir una composición aditiva granular lista para usar que tiene un tamaño de partícula entre 4 mm y 6 mm y que tiene un índice de fluidez mayor que o igual a 1 g/10 min, preferiblemente entre 1,5 g/10 min y 2,5 g/10 min, determinado según el procedimiento ISO 1133 a una temperatura de 190 °C con una carga de 2,16 kg;
en donde dicha etapa c) de lavado y separación se lleva a cabo por medio de una técnica de separación por densidad, seleccionando de esta manera un valor de densidad límite predeterminado y separando de dicho material de desecho mixto dicha porción de material plástico que tiene una densidad media característica que es menor o igual a dicho valor límite predeterminado, dicha densidad media característica es menor o igual a 1,0 kg/m3, determinada según el procedimiento DIN 55990.
Según la presente invención, con la expresión “material mixto de desecho” se quiere decir una mezcla de residuos sólidos de grano grueso, es decir, residuos sólidos que tienen un tamaño de partícula en general mayor que o igual a 60 mm, en donde dicha mezcla comprende residuos sólidos que a su vez comprenden uno o más materiales plásticos, finalmente dicha mezcla comprende residuos sólidos que consisten en materiales compuestos, es decir, que contienen un material plástico y un material sólido que tiene diferente naturaleza química, por ejemplo, papel, cartón o metal, por ejemplo, aluminio.
En particular, dicho material de desecho mixto puede comprender residuos sólidos hechos de plástico, que resultan de basuras sólidas urbanas o de producciones industriales o artesanales de artículos hechos de material plástico o cualquier combinación de los mismos, dichos residuos sólidos no se recuperan o no son recuperables en la cadena de reciclaje de materiales plásticos, por ejemplo, incluyendo PVB que deriva del molido de parabrisas y doble acristalamiento.
Específicamente, dichos residuos de materiales plásticos, es decir, la parte predominante del plástico recuperado, puede derivar de basura que comprende los llamados “plásticos duros”, es decir, materiales plásticos sólidos y rígidos, en general no recuperados o no recuperables en la cadena de reciclaje de materiales plásticos, tal como juguetes, plumas, marcadores y material de escritura hechos de materiales plásticos, chanclas, papeleras y cestos hechos de plástico, cajas de fruta, tuberías, mesas y sillas hechas de plástico, mobiliario de jardín, cubos, barreños y palanganas, estuches para audiocasetes, CD, DVD, videocasetes y artículos similares. Dichos artículos normalmente se recogen junto con basuras que no se recogen mediante la recogida selectiva de basuras en la recogida puerta a puerta de las basuras sólidas urbanas o junto con basura voluminosa en las plataformas ecológicas de la ciudad.
Según la presente invención, dichos residuos de materiales plásticos pueden derivar de desechos que previamente se han despojado total o parcialmente de residuos que consisten en cloruro de polivinilo y de materiales incidentales, indeseados tal como papel, cartón, madera, tejidos, metal o vidrio.
En cualquier caso, dicho material de desecho mixto puede comprender una cantidad menor de residuos sólidos que consisten en materiales diferentes de plástico, por ejemplo, papel, cartón, madera, metal o vidrio.
Para resumir, el presente proceso permite recuperar y reutilizar dicho material de desecho mixto normalmente eliminado en un vertedero o enviado a un incinerador, obteniendo una considerable ventaja desde un punto de vista medioambiental.
Por tanto, según la presente invención, la expresión “al menos un material plástico que comprende basado en un polímero termoplástico” significa un material plástico (es decir, plástico) que comprende cadenas de polímeros unidas por interacciones intermoleculares, es decir, fuerzas de van der Walls, formando estructuras lineales o ramificadas; en particular, debido a su estructura química, tras calentar, los termoplásticos se ablandan o funden, después se dan forma, modelan, sueldan, y solidifican cuando se enfrían.
Según la presente invención, el término “temperatura ambiente” significa la temperatura del medio externo en que la operación se lleva a cabo.
En otras palabras, la anteriormente mencionada etapa e) se lleva a cabo sin proporcionar calor adicional al material de este modo mezclado, si no el potencial calor despreciable pasivamente procedente del medio externo.
Por ejemplo, dicha temperatura ambiente puede estar comprendida entre 2 °C y 45 °C, en particular entre 15 °C y 25 °C.
Por último, según la presente invención, con el término “tamaño de partícula” se quiere decir un intervalo numérico que comprende el valor mínimo y el valor máximo del diámetro de los gránulos/astillas que constituyen el material mixto de desecho, el material plástico de tal porción de material plástico que tiene una densidad media característica y la composición aditiva obtenible por el proceso según la presente invención.
Ventajosamente, el proceso según la presente invención permite producir una composición aditiva que se puede añadir a una mezcla de conglomerado bituminoso, betún u otros productos bituminosos.
Preferiblemente, el proceso según la presente invención permite producir una composición aditiva que se puede añadir a una mezcla de conglomerado bituminoso obteniéndose una mezcla de conglomerado bituminoso de alto rendimiento.
De hecho, cuando la mezcla de conglomerado bituminoso que contiene la composición aditiva granular obtenible por el proceso según la presente invención se usa para hacer un pavimento de carretera, el último tiene características mecánicas mejoradas, si se compara con un pavimento de carretera hecho con una mezcla de conglomerado bituminoso que no comprende la presente composición aditiva.
En particular, la mezcla de conglomerado bituminoso obtenible de este modo tiene características químicas-físicas mejoradas, especialmente en términos de consistencia, con respecto a productos similares que se usan comúnmente para el mismo fin.
Por consiguiente, la composición aditiva granular anteriormente mencionada está lista para usar, lo que significa que se puede dispersar fácilmente en los ingredientes adicionales necesarios para la formulación de una mezcla de conglomerado bituminoso, incluyendo betún y agregados, lo que produce una ventaja en términos de un uso práctico de la composición aditiva, así como -exactamente debido a su alta homogeneidad y distribución en la mezcla de conglomerado, la mezcla aditiva permite obtener un pavimento de carretera con características mecánicas mejoradas usando una mezcla de conglomerado, así modificada.
En otras palabras, no es obligatorio someter la composición aditiva de la presente invención a calentamiento, fusión y extrusión con el fin de obtener gránulos extruidos que comprenden una mezcla tanto de dicho material plástico que tiene una densidad media característica como de dicho material basado en butiral de polivinilo con características de calidad constantes y homogéneas.
En particular, la composición aditiva granular anteriormente mencionada se puede dispersar directamente en los ingredientes adicionales necesarios para la formulación de una mezcla de conglomerado bituminoso debido a la presencia de tal material plástico, de este modo seleccionado durante dicha etapa c) y que tiene dicha densidad media característica, una propiedad que también está muy relacionada con las propiedades del estado de transición del material plástico mismo.
En efecto, el al menos un polímero de poliolefina termoplástico comprendido en el material plástico de la porción de este modo seleccionada durante la etapa c) tiene un punto de ablandamiento entre 120-180 °C y puede así añadirse directamente a los agregados y al betún, mediante el llamado “método seco” (que no requiere el mezclado caliente de los termoplásticos y otros modificadores con el betún antes de la adición a los agregados), durante la producción de conglomerado bituminoso.
Ventajosamente, la mezcla aditiva obtenible por el presente proceso se puede por tanto mezclar en caliente eficazmente con betún y agregados, por tanto, ya durante la etapa de formulación del conglomerado bituminoso.
De forma diferente, según el “método húmedo” tradicional, los aditivos convencionales necesariamente se mezclan al principio con solo betún a mayor temperatura, habitualmente a una temperatura mayor que o igual a 180 °C, por ejemplo, entre 180-200 °C. El betún de este modo mezclado con el aditivo se mantiene después normalmente a temperatura hasta el siguiente mezclado con los agregados, para obtener el conglomerado bituminoso listo para echarse sobre la carretera.
Al mismo tiempo, el al menos un polímero de poliolefina termoplástico comprendido en el material plástico de la porción de este modo seleccionada durante la etapa c) tiene un punto de fusión (Tm) comprendido entre 120-165 °C, determinado por temperatura diferencial de barrido (DSC) según el procedimiento ASTM D3418.
De forma diferente, la densidad media de los plásticos comprendidos en dicha mezcla de materiales plásticos, contenida en dicho material de desecho mixto antes de separar la porción de material plástico anteriormente mencionado durante dicha etapa c), está típicamente comprendida entre 1,5-2 kg/m3, determinado según el procedimiento DIN 55990.
Coherentemente, el punto de fusión (Tm) de los plásticos comprendidos en dicha mezcla de materiales plásticos, contenida en dicho material de desecho mixto antes de separar la porción de material plástico anteriormente mencionado durante dicha etapa c), está comprendido entre 40-250 °C, determinado por temperatura diferencial de barrido (DSC) según el procedimiento ASTM D3418.
Naturalmente, según un uso alternativo, la composición aditiva granular anteriormente mencionada se puede dispersar en los ingredientes adicionales necesarios para la formulación de un betún u otras mezclas bituminosas en virtud de la presente de tal material plástico, de este modo seleccionado durante dicha etapa c) y que tiene dicha densidad media característica, también.
En particular, si la composición aditiva granular anteriormente mencionada se usa en la modificación directa de betún o en otros procesos donde se usa betún, como en membrana bituminosas, se dispersa más fácilmente con respecto a productos ya conocidos similares, debido a su menor temperatura de ablandamiento (y a su valor específico de MFI).
En particular, en el material de desecho mixto proporcionado en dicha etapa a), dicho polímero termoplástico de poliolefina se selecciona de polietileno, un copolímero de polietileno, polipropileno, un copolímero de polipropileno o cualquier combinación de estos materiales.
Más preferiblemente, el polietileno puede ser polietileno de alta densidad y/o polietileno de baja densidad.
En el material de desecho mixto proporcionado en dicha etapa a), dicha mezcla de materiales plásticos puede comprender materiales plásticos que comprenden al menos un polímero seleccionado de tereftalato de polietileno, acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), policarbonato, poliestireno, poliuretano o cualquier combinación de los mismos.
Para resumir, la mezcla aditiva obtenible por el presente proceso produce una practicidad mayor de uso, un ahorro de energía y características físicas y químicas finales más constantes y homogéneas, si se compara con mezclas aditivas tradicionales.
La mezcla aditiva obtenible por el presente proceso además requiere un tiempo de fusión y mezclado reducido, lo que permite mezclar los materiales que constituyen el conglomerado bituminoso en tiempos que no superan un minuto, de modo que se eche inmediatamente sobre la carretera.
Preferiblemente, dicho material de desecho mixto se somete previamente a una etapa preliminar de separación durante la cual se eliminan posibles fracciones hechas de cloruro de polivinilo (PVC) y/o fracciones hechas de materiales indeseados tal como papel, cartón, madera, tejidos, metal o vidrio.
De una manera igualmente preferida, en dicha etapa b) de molido, una vez molido, dicho material de desecho mixto se somete a un procedimiento de separar una fracción metálica, posiblemente comprendida en el mismo, más preferiblemente dicho procedimiento de separar la fracción metálica de dicho material de desecho mixto así molido comprende una primera etapa de separación usando medios magnéticos (desferrización) y una segunda etapa de separar la fracción metálica no férrea.
Como se ha mencionado anteriormente, dicha etapa c) de lavar y separar se lleva a cabo por medio de una técnica de separación por densidad, seleccionando un valor de densidad límite predeterminado y separando de dicho material de desecho mixto dicha porción de material plástico que tiene una densidad media que es menor o igual a dicho valor límite.
En particular, como estará claro posteriormente con referencia a la descripción detallada, durante dicha etapa c) de lavar y separar llevada a cabo por medio de una técnica de separación por densidad, los materiales plásticos seleccionados de dicho material de desecho mixto, se pueden separar por decantación, usando una solución que tiene una densidad igual a un valor preestablecido.
Específicamente, dicha separación por densidad se puede llevar a cabo usando una solución acuosa que tiene una densidad igual a un valor preestablecido que está entre el valor de densidad de dicho al menos un material plástico basado en un polímero termoplástico de poliolefina comprendido en dicha porción de material plástico que tiene una densidad media característica de dicha mezcla de materiales plásticos y los valores de densidad de los materiales comprendidos en dicho material de desecho mixto con un valor de densidad mayor que la densidad de dicho al menos un material plástico basado en un polímero termoplástico de poliolefina.
De este modo, en dicha etapa c) de lavar y separar es posible separar de forma eficaz y precisa dicha porción de material plástico que tiene una densidad media característica del material de desecho mixto despojado de dicha porción de material plástico.
Dependiendo de la aplicación de la composición aditiva deseada, por ejemplo, dependiendo del tipo específico de conglomerado bituminoso que se puede obtener usando la composición aditiva, en dicha etapa c) de lavar y separar, dicho valor de densidad límite predeterminado se selecciona y una porción de material plástico se separa, que tiene una densidad media que es menor o igual a dicho valor límite, en donde dicha densidad media característica está entre 0,70 kg/m3 y 0,90 kg/m3, determinado según el procedimiento DIN 55990.
Según una forma de realización preferida, en dicha porción de material plástico que tiene una densidad media característica, así separada en dicha etapa c) de lavar y separar, el al menos un material plástico se basa en un polímero termoplástico de poliolefina seleccionado del grupo que comprende polietileno, un copolímero de polietileno, polipropileno, un copolímero de polipropileno o cualquier mezcla de los mismos.
Preferiblemente, dicha porción de material plástico que tiene una densidad media característica puede comprender dicho al menos un material plástico basado en un polímero termoplástico de poliolefina en una cantidad mayor que o igual al 75 % en peso sobre el peso total de dicha porción de material plástico, más preferiblemente en una cantidad mayor que o igual al 80 % en peso sobre el peso total de dicha porción de material plástico, incluso más preferiblemente en una cantidad mayor que o igual al 85 % en peso sobre el peso total de dicha porción de material plástico, lo más preferiblemente en una cantidad mayor que o igual al 90 % en peso sobre el peso total de dicha porción de material plástico.
De una manera igualmente preferida, dicha porción de material plástico que tiene una densidad media característica, así separada en dicha etapa c) de lavar y separar, puede comprender poliestireno y/o poliuretano en una cantidad menor o igual al 15 % en peso sobre el peso total de dicha porción de material plástico que tiene una densidad media característica, preferiblemente en una cantidad menor o igual al 10 % en peso sobre el peso total de dicha porción de material plástico, más en una cantidad menor o igual al 5 % en peso sobre el peso total de dicha porción de material plástico.
Según una forma de realización preferida, en dicha etapa c) de lavar y separar, una segunda mezcla de materiales plásticos que comprende al menos un material plástico basado en un polímero termoplástico de poliolefina se puede añadir y mezclar con dicho material de desecho mixto, preferiblemente dicha segunda mezcla comprende una cantidad igual a al menos el 75 % en peso de su peso total de dicho al menos un material plástico basado en un polímero termoplástico de poliolefina, más preferiblemente una cantidad igual a al menos el 80 % en peso de su peso total, incluso más preferiblemente una cantidad igual a al menos el 85 % en peso de su peso total.
Según la presente invención, dicha segunda mezcla de materiales plásticos comprende residuos hechos de material plástico, que resultan de basuras recuperables, en particular residuos del procesamiento de basuras que son reciclables y se recogen por la recogida selectiva de basuras.
Específicamente, dichos residuos hechos de material plástico, que resultan de basuras recuperables, normalmente se eliminan y recuperan en la recogida basada en recogida selectiva de basura de plástico y se envían a la cadena de reciclaje, tal como embalaje hecho de plástico, embalaje mezcla, por ejemplo, películas hechas de más de un material plástico o material compuesto, y mezclas de los mismos.
Preferiblemente, en dicha etapa c) de lavar y separar, dicha segunda mezcla de materiales plásticos comprende materiales plásticos que comprenden al menos un polímero seleccionado de polietileno, un copolímero de polietileno, polipropileno, un copolímero de polipropileno, tereftalato de polietileno, poliestireno, poliacrilato de etilo (PEA), poliacrilato de metilo (PMA), poliacrilato de butilo (PBA) o cualquier combinación de los mismos.
De una manera totalmente preferida, dichos residuos de material plástico comprendidos en dicha segunda mezcla de material plástico pueden ser recortes de procesos de recuperación de basura reciclable hecha de material plástico o de material compuesto, eliminada y recuperada en la recogida basada en recogida selectiva de basura de plástico.
De una manera igualmente preferida, dichos residuos de material plástico comprendidos en dicha segunda mezcla pueden ser virutas de producción industrial y/o artesanal de artículos hechos de material plástico.
De una manera totalmente preferida, dicha segunda mezcla de material plástico se añade a dicho material de desecho mixto en una cantidad entre el 5-35 % en peso sobre el peso de dicho material de desecho mixto, preferiblemente en una cantidad entre el 10-30 % en peso sobre el peso de dicho material de desecho mixto.
Ventajosamente, el presente proceso puede, por tanto, proporcionar la posibilidad de añadir, en dicha etapa c), una porción adicional de material de desecho, es decir, dicha segunda mezcla de materiales plásticos, a dicho material de desecho mixto, de modo que permite reutilizar materiales que con frecuencia normalmente se eliminan en un vertedero o se envían a un incinerador, obteniéndose una ventaja adicional desde un punto de vista medioambiental.
Ventajosamente, al añadir dicha segunda mezcla de materiales plásticos en dicha etapa c), es posible producir una composición aditiva enriquecida con materiales plásticos, posiblemente no comprendidos en dicho material de desecho mixto. De esta manera, dependiendo de la necesidad de aplicación, por ejemplo, dependiendo de las propiedades mecánicas requeridas que la mezcla de conglomerado bituminoso, a la que se puede añadir dicha composición, en dicha etapa c) se puede añadir una segunda mezcla de materiales plásticos con una composición específica.
Preferiblemente, dicha etapa d) de moler la porción de material plástico se lleva a cabo por granulación en agua, posiblemente mediante un molino de molido en agua.
Preferiblemente, en dicha etapa e) de moler y mezclar, dicho material basado en butiral de polivinilo, con el que dicha porción de material plástico se mezcla, tiene un tamaño de partícula entre 10 mm y 20 mm, más preferiblemente entre 12 mm y 15 mm.
Según una forma de realización preferida, dicho material basado en butiral de polivinilo añadido en dicha etapa e) a dicha porción de material plástico que tiene una densidad media característica puede comprender una cantidad de butiral de polivinilo (PVB) mayor que o igual al 80 % en peso sobre el peso total de dicho material basado en butiral de polivinilo, preferiblemente una cantidad mayor que o igual al 90 % en peso sobre el peso total de dicho material basado en butiral de polivinilo, más preferiblemente una cantidad mayor que o igual al 95 % en peso sobre el peso total de dicho material basado en butiral de polivinilo.
De una manera igualmente preferida, en dicha etapa e) de moler y mezclar, dicho material basado en butiral de polivinilo, con el que dicha porción de material plástico se mezcla, es un material de recuperación basado en butiral de polivinilo.
Preferiblemente, dicho material de recuperación basado en butiral de polivinilo resulta de artículos de desecho posconsumo incluyendo parabrisas de automóviles, ventanas de doble acristalamiento, paneles de vidrio térmico, paneles de vidrio de seguridad y/o resulta de desperdicios (o cortes) de fabricación industrial para la producción de los artículos anteriormente mencionados, más preferiblemente resulta de parabrisas de automóviles.
Más preferiblemente, dicho material de recuperación basado en butiral de polivinilo también puede comprender elastómeros incluyendo caucho natural, espuma de butadieno y estireno, caucho de monómero de etileno-propileno dieno (EPDM), caucho de nitrilo (caucho de nitrilo butadieno, n Br ), o cualquier combinación de los mismos.
Alternativamente, en dicha etapa e) de moler y mezclar, dicho material basado en butiral de polivinilo es butiral de polivinilo virgen o una mezcla entre el material de recuperación anteriormente mencionado y butiral de polivinilo virgen.
Ventajosamente, el proceso según la presente invención permite así recuperar materiales de desperdicio resultantes de los artículos de desecho anteriormente mencionados de procesamiento de desechos de vidrio o de la sustitución de parabrisas de coches, que normalmente se envían a procesos de conversión de desechos a energía puesto que la presencia de un porcentaje de vidrio considerable hace difícil su recuperación, produciendo una ventaja no solo desde el punto de vista económico comparado con la eliminación por procesos de conversión de desechos a energía, sino también desde el punto de vista medioambiental.
Además, el presente proceso permite producir una composición aditiva del tipo mencionado anteriormente, con altos rendimientos, capaz de conferir características marcadas de resiliencia al conglomerado bituminoso al que se añade en el uso gracias a la acción directa de butiral de polivinilo.
Además, de forma similar al material plástico contenido en tal porción de material plástico, el butiral de polivinilo permite aumentar los valores de resiliencia del pavimento de carretera construido con el conglomerado bituminoso mencionado anteriormente.
Según una forma de realización del presente proceso, antes de ser mezclado con dicha porción de material plástico que tiene una densidad característica en dicha etapa e) de moler y mezclar, dicho material de recuperación basado en butiral de polivinilo se somete a las siguientes etapas:
- realizar un molido preliminar de artículos de basura posconsumo o virutas de fabricación industrial que comprende butiral de polivinilo (PVB) hasta alcanzar un tamaño de partícula menor o igual a 30 mm;
- separar residuos de vidrio de dichos artículos de basura así molidos, de modo que se obtenga un material de recuperación basado en butiral de polivinilo (PVB) que comprende una cantidad de vidrio menor o igual al 10 % en peso sobre dicho material de recuperación, preferiblemente menor o igual al 7 % en peso sobre dicho material de recuperación, más preferiblemente menor o igual al 5 % en peso sobre dicho material de recuperación; - moler dicho material de recuperación hasta alcanzar un tamaño de partícula entre 10 mm y 20 mm, preferiblemente un tamaño de partícula entre 12 y 15 mm; y,
De una forma igualmente preferida, dicho material basado en butiral de polivinilo se añade a dicha porción de material plástico que tiene una densidad media característica en una cantidad igual al 5-25 % en peso sobre el peso de dicha porción de material plástico que tiene una densidad media característica, preferiblemente igual al 10-20 % en peso sobre el peso de dicha porción de material plástico que tiene una densidad media característica.
De este modo, el proceso según la presente invención permite recuperar dicho material de recuperación basado en butiral de polivinilo (PVB), obteniendo una composición aditiva de alto rendimiento del tipo anteriormente mencionado, que comprende una cantidad definitivamente mínima de vidrio, que no altera la viabilidad de la mezcla de conglomerado bituminoso u otros productos bituminosos, a la que se añade la presente composición aditiva, ni las características mecánicas del pavimento de carretera obtenible con tal mezcla de conglomerado bituminoso.
Preferiblemente, el presente proceso comprende la etapa adicional de secar la composición aditiva mencionada anteriormente.
De una manera igualmente preferida, el proceso según la invención además comprende la etapa de mezclar dicha composición aditiva con un compuesto modificador, en donde dicho compuesto modificador preferiblemente se selecciona de grafeno, un potenciador de adhesión, un agente regenerador, un plastificante, lignina o cualquier combinación de los mismos.
De una manera totalmente preferida, dicho compuesto modificador puede ser un compuesto de origen sintético, mineral o vegetal.
Según la presente invención, con el término “grafeno” se quiere decir un material de carbono con estructura bidimensional de capas monoatómicas de carbono con matriz hexagonal, en donde cada átomo de carbono se une a otros tres átomos de carbono por un enlace covalente y se une a los átomos adyacentes de las capas adyacentes por fuerzas de van der Waals, así como se quiere decir cualquier derivado funcionalizado de tal material de carbono, por ejemplo, óxido de grafeno, es decir, grafeno parcialmente funcionalizado con grupos que comprenden oxígeno.
Preferiblemente, el grafeno usado según el proceso de la presente invención tiene una densidad aparente entre 2 y 100 g/dm3, más preferiblemente entre 10 y 70 g/dm3; al mismo tiempo, el grafeno usado en la composición aditiva según la presente invención tiene un área superficial entre 10 y 300 m2/g.
Dicha área superficial se mide por medio de un método BET por absorción de gas inerte (nitrógeno), en particular según el procedimiento ISO 9277:2010.
Además, las dimensiones laterales de las capas del grafeno usado según el proceso de la presente invención son menores de 200 pm, preferiblemente menores de 100 pm, más preferiblemente menores de 50 pm.
Según una forma de realización preferida, el grafeno según el proceso de la presente invención es grafeno reciclado, grafeno virgen o una mezcla de grafeno reciclado y grafeno virgen.
De una manera completamente conveniente, cuando se añade grafeno a la composición aditiva anteriormente mencionada obtenible mediante el proceso según la presente invención, se obtiene una composición aditiva con incluso mayores rendimientos. En particular, el grafeno permite aumentar los valores de resiliencia y, más en general, las propiedades mecánicas del pavimento de carretera construido con un conglomerado bituminoso al que se añade tal composición aditiva que comprende grafeno.
Según una forma de realización preferida de la invención, el presente proceso comprende las siguientes etapas adicionales:
- alimentar la composición aditiva granular anteriormente mencionada a un extrusor, preferiblemente un extrusor de doble husillo;
- calentar dicha composición aditiva hasta una temperatura predeterminada;
- extruir y enfriar dicha composición aditiva con el fin de obtener una composición aditiva en forma de gránulos extruidos que tienen un tamaño de partícula entre 1,85 mm y 4,5 mm, preferiblemente entre 2 mm y 4 mm.
Ventajosamente, según esta última forma de realización, el proceso según la presente invención permite proporcionar una composición aditiva en forma de gránulos que tienen un tamaño que es práctico para usar, en particular respecto a las propiedades de fluidez de la composición y su velocidad de administración cuando se añade a la mezcla de conglomerado bituminoso.
Según una forma de realización alternativa, el presente proceso comprende una etapa adicional de moler adicionalmente la composición aditiva granular anteriormente mencionada con el fin de obtener una composición aditiva en forma de gránulos finos que tienen un tamaño de partícula entre 0,85 mm y 2,5 mm, preferiblemente entre 1 mm y 2 mm.
Ventajosamente, según esta última forma de realización, el proceso según la presente invención permite proporcionar una composición aditiva para la formulación de conglomerados bituminosos de alto rendimiento. La composición aditiva se puede mezclar de forma eficaz con los ingredientes adicionales necesarios para la formulación de conglomerados bituminosos, tal como betún y agregados.
De hecho, la composición aditiva anteriormente mencionada en forma de gránulos finos demuestra ser incluso más fácil de dispersar en los ingredientes adicionales necesarios para la formulación de una mezcla de conglomerado bituminoso incluyendo betún y agregados.
Además, la composición aditiva anteriormente mencionada en forma de gránulos finos es en cualquier caso segura de manejar, porque está libre de polvos finos, que podrán ser inhalados por los operarios que la usan.
Preferiblemente, la etapa adicional anteriormente mencionada de moler la composición aditiva con el fin de obtener una composición aditiva en forma de gránulos finos puede comprender una etapa de tamizado, con el fin de eliminar la fracción de gránulos aditivos con un diámetro menor o igual a aproximadamente 0,85 mm.
De una manera igualmente preferida, una vez que se ha obtenido la composición aditiva anteriormente mencionada en forma de gránulos extruidos o en forma de gránulos finos, el proceso de la invención puede comprender una etapa adicional de añadir a la composición aditiva un compuesto modificador, en donde dicho compuesto modificador preferiblemente se selecciona de grafeno, un potenciador de adhesión, un agente regenerador, un plastificante, lignina o cualquier combinación de los mismos.
De una manera totalmente preferida, dicho compuesto modificador puede ser un compuesto de origen sintético, mineral o vegetal.
Según una forma de realización más preferida de la invención, el proceso según la presente invención comprende las siguientes etapas adicionales:
- dosificar una cantidad predeterminada de la composición aditiva granular anteriormente mencionada en forma de gránulos finos y comprimirla;
- recubrir la composición aditiva así comprimida con una película de material plástico que está basada en un polímero termoplástico, en donde dicho material plástico es preferiblemente polietileno, obteniendo así una cápsula.
Preferiblemente, la etapa anteriormente mencionada de dosificar comprende una etapa de añadir a la composición aditiva una cantidad predeterminada de un compuesto modificador líquido, más preferiblemente en donde el último se selecciona de un potenciador de adhesión, un agente regenerador, un plastificante, lignina o cualquier combinación de los mismos.
De una manera totalmente preferida, dicho compuesto modificador puede ser un compuesto de origen sintético, mineral o vegetal, por ejemplo, dicho plastificante puede ser un aceite de origen vegetal, más específicamente dicho aceite de origen vegetal puede ser un éster de ácido graso o una mezcla de ésteres de ácidos grasos.
Más preferiblemente, durante dicha etapa de dosificación dicha cantidad predeterminada de composición aditiva está entre 10 g y 20 g.
En otras palabras, según esta forma de realización preferida del presente proceso, es posible obtener una cápsula que comprende dicha composición aditiva en forma de gránulos finos recubiertos por una película de material plástico.
Ventajosamente, dicha composición aditiva en forma de cápsulas es particularmente adecuada para la formulación de conglomerados bituminosos de alto rendimiento; de hecho, dicha cápsula de puede añadir de forma eficaz mezclando con los ingredientes adicionales necesarios para la formulación de conglomerados bituminosos, tal como betún y agregados.
En particular, cuando se añade dicha composición aditiva en forma de cápsulas a agregados y betún calentados, dicha película de material plástico convenientemente se funde y desintegra, lo que permite que los gránulos del aditivo se dispersen eficazmente directamente en la formulación de conglomerado bituminoso durante la etapa de mezclado.
Dicho procedimiento de dispersión directamente en la formulación de conglomerado proporciona tiempos cortos, en general menos o igual a 60 segundos, si se compara con los procesos de dispersión en betún de los aditivos según el estado de la técnica, produciendo una ventaja notable, no solo práctica, sino también un ahorro considerable de energía y costes.
Además, exactamente debido a su forma como cápsulas que comprenden una cantidad predeterminada, adecuadamente dosificada de composición aditiva, la última forma de realización permite proporcionar un aditivo para conglomerados bituminosos que a su vez es más fácil de dosificar, por ejemplo, por medio de dispositivos de dosificación neumáticos, comparado con composiciones aditivas en forma de polvo o gránulos, es decir, no en forma de cápsulas.
El problema técnico anteriormente mencionado también se resolvió por una composición aditiva destinada para ser mezclada en un conglomerado bituminoso para pavimento de carreteras y adecuado para mejorar las propiedades mecánicas de dicho conglomerado bituminoso, que comprende al menos un polímero termoplástico de poliolefina y butiral de polivinilo (PVB), obtenible por el proceso anterior.
Preferiblemente, la composición aditiva mencionada anteriormente tiene un índice de fluidez (MFI) mayor o igual que 1 g/10 min, determinado según la metodología ISO 1133 a una temperatura de 190 °C con una carga de 2,16 kg, más preferiblemente entre 1,5 g/10 min y 2,5 g/10 min, incluso más preferiblemente entre 2 g/10 min y 2,5 g/10 min.
En particular, también debido al índice de fluidez específico que caracteriza la presente composición aditiva, se encuentra que la última es capaz de ser dispersada eficazmente en los ingredientes adicionales necesarios para la formulación de una mezcla de conglomerado bituminoso, incluyendo betún y agregados, produciendo una ventaja en términos de un uso práctico de la composición.
Además, puesto que se puede alcanzar alta homogeneidad y distribución de la composición aditiva en la mezcla de conglomerado, la composición aditiva permite obtener un pavimento de carretera con características mecánicas mejoradas usando una mezcla de conglomerado modificada de este modo.
Más en particular, en relación con dicha etapa c), se ha visto que cuando dicha porción de material plástico, así separada en la anteriormente menciona etapa c) de lavar y separar, tiene una densidad media entre 0,70 kg/m3 y 0,90 kg/m3, determinado según el procedimiento DIN 55990, el índice de fluidez del aditivo así obtenido está comprendido entre 1,5 g/10 min y 2,5 g/10 min, determinado según la metodología ISO 1133 a una temperatura de 190 °C con una carga de 2,16 kg.
Como se ha divulgado previamente en relación al proceso según la presente invención, la composición aditiva anteriormente mencionada tiene las siguientes ventajas:
- comprende materiales derivados de una mezcla de materiales plásticos, no recuperados o no recuperables en las cadenas de reciclaje de materiales plásticos según los actuales estándares tecnológicos, permitiendo la recuperación y la reutilización de materiales de desecho de otra manera destinados para eliminación en vertedero o procesos de conversión de desechos a energía;
- puede comprender materiales derivados de una segunda mezcla de material plástico, que pueden ser residuos de materiales plásticos derivados de basura reciclable, en particular residuos de procesamiento de dichas basuras reciclables recogidas por recogida selectiva de basuras;
- puede comprender butiral de polivinilo recuperado, produciendo una ventaja adicional desde un punto de vista tanto económico como medioambiental;
- comprende una mezcla de diferentes materiales plásticos, que se pueden elegir dependiendo de la necesidad de aplicación, por ejemplo, dependiendo de las propiedades mecánicas deseadas de la mezcla de conglomerado bituminoso, a la que se puede añadir;
- contiene una mezcla de materiales plásticos que individualmente tienen un punto de fusión considerablemente menor que aditivos similares según el estado de la técnica, pudiéndose mezclar de esta manera con el betún y los agregados directamente en el momento de la formulación de la mezcla de conglomerado bituminoso, inmediatamente antes de echarla en la carretera;
- tiene un tamaño de partícula que garantiza una fácil dispersión dentro de la mezcla de conglomerado bituminoso, que, una vez se ha extendido y ha solidificado, produce la formación de un pavimento de carretera con características mecánicas mejoradas, exactamente debido a la distribución homogénea de la composición aditiva en la mezcla de conglomerado.
Las características y las ventajas de la presente invención además se resaltarán mediante algunas formas de realización de la misma, que se exponen en el presente documento a continuación a modo de ilustración y no de limitación.
Descripción detallada
Se expone a continuación una manera de realizar el proceso según la presente invención para producir una composición aditiva para conglomerados bituminosos de alto rendimiento betún o productos bituminosos. En particular, en el ejemplo 3, se evalúan las propiedades mecánicas respecto a un conglomerado bituminoso obtenido usando una composición aditiva según la presente invención.
Ejemplo 1: obtención de una composición aditiva según el proceso de la invención
En una plataforma de recogida de basura doméstica y similares, se proporcionaron contenedores sin techo a un operario, que habían sido previamente cargados con basuras que no se recogen por recogida selectiva de basuras que comprenden una mezcla de materiales plásticos, que principalmente contienen residuos sólidos derivados de artículos hechos de materiales plásticos no recuperables en la cadena de reciclaje de materiales plásticos según los actuales estándares tecnológicos, tal como, por ejemplo, juguetes, material de escritura hecho de materiales plásticos, chanclas, papeleras y cestos hechos de plástico, cajas de frutas, tuberías, mesas y sillas hechas de plástico, mobiliario de jardín, cubos, barreños y palanganas, estuches para audiocasetes, etc.
Como se sabe, los artículos anteriormente mencionados están hechos principalmente de material plástico basado en polímeros termoplásticos de poliolefinas, específicamente polietileno y polipropileno.
Un operario tomó de los contenedores sin techo anteriores residuos hechos de material plástico, que principalmente comprenden plásticos duros, evitando tanto como fuera posible insertar fracciones u objetos que consistían en PVC (cables y laminados), así como fracciones de materiales incidentales, indeseados tal como madera, tejidos y metales.
El material plástico que se tomó de esta manera se acumuló en un contenedor sin techo, proporcionando un material de desecho mixto que contiene una mezcla de materiales plásticos, el último comprende al menos un material plástico basado en un polímero termoplástico de poliolefina.
El material de desecho mixto se cargó en una cinta transportadora para ser en primer lugar despojado de fracciones adicionales consistentes en PVC, así como fracciones hechas de materiales incidentales, indeseados.
A continuación, el material de desecho mixto se envió a un triturador de basura de eje único, para una primera etapa de triturado que redujo el material a un tamaño de aproximadamente 60 mm.
Dicha primera etapa de triturado permite obtener un material de desecho mixto que es más fácil de manejar y tiene un tamaño de partícula homogéneo para el posterior procesamiento.
A continuación, el material así triturado se distribuyó en una cinta transportadora a una estación de separación magnéticamente operada.
Se separó después una fracción férrea de dicho material de desecho mixto; después de este procedimiento se registró una pérdida de peso de aproximadamente el 3 % en el peso total del material.
El material de desecho mixto despojado de hierro de este modo se alimentó, por medio de una cinta transportadora, a un separador inducido por corriente capaz de separar metales no magnéticos, incluyendo aluminio, acero inoxidable y cobre.
Después de esta etapa de eliminar residuos metálicos no férreos, se registró una pérdida de peso adicional de aproximadamente el 2 % en el peso total del material.
Por medio de una cinta transportadora, el material sin metal se envió a la sección de lavado y separación.
Junto con el material en cuestión, en un tanque dispuesto a propósito para llevar a cabo la etapa de lavado y separación por densidad, el material de desecho mixto se alimentó junto con una segunda mezcla de material plástico que comprendía al menos un material plástico basado en un polímero termoplástico de poliolefina.
La segunda mezcla de material plástico estaba en forma de recortes de procesos de recuperación de basura reciclable hecha de material plástico o material compuesto, eliminada y recuperada en la recogida de basura basada en la recogida selectiva de basura de plástico.
El peso de la segunda mezcla de material plástico correspondía al 25 % en peso sobre el peso total del material de desecho mixto despojado de la fracción metálica al que se ha añadido.
El porcentaje en peso de poliolefinas en el material plástico que constituye la segunda mezcla, como tal y/o posiblemente reforzado con cargas minerales mezcladas en el material plástico, era mayor del 85 % en peso sobre el peso seco del último.
El material de desecho mixto se enriqueció de esta manera con materiales de poliolefinas limpios derivados de procedimientos de reciclado de plásticos y mezclado con los mismos.
El material de desecho mixto enriquecido de esta manera con materiales de poliolefinas de interés (polietileno y polipropileno, en particular) se separó por medio de una técnica de separación por densidad del componente con el mayor peso molecular, específicamente de residuos de material plástico, y no solo, que tiene una densidad mayor de 1,1 kg/m3, usando una solución acuosa que tiene un valor de densidad mayor que los materiales plásticos de interés particular, es decir, polietileno de alta densidad, polietileno de baja densidad y polipropileno, pero menor que los materiales plásticos comprendidos en dicho material de desecho mixto y que tiene un valor de densidad mayor que la densidad de los materiales plásticos de interés.
Junto con los materiales enumerados anteriormente, la porción de material plástico que tiene una densidad media característica obtenido de esta manera comprendía también poliestireno y poliestireno expandido.
Los materiales inertes no plásticos y el material plástico con una densidad mayor de 1,1 kg/m3, tal como cuerdas de nailon o cloruro de polivinilo y/o residuos de tereftalato de polietileno, se dejaron decantar, precipitando en el fondo del tanque.
El peso de la porción de material de la mayor densidad así separada correspondía a aproximadamente el 21 % en peso sobre el peso total del material de desecho mixto introducido en el tanque de lavado y separación.
En la parte superior del tanque, gracias al movimiento de una plataforma de tipo peine colocada ligeramente fuera del agua, los residuos de material plástico que tiene una densidad media característica se separaron fácilmente de los residuos de material de mayor densidad, posiblemente atascados con ellos. La plataforma de tipo peine también movía el material flotante a una zona del tanque en correspondencia con un husillo drenado, colocado en la salida del agua.
Por medio del husillo, la porción de material plástico que tiene tal densidad media característica se envió después a la etapa de molido adicional, mientras el tamaño del material se redujo a aproximadamente 13 mm por medio de un granulador húmedo. El material así molido se recogió en contenedores.
La porción de material plástico que tiene una densidad media característica así molida y recogida se envió después a una centrífuga horizontal para secar el material; específicamente, el material se introdujo en una tolva y después se suministró a un cesto perforado, dentro del cual un rotor de hojas se dejó girar a una velocidad muy alta, de modo que transmitiera una fuerte aceleración al material, la humedad residual se expele de los agujeros del cesto perforado.
El material plástico de este modo despojado de una parte de humedad además se secó después por medio de un ventilador.
La porción de material plástico que tiene una densidad media característica así secada tenía la composición y características físicas mostradas en la siguiente tabla 1:
Tabla 1
La porción de material plástico que tiene una densidad media característica así obtenida tenía, por tanto, las características requeridas por el estándar UNI 10667-16, por tanto, era potencialmente utilizable como material molido para procesos de extrusión y/o para moldeado por inyección.
Además, la porción de material plástico que tiene una densidad media característica, secada de este modo, tenía las características físicas y reológicas mostradas en la siguiente tabla 2:
Tabla 2
El material seco se envió por medio de transporte neumático a un silo mezclador de 20 metros cúbicos de capacidad en el que se homogenizó y mezcló con un material reciclado proporcionado como material de recuperación posconsumo basado en butiral de polivinilo, en particular el material reciclado comprende una cantidad igual al 90 % en peso de butiral de polivinilo sobre su peso total.
El peso del material reciclado añadido correspondía al 10 % en peso sobre el peso total de la porción de material plástico que tiene una densidad media característica, secada de este modo.
Durante la homogenización y mezclado, los materiales se sometieron a molido a temperatura ambiente por medio de molinos de cuchillas hasta alcanzar un tamaño de partícula de aproximadamente 5 mm.
Por último, el material así obtenido se envió a una etapa posterior de pulverización y después se alimentó a una cámara de molido de disco, donde se molió y en la que los tamaños de los gránulos están determinados por la distancia entre los discos. Tal distancia es ajustable desde el exterior de la cámara de molido.
La mezcla aditiva así obtenida tenía la composición y características físicas mostradas en la siguiente tabla 3:
Tabla 3
La porción de material plástico que tiene una densidad media característica así obtenida tenía, por tanto, las características proporcionadas por el estándar UNI 10667-14, por tanto, era utilizable como mezcla de materiales poliméricos reciclados y de otros materiales, tal como agregados en morteros de cemento, en betún y en asfalto.
Por último, la mezcla aditiva se envió a un silo provisto con una recirculación neumática para un potencial mezclado con compuestos modificadores adicionales capaces de conferir propiedades específicas a la mezcla aditiva resultante que comprende la presente composición aditiva y el compuesto modificador adicional. La mezcla aditiva resultante se puede emplear ventajosamente como agente modificador para conglomerados bituminosos de carretera.
Ejemplo 2: formulación de una mezcla de conglomerado bituminoso con la composición aditiva obtenible por el presente proceso
Este ejemplo se refiere a la evaluación de las características del aditivo en el conglomerado bituminoso, no a la preparación del aditivo.
Usando la composición aditiva según el ejemplo 1, un número de apropiado de briquetas de conglomerado bituminoso con un diámetro de 100 mm y un espesor de aproximadamente 25 mm, que contenían la composición según las proporciones de los ingredientes indicados en la siguiente tabla 4, se prepararon en el laboratorio.
Tabla 4
El conglomerado bituminoso que comprende todos los componentes según la receta proporcionada en la tabla 4 se preparó en el laboratorio por medio del procedimiento que sigue, usando dispositivos que simulan, en función, maquinaria a mayor escala, habitualmente usada en plantas para la producción del conglomerado bituminoso:
- seleccionar una curva granulométrica, dependiendo del pavimento de carretera que se desea hacer con el conglomerado bituminoso actualmente en preparación;
- seleccionar agregados según la curva granulométrica anteriormente mencionada, en el caso presente los agregados según la tabla 4, y calentar los agregados hasta una temperatura de 170-180 °C dentro de un mezclador;
- añadir una cantidad apropiada de composición aditiva, después mezclar durante 40-60 segundos de modo que se obtenga una mezcla;
- añadir a la mezcla una cantidad apropiada de betún, en el presente caso la cantidad expresada en la tabla 4, después mezclar durante al menos 20-30 segundos;
- añadir a la mezcla una cantidad apropiada de relleno, en el presente caso la cantidad expresada en la tabla 4, después mezclar durante al menos 5 minutos (provisto por la regulación EN 12697-35), obteniendo una mezcla homogénea de conglomerado bituminoso.
Específicamente, la mezcla se mantuvo a una temperatura entre 170 y 180 °C durante todas las etapas del procesamiento de la misma.
La mezcla de conglomerado bituminoso así obtenida aparecía como una única fase de dispersión basada en betún, que tiene un aspecto viscoso, en la que los agregados estaban homogéneamente dispersos.
La mezcla de conglomerado bituminoso así obtenida después se descargó del mezclador, se dosificó en una cantidad igual a aproximadamente 1210 g en contenedores y posteriormente se acondicionó en un horno a una temperatura de 150 °C durante aproximadamente 3 horas (el acondicionamiento se realizó solo para simular las condiciones de transporte).
El conglomerado bituminoso así obtenido, después de la etapa de acondicionamiento en el horno, se insertó después dentro de un molde. Después, con el fin de obtener un porcentaje de vacíos de aproximadamente el 2,5 %, se realizó una compactación por medio de un compactador giratorio (alternativamente al compactador giratorio es posible usar cualquier otro tipo de compactador adecuado para el fin, por ejemplo, un compactador Marshall):
- Presión de carga: 600 kPa;
- Ángulo giratorio: 1,25°;
- Densidad límite: 2400 kg/m3.
Se hicieron un número apropiado de briquetas para realizar los ensayos mecánicos; por último, dichas briquetas se colocaron en cámaras climáticas para el acondicionamiento apropiado para realizar los ensayos mecánicos.
Ejemplo 3: realización de ensayos mecánicos
Este ejemplo se refiere a la evaluación de las características del aditivo en el conglomerado bituminoso, no a la preparación del aditivo.
Un número apropiado de briquetas para obtener un resultado reproducible se alojaron respectivamente en una prensa mecánica del cesto del ensayo designado, después se realizó un ensayo de resistencia a la tracción según la metodología UNI EN 12697-23.
La caracterización mecánica se produjo con la resistencia a la tracción indirecta (ITS). La ITS simula la tensión máxima generada por el paso de vehículos que puede tolerar el pavimento de la carretera. La resistencia a la tracción indirecta se evaluó mediante el parámetro relativo ITS.
La media de los resultados de los ensayos individuales mostró una ITS (MPa) en relación con el conglomerado obtenible usando la composición aditiva según la presente invención que era completamente satisfactoria, igual o mayor comparada con conglomerados bituminosos obtenibles usando aditivos convencionales.
Después de eso, se realizó un ensayo para determinar el módulo de rigidez, pensado como la capacidad de que los conglomerados bituminosos propaguen en la superestructura la carga ejercida en la superficie de la carretera desde las áreas pista de las ruedas de los vehículos.
Un número apropiado de briquetas para obtener un resultado reproducible se colocaron en una carcasa designada de un sistema servoneumático para pruebas dinámicas, que a su vez estaba contenido en una célula climática para control de temperatura; posteriormente, se realizó un ensayo para la determinación del módulo de rigidez según la metodología UNI EN 12697-26.
Las condiciones del ensayo usadas para la determinación del módulo de rigidez fueron:
- Temperatura: variable;
- Esfuerzo horizontal impuesto: 5 pm;
- Tiempo pico: 124 ms (frecuencia 2 Hz);
- Coeficiente de Poisson: 0,35.
La media de los resultados de los ensayos individuales mostró una rigidez (MPa) de las muestras a diferentes temperaturas (T = 5 °C, T = 20 °C y T = 40 °C) en relación con el conglomerado obtenible usando la composición aditiva según la presente invención que era completamente satisfactoria, igual o mayor comparada con conglomerados bituminosos obtenibles usando aditivos convencionales.
Las pruebas anteriormente mencionadas mostraron de esta manera la eficacia absoluta de la composición aditiva obtenible mediante el proceso de la presente invención para obtener una mezcla de conglomerado bituminoso con altos rendimientos mecánicos; el conglomerado bituminoso así obtenido se puede usar para proporcionar un pavimento de carretera resistente y ejecutante.

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    i.Proceso para la producción de una composición aditiva destinada para ser mezclada en conglomerado bituminoso, betún y productos bituminosos para pavimento de carretera que comprende las siguientes etapas:
    a) proporcionar un material de desecho mixto que contiene una mezcla de materiales plásticos, en donde dicha mezcla de materiales plásticos comprende al menos un material plástico basado en un polímero termoplástico de poliolefina;
    b) moler dicho material de desecho mixto hasta que se haya alcanzado un tamaño de partícula entre 40 mm y 80 mm, preferiblemente un tamaño de partícula igual a aproximadamente 60 mm;
    c) lavar el material de desecho mixto así molido y separar de una manera controlada una porción de material plástico que tiene una densidad media característica de dicho material de desecho mixto, en donde dicha porción de material plástico comprende dicho al menos un material plástico basado en un polímero termoplástico de poliolefina;
    d) moler dicha porción de material plástico que tiene una densidad media característica hasta que se alcance un tamaño de partícula entre 10 mm y 20 mm, preferiblemente un tamaño de partícula entre 12 y 15 mm; y
    e) mezclar a temperatura ambiente dicha porción de material plástico que tiene una densidad media característica así molida con un material basado en butiral de polivinilo y moler además la mezcla así obtenida, con el fin de producir una composición aditiva granular lista para usar que tiene un tamaño de partícula entre 4 mm y 6 mm y que tiene un índice de fluidez mayor que o igual a 1 g/10 min, preferiblemente entre 1,5 g/10 min y 2,5 g/10 min, determinado según el procedimiento ISO 1133 a una temperatura de 190 °C con una carga de 2,16 kg;
    en donde dicha etapa c) de lavado y separación se lleva a cabo por medio de una técnica de separación por densidad, seleccionando de esta manera un valor de densidad límite predeterminado y separando de dicho material de desecho mixto dicha porción de material plástico que tiene una densidad media característica que es menor o igual a dicho valor límite predeterminado, dicha densidad media característica es menor o igual a 1,0 kg/m3, determinada según el procedimiento DIN 55990.
  2. 2. Proceso según la reivindicación 1, en donde en dicha etapa a) de proporcionar un material de desecho mixto, dicho material de desecho mixto comprende residuos sólidos hechos de material plástico, que resultan de basuras sólidas urbanas o de producciones industriales o artesanales de artículos hechos de material plástico o cualquier combinación de los mismos, dichos residuos sólidos son no recuperados o no recuperables en la cadena de reciclaje de materiales plásticos.
  3. 3. Proceso según la reivindicación 1 o 2, en donde dicho material de desecho mixto previamente se somete a una etapa preliminar de separación durante la cual se eliminan posibles fracciones hechas de cloruro de polivinilo y/o fracciones hechas de materiales indeseados tal como papel, cartón, madera, textiles, metal o vidrio.
  4. 4. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde en dicha etapa b) de moler, una vez molido, dicho material de desecho mixto se somete a procedimiento de separar una fracción metálica, posiblemente comprendida en el mismo, preferiblemente dicho procedimiento de separación comprende una primera etapa de separación usando medios magnéticos y una segunda etapa de separar una fracción metálica no férrea.
  5. 5. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde durante dicha etapa c) de lavado y separación dicha densidad media característica está comprendida entre 0,7 kg/m3 y 0,9 kg/m3, determinado según el procedimiento DIN 55990.
  6. 6. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde en dicha porción de material plástico que tiene una densidad media característica dicho al menos un material plástico se basa en un polímero termoplástico de poliolefina seleccionado del grupo que comprende polietileno, un copolímero de polietileno, polipropileno, un copolímero de polipropileno o cualquier mezcla de los mismos, preferiblemente dicha porción de material plástico comprende al menos un material plástico en una cantidad mayor que o igual al 75 % en peso sobre su peso total, más preferiblemente una cantidad mayor que o igual al 80 % en peso sobre su peso total.
  7. 7. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde en dicha etapa c) de lavado y separación, una segunda mezcla de materiales plásticos que comprende al menos un material plástico basado en un polímero termoplástico de poliolefina se añade y mezcla con dicho material de desecho mixto, preferiblemente dicha segunda mezcla comprende una cantidad igual a al menos el 75 % en peso de su peso total de dicho al menos un material plástico basado en un polímero termoplástico de poliolefina, más preferiblemente una cantidad igual a al menos el 80 % en peso de su peso total.
  8. 8. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho material basado en butiral de polivinilo comprende una cantidad de butiral de polivinilo mayor que o igual al 80 % en peso sobre el peso total de dicho material basado en butiral de polivinilo.
  9. 9. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho material basado en butiral de polivinilo es material de recuperación basado en butiral de polivinilo, preferiblemente dicho material de recuperación basado en butiral de polivinilo resulta de artículos de basura posconsumo incluyendo parabrisas de coches, ventanas de doble acristalamiento, paneles de vidrio térmico, paneles de vidrio de seguridad y/o resultados de virutas de fabricación industrial para la producción de dichos artículos.
  10. 10. Proceso según la reivindicación 8 o 9, en donde dicho material basado en butiral de polivinilo se añade a dicha porción de material plástico que tiene una densidad característica en una cantidad igual al 5-25 % en peso sobre el peso de dicha porción de material plástico, preferiblemente igual al 10-20 % en peso sobre el peso de dicha porción de material plástico.
  11. 11. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende una etapa adicional de mezclar dicha composición aditiva con un compuesto modificador, en donde dicho compuesto modificador preferiblemente se selecciona de grafeno, un potenciador de adhesión, un agente de regeneración, un plastificante, lignina o cualquier combinación de los mismos, más preferiblemente dicho compuesto modificador es de origen sintético, mineral o vegetal.
  12. 12. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende las siguientes etapas adicionales:
    - alimentar dicha composición aditiva a un extrusor, preferiblemente un extrusor de doble husillo;
    - calentar dicha composición aditiva hasta una temperatura predeterminada;
    - extruir y enfriar dicha composición aditiva con el fin de obtener una composición aditiva en forma de gránulos extruidos que tienen un tamaño de partícula entre 1,85 mm y 4,5 mm, preferiblemente entre 2 mm y 4 mm.
  13. 13. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-11, que comprende una etapa adicional de moler adicionalmente dicha composición aditiva con el fin de obtener una composición aditiva en forma de gránulos finos que tienen un tamaño de partícula entre 0,85 mm y 2,5 mm, preferiblemente entre 1 mm y 2 mm.
  14. 14. Proceso según la reivindicación 13, que comprende las siguientes etapas adicionales:
    - dosificar una cantidad predeterminada de dicha composición aditiva en forma de gránulos finos y comprimirla, preferiblemente dicha cantidad predeterminada de composición aditiva está entre 10 g y 20 g; - recubrir la composición aditiva así comprimida con una película de material plástico que se basa en un polímero termoplástico, preferiblemente dicho material plástico es polietileno, obteniendo de esta manera una cápsula,
    preferiblemente en donde dicha etapa de dosificar comprende una etapa de añadir a dicha composición aditiva una cantidad predeterminada de un compuesto modificador líquido, más preferiblemente dicho compuesto modificador líquido se selecciona de un potenciador de adhesión, un agente de regeneración, un plastificante, lignina o cualquier combinación de los mismos.
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