MX2011003155A - Sistema y metodo para la preparacion en alto rendimiento de cementos asfalticos modificados con caucho. - Google Patents

Sistema y metodo para la preparacion en alto rendimiento de cementos asfalticos modificados con caucho.

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Abstract

Esta invención comprende las composiciones de cemento asfáltico modificado con caucho, así como los sistemas, los aparatos, los métodos para la preparación, así como los métodos para utilizar las composiciones de cemento asfáltico modificado con caucho.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA LA PREPARACIÓN EN ALTO RENDIMIENTO DE CEMENTOS ASFÁLTICOS MODIFICADOS CON CAUCHO REFERENCIA CRUZADA A LA SOLICITUD RELACIONADA Esta solicitud reclama el beneficio de prioridad ante la Solicitud Provisional U.S. No. 61/136,677, presentada el 24 de septiembre de 2008, la cual se incorpora en la presente en su totalidad para referencia.
CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a un cemento asfáltico modificado con caucho, y a los sistemas, aparatos y métodos para preparar cemento asfáltico modificado con caucho .
ANTECEDENTE DE LA INVENCIÓN Diversos intentos se han hecho para producir cementos asfálticos modificados con caucho que tengan las propiedades de estabilidad altamente deseables y resistencia de alto nivel prolongada a la degradación asociada con agua, combustibles y luz ultravioleta (UV) .
Específicamente, por ejemplo, la Patente U.S. 5,397,818, la Patente U.S. 5,492,561 (Flanigan I) y la Patente U.S. 5,583,168 (Flanigan II) describen procesos para hacer la licuefacción de gránulos de caucho en un proceso TRMACS, mediante el calentamiento de grumos de caucho y asfalto a temperaturas de aproximadamente 500°F utilizando chorros de aspersión o bombardeo por aspersión.
Aunque se han hecho diversos logros para producir cementos asfálticos que tengan las propiedades deseables, todavía existe la necesidad de cementos asfálticos modificados con caucho mejorados que posean estabilidad superior y propiedades de blindaje, y de sistemas, aparatos y métodos para la producción en alto rendimiento de estos cementos asfálticos modificados con caucho.
La presente invención proporciona un cemento asfáltico mejorado, así como los sistemas y métodos para preparar y utilizar un cemento asfáltico modificado con caucho .
BREVE COMPENDIO DE LA INVENCIÓN En un aspecto, la presente invención se refiere a un método para preparar una composición de cemento asfáltico modificado con caucho,' que consiste en: poner en contacto asfalto con gránulos de caucho para formar una mezcla; calentar la mezcla; y hacer pasar la mezcla calentada a través de al menos un mezclador de corte elevado; en donde la composición del cemento asfáltico modificado con caucho contiene un valor de integración de al menos 90. En otro aspecto, la presente invención se refiere a un método para la preparación de una composición de cemento asfáltico modificado con caucho, que consiste en: poner en contacto asfalto con gránulos de caucho para formar una mezcla; calentar la mezcla a una temperatura de al menos aproximadamente 500 °F; y hacer pasar la mezcla calentada a través de al menos un mezclador de cizallamiento alto durante más de 30 minutos .
En otro aspecto, la presente invención se refiere a un método para la preparación en alto rendimiento de una composición de cemento asfáltico modificado con caucho, que consiste en: poner en contacto asfalto con al menos 40,000 libras de gránulos de caucho para formar una mixture; calentar la mezcla; y hacer pasar la mezcla calentada a través de al menos un mezclador de alto cizallamiento; en donde la composición de cemento asfáltico modificado con caucho contiene un valor de integración de al menos 90, y en donde el método se hace en menos de 24 horas.
En otro aspecto, la presente invención se refiere a una composición de cemento asfáltico modificado con caucho preparada por: poner en contacto asfalto con gránulos de caucho para formar una mezcla; calentar la mezcla; hacer pasar la mezcla calentada a través de al menos un mezclador con alto cizallamiento; en donde la composición de cemento asfáltico modificado con , caucho comprende un valor de integración de al menos 90.
En otro aspecto, la presente invención se refiere a un sistema para preparar una composición de cemento asfáltico modificado con caucho, que consiste en: un dispositivo cargador de asfalto para cargar el asfalto en el sistema; un dispositivo cargador de caucho para cargar los gránulos de caucho en el sistema; al menos un calentador para calentar el asfalto cargado, los gránulos de caucho cargados o una mezcla de éstos; al menos un mezclador de alto cizallamiento para mezclar el asfalto cargado y los gránulos de caucho cargados para obtener una composición de cemento asfáltico modificado con caucho; y un regulador para regular el dispositivo cargador de asfalto, el dispositivo cargador de caucho y/o el al menos un mezclador con alto cizallamiento, en una forma tal que la composición de cemento asfáltico modificado con caucho tenga un factor de integración de al menos 90.
Diversas modalidades de la invención, incluidos los aspectos anteriores de la invención, están descritos con mayor detalle en lo siguiente. En general, cada una de estas modalidades puede ser utilizada en diversas combinaciones especificas, y con otros aspectos y modalidades a menos que se establezca de otro modo en la presente.
BREVE DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO La FIG. 1 ilustra un aparato útil para preparar cemento asfáltico modificado con caucho.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La siguiente descripción detallada y los dibujos que le acompañan a los cuales se refiere se proporcionan describiendo e ilustrando algunos ejemplos o modalidades especificas de la invención solamente y no tienen el propósito de describir exhaustivamente todas las posibles modalidades y ejemplos de la invención. Asi pues, esta descripción detallada en ninguna forma limita el alcance de las invenciones reclamadas en esta solicitud de patente ni en cualquier forma de publicación de patente (s) o cualquier solicitud relacionada.
Para facilitar la comprensión del tema descrito en la presente a continuación se define una cantidad de términos, abreviaturas u otros signos cuando se utilizan en la presente. Cualquier término, abreviatura o signo no definido se entenderá con el significado común que utiliza el técnico experto contemporáneo con la presentación de esta solicitud.
El término "asfalto" se utiliza en la presente para entender cualquier asfalto o cemento asfáltico que se encuentre en la naturaleza, asfalto o cemento asfáltico fabricado por métodos sintéticos, como puede ser cualquier asfalto que sea un subproducto de un proceso de refinación de petróleo, asfalto soplado, asfalto mezclado, asfalto residual, asfalto envejecido, asfalto de petróleo, asfalto fraccionado en vacio, asfalto térmico, asfalto grado pavimentación, cemento asfáltico con grado de comportamiento, flux de asfalto o asfalto rebajado, betún natural o similares. Los cementos asfálticos con grado de comportamiento adecuados pueden ser, por ejemplo, cualquiera de los cementos asfálticos que tengan las siguientes características establecidas en la norma ASTM D6373-99, el contenido de la cual se incorpora en la presente para referencia: Cemento Cemento asfáltico asfáltico PG64-22 PG58-28 Promedio 7 días máx <58 <64: Temperatura del diseño del pavimento, °C Temp. min. diseño del pavimento, >-28 >-22 °C Aglomerante original Temp. del punto de inflamación, 230 230' D92; min °C Viscosidad, D4402: 135 135' Máx. 3Pa-s Temp. ensayo, °C Cizallamiento dinámico, P 246: 58 64 ; G°/seno5, min. 2.20 kPa Plato 25 mm, hueco 1 mm Temp. ensayo a 10 rad/s, °C Horno rotatorio de película delgacla (RTFO) , (Método analítico D 2872) Pérdida de masa, por ciento máx. 1.00 1.00 Cizallamiento dinámico, P 246: 58 64 G°/seno5, min. 2.20 kPa Plato 25 mm, hueco 1 mm Temp. ensayo a 10 rad/s, °C Residuo del recipiente de envejecimiento a presión (PAV) (AASHTO PP1) : Temperatura de envejecimiento 100 100' PAV, °C Cizallamiento dinámico, P 246: 19 25 G°/seno5, min. 5000 kPa Plato 8 mm, hueco 2 mm Temp. ensayo a 10 rad/s, °C Resistencia a la fluencia, P245: -18 -12 S, máx. 300 MPa Valor m; min. 0.300 Temp. ensayo a 60s, °C Tensión directa, P252: -18 -12.
Falla de deformación, min. 1.0% Temp. ensayo a 1.0 mm/min. °C i Los asfaltos adecuados también contienen, por ejemplo, cualquiera de los cementos asfálticos que tengan las siguientes características: AC-10 AC-4 Cemento ASTM # asfáltico rebajado Vise. Original a 1725 568 40 AST D2171 140°F. en poise Penetración a 77 °F. 57 153 300+ ASTM D5 100 g. 5 s. dmm Punto de 118 104 65 ASTM D36 ablandamiento °F.
Punto de 585 588 565 ASTM D92 inflamación °F.
(COC) Ductilidad a 0 5.5 15 ASTM D113 39.2°F. 5 cm/min. cm El término "caucho", cuando se utiliza en la presente, se refiere a cualquier material fabricado prácticamente de caucho o hule, como puede ser, por ejemplo, caucho virgen, caucho reciclado (como puede ser de llantas, tubos internos, juntas, desechos de caucho o similares), peel rubber, caucho curado y/o caucho procesado de cualquier tipo de polímero, como puede ser, por ejemplo, caucho de neumáticos (p. ej . , el caucho de desechos de llantas, caucho sólido de llantas completas y/o caucho de neumáticos en completos desechados), caucho no tratado con disolventes, caucho no previamente hinchado y/o cualquier caucho que contenga menos de aproximadamente 5% (como puede ser menos de aproximadamente 3% o incluso 1%) de polvo de talco, en donde el caucho no tenga materia insoluble como metales, fibras, cuerdas, madera, piedras, impurezas y/o similares .
El término "gránulos", cuando se utiliza en la presente, se refiere a cualquier forma apropiada de caucho para utilizarla en la preparación de cemento asfáltico modificado con caucho, como pueden ser partículas, grumos y/u otras formas particuladas (p. e . , rebabas, finos, perlas o similares) , las cuales pueden ser producidas y/o procesadas en cualquier forma (como puede ser a través de la vulcanización, rectificado a temperatura ambiente y/o rectificado criogénico) . Además, los gránulos pueden existir en el tamaño apropiado antes de la formación del cemento asfáltico modificado con caucho, de modo que, por ejemplo, más de aproximadamente 90% en peso (como puede ser más de aproximadamente 95% en peso, o incluso más de aproximadamente 99%) de los gránulos de caucho, en relación con el peso total de los gránulos de caucho, tengan un tamaño de menos de aproximadamente malí 20 (como puede ser menos : que aproximadamente la malla 25, menos que aproximadamente la malí 30, menos que aproximadamente malla 35, menos que aproximadamente malla 40, menos que aproximadamente malla 45, menos que aproximadamente malla 50, menos que aproximadamente malla 60, menos que aproximadamente malla 70, o incluso menos que aproximadamente malla 80) de acuerdo con la serie de tamices de EUA.
El término "integración" o "valor de integración", cuando se utiliza en la presente, se refiere, al porcentaje en peso de la solubilidad del cemento asfáltico modificado con caucho en tricloroetileno, tal y como se determina por el Método analítico normal para solubilidad de los materiales asfálticos de TCE - ASTM D2042. Por ejemplo, si un cemento asfáltico modificado con caucho tiene una solubilidad en tricloroetileno de 98% en peso, entonces aproximadamente 2% en peso: del caucho total introducido en el cemento asfáltico para la integración no se ha integrado satisfactoriamente en el cemento asfáltico modificado con caucho. Los términos "completamente integrado" y "completamente incorporado", cuando se utiliza en la presente, se refiere a una composición de cemento asfáltico modificado con caucho que tiene un valor de integración de al menos 90' (como puede ser al menos 93, al menos 95, al menos 96, al menos aproximadamente 97, al menos aproximadamente 98, al menos aproximadamente 98.2, al menos aproximadamente 98.4, al menos aproximadamente 98.6, al menos aproximadamente 98.8, al menos aproximadamente 99, al menos aproximadamente 99.2, al menos aproximadamente 99.4, al menos aproximadamente 99.6, o incluso al menos 99.8) .
Preparación del cemento asfáltico modificado con caucho Un cemento asfáltico modificado con caucho (RMAC, por sus siglas en inglés) .que tenga propiedades superiores puede prepararse en cualquier forma mediante el mezclado, combinación y/o poniendo en contacto el asfalto y los gránulos de caucho utilizando un sistema o un método que contenga al menos un mezclador o molino de cizallamiento elevado, en condiciones adecuadas (p. ej . , una temperatura de la mezcla mantenida a más de aproximadamente 500°F) y durante un tiempo apropiado para hacer que al menos algo (p. ej . , una cantidad considerable o incluso todo) los gránulos de caucho sean licuados o de otro modo incluidos, incorporados y/o integrados en la base o medio de asfalto sin degradación y/o destrucción significativa y/o considerable del asfalto base. En otra modalidad, por ejemplo, los gránulos de caucho y el asfalto se mezclan sin soplado de aire, agitación, chorros de aspersión, oxidación, y/o destilación considerable del componente asfalto. En algunas modalidades se proporciona un sistema de alto rendimiento y el método para la producción rápida, eficiente, con costos disminuidos de cemento asfáltico modificado con caucho completamente integrado.
En algunas modalidades, como se muestra en la Figura 1, el asfalto se carga en el recipiente de procesos 102 que tiene el mezclador 104 y se hace circular a través del intercambiador de calor 112 a través de la tubería 108 mediante el funcionamiento de la bomba de alimentación del proceso 110. El recipiente de procesos 102 preferentemente tiene una salida en la parte alta 106 para separar hidrocarburos gaseosos en exceso y/u otros vapores gaseosos, como puede ser H2S, los cuales se desechan, por ejemplo, por incineración a una temperatura de aproximadamente 1350°F. Una parte o todo el asfalto puede ser recirculado a través de la bomba de alimentación del proceso 110 por la tubería 114 que tiene la válvula 116, por ejemplo para regular, ajusfar y/o controlar la presión de flujo del asfalto a los componentes posteriores del sistema o aparato (p. ej . , el intercambiador de calor 112 y el recipiente pre-humectación 126).
Luego de pasar a través del intercambiador de calor 112, algo o todo el asfalto puede ser enrutado otra vez hacia el recipiente del proceso 102 a través de la tubería 118 que tiene la válvula 120, como puede ser, para mantener la temperatura de, o además calentar, el asfalto (o la mezcla asfalto/caucho durante las etapas de producción posteriores). De esta forma, el asfalto puede ser calentado y mantenido a cualquier temperatura apropiada (como puede ser alrededor de 450-550°F, aproximadamente 460-540°F, aproximadamente 480-520°F, aproximadamente 490-510°F, p. ej . ,. al menos aproximadamente 460°F, al menos aproximadamente 480°F, al menos aproximadamente 490°F, al menos aproximadamente 500°F, o al menos aproximadamente 510°F) mediante la circulación a través del intercambiador de calor 112, antes de pasar a través del resto del sistema.
Todo o algo del asfalto calentado se pasa entonces a través de la tubería 122 (que tiene la válvula 124) hacia el recipiente pre-humectación 126 para mezclarlo con gránulos de caucho. Los gránulos de caucho, a su vez, se cargan en el recipiente pre-humectación 126 mediante la hélice 128. El asfalto y los gránulos de caucho entran en contacto en el recipiente para pre-humectación 126, para formar una mezcla de asfalto/caucho humedecida. Tal humectación de los gránulos de caucho dentro del recipiente para la pre-humectación 126 puede ocurrir en cualquier forma. En una modalidad, los gránulos de caucho se cargan en la parte superior del recipiente para la pre-humectación 126, y un mezclador montado en la parte alta dentro del recipiente para la pre-humectación 126 hace que la base de asfalto y los gránulos de caucho se mezclen entre si. El recipiente para la pre-humectación, en este sentido, puede ser de cualquier tamaño apropiado (p. ej . , de una capacidad de 1500+ galones o incluso una capacidad de 2500+ galones), y los gránulos de caucho pueden ser cargados en el recipiente para la pre-humectación a cualquier velocidad deseada (p. ej . , al menos 1500 libras/hora, al menos 2000 libras/hora, al menos 2500 libras/hora, o incluso al menos 3000 libras/hora) .
La mezcla de asfalto/caucho humedecida es empujada desde el recipiente para la pre-humectación 126 mediante la bomba de retorno del proceso 132 a través de la tubería 130 y hacia el molino con elevado cizallamiento 138. Una parte o toda la mezcla de asfalto/caucho puede ser recirculada a través de la bomba de retorno del proceso 132 a través de la tubería 134 que tiene la válvula 136, si se desea, para controlar, ajustar y/o regular la presión de flujo de la mezcla de asfalto/caucho humedecida a los componentes posteriores del sistema o aparato (p. ej . , el molino con elevado cizallamiento 138).
En algunas modalidades, el funcionamiento de la bomba de retorno del proceso 132 y la bomba de alimentación del proceso 110 se sincronizan para mantener niveles de liquido constantes dentro del recipiente para la pre-humectación 126.
La mezcla de asfalto/caucho humedecida entonces entra en el mezclador con elevado cizallamiento 138, en donde la mezcla' es sometida a (o se encuentra en) el mezclado con elevado cizallamiento que integra y/o incorpora al menos parcialmente los gránulos de caucho en la base de asfalto (formando asi una mezcla amasada, calentada y/o una composición de cemento asfáltico modificado con caucho al menos parcialmente integrada) . El mezclador de alto cizallamiento que se utiliza en el contexto de la presente invención puede ser cualquier mezclador o molino apropiado (p. ej . , molino coloidal) con capacidad de mezclado con alto cizallamiento (y/o de impartir cizallamiento mecánico en) los componentes asfalto y gránulos de caucho. Los mezcladores de cizallamiento elevado apropiados pueden ser, por ejemplo, cualquiera de los mezcladores de elevado cizallamiento que contienen paletas o rotores de líquidos, como pude ser cualquier mezclador de elevado cizallamiento Siefer (p. ej . , un- mezclador de alto cizallamiento SMD3 300 HP de Seifer) o el mezclador de elevado cizallamiento de Silversen (p. ej . , el meclador de cizallamiento de cabeza descendente de Silversen) , o cualquier otro mezclador de elevado cizallamiento adecuado. El mezclador de elevado cizallamiento puede contener cualquier serie de huecos del molino apropiadas, como puede ser, por ejemplo, una serie de huecos del molino de aproximadamente 0.00001-1.0 pulgadas (como puede ser alrededor de 0.00005-0.5 pulgadas, aproximadamente 0.0001-0.1 pulgadas, aproximadamente 0.0005-0.05 pulgadas, aproximadamente 0.0005-0.01 pulgadas, o incluso aproximadamente 0.001-0.0075 pulgadas) .
Luego de pasar a través del molino de elevado cizallamiento 138, la mezcla de asfalto/caucho al menos parcialmente integrada circula o pasa otra vez hacia el recipiente del proceso 102 a través de la tubería 140, desde donde la mezcla puede ser circulada otra vez a través del sistema. De este modo, la circulación de la mezcla calentada a través del sistema se continúa, con la temperatura de la mezcla manteniéndose a la temperatura deseada (como puede ser aproximadamente 450-550°F, aproximadamente 460-540°F, aproximadamente 480-520°F, aproximadamente 490-510°F, p. ej . , al menos aproximadamente 460°F, al menos aproximadamente 480°F, al menos aproximadamente 490°F, al menos aproximadamente 500°F, o al menos aproximadamente 510°F) , hasta que se obtenga el grado de integración deseado de los gránulos de caucho en el medio de asfalto. Una vez que se obtenga una composición de cemento asfáltico modificado con caucho que tenga el factor de integración deseado, la composición se bombea del sistema hacia el recipiente de retención antes de ser mezclado, oxidado, modificado con el polímero o embarcado como tal.
Durante el funcionamiento, el componente asfalto se carga al sistema, se calienta y se pone en contacto con el componente gránulos de caucho a medida que los gránulos son cargados al sistema. La mezcla de asfalto y gránulos de caucho puede ser pasada (y al mismo tiempo calentada y/o mantenida a una temperatura deseada) a través de todo o alguna parte del sistema durante el tiempo necesario para cargar todos los componentes deseados asfalto y caucho hacia el sistema. En algunas modalidades, algo o todo el componente asfalto se calienta (como puede ser una temperatura de al menos 500°F) antes de ponerse en contacto con el componente gránulos de caucho. Luego de cargar todo el asfalto y los gránulos de caucho en el sistema, la mezcla calentada de los componentes asfalto y gránulos de caucho puede pasar (o seguir pasando) a través del mezclador o los mezcladores de cizallamiento elevado durante al menos 30 minutos, tal y como se mide desde el punto temporal en el cual todos los componentes asfalto y gránulos de caucho han sido cargados al sistema y/o calentados a la temperatura deseada. En este sentido, el asfalto y: los gránulos de caucho se siguen mezclando a través ' del sistema o método hasta que se obtenga el factor de integración deseado.
Cualquier- duración apropiada del mezclado ¦ con cizallamiento elevado puede utilizarse en la presente invención, dependiendo de las propiedades deseadas '¦ del producto terminado cemento asfáltico modificado ; con caucho. En algunas modalidades, una vez que los componentes asfalto y caucho entran en contacto eñ el sistema, la mezcla de asfalto y caucho se calienta (como puede ser una temperatura de al menos aproximadamente 500°F), y la mezcla calentada pasa y/o se hace circular a través de al menos un mezclador de elevado cizallamiento durante más de 30 minutos, más de 45 minutos, más de 60 minutos, más de 75 minutos, más de 90 minutos, más de 115 minutos, o incluso más de 130 minutos, tal y como se mide desde el punto temporal en el cual los componentes asfalto y gránulos de caucho han sido cargados al sistema y/o calentados a la temperatura deseada. En algunas modalidades, una composición de cemento asfáltico modificado con caucho completamente integrada se prepara haciendo pasar y/o haciendo circular una mezcla calentada de caucho y asfalto a través de al menos un molino de elevado cizallamiento durante menos de 240 minutos, como puede ser menos de 200 minutos, menos de 180 minutos, menos de 160 minutos, menos de 140 minutos, menos de 120 minutos, o incluso menos de 90 minutos, tal y como se mide desde el punto temporal en el cual todos los componentes asfalto y gránulos de caucho han ;sido cargados al sistema y/o calentados a la temperatura deseada. En algunas modalidades, la composición de cemento asfáltico modificado con caucho completamente integrada se prepara haciendo pasar y/o circulando la mezcla calentada de caucho y asfalto a través de al menos un molino de elevado cizallamiento durante 30-240 minutos (como puede ser más de 30 minutos y menos de 240 minutos) , 30-200 minutos, 30-180 minutos, 30-150 minutos, 30-120 minutos, 35-240 minutos, 35-210 minutos, 35-180 minutos, 35-120 minutos, 40-240 minutos, 40-210 minutos, 40-180 minutos, 40-120 minutos, aproximadamente 45-180 minutos, aproximadamente 45-120 minutos, aproximadamente 50-180 minutos aproximadamente 50-120 minutos, aproximadamente 60-180 minutos, aproximadamente 60-150* minutos, aproximadamente 60-120 minutos, tal y como se mide desde el punto temporal en el cual todos los componentes asfalto y gránulos de caucho han sido cargados al sistema y/o calentados a la temperatura deseada.
En algunas modalidades, se proporciona un sistema y método para la preparación en alto rendimiento de una composición de cemento asfáltico modificado con caucho completamente integrada que contiene al menos 40,000 libras (como puede ser al menos 45,000 libras, al menos 50,000 libras, al menos 52,000 libras, al menos 54,000 libras, al menos 56,000 libras, al menos 58,000 libras, al menos 60,000 libras, al menos 62,000 libras, al menos 64,000 libras, al menos 66,000 libras, al menos 68, 000 libras, al menos 70, 000 libras, al menos 75, 000, al menos 80,000 libras, al menos 85,000 libras, o al menos 90,000 libras) en un periodo de menos de 35 horas (como puede ser menos de 30 horas, menos de 28 horas, menos de 26 horas, menos de 24 horas, menos de 22 I horas, menos de 20 horas, menos de 18 horas, menos de 16 horas, menos de 14 horas, o incluso menos de 12 horas) , tal y como se mide desde el momento en el que comienza la carga inicial del componente asfalto hasta el tiempo en el cual se produce un producto cemento asfáltico modificado con caucho completamente integrado que contenga todos los componentes asfalto y gránulos de caucho cargados. En algunas modalidades, el sistema de alto rendimiento y el método consiste en poner en contacto asfalto con al menos 40,000 libras de gránulos de caucho, calentar la mezcla y hacer pasar la mezcla calentada a través de al menos un mezclador de alto cizallamiento . De otro modo, o además, el sistema o método de alto rendimiento consiste en poner en contacto asfalto con al menos 40,000 libras de gránulos de caucho para formar una mezcla; calentar la mezcla a una temperatura de al menos aproximadamente 500 °F; y hacer pasar la mezcla calentada a través de al menos un mezclador de alto cizallamiento durante más de 30 minutos. De otro modo, o además, el sistema y método de alto rendimiento funciona utilizando menos de 1.2 millones de libras (como puede ser menos de 1.0 millones de libras; menos de 800,000 libras; menos de 600,000 libras; menos de 400,000 libras; menos de 300,000 libras; menos de 200,000 libras; menos de 150,000 libras; menos de 125,000 libras; o incluso menos de 100,000 libras) de asfalto.
En una modalidad ejemplar, 156,000 libras de asfalto y 26 super sack® (cada uno con 2000 libras) fueron cargadas en un sistema que consistía en un solo mezclador de alto cizallamiento, el caucho de neumáticos siendo cargado a una velocidad de 45 minutos/super sack®. Durante el tiempo necesario para cargar todos los componentes asfalto y caucho de neumáticos, las porciones ya cargadas de estos componentes asfalto y caucho de neumáticos fueron mezcladas, calentadas a 500°F, y circuladas a través del sistema. Una vez que la carga de los componentes asfalto y caucho de neumáticos en el sistema fue completa, y la mezcla completa fue calentada a la temperatura deseada, la mezcla calentada de asfalto y caucho de neumáticos se pasó (o se siguió pasando) a través del mezclador de alto cizallamiento y el resto del sistema durante dos horas. A partir de este proceso, se produjo una composición de cemento asfáltico modificado con caucho que contenía un valor de integración de al menos 98.
La composición de cemento asfáltico modificado con caucho puede contener cualquier cantidad deseada de caucho. Por ejemplo, la RMAC puede contener más de aproximadamente 5% en peso, como puede ser más de aproximadamente 8% en peso, aproximadamente 10% en peso, aproximadamente 12% en peso, o incluso más de aproximadamente 14% en peso de caucho, en relación con el peso total del RMAC, y/o tener un. contenido de caucho en el intervalo de aproximadamente 5-15% en peso, como puede ser aproximadamente 6-14% en peso, aproximadamente 7-13% en peso, aproximadamente 7.5-12.5% en peso, aproximadamente 8-12% en peso, aproximadamente 8.5-12.5% en peso, o incluso aproximadamente 9-11% en peso, respecto al peso total del RMAC, también contener uno o más (incluidas todas) las propiedades descritas en esta sección de la solicitud (por ejemplo, el contenido de caucho, el punto de inflamación, punto de ablandamiento, penetración, y/o solubilidad) . En otra modalidad, la RMAC puede ser más concentrada, es decir, puede tener una o más propiedades (por ejemplo, contenido de caucho, punto de inflamación, punto de ablandamiento, penetración y/o solubilidad) diferentes y/o superiores a las deseadas para los pasos previos al tratamiento y/o emulsificación subsiguientes. Por ejemplo, la RMAC puede contener más de aproximadamente 16% en peso, aproximadamente 18% en peso, aproximadamente 20% en peso, aproximadamente 25% en peso, aproximadamente 30% en peso, o incluso más ' de aproximadamente 35% en peso de caucho (en relación con el peso total de la RMAC) , y/o pueden tener un contenido de caucho en el intervalo de aproximadamente 16-35% en peso, aproximadamente 18-30% en peso, aproximadamente 20-35% en peso, o aproximadamente 20-30% en peso, en relación con el peso total del RMAC. En este sentido, en el caso de que el RMAC tenga una o más propiedades (por ejemplo, contenido de caucho, temperatura de inflamación, temperatura de ablandamiento, penetración y/o solubilidad) que sean superiores a las propiedades deseadas para los pasos de tratamiento previo y/o emulsificación subsiguientes, el RMAC puede ser modificado antes de estos pasos subsiguientes, como puede ser mezclando el RMAC con asfalto. En una modalidad, por ejemplo, un RMAC concentrado que tenga más de aproximadamente 30% en peso de caucho, respecto al peso total del RMAC, se combina (antes de los pasos de tratamiento previo y emulsificación) con asfalto adicional en una forma tal que el RMAC contenga aproximadamente 5-15% en peso de caucho, respecto al peso total del RMAC, asi como una o más (incluso todas) de las propiedades descritas en esta sección de la solicitud (por ejemplo, contenido de caucho, temperatura de inflamación, temperatura de ablandamiento, penetración y/o solubilidad) .
En una modalidad, el caucho dentro del RMAC tiene un tamaño promedio de menos que aproximadamente 20 micrones, como puede ser menos de aproximadamente 18 micrones, aproximadamente 16 micrones, aproximadamente 14 micrones, aproximadamente 12 micrones, aproximadamente 11 micrones, aproximadamente 10 micrones, aproximadamente 9 micrones, aproximadamente 8 micrones, aproximadamente 7 micrones, aproximadamente 6 micrones, aproximadamente 5 micrones, aproximadamente 4 micrones, aproximadamente 3 micrones, aproximadamente 2 micrones, aproximadamente 1 micrón, aproximadamente 0.75 micrón, aproximadamente 0.5 micrón, o incluso menos de aproximadamente 0.1 micrón. En otra modalidad, más de aproximadamente 1% (como puede ser más de aproximadamente 3%, aproximadamente 5%, aproximadamente 10%, aproximadamente 15%, o incluso más de aproximadamente 10% en peso) del caucho en el RMAC tiene un tamaño promedio de aproximadamente 0.1-20 (como puede ser aproximadamente 1-15, aproximadamente 5-15, aproximadamente 5-20, aproximadamente 10-20, o incluso aproximadamente 10-15) micrones, teniendo el resto del caucho un tamaño de partícula promedio de menos de aproximadamente 10 (como puede ser menos de aproximadamente 8, aproximadamente 6, o incluso menos de aproximadamente .4) micrones. En otra modalidad, el RMAC contiene menos de aproximadamente 8% en peso (como puede ser menos de aproximadamente 6% en peso, menos de aproximadamente 5% en peso, menos de aproximadamente 4% en peso, menos de aproximadamente 3% en peso, menos de aproximadamente 2% en peso, menos de aproximadamente 1% en peso, menos de aproximadamente 0.5% en peso, menos de aproximadamente 0.25% en peso, prácticamente no, o incluso no) tener caucho que esté en un estado sólido.
En una modalidad, el RMAC presenta solubilidad en tricloroetileno (tal y como se determina por la norma ASTM D2042) de al menos aproximadamente 90% (como puede ser al menos aproximadamente 92%, al menos aproximadamente 94%, al < menos aproximadamente 95%, al menos aproximadamente 96%, al menos aproximadamente 97%, al menos aproximadamente 98%, al menos aproximadamente 98.2%, al menos aproximadamente 98.4%, al menos aproximadamente 98.6%, al menos aproximadamente 98.8%, al menos aproximadamente 99%, al menos aproximadamente 99.2%, al menos aproximadamente 99.4%, al menos aproximadamente 99.6%, o incluso al menos 99.8%). Por ejemplo, se prefiere, en una modalidad, que cuando aproximadamente 3 gramos de RMAC se disuelvan en aproximadamente 100 mL de tricloroetileno y se filtren a través de un papel filtro No. 52 de 150 mm, menos de aproximadamente 10% en peso (como puede ser menos de aproximadamente 8% en peso, aproximadamente 6% en peso, aproximadamente 5% en peso, aproximadamente 4% en peso, aproximadamente 3% en peso, aproximadamente 2% en peso, aproximadamente 1.8% en peso, aproximadamente 1.6% en peso, aproximadamente 1.4% en peso, aproximadamente 1.2% en peso, aproximadamente 1% en peso, aproximadamente 0.8% en peso, aproximadamente 0.6% en peso, aproximadamente 0.4% en peso, o incluso menos de aproximadamente 0.2% en peso) del RMAC permanezca en el papel filtro después de tal filtración.
En otra versión, o además, el RMAC presenta una temperatura de ablandamiento (tal y como se determina por la norma ASTM D36) mayor de aproximadamente 90°F, como puede ser mayor de aproximadamente 100°F, o incluso mayor de aproximadamente 110 °F — una temperatura en la cual, por ejemplo, un peso (como puede ser una esfera de acero que tenga un diámetro de aproximadamente 9.5 mm y una masa de aproximadamente 3.50 ± 0.05 g) penetre o se asiente al menos aproximadamente a 1 pulgada en una muestra del RMAC, utilizando un aparato para la temperatura de ablandamiento de anillo y esfera. En una modalidad preferida, el RMAC tiene una temperatura de ablandamiento de aproximadamente 115-125°F.
De otro modo, o además, el RMAC comprende una penetración a 77 °F (como se determina a través de la norma ASTM D5) de menos de aproximadamente 60 dmm, como puede ser menos de aproximadamente 50 dmm, aproximadamente 40 dmm, aproximadamente 30 dmm, aproximadamente 20 dmm, o incluso menos de aproximadamente 10 dmm (como puede ser aproximadamente 5-50 dmm, aproximadamente 10-40 dmm, aproximadamente 15-35 dmm, o incluso aproximadamente 15-30 dmm) , a la cual, por ejemplo, una aguja de un diámetro de 1 mm penetra en el RMAC a una carga de la aguja de aproximadamente 100 gramos durante aproximadamente 5 segundos.
De otro modo, o además, el RMAC comprende una temperatura de inflamación (tal y como se determina por la norma ASTM D 93) de al menos aproximadamente 460°F, como puede ser al menos aproximadamente 480°F, al menos aproximadamente 500°F, al menos aproximadamente 510°F, al menos aproximadamente 520° F, al menos aproximadamente 530°F, al menos aproximadamente 540°F, o incluso al menos aproximadamente 550°F.
En una modalidad, el RMAC es un cemento asfáltico concentrado que tiene las siguientes propiedades: Contenido derivado del caucho de neumáticos reciclado = 18-25% Solubilidad en tricloroetileno (ASTM D2042) = 97.5% (min) Penetración @ 25°C (ASTM D 5) = 60-90 dmm Viscosidad absoluta @ 60°C (ASTM D2171) = 1000-1600 Temperatura de inflamación - Copa abierta de Cleveland (ASTM D 92) - 45°F (min) Temperatura de ablandamiento (ASTM D36) = 110- 12°F En una modalidad, el RMAC contiene aproximadamente 9-13% en peso de caucho (en relación con el peso total del RMAC), una penetración a 77°F (tal y como se determina con la norma de la Sociedad norteamericana para pruebas y materiales (ASTM) D5) de aproximadamente 18-22 dmm, una temperatura de ablandamiento (tal y como se determina por la norma ASTM D36) mayor de aproximadamente 112°F, y una solubilidad en tricloroetileno (tal y como se determina por la norma ASTM D2042) de al menos aproximadamente 98%.
En algunas modalidades, además de los componentes caucho y asfalto, otros aditivos que mejoran, ocasionan y/o ayudan a la devulcanización, licuefacción, y/o ruptura del caucho se combinan, se mezclan, se ponen en contacto y/o se unen con los componentes caucho¦ y/o asfalto antes de y/o durante el contacto de los gránulos de caucho y asfalto para preparar el RMAC. Por ejemplo, estos otros aditivos pueden ayudar en la incorporación y/o combinación del caucho en el componente asfalto y/o para ajusfar o modificar las propiedades físicas (p. ej . , temperatura de ablandamiento, dureza, estabilidad) del RMAC. Por ejemplo, cualquiera de los agentes anti-espumantes, látex polimérico y/o ácidos sulfónicos (p. ej . , DBSA y/o p-TSA) pueden utilizarse para preparar el RMAC, como está descrito en la Patente U.S. 5, 496,400 (Doyle), la Patente U.S. 7, 087,665 (Sylvester) , la Solicitud de Patente U.S. No. 2005/0131113, presentada el 7 de febrero de 2005 (Sylvester) , y/o la Solicitud de Patente U.S. No. 2007/2049762, presentada el 10 de julio de 2006 (Sylvester) . En algunas modalidades preferidas, no obstante, para preparar el RMAC no se utilizan tales otros aditivos.
En otra modalidad se proporciona un sistema para preparar el RMAC que consiste en un dispositivo cargador de asfalto para cargar el asfalto en el sistema; un dispositivo cargador de caucho para cargar los gránulos de caucho en el sistema; al menos un calefactor para calentar el asfalto cargado, los gránulos de caucho cargados o una mezcla de éstos; al menos un mezclador de alto cizallamiento para mezclar el asfalto cargado y los gránulos de caucho cargados en una composición de cemento asfáltico modificado con caucho (es decir, para preparar el RMAC a partir de la mezcla calentada de los componentes asfalto cargado y gránulos de caucho cargados); y una unidad de control para regular el dispositivo cargador de asfalto, el dispositivo cargador de caucho y/o el al menos un mezclador de alto cizallamiento, en una forma tal que la composición de cemento asfáltico modificado con caucho tenga cualquier factor de integración deseado. Además, como está descrito en la presente, y como se demuestra en la Figura 1, y como lo apreciarán los expertos en la técnica, el sistema además puede contener cualquier componente adicional (como pueden ser tuberías, válvulas, ductos de admisión, ductos de salida, circuitos de reciclado, étc.) necesarios y/o deseados para optimizar la producción del RMAC y/o para mejorar la eficacia, eficiencia, velocidad y/u otras propiedades deseables que pueden obtenerse mediante el uso del sistema. En aquellas modalidades en las cuales el sistema consta de dos o más (p. ej . , tres o más, cuatro o más o incluso cinco o más) mezcladores de alto cizallamiento, tales mezcladores pueden ' ser ordenados en cualquier forma deseada, como puede se;r en serie, en paralelo o ambos. Debe señalarse que el sistema que se representa en la Figura 1 se proporciona solo como demostración y en ningún sentido se pretende que esté limitado .
La unidad de control que se utiliza en la presente invención puede ser cualquier unidad de control que sea apropiada para controlar, coordinar, manipular y/u optimizar el funcionamiento de uno o más de los componentes del sistema (por ejemplo, el dispositivo cargador de asfalto, el dispositivo cargador de caucho y/o el al menos un mezclador de alto cizallamiento de la presente invención) en una forma tal que se produzca una composición de cemento asfáltico modificado con caucho que tenga cualquier factor de integración deseado. En algunas modalidades, la unidad de control es una unidad de control semi-automática que permite cualquier grado deseado de acceso y/o control de usuario durante la operación del sistema. En algunas modalidades, la unidad de control es una unidad de control automática.
Los sistemas y métodos descritos en la presente son sistemas y métodos de baja energía, eficientes en energía y de bajo costo para la producción de composiciones de cemento asfáltico modificado con caucho, en comparación con los sistemas y métodos tradicionales que no contienen uno o más mezcladores de alto cizallamiento en combinación con otros factores discutidos. En particular, por ejemplo, el uso del sistema y/o método de poca energía presente para producir una composición de cemento asfáltico modificado con caucho a partir de 52,000 libras de gránulos de caucho y que tenga un factor de integración de 98, requeriría al menos 5% (como puede ser al menos 10%, al menos 15%, al menos 20%, al menos 25%, o incluso al menos 40%) menos energía, en comparación con la energía necesaria para que un sistema tradicional produzca una composición de cemento asfáltico modificado con caucho a partir de 52,000 libras de gránulos de caucho y que tenga un factor de integración de 95.
Otros productos finales El RMAC puede utilizarse solo o en combinación con otros componentes, para formar emulsiones, juntas en suspensión, selladores de superficie, composiciones aglomerantes y/u otros productos finales deseados cualesquiera para utilizarlos en cualquier aplicación deseada. En una modalidad, por ejemplo, una composición que contenga el RMAC puede ser aplicada a cualquier superficie pavimentada, como puede ser cualquier carretera, superficie de manejo y/o superficie pavimentada (como puede ser para formar una capa sello y/o sellador de superficie) en cualquier forma apropiada (como puede ser mediante camiones esparcidores de asfalto con control de velocidad por computadora, varillas aspersoras manuales y/o aplicadores por compresión) para formar un recubrimiento curado. Además, una composición que contenga el RMAC puede ser aplicada a cualquier superficie industrial (como puede ser para mejorar la resistencia a la corrosión del acero, concreto o similares, y/o para mejorar la resistencia al fuego de estas superficies) , cualquier superficie de construcción, como puede ser cualquier superficie de techo (como puede ser para formar una capa de sello y/o selladores de superficie para la superficie, como puede ser próxima a cualquier superficie de techo de asfalto, como puede ser las tejas de techos de asfalto), y/o similares, en cualquier forma apropiada. En otras modalidades, la composición que contenga el RMAC puede formar cualquier composición de recubrimiento industrial apropiada, composición selladora de superficies, composición selladora de techos y/o cemento asfáltico para techos o similares. En todas estas modalidades, la composición que contiene el RMAC puede formar un recubrimiento curado cuando se aplica a la superficie elegida.
Estos productos finales que contienen el RMAC puéden ser preparados en cualquier forma apropiada combinando, mezclando, poniendo en contacto y/o uniendo cualquier cantidad deseada el RMAC con cualquier cantidad correspondiente de otro (s) componente ( s ) (p. ej . , solución para la emulsificación) para producir una composición que tenga cualquiera de las propiedades deseadas (como puede ser resistencia elevada y/o mejorada al agua, combustible y/o radiación UV y/o propiedades de no pegajosidad, poca pegajosidad, y/o considerablemente sin pegajosidad) , como se enseña, por ejemplo, en la Solicitud de Patente Provisional U.S. 61/071,473, presentada el 30 de abril de 2008, el contenido de la cual se incorpora en su totalidad en la presente.
Todas las publicaciones y solicitudes de patente mencionadas en esta especificación se incorporan en la presente para referencia en la misma medida que si cada publicación o solicitud de patente individual fuera especifica e individualmente indicada como incorporada para referencia.
Será evidente para una persona experta en la técnica que muchos cambios y modificaciones pueden hacerse a las descripciones presentadas en la presente sin apartarse del espíritu o alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Un método para preparar una composición de cemento asfáltico modificado con caucho, que consiste en: poner en contacto asfalto y gránulos de caucho para formar una mezcla; calentar la mezcla; y hacer pasar la mezcla calentada a través de al menos un mezclador de alto cizallamiento; en donde la composición de cemento asfáltico modificado con caucho contiene un valor de integración de al menos 90.
2. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de calentamiento consiste en calentar la mezcla a una temperatura de al menos aproximadamente 500°F.
3. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de pasar consiste en hacer pasar la mezcla calentada a través de al menos un mezclador de alto cizallamiento durante más de 30 minutos.
. Un método para preparar una composición de cemento asfáltico modificado con caucho, que consiste en: poner en contacto el asfalto y los gránulos de caucho para formar una mezcla; calentar la mezcla a una temperatura de al menos aproximadamente 500 °F; y hacer pasar la mezcla calentada a través de al menos un mezclador con alto cizallamiento durante más de 30 minutos .
5. El método de la reivindicación 5, caracterizado porque la composición de cemento asfáltico modificado con caucho contiene un valor de integración de al menos 95.
6. Un método para la preparación en alto rendimiento de una composición de cemento asfáltico modificado con caucho, que consiste en: poner en contacto asfalto con al menos 40,000 libras de gránulos de caucho para formar una mezcla; calentar la mezcla; y hacer pasar la mezcla calentada a través de al menos un mezclador con alto cizallamiento; en donde la composición de cemento asfáltico modificado con caucho contiene un valor de integración de al menos 95, y en donde el método se hace en menos de 24 horas.
7. El método de la reivindicación 6, caracterizado porque la composición de cemento asfáltico modificado con caucho contiene aproximadamente 65-95% en peso de asfalto y aproximadamente 5-35% en peso de gránulos de caucho.
8. El método de la reivindicación 6, caracterizado porque el paso de calentamiento consiste en calenta'r la mezcla a una temperatura de al menos aproximadamente 500°F.
9. El método de la reivindicación 6, caracterizado porque el paso de pasar consiste en pasar la mezcla calentada a través del al menos un mezclador de alto cizallamiento durante más de 30 minutos.
10. Una composición de cemento asfáltico modificado con caucho preparada mediante: poner en contacto el asfalto con gránulos de caucho para formar una mezcla; calentar la mezcla; y pasar la mezcla calentada a través de al menos un mezclador de alto cizallamiento; en donde la composición de cemento asfáltico modificado con caucho contiene un valor de integración de al menos 95.
11. La composición de la reivindicación 10, caracterizada porque la mezcla se calienta a una temperatura mayor de 500 °F.
12. La composición de la reivindicación 10, caracterizada porque la mezcla calentada se pasa a través del al menos un mezclador de alto cizallamiento durante más de 30 minutos.
13. La composición de la reivindicación 10, caracterizada porque la composición de cemento asfáltico modificado con caucho contiene aproximadamente 65-95% en peso de asfalto y aproximadamente 5-35% en peso de gránulos de caucho.
14. Un sistema para preparar una composición de cemento asfáltico modificado con caucho, que consiste en: un dispositivo cargador de asfalto para cargar asfalto en el sistema; un dispositivo cargador de caucho para cargar gránulos de caucho en el sistema; al menos un calefactor para calentar el asfalto cargado, los gránulos de caucho cargados o una mezcla de éstos; al menos un mezclador de alto cizallamiento para mezclar el asfalto cargado y los gránulos de caucho cargados en una composición de cemento asfáltico modificado con caucho; y una unidad de control para controlar el dispositivo cargador de asfalto, el dispositivo cargador de caucho y/o el al menos un mezclador de alto cizallamiento, en una forma tal que la composición de cemento asfáltico modificado con caucho tenga un factor de integración de al menos 95.
15. El sistema de la reivindicación 14, caracterizado porque el sistema es capaz de producir en alto rendimiento, en menos de 24 horas, una composición de cemento asfáltico modificado con caucho que contenga al menos 40,000 libras de gránulos de caucho, en donde la composición tiene un valor de integración de al menos 95.
16. El sistema de la reivindicación 14, caracterizado porque la unidad de control es una unidad de control semi-automática .
17. El sistema de la reivindicación 14, caracterizado porque la unidad de control es una unidad de control automática .
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