BRPI0611296B1 - material aglutinante de asfalto modificado empregando borracha moída reticulada e métodos de fabricação do aglutinante de asfalto modificado - Google Patents
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Abstract
material aglutinante de asfalto modificado empregando borracha moída reticulada e métodos de fabricação do aglutinante de asfalto modificado. são descritos materiais aglutinantes de asfalto betuminosos que são modificados pela adição de borracha moída ou borracha de pneu moída e um agente de reticulação. além disso, os métodos são fornecidos para produzir um aglutinante de asfalto modificado contendo borracha moída ou borracha de pneu moída e um agente de reticulação. os aglutinantes de asfalto modificados compreendem asfalto puro, borracha moída, um ou mais ácidos e um agente de reticulação. opcionalmente, o aglutinante de asfalto modificado pode incluir um ou mais aditivo de polímero. a borracha moida pode ser obtida de pneus de automóvel e/ou caminhão reciclados. a adição de borracha moída em aglutinantes de asfalto pode melhorar a consistência e propriedades dos aglutinantes de asfalto em temperaturas elevada ou baixa. em particular, os aglutinantes de asfalto modificados da presente invenção exibem comportamento elástico melhorado, resultando em desempenho melhorado de estradas ou outras superfícies pavimentadas empregando o aglutinante de asfalto modificado. a resistência da estrada a deformação permanente, fissura por fadiga e fissura térmica é melhorada pelo uso do aglutinante de asfalto modificado.
Description
"MATERIAL AGLUTINANTE DE ASFALTO MODIFICADO EMPREGANDO BORRACHA MOÍDA RETICULADA E MÉTODOS DE FABRICAÇÃO DO AGLUTINANTE DE ASFALTO MODIFICADO" Referência Cruzada ao Pedido Prioritário Este pedido reivindica prioridade de acordo com 35 U.S.C. § 119(e) ao Pedido Provisional dos Estados Unidos Números de Serie 60/677.402 depositado em 3 de maio de 2005 intitulado "Material Aglutinante de Asfalto Modificado Empregando Borracha Moida Reticulada e Métodos de Fabricação do Aglutinante de Asfalto Modificado", os teores totais no qual estão incorporados aqui por referência.
Campo da Invenção A presente invenção estar voltada, em um aspecto, aos materiais aglutinantes de asfalto betuminosos que são modificados pela adição de borracha moida ou borracha de pneu moida e um agente de reticulação. Em um segundo aspecto, a presente invenção esta voltada a métodos de produção de um aglutinante de asfalto modificado contendo borracha moida ou borracha de pneus moida e um agente de reticulação. Os aglutinantes de asfalto modificado da presente invenção compreendem asfalto puro, borracha moida, um ou mais ácidos e um agente de reticulação. Opcionalmente, o aglutinante de asfalto modificado pode incluir um ou mais aditivo de polímero. A borracha moida pode ser obtida de pneus de automóvel e/ou caminhão reciclado. A adição de borracha moida nos aglutinantes de asfalto pode melhorar a consistência e propriedades dos aglutinantes de asfalto em temperaturas elevadas e baixas. Em particular, os aglutinantes de asfalto modificados da presente invenção exibem comportamento elástico melhorado, re- ' sultando no desempenho melhorado de estradas ou outras superficies pavimentadas empregando o aglutinante de asfalto modificado. A resistência da estrada à deformação permanen- . te, fissura por' fadiga e fissura térmica é melhorada pelo uso do aglutinante de asfalto modificado. A adição do agente de reticulação pode também melhorar a estabilidade do aglutinante de asfalto modificado durante o armazenamento.
Antecedente Como empregado aqui e nas reivindicações, a frase "aglutinante de asfalto" refere-se a um material betuminoso, algumas vezes referido como betume, empregado como um aglutinante em asfaltos empregados para pavimentar estradas ou outras superfícies, ou empregado em materiais de construção tal como materiais de cobertura, revestimentos, e vedadores de água.' Os exemplos de betume que pode ser. empregado nas composições e métodos da presente invenção incluem betumes naturais, pirobetumes e betumes artificiais. Os betumes que são particularmente preferidos são aqueles empregados para pistas de rolamento, tal como asfalto ou malta. 0 material de pavimentação de asfalto é feito misturando-se o aglutinante de asfalto com agregado.
Como empregado aqui e nas reivindicações, a frase "borracha molda" refere-se às partículas de borracha que têm um tamanho de partícula de menor do que cerca de 5 mm, e preferivelmente têm um tamanho de partícula de menor do que cerca de 2 mm. A borracha moída pode ser obtida de moagem de pneus de caminhão ou pneus de automóvel usados, ou de qualquer outra fonte apropriada de borracha moida. 0 uso de borracha moida e ácido polifosfórico em aglutinantes de asfalto foi descrito anteriormente na publicação número WO 04/081098, titulado "Aglutinante Betuminoso e Método para a Produção Deste". Como descrito neste pedido de patente publicado, combinando-se entre 0,5% em peso a 5% em peso de ácido polifosfórico, e entre 0,5% em peso a 25% em peso de borracha moida (ou borracha de pneu moida) com o aglutinante de asfalto betuminoso, as propriedades do aglutinante de asfalto podem ser vantajosamente modificadas sem aumentar a viscosidade de rotação tal que o processo de mistura requerera condições de temperatura elevada.
Os aglutinantes de asfalto são freqüentemente empregados em aplicações onde possa haver uma ampla variação nas condições ambientais, particularmente quando empregados em pavimentos. Consequentemente, as propriedades do aglutinante de asfalto em condições de temperatura elevadas e baixas é uma preocupação. Em temperaturas baixas, alguns materiais aglutinantes podem se tornar frágeis, levando a longas fissuras transversas devido à tensão térmica. Em temperaturas mais elevadas, o aglutinante de asfalto se torna mais fluido (isto é a viscosidade é mais baixa) que pode levar a deformação permanente de um pavimento devido à passagem de veículos sobre a superfície. A resistência à fadiga e impacto, e a aderência do aglutinante de asfalto ao agregar nas aplicações de pavimentação, são propriedades de um aglutinante particular e também deve ser considerada em aplicações particular.
Alguns aglutinantes de asfalto podem requerer um comportamento elástico relativamente elevado, por exemplo, onde a mistura de pavimentação de asfalto correspondente é empregada em áreas de taxas de tráfico elevado e cargas elevadas. A borracha moída (ou borracha de pneu moída), empregada sozinha ou empregado em combinação com ácido polifosfó-rico, suficientemente não melhora o comportamento elástico da mistura de pavimentação de asfalto para o uso de tráfico elevado e cargas elevadas. Quando uma elasticidade elevada é requerida, grandes quantidades de borracha moída devem sér adicionadas ao aglutinante de asfalto. Isto pode causar um aumento indesejável na viscosidade de rotação, bem como problemas relacionados com o armazenamento do material aglutinante.
Conseqüentemente, entre os objetivos da presente invenção esta fornecer um. material aglutinante de asfalto ' com uma elasticidade relativamente elevada, uma viscosidade de rotação aceitável, e que possa ser armazenado durante períodos adequados de tempo. Outro objetivo da presente invenção é fornecer métodos de fabricação de um aglutinante de asfalto tendo estas propriedades.
Sumario da Invenção Em um aspecto, -a presente invenção esta voltada a um material aglutinante de asfalto modificado que compreendendo asfalto, borracha moída, um ou mais ácidos, um agente de reticulação, e, opcionalmente, um ou mais polímeros. Em. uma modalidade da invenção, o asfalto puro é modificado adi- cionando-se 0,5% a 30% em peso de borracha moída, 0,05% a 5% em peso de um ou mais ácidos, e 0,01% a 5% em peso de um agente de reticulação. 0 aglutinante de asfalto modificado pode também incluir entre 0,5% em peso e 30% em peso de um ou mais aditivo de polímero. Os aglutinantes de asfalto da presente invenção tipicamente têm entre cerca de 10% a cerca de 90% de recuperação elástica sob um teste de recuperação elástica padrão, tal como os protocolos de teste apresentados em AASHTO T51, ASTM D6084-04, NLT329 ou outros testes padrões.
Em outro aspecto, a presente invenção esta voltada aos métodos de produção de um material aglutinante de asfalto modificado compreendendo asfalto, borracha moída, um ou mais ácidos, um ou mais agentes de reticulação, e, opcionalmente, um ou mais polímero. ' Ainda em outro aspecto, os aglutinantes de asfalto modificados da presente invenção podem ser misturados com água e um emulsificante para formar uma emulsão. O aglutinante de asfalto emulsificado pode ser misturado com um material agregado, espalhado para formar uma camada da espessura desejada, e a emulsão será quebrada para formar um pavimento de asfalto. Alternativamente, o aglutinante de asfalto emulsificado pode ser espalhado sob uma superfície, um material agregado pode ser espalhado sob o aglutinante emulsificado, e a emulsão pode ser quebrada.
Descrição de Modalidades Preferidas A presente invenção esta voltada a aglutinantes de asfalto modificados e métodos de fabricação de aglutinantes de asfalto modificados. Os aglutinantes de asfalto modificados compreendem asfalto puro, borracha moída, um ou mais ácidos, e um ou mais agentes de reticulação. Opcionalmente, as composições podem também incluir um ou mais polímero. Será entendido que "borracha moída" como empregado aqui inclui borracha moída, tal como borracha de pneu moída ou qualquer outra borracha fornecida na forma de partícula adequada para mistura com um aglutinante de asfalto. Tipicamente, uma porção substancial da borracha moída terá um tamanho de partícula menor do que de cerca de 5 mm, preferivelmente menor do que cerca de 2 mm, e mais preferivelmente menor do que 1 mm. A invenção não está limitada a este respeito, e a borracha moída pode ter qualquer distribuição de tamanho de partícula que resulte em um aglutinante de asfalto com as propriedades desejadas.
Os aglutinantes de asfalto modificados da presente invenção compreendem entre cerca de 60% em peso a cerca de 98,9% em peso de asfalto puro, entre cerca de 0,1% em peso a cerca de 30% em peso de borracha moída, entre cerca de 0,05% em peso a cerca de 5% em peso de um ou mais ácidos, e entre cerca de 0,01% em peso a cerca de 5% em peso de um agente de reticulação. Opcionalmente, o aglutinante de asfalto modificado pode também compreende entre cerca de 0,5% em peso a cerca de 30% em peso de um ou mais polímeros sintéticos.
Em uma modalidade, o aglutinante de asfalto modificado é compreendido entre cerca de 82% em peso e 99% em peso de asfalto puro, entre cerca de 0,5% em peso e 10% em peso de borracha moída, entre cerca de 0,5% em peso a cerca ■ de 3% em peso de um ou mais ácidos, e entre cerca de 0,01% em peso e 5% em peso de um ou mais agentes de reticulação.
Em outra modalidade, o aglutinante de asfalto modificado é compreendido entre cerca de 52% em peso e 98,5% em peso de asfalto puro, entre cerca de 0,5% em peso e 10% em peso de borracha moida, entre cerca de 0,5% em peso a cerca de 3% em peso de um ou mais ácidos, entre cerca de 0,01% em peso e 5% em peso de um ou mais agentes de reticulação, e entre cerca de 0,5% em peso a cerca de 30% em peso de um ou mais polímeros sintéticos.
Os ácidos preferidos para uso no aglutinante de asfalto modificado da presente invenção incluem ácido fosfó-rico, ácido polifosfórico (mais do que 100% expresso como teor ortofosfórico)("PPA"), ácido sulfúrico em mais do que 90% em peso, ácido bórico, e ácidos carboxílico tal como, por exemplo, ácido adípico, ácido cítrico, ácido oxálico, ácido tartárico, ácido maléico, ácido valérico, ácido succí-nico, ácido fumárico, ácido glutâmico, ácido ftálico, ácido acético, e combinações dos ácidos acima. A invenção não está limitada a este respeito, e qualquer ácido apropriado conhecido por aqueles versados na técnica pode ser empregado no aglutinante de asfalto modificado. O ácido pode ser adicionado ao aglutinante de asfalto em uma forma sólida ou em uma solução líquida. Onde uma forma sólida do ácido é empregada, o ácido pode ser ou um ácido puro, tal como ácido bórico ou ácido polifosfórico, ou o componente ácido pode ser combinado com um componente inerte para facilidade de manipulação, tal como por exemplo um aditivo SÍO2-PPA.
Os agentes de reticulação preferidos incluem compostos com base em enxofre tal como, por exemplo, benzotia-zólos, difenilguanidino, ditiocarbamato, e enxofre elementar e/ou umas misturas destes. 0 reticulador de butaphalt é também adequado, uma vezes que são os reticuladores citados nas seguintes patentes dos Estados Unidos e pedidos publicados: Patente No. 6.451.886; Pedido No. 2003144387 e Patente No. 5.256.710. A invenção não está limitada a este respeito e qualquer agente de reticulação de borracha apropriado conhecido por aqueles versados na técnica pode ser utilizado na presente invenção.
Nessas modalidades da presente invenção na qual um polímero sintético é empregado, os polímeros sintéticos preferidos incluem copolímeros de butadieno estireno, de três blocos de estireno butadieno estireno ("SBS"), etileno vinil acetato, copolímeros de etileno-propileno, cloreto de poli-vinila (PVC), náilon, poliestereno, polibutadieno, resinas de acrilato, resinas de fluorcarbono, resinas de fenólico, resinas de alquídica, poliésteres, polietileno (linear ou reticulado), terpolímero de epóxi, polipropileno (atático ou isotático), e combinações dos polímeros acima. A invenção não está limitada a este respeito, e qualquer polímero sintético apropriado conhecido por aqueles versados na técnica pode ser empregado no aglutinante de asfalto modificado.
Em um segundo aspecto, a presente invenção esta voltada aos métodos de produção do aglutinante de asfalto modificado. Para essas modalidades da presente invenção que não inclui um aditivo polímero sintético, os métodos preferidos para fabricação do aglutinante de asfalto modificado compreendem as etapas (1) aquecer o asfalto a uma temperatura dentre cerca de 120°C e cerca de 200°C, (2) adicionar um primeiro ingrediente modificante, (3) misturar o asfalto e o primeiro ingrediente modificante com um misturador de alto cisalhamento, tal como, por exemplo, um misturador tipo ro-tor-estator (isto é um misturador tipo SILVERSON) durante um período dentre cerca de 5 minutos e cerca de 10 horas, (4) adicionar um segundo ingrediente modificante ao aglutinante de asfalto modificado, (5) misturar o segundo ingrediente modificante e o aglutinante de asfalto modificado em um misturador de alto cisalhamento durante um período dentre cerca de 5 minutos e cerca de 10 horas, (6) adicionar um terceiro ingrediente modificante ao material de aglutinante modificado, e (7) agitar o terceiro ingrediente modificante e o a-glutinante de asfalto modificado em um misturador de baixo cisalhamento (tal como, por exemplo, um misturador de tipo de hélice acionado por um motor em cerca de 250 rpm, similar a um misturador de laboratório tipo IKA) durante um período dentre cerca de 5 minutos e cerca de 48 horas.
Nestas modalidades dos métodos da presente invenção, o primeiro ingrediente modificante pode ser ou borracha moída ou um ou mais ácidos. Onde o primeiro ingrediente modificante é borracha moída, o segundo ingrediente modificante é o agente de reticulação, e o terceiro ingrediente modificante é um ou mais ácidos. Alternativamente, onde o primeiro ingrediente modificante é um ou mais ácidos, o segundo ingrediente raodificante é borracha moida e o terceiro ingrediente modificante é um agente de reticulação. Preferivelmente, a borracha moida é adicionada ao asfalto para obter um nível de borracha moida dentre cerca de 0,1% em peso e cerca de 30% em peso no material de asfalto modificado final, um ou mais ácidos são adicionados para obter uma concentração de ácido total dentre cerca de 0,05% em peso e cerca de 5% em peso no material de asfalto modificado, e o agente de reticulação é adicionado para obter um nível dentre cerca de 0,01% em peso a cerca de 5% em peso do agente de reticulação.
Em outras modalidades dos métodos da presente invenção, um ou mais polímeros sintéticos são adicionados â composição de asfalto modificado. Nestas modalidades da presente invenção, os métodos preferidos de modificação do a-glutinante de asfalto geralmente incluem as etapas de (1) aquecer o asfalto a uma temperatura dentre cerca de 120°C e cerca de 200°C, (2) adicionar um primeiro ingrediente modificante, (3) misturar o asfalto e o primeiro ingrediente modificante com um misturador de alto cisalhamento, tal como, por exemplo, um misturador tipo rotor-estator (isto é um misturador tipo SILVERSON) durante um período dentre cerca de 5 minutos e cerca de 10 horas, (4) adicionar um segundo ingrediente modificante ao aglutinante de asfalto modificado, (5) misturar o segundo ingrediente modificante e o aglutinante de asfalto modificado em um misturador de alto cisalhamento durante um período dentre cerca de 5 minutos e cerca de 10 horas, (6) adicionar um terceiro ingrediente modi- ficante ao material de aglutinante modificado, (7) opcionalmente, misturar o terceiro ingrediente modificante e o aglutinante de asfalto modificado durante um período dentre cerca de 5 minutos e cerca de 10 horas, (8) adicionar um quarto agente modificante ao material aglutinante modificado, e (9) agitar o quarto ingrediente modificante e o aglutinante de asfalto modificado em um misturador de baixo cisalhamento (tal como, por exemplo, um misturador de tipo de hélice acionado por um motor em cerca de 250 rpm, similar a um misturador de laboratório tipo IKA) durante um período dentre cerca de 5 minutos e cerca de 48 horas.
Os ingredientes modificantes empregados nestas modalidades dos métodos são borrachas moídas, um ou mais ácidos, um ou mais polímeros sintéticos, e um agente de reticu-lação como descrito acima. As borrachas moídas, ácidos e polímeros sintéticos podem ser adicionados ao asfalto em qualquer ordem. O agente de reticulação é adicionado ao asfalto após a borracha moída ter sido adicionada, porém o agente de reticulação pode ser adicionado antes ou após ou os ácidos ou os polímeros.
Nestas modalidades dos métodos da presente invenção, a borracha moída é adicionada ao asfalto para obter um nível de borracha moída dentre cerca de 0,1% em peso e cerca de 30% em peso no material de asfalto modificado final, um ou mais ácidos são adicionados para obter uma concentração de ácido total dentre cerca de 0,05% em peso e cerca de 5% em peso no material de asfalto modificado, um ou mais polímeros sintéticos são adicionados para obter uma concentração de polímero total dentre cerca de 0,5% em peso e cerca de 30% em peso, e o agente de reticulação é adicionado para obter um nível dentre cerca de 0,01% em peso a cerca de 5% em peso do agente de reticulação.
Será entendido por aqueles versados na técnica que os misturadores de baixo cisalhamento podem ser empregados no lugar de misturadores de alto cisalhamento nos métodos descritos acima dependendo das temperaturas e tempo de mis- ■ tura empregados, e alguém versado na técnica pode facilmente determinar o tempo da mistura apropriado com base na temperatura e os materiais aditivos empregados.
Os polímeros sintéticos preferidos e os ácidos preferidos empregados nos métodos da presente invenção são descritos acima. Várias modalidades exemplares dos métodos da presente invenção são descritas abaixo: Sistema de Borracha Moída - Ácido - Agente de reticulação Exemplo 1 • Asfalto puro é aquecido a uma temperatura dentre cerca de 120°C a cerca de 200°C • Adição dentre cerca de 0,1% em peso a cerca de 10% em peso de borracha moída • Mistura com misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0,01% em peso a cerca de 5% em peso de um agente de reticulação • Mistura com um misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0,5% em peso a cerca de 3% em peso de um ou mais ácidos • Agitação do asfalto modificado obtido com misturador de baixo cisalhamento de 5 minutos a 48 horas Exemplo 2 • Asfalto puro é aquecido a uma temperatura dentre cerca de 120°C a cerca de 200°C • Adição dentre cerca de 0,5% em peso a cerca de 3% em peso de um ou mais ácidos • Mistura com misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0,1% em peso a cerca de 10% em peso de borracha moida • Mistura com um misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0,01% em peso a cerca de 5% em peso de um agente de reticulação • Agitação do asfalto modificado obtido com misturador de baixo cisalhamento de 5 minutos a 48 horas Sistema de Borracha Moida - Polímero - Ácido -Agente de reticulação Exemplo 3 • Asfalto puro é aquecido a uma temperatura dentre cerca de 120°C a cerca de 200°C • Adição dentre cerca de 0,5% em peso a cerca de 5% em peso de um ou mais polímeros sintéticos • Mistura com misturador de alto cisalhamento du- rante entre cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0, 1% em peso a cerca de 10% em peso de borracha moída • Mistura com um misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0,5% em peso a cerca de 3% em peso de um ou mais ácidos • Adição dentre cerca de 0,01% em peso a cerca de 5% em peso de um agente de reticulação • Agitação do asfalto modificado obtido com misturador de baixo cisalhamento de 5 minutos a 48 horas Exemplo 4 • Asfalto puro é aquecido a uma temperatura dentre cerca de 120°C a cerca de 200°C • Adição dentre cerca de 0,5% em peso a cerca de 5% em peso de um ou mais polímeros sintéticos • Mistura com misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0,5% em peso a cerca de 3% em peso de um ou mais ácidos • Mistura com um misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0,1% em peso a cerca de 10% em peso de borracha moída • Mistura com um misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos a 10 horas • Adição dentre cerca de 0,01% em peso a cerca de 5% em peso de um agente de reticulação • Agitação do asfalto modificado obtido com misturador de baixo cisalhamento de 5 minutos a 48h Exemplo 5 • Asfalto puro é aquecido a uma temperatura dentre cerca de 120°C a cerca de 200°C • Adição dentre cerca de 0,1% em peso a cerca de 10% em peso de borracha moida • Mistura com misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0,5% em peso a cerca de 5% em peso de um ou mais polímeros sintéticos • Mistura com um misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0,5% em peso a cerca de 3% em peso de um ou mais ácidos • Adição dentre cerca de 0,01% em peso a cerca de 5% em peso de um agente de reticulação • Agitação do asfalto modificado obtido com misturador de baixo cisalhamento de 5 minutos a 48 horas Exemplo 6 • Asfalto puro é aquecido a uma temperatura dentre cerca de 120°C a cerca de 200°C • Adição dentre cerca de 0,1% em peso a cerca de 10% em peso de borracha moida • Mistura com misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0,5% em peso a cerca de 3% em peso de um ou mais ácidos • Mistura com um misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0,5% em peso a cerca de 5% em peso de um ou mais polímeros sintéticos • Mistura com um misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0,01% em peso a cerca de 5% em peso de um agente de reticulação • Agitação do asfalto modificado obtido com misturador de baixo cisalhamento de 5 minutos a 48 horas Exemplo 7 • Asfalto puro é aquecido a uma temperatura dentre cerca de 120°C a cerca de 200°C • Adição dentre cerca de 0,5% em peso a cerca de 3% em peso de um ou mais ácidos • Mistura com misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0,5% em peso a cerca de 5% em peso de um ou mais polímeros sintéticos • Mistura com um misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0,1% em peso a cerca de 10% em peso de borracha moída • Mistura com um misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0,01% em peso a cerca de 5% em peso de um agente de reticulação • Agitação do asfalto modificado obtido com mistu- rador de baixo cisalhamento de 5 minutos a 48 horas Exemplo 8 • Asfalto puro é aquecido a uma temperatura dentre cerca de 120°C a cerca de 200°C • Adição dentre cerca de 0,5% em peso a cerca de 3% em peso de um ou mais ácidos • Mistura com misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0,1% em peso a cerca de 10% em peso de borracha molda • Mistura com um misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0,5% em peso a cerca de 5% em peso de um ou mais polímeros sintéticos • Mistura com um misturador de alto cisalhamento durante entre cerca de 5 minutos e cerca de 10 horas • Adição dentre cerca de 0,01% era peso a cerca de 5% em peso de um agente de reticulação • Agitação do asfalto modificado obtido com misturador de baixo cisalhamento de 5 minutos a 48 horas Os testes foram conduzidos para medir as propriedades de aglutinantes de asfalto modificado empregando agente de reticulação de acordo com a presente invenção. Em um grupo de testes, um aglutinante de asfalto modificado foi preparado empregando somente borracha moída e PPA, ao mesmo tempo em que um segundo aglutinante de asfalto modificado foi preparado empregando borracha moída, 0,1% de enxofre como um agente de reticulação, e PPA. Em ambos os casos, a borracha moída foi primeiro adicionada ao aglutinante de asfalto e agitada com um misturador de alto cisalhamento durante cerca de duas horas. Para o primeiro aglutinante modificado, PPA foi adicionado e misturado empregando um misturador de alto cisalhamento durante cerca de 30 minutos. Para o segundo aglutinante modificado, o enxofre foi adicionado e misturado empregando um misturador de alto cisalhamento durante cerca de 15 minutos, seguido por adição de PPA e também misturado com um misturador de alto cisalhamento durante cerca de 30 minutos. As propriedades medidas dos aglutinan-tes de asfalto modificados resultantes são resumidas abaixo na tabela 1.
Tabela 1 %CR % PPA
Reticulador Asfalto Temperatura Vise, cP, 135°C ER,%, 25°C
Tru-grade de extremidade de topo BBR, Rigidez, MPa BBR, m-valor Uma série de testes foi conduzida na qual um aglutinante de asfalto modificado foi produzido por adição de SBS, o ácido polifosfórico e borracha moída a um aglutinante de asfalto. Em um dos aglutinantes de asfalto modificados um agente de reticulação foi adicionado ao aglutinante de as- falto seguinte a adição da borracha moida. Os tempos de mistura empregando um misturador de alto cisalhamento foram como segue (tempo de mistura seguinte a adição de cada componente foi o mesmo independente da ordem de adição): seguinte a adição de borracha moida, cerca de 2 horas; seguinte a adição de SBS, cerca de 6 horas; seguinte de enxofre, cerca de 30 minutos; seguinte a adição de PPA, cerca de 30 minutos. As propriedades dos aglutinantes de asfalto modificados obtidos nos testes são resumidas na tabela 2.
Tabela 2 Ordem de adição %CR
%PPA
%SBS
Reticulador % Temperatura Vise, cP, 135°C ER, %, 25°C Tru-grade de extrem: dade de topo, °C BBR, Rigidez, MPa BBR, m-valor Como pode ser observado nas tabelas acima, em cada caso, o aglutinante de asfalto modificado que contém borracha moida e um agente de reticulação demonstrou elasticidade melhorada comparada as formulações que não incluem um agente de reticulação. A composição de asfalto modificado pode ser empregada em um processo tipo emulsão para aplicar o material a-glutinante de asfalto. Em uma modalidade, o processo de emulsão compreende as seguintes etapas: 1. - a composição de asfalto modificado é preparada como descrito acima; 2. - uma emulsão da composição de asfalto modificado obtida na etapa 1 é preparada misturando-se água, a composição asfalto modificado e um emulsificante em temperatura ambiente; 3. - a emulsão obtida na etapa 2 é espalhada a fim . de obter uma camada uniforme do aglutinante de asfalto emul-sificado; e 4. - a emulsão é quebrada.
Antes de quebra a emulsão, um material agregado pode ser espalhado no aglutinante de asfalto emulsifiçado. Alternativamente, o processo descrito acima pode incluir uma etapa adicional na qual o agregado é adicionado, com agitação e em temperatura ambiente, a emulsão obtida na etapa 2 do processo para formar um material de pavimento de asfalto. 0 material de pavimento de asfalto é espalhado para a espessura desejada e a emulsão é quebrada. 0 emulsificante pode ser qualquer emulsificante apropriado conhecido por aquele versado na técnica. Além disso, a emulsão pode ser quebrada empregando os métodos convencionais para quebra emulsões de asfalto.
Será reconhecido por aqueles versados na técnica que as composições ou métodos descritos acima podem ser alterados em numerosos modos sem afasta-se do escopo da presente invenção. Por exemplo, uma ou mais das etapas de misturas descritas acima pode ser omitidas, dois ou mais dos ingredientes modificantes podem ser adicionados ao asfalto junto ou ao mesmo tempo, ou agentes modificantes adicionais podem ser adicionados à composição para também modificar as propriedades da composição. Consequentemente, as modalidades preferidas descritas aqui são pretendidas serem ilustrativas em vez de limitantes em natura.
REIVINDICAÇÕES
Claims (20)
1. Composição aglutinante de asfalto modificado CARACTERIZADA por compreender: a. de 60% em peso a 98,9% em peso de material aglutinante de asfalto; b. de 0,1% em peso a 30% em peso de borracha molda; c. de 0,05% em peso a 5% em peso de pelo menos um ácido; e d. de 0,01% em peso a 5% em peso de um agente de reticulação.
2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato da borracha moida ter um tamanho de partícula menor do que 2 mm.
3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA por pelo menos um ácido ser selecionado do grupo consistindo em ácido fosfórico, ácido polifosfórico (mais do que 100% expresso como teor ortof osf órico) , ácido sulfúrico em mais do que 90% em peso, ácido bórico e ácidos carboxílicos tal como, por exemplo, ácido adípico, ácido cítrico, ácido oxálico, ácido tartárico, ácido maléico, ácido valérico, ácido succínico, ácido fumárico, ácido glutâmico, ácido ftálico, ácido acético e combinações destes.
4. Composição, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADA pelo fato do agente de reticulação ser enxofre elementar.
5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA por compreender ainda um ou mais polímeros sintéticos .
6. Composição, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADA por pelo menos um polímero sintético ser selecionado do grupo consistindo em copolímeros de butadieno es-tireno, de três blocos estireno butadieno estireno (SBS), etileno-vinil acetato, copolímeros de etileno propileno, cloreto de polivinila (PVC), náilon, poliestereno, polibuta-dieno, resinas de acrilato, resinas de fluorcarbono, resinas fenólicas, resinas alquídicas, poliésteres, polietileno (linear ou reticulado), terpolímero de epóxi, polipropileno (atático ou isoatático) e combinações destes.
7. Composição, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADA por pelo menos um ácido ser selecionado do grupo consistindo em ácido fosfórico, ácido polifosfórico (mais do que 100% expresso como teor ortof osf órico) , ácido sulfúrico em mais do que 90% em peso, ácido bórico e ácidos carboxílico tal como, por exemplo, ácido adípico, ácido cítrico, ácido oxálico, ácido tartárico, ácido maléico, ácido valérico, ácido succínico, ácido fumárico, ácido glutâmico, ácido ftálico, ácido acético e combinações destes.
8. Composição, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADA pelo fato do agente de reticulação ser enxofre elementar.
9. Método para fabricação de uma composição aglu-tinante de asfalto modificado CARACTERIZADO por compreender das etapas de: a. fornecer asfalto puro em um recipiente apropriado ; b. aquecer o asfalto puro a uma temperatura dentre 120°C e 200°C; c. adicionar um primeiro ingrediente modificante ao asfalto puro; d. misturar o asfalto e o primeiro ingrediente modificante com um dentre um misturador de alto cisalhamento ou um misturador de baixo cisalhamento durante um período de 5 minutos a 10 horas; e. adicionar um segundo ingrediente modificante ao aglutinante de asfalto modificado; f. misturar o segundo ingrediente modificante e o aglutinante de asfalto modificado com um dentre um misturador de alto cisalhamento ou um misturador de baixo cisalhamento durante um período de 5 minutos a 10 horas; g. adicionar um terceiro ingrediente modificante ao aglutinante de asfalto modificado; e h. agitar o terceiro ingrediente modificante e o aglutinante de asfalto modificado com um dentre um misturador de alto cisalhamento ou um misturador de baixo cisalhamento durante um período de 5 minutos a 48 horas; em que o primeiro ingrediente modificante, o segundo ingrediente modificante e o terceiro ingrediente modificante são escolhidos dentre borracha moída, pelo menos um ácido, pelo menos um polímero sintético e um agente de reti-culação; em que a borracha moída, pelo menos um ácido e pelo menos um polímero sintético podem ser adicionados em qualquer ordem; e em que o agente de reticulação é adicionado ao asfalto após a borracha moida ter sido adicionada.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO por compreender ainda antes da etapa de agitação do terceiro ingrediente modificante e do material aglu-tinante modificado com um dentre um misturador de alto cisa-lhamento ou um misturador de baixo cisalhamento, misturar o terceiro ingrediente modificante e o material aglutinante modificado com um dentre um misturador de alto cisalhamento ou um misturador de baixo cisalhamento durante um período de 5 minutos a 10 horas.
11. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato do primeiro ingrediente modificante ser de 0,5% em peso a 30% em peso de borracha moida, do segundo ingrediente modificante ser de 0,01% em peso a 5% em peso de um agente de reticulação e do terceiro ingrediente modificante ser de 0,05% em peso a 5% em peso de pelo menos um ácido.
12. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato do primeiro ingrediente modificante ser de 0,05% em peso a 5% em peso de pelo menos um ácido, do segundo ingrediente modificante ser de 0,1% em peso a 30% em peso de borracha moida e do terceiro ingrediente modificante ser de 0,01% em peso a 5% em peso de um agente de reticulação .
13. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO por compreender ainda a etapa de adicionar um quarto ingrediente modificante ao material aglutinante de asfalto modificado, em que o quarto inqrediente modificante é escolhido dentre pelo menos um ácido, pelo menos um polímero sintético e um aqente de reticulação.
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato do primeiro ingrediente modificante ser de 0,5% em peso a 30% em peso de pelo menos um polímero sintético, do segundo ingrediente modificante ser de 0,1% em peso a 30% em peso de borracha moida, do terceiro ingrediente modificante ser de 0,5% em peso a 5% em peso de pelo menos um ácido e do quarto ingrediente modificante ser de 0,01% a 5% de um agente de reticulação.
15. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato do primeiro ingrediente modificante ser de 0,5% em peso a 30% em peso de pelo menos um polímero sintético, do segundo ingrediente modificante ser de 0,05% em peso a 5% em peso de pelo menos um ácido, do terceiro ingrediente modificante ser de 0,1% em peso a 30% em peso de borracha moida e do quarto ingrediente modificante ser de 0,01% a 5% de um agente de reticulação.
16. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato do primeiro agente modificante ser de 0,1% em peso a 30% em peso de borracha moida, do segundo agente modificante ser de 0,5% em peso a 30% em peso de pelo menos um polímero sintético, do terceiro agente modificante ser de 0,05% em peso a 5% em peso de pelo menos um ácido, e do quarto ingrediente modificante ser de 0,01% a 5% de um agente de reticulação.
17. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato do primeiro agente modificante ser de 0,1% em peso a 30% em peso de borracha moida, do segundo agente modificante ser de 0,05% em peso a 5% em peso de pelo menos um ácido, do terceiro agente modificante ser de 0,5% em peso a 30% em peso de pelo menos um polímero sintético, e do quarto ingrediente modificante ser de 0,01% a 5% de um agente de reticulação.
18. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato do primeiro agente modificante ser de 0,5% em peso a 5% em peso de um ou mais ácidos, do segundo agente modificante ser de 0,5% em peso a 30% em peso de pelo menos um polímero sintético, do terceiro agente modificante ser de 0,1% em peso a 30% em peso de borracha moida, e do quarto ingrediente modificante ser de 0,01% a 5% de um agente de reticulação.
19. Uso do material aglutinante de asfalto modificado, conforme definido na reivindicação 1, para preparar um material de pavimento CARACTERIZADO por compreender as etapas de: (a) preparar o material aglutinante de asfalto modificado conforme definido na reivindicação 1; (b) misturar o aglutinante de asfalto modificado com água e um emulsificante em temperatura ambiente para criar uma emulsão de asfalto; (c) espalhar a emulsão de asfalto em uma espessura desejada; e (d) quebrar a emulsão.
20. Uso do material aglutinante de asfalto modificado de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO por antes da etapa de espalhar a emulsão de asfalto, o agregado ser misturado com a emulsão de asfalto.
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