Brevet FR2366342A1 — publié le 19780428

La présente invention concerne une composition contenant du bitume, qui peut être utilisée pour l'enrobage et/ou i'étanchage et/ou comme liant et/ou comme adhésif dans le génie civil et dans le bâtiment ainsi que pour d'autres applications dans lesquelles des propriétés de cohésion, d'adhésion, de protection et de résistance à l'action de liquides, y compris des liquides corrosifs tels que les acides, sont désirables ou nécessaires.Plus particulièrement, l'invention concerne une composition qui peut être préparée et utilisée aux tempérayures ambiantes Le bitume et les compositions qui le contiennent sont bien connus pour des applications dans le domaine de l'industrie et du génie civil, par exemple pour le rev & ement routier, l'enduction de conduits et de cabales, et sous la forme dtaspha-es coulés pour de nombreuses applications dans l'industrie du bâtiment, pour le recouvrement de terrasses, de plafonds, de dallages, et pour garnir des citernes (entre autres) résistant aux acides lies nombreux débouchés du bitume et des compositions bitumineuses résultent de leurs propriétés dtétanchéité aux liquides ainsi que de leurs propriétés de cohésion et de liaison. Tandis que, d'une part, le bitume présente 11davantage de son faible prix attendu qu'on l'obtient en quantités relativement grandes dans les opérations de raffinage du pétrole ou par extraction de gisements géologiques, il a d'autre part des propriétés mécaniques et thermiques qui ne sont pas toujours satisfaisantes pour les applications désirées. En outre, dans de nombreux cas, on doit utiliser à chaud, ce qui non seulement élève le coat de l'application industrielle, mais est souvent peu pratique et parfois même dangereux. L'utilisation de résines époxy pour des applications industriella; est également; connue. Ces résines ont des propriétés qui les rendent très intéressantes à utiliser dans l'industrie, attendu qu'elles ont d'excellentes caractéristiques mécaniques et thermiques, une grande résistance à l'action de substances chimiques et de l'eau et des propriétés relativement bonnes d'isolation électrique. En outre, leurs propriétés de liaison les rendent avantageuses à utiliser pour l'assemblage à froid d'un grand nombre de matières, y compris les métaux. Toutefois, la gamme remarquable d'avantages des résines époxy est compensée par leur prix relativement élevé, ce qui limite grandement leurs applications. Il est également connu d'utiliser des mélanges d'une résine époxy avec un bitume ordinaire du commerce pour atteindre un compromis entre les excellentes propriétés d'étanchéité et d'adhésion d'une résine époxy et le faible coût du- bitume. Toutefois,- ces mélanges présentent l'inconvénient d'une compatibilité médiocre entre la résine époxy en tant que composant et le bitume, et la préparation des mélanges implique l'agitation des ingrédients à des températures élevées, ce qui élève le cott de la production et de l'utilisation de ces mélanges, outre le ctté peu pratique et dangereu.,dans de nombreuses applications industrielles. De plus, le rapport en poids de la résine époxy au bitume est d'environ 1:1 dans de tels mélanges, en sorte que bien que leur cout soit plus faible que celui de la résine époxy, il est encore suffisamment élevé pour limiter les domaines d'application de ces mélanges. On vient de découvrir le fait surprenant que les inconvénients techniques et économiques exposés ci-dessus sont réduits ou supprimés par l'association d'une résine époxy (et/ou d'un agent de maturation de cette résine) avec une émulsion bitumineuse à consistance pâteuse de manière à former une composition qui, lorsque la résine et l'agent de maturation sont incorporés, a un coût relativement faible et peut être préparée et appliql1ée dans l'utilisation de chaleur. En conséquence, la présente invention offre une composition contenant (a) une émulsion pâteuse de bitume et (b) au moins l'un des ingrédients suivants, à savoir (i) une résine époxy mûrissable qui peut durcir sous l'action d'un agent durcisseur ou durcisseur/plastifiant en présence de l'eau de l'émulsion bitumineuse à consistance de pate; et (ii) un agent durcisseur ou durcisseur/plastifiant qui exerce son effet en présence de 11 eau de l'émulsion pâteuse, pour la maturation d'une résine époxy mArissable. L'émulsion bitumineuse à consistance de pite contient de préférence un savon cationique- comme émulsifiant, et la résine époxy a de préférence une viscosité relativement faible et/ou un poids moléculaire relativement bas. la composition de l'invention doit avoir une constitution sensiblement uniforme lorsque ses composants sont convenablement mélangés et en particulier lorsque les trois composants (a), (b)(i) et (b)(ii) sont mélangés en vue de l'utilisation. lies compositions de l'invention ont les avantages individuellement connus des résines époxy et des bitumes mais elles sont sensiblement dépourvues des inconvénients des compositions connues à base de bitume et de résine époxy auxquelles il est fait allusion ci-dessus0 La composition peut contenir 5 à 50% en poids de résine époxy, de préférence 7 à 20% en poids, et le poids moléculaire de la résine époxy peut entre compris entre 250 et 350. Bien qu'on puisse utiliser une résine époxy quelconque, on donne la préférence à des résines époxy aliphatiques telles que celles qui sont obtenues comme produits de condensation d'un glycol aliphatique et de l'épichlorhydrine. lie durcisseur peut être une amine ou une polyamine, ou un amide ou un polyamide, en association éventuelle de toute manière convenable avec un plastifiant. Un amide ou polyamide convenable répond à la formule générale : R-CH2-CONH2, et un plastifiant convenable, utilisé éventuellement, peut être une polyoléfine de formule générale : R1-(CH=CH)n-R11, dans laquelle R, R et R11 sont des radicaux alkyle qui peuvent être identiques ou différents, chacun ayant 7 à 22 atomes de carbone, Lorsqu'on utilise un durcisseur/plastifiant du type amide/polyoléfine, le rapport en poids de l'amide àla polyoléfine est de préférence compris entre 4:1 et 2:1. La composition de ltinvention peut contenir 2,5 à 25% en poids de durcisseur ou de durcisseur/plastifiant et, habituellement, le poids de durcisseur est à peu près égal ou inférieur au poids de résine époxy0 li'invention concerne en outre une composition contenant 11 émulsion à consistance pâteuse, la résine époxy mûrissable et le durcisseur ou le durcisseur/plastifiant en un mélange sensiblement uniforme0 lie mélange uniforme peut entre obtenu en mélangeant l'émulsion bitumineuse et au moins un autre des composants puis, lorsque la composition est sur le point d'être utilisée, en incorporant le troisième composant au mélange résultant.De préférence, toutes les opérations de mélange sont conduites à des températures n'excédant pas 10000, notamment à des températures n'excédant pas 600C et le plus avantageusement à la température ambiante0 L'invention concerne en outre une composition durcie obtenue en laissant mir ou durcir la composition contenant l'émulsion bitumineuse, la résine époxy et le durcisseur. La composition de l'invention est relativement stable et peut être utilisée sans chauffage. lie cott-de la composition est en outre plus faible que celui de la résine époxy. Lorsqu'on utilise une résine de bas poids moléculaire, la maturation est plus rapide, attendu qu'il y a davantage dégroupes époxy par unité de poids de composition et que llon gagne à appliquer à froid les nouveaux revttements industriels. De plus, la viscosité plus faible ordinairement associée aux faibles poids moléculaires réduit l'énergie et le temps nécessaires pour la préparation de la composition. lie bitume est de préférence du type utilisé pour le revêtement de routes et il provient du résidu de distillation sous vide obtenu dans le traitement du pétrole. La composition finale durcie sensiblement insoluble et infusible a une structure à réticulation tridimensionnelle du type qui dépend de la nature des composants initiaux et des conditions de mélange et de durcissement. Le durcissement peut s'effectuer en partie par polymérisation. Les durcisseurs habituellement préférés et très largement utilisés pour activer et effectuer le durcissement aux températures ambiantes sont des amines polyfonctionnelles primaires et secondaires, notamment la diéthylènetriamine et la triéthylènetétramine, dont la réaction avec une résine époxy peut être reproduite par le schéma suivant (résine époxy) (amine primaire) (polymère époxy) Dans une seconde étape, les résidus d'hydrogène actif des groupes amine réagissent également en formant des composés ayant un plus haut degré de liaison et de réticulation et finalement les groupes hydroxy réagissent avec des groupes époxy en donnant des liaisons du type éther. On a constaté qu'une copolymérisation a lieu entre le bitume et la résine, au moins dans une légère mesure, comme le font apparattre les augmentations de poids spécifique que l'on observe pendant le durcissement et le vieillissement. I1 importe que le durcisseur (ou catalyseur), éventuellement associé avec un plastifiant, soit actif en présence de liteau de l'émulsion de bitume. Des recherches ont prouvé que des polyamides ou des mélanges polyamide/polyoléfine des types mentionnés ci-dessus sont très avantageux à ce point de vue, les rapports en poids dans ces mélanges étant compris entre 4:1 et 2:1 (polyamide:polyoléfine). lie durcissement a lieu à la température ambiante pendant une période qui dépend du type de résine et de durcisseur et de leurs proportions. Habituellement, cette période va de 12 à 48 heures. Après le durcissement, la composition durcie peut entre homogène et elle a de bonnes propriétés mécaniques et physiques, une résistance considérable à l'action de l'eau et des liquides agressifs, et elle est très. peu affectée par les variations de température. Bien qu'il soit préférable d'utiliser jusqu'à 20% en poids de résine pour des raisons d'ordre économique, on peut utiliser des proportions plus fortes et cela peut etre désirable lorsque la résine époxy est de type aromatique. L'émulsion bitumineuse à consistance de pate peut contenir des proportions à peu près égales en poids de bitume et d'eau, avec une proportion plus faible de matière argileuse et une proportion encore plus faible d'émulsifiant et d'autres additifs éventuels Des émulsions bitumineuses convenables sont les émulsions vendues par les compagnies Esso et leurs filiales sous les marques déposées "Isolan" (par exemple Isolan 2), "Aquaslic", "Aslic", "Latexfalt" et "Eubit". L'invention est illustrée par l'exemple suivant, donné à titre non limitatif0 EXEMPLE On ajoute 8% en poids de "ARALDII 022", aux températures ambiantes, en agitant, à une émulsion piteuse contenant environ 50% en poids de bitume destiné aux applications routières (pénétration 40/50), par exemple ISOLAT ou "AQUASSIC". Cette résine, qui est vendue par la Firme CIBA Geigy, est un diglyciayl-butanediol de faible viscosité et que l'on peut aisément disperser dans l'émulsion.On ajoute et on incorpore ensuite au mélange en émulsion obtenu, au moment où la composition doit être utilisée, 7% en poids du durcisseur vendu sous la marque déposée "CIBA X83/343". Ce dernier déclenche et effectue la liaison et la réticulation de la résine et du bitume à la température ambiante. La durée utile de cette composition finale avant sa prise est d'environ 12 heures. L'émulsion de bitume et de résine époxy à consistance pateuse peut etre utilisée telle quelle pour rendre des joints étanches, ou bien on peut l'utiliser conjointement avec des charges et/ou un sable convenable comme liant spécial pour des revêtements de sol industriels. I1 va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Nouvelle composition, caractérisée par le fait qu'elle oentient (a) une émulsion de bitume à consistance de pâte et (b) au moins l'un des composants suivants, à savoir (i) une résine époxy tarissable qui peut être durcie par l'action d'un durcisseur ou d'un durcisseur/plastifiant en présence de l'eau de l'émulsion bitumineuse à consistance de patte; et (ii) un durcisseur ou durcisseur/plastifiant qui est actif en présence de liteau de l'émulsion pâteuse pour la maturation d'une résine époxy mArissableO 2. Composition suivant la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle contient 5 à 50% en poids, de préférence 7 à 20% en poids de résine époxy. 3. Composition suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la résine époxy a un poids moléculaire de 250 à 350. 4. Composition suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la résine époxy est une résine époxy aliphatique. 5. Composition suivant la revendication 4, caractérisée par le fait que la résine époxy aliphatique est un produit de condensation d'un glycol aliphatique et d'-épichlorhydrine. 6. Composition suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le durcisseur est un amide ou un polyamide et le durcisseur/plastifiant comprend un amide ou un mélange polyamideipolyoléfine. 7. Composition suivant la revendication 6, caractérisée par le fait que l'amide ou le polyamide répond à la formule générale R - CH2 - CO - NH2 et l'amide ou le mélange polyamide/oléfine répond à la formule: générale : 1-11 R - CH2 - CO - NH2/R-(CH=CH)-R dans laquelle R, R et R sont des radicaux alkyle identiques ou différents, ayant chacun 7 à 22 atomes de carbone. 8. Composition suivant ltune des revendications 6 et 7, caractérisée par le fait que le rapport en poids de l'amide ou du polyamide à l'oléfine est compris entre 4:1 et 2:1. 9. Composition suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait qu'elle contient 2,5 à 25% en poids de durcisseur ou de durcisseur/plastifiant. 10. Procédé de préparation d'une composition suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à mélanger de façon sensiblement uniforme l'émulsion pateuse, la résine époxy et le durcisseur ou durcisseur/plastifiant à une température n'excédant pas 100 C.