Brevet FR2505851A1 — publié le 19821119

La présente invention concerne un procédé de production d'émulsions bitumineuses utiles comme revêtements protecteurs dans le domaine du bâtiment et de l'industrie en général, par exemple pour des buts d'imperméabilisation, d'insonorisation etc. L'usage d'émulsions bitumineuses, connues aussi comme asphaltes à froid, est ajourd'hui répandu, en qualité de revêtements protecteurs, par exemple pour béton, acier, bois etc. Elles comprennent en général du bitume sous la forme d'émulsion aqueuse obtenue avec des argents émulsionnants, dont les préférés sont les agents émulsionnants d'origine minérale, en particulier les argiles en général. Ces émulsions bitumineuses sont actuellement préparées par des procédés discontinus, par charges impliquant le mélange de tous les composants de l'émulsion finale dans des mélangeurs conventionnels par addition des composants en une fois ou graduellement. Les essais pour préparer les émulsions bitumineuses en cycle continu ont jusqu'à présent donné des résultats négatifs, soit lorsqu'ils ont été effectués en utilisant des mélangeurs conventionnels actuellement employés pour la préparation discontinue des émulsions bîtumineuses, soit lorsqu'on a essayé d'utiliser des appareils mélangeurs plus élaborés conçus pour préparer des émulsions poussées, c'est-à-dire des émulsions avec une subdivision très fine des particules. Aucun de ces essais n'a permis d'obtenir des émulsions ayant les caractéristiques désirées , surtout une bonne stabilité et de bons résultats à l'usage. L'objet principal de la présente invention est de fournir un procédé pour la préparation d'émulsions bitu Meneuses pouvant être effectué en cycle continu, en atteignant de cette manière les avantages relatifs à un procédé continu, c'est-à-dire une grande productivité et un fndre coût du produit fini. Un autre objet de la présente invention est de four rl - je procédé continu pour la production d'émulsions bitu- > Messes qui peut être réalisé en utilisant des dispositifs (-ílement disponibles sur le marché ou qui peuvent être réalisés facilement. Un autre objet encore de la présente invention est de fournir un procédé continu pour la production d' & ul- sions bitumineuses qui ne comporte pas de caractère critique et qui ne dépend pas de paramètres difficiles à contrô- ler nécessitant des instruments de contrôle particulièrement élaborés ou coûteux. A cet effet, le procédé de l'invention pour la préparation d'émulsions bitumineuses est caractérisé en ce qu'on effectue en cycle continu les étapes consistant à mélanger préalablement du bitume avec une suspension aqueuse, concentrée d'un agent émulsionnant minéral ayant une concentration de 30-50t environ, le rapport de mélange entre le bitume et ledit agent émulsionnant étant tel qu'on obtienne un prémélange avec une viscosité selon la méthode ASTM-D-217 de 100-250 dixièmes de millimètre, former une émulsion concentrée finement subdivisée par traitement dudit prémélange dans un moulin colloïdal , et postmélanger ladite émulsion concentrée avec de l'eau dans un rapport de mélange tel qu'on obtienne une émulsion bitumineuse finie avec une viscosité de 300-500 dixièmes de millimètre mesurée selon la méthode de ASTM-D-217. Le procédé selon la présente invention consiste donc à mélanger en plusieurs étapes des composants nécessaires pour 1 formation de l'émulsion bitumineuse finale, où dans les premières étapes du procédé, on travaille sur une émulsion primaire avec une concentration et donc une viscosité élevée, qui seulement dans les dernières étapes du procédé est diluée ou réduite pour obtenir l'émulsion finie jvec , c~ncentration et la viscosité propres pour l'application F:rl le désirée. a réalisation du procédé selon la présente invention ressortira de la description ci-après, pour laquelle on se réfere au dessin annexé, qui montre un schéma de fonctionnement relatif à une forrne de réalsation préférée du procédé. I > our la préparation de l'émulsion bitumineuse selon la présente invention, on peut utiliser un bitume d'origine variable avec une consistance mesurée selon la méthode ASTMr)-5 comprise à titre indicatif entre 10/20 et 180/200. Le bitume qui est contenu dans un réservoir approprié 1 chauffé à la température nécessaire pour maintenir le bitume à l'état fluidifié, est envoyé à un prémélangeur 3 qui est alimenté par une suspension aqueuse d'un agent emulsBn- nant. La suspension de l'agent émulsionnant est préparée en amont du prémélangeur dans un dispositif préparateurmélangeur 2, de façon à obtenir une suspension d'agent émulsionnant concentrée, dont la concentration est comprise, à titre indicatif mais non limitatif, entre 30 et 50% en poids environ. L'agent émulsionnant peut être choisi dans une vaste gamme d'agents émulsionnants minéraux comme les argiles en général, les bentonites, terres à diatomées, talc etc., dont les argiles, particulièrement par exemple l'argile Klingerberg, sont les agents émulsionnants préférés. La suspension émulsionnante est préparée et maintenue à une température telle que la température du bitume lors de leur mélange dans le prémélangeur 3 soit abaissée à une température inférieure à la température d'ébullition de l'eau.Par exemple, en utilisant un bitume avec une consistance de 80/100 (mesurée comme mentionnée ci-dessus), pour lequel la température de fluidification est de 1100C environ, la suspension de l'agent émulsionnant sera préparée et maintenue à une température de 500C environ. Le rapport de mélange entre bitume et suspension d' agent émulsionnant amenés au prémélangeur 3 est telle qu'on obtienne un prémélange avec une viscosité élevée dans la gamme de lOO 250 dixièmes de millimètre environ (mesurée selon la ;néthode ASTM-D-217). Le rapport varie, par exemple, dans ~'intervalle 70-50:30-50. Par exemple , si on utilise un bitume de consistance 30-100 I? i.MD-5) et une argile Klinyerberg comme agent emulsionna-- sous la forme d'une suspension à une concentration de 40%, ce bitume et cette suspension seront amenés a prémélangeur dans un rapport de 62 à 3. en poids, de façon à obtenir un prémélange avec une viscosité de 220 environ, me Se selon la méthode ASTM-D-217. Le prémélange formant une émulsion primaire à haute viscosité t ensuite amené dans un moulin colloïdal 4 pour obtenir une émulsion homogbne stable finement subdivisée. On peut utiliser tout type de moulin colloïdal, par exemple un moulin avec meules de carborundum, à disques métalliques etc. L'émulsion concentrée sortant du moulin colloïdal est ensuite diluée en l'amenant dans un post-mélangeur 5 dans lequel on introduit aussi, par un régulateur-doseur d'écoulement (non montré) et le conduit 6, une quantité d'eau nécessaire pour régler la concentration finale de l'émulsion aux valeurs requises pour l'application directe. Ainsi, l'émulsion bitumineuse finie résultant du procédé a une composition comprenant entre 30 et 708 de bitume entre 30 et 50% d'eau et entre 5 et 20% d'argile , ces pourcentages étant donnés en poids. En plus des composants de base mentionnés ci-dessus, l'émulsion bitumineuse Dréarée selon le procédé de l'invention peut comprendre aussi d'autres coadjuvants divers qui sont utilisés normalement dans ce genre d'émulsions. Par exemple, l'émulsion peut comprendre des charges minérales en général (par exemple carbonates, farines fossiles, barytes, etc); des agents épaississants et stabilisants, par exem%e .éthylcellulose ou éthylcellulose; des agents émulsionnant:; (par exemple esters d'origine végétale et/ou animale, acides gras et leurs savons, émulsionnants synthétiques du type anionique, cationique ou nonionique, etc). A titre d'exemple, une émulsion bitumineuse préparée selon le procédé de l'invention peut comprendre: 50 de bitume 80/100 38e ''eau lii d'argile Klingerberg lb d'hydrate de chaux et de bactéricide. L'émulsion biturlineuse finie résultante a une concentration et donc une viscosité adaptes pour l'application finale prévue, cette viscosité pouvant varier de 250 à 500 sixièmes millimetres environ, mesurée selon la méthode 1sT1-D-2l7. Elle apparaît comme une émulsion pâteuse tout à fait homogène ayant une stabilité élevée au stockage et présentant, après applications des caracteristiques inté ressantes , notamment une résistance élevée aux agents atmosphériques et une résistance aux variations même importantes de la température , en assurant une protection efficace et durable lors de l'application à froid comme revêtement protecteur. Revendications: 1. Procédé pour la préparation d'émulsions bitumineuses, caractérisé par le fait qu'on réalise en cycle continu les étapes consistant à mélanger préalablement du bitume avec une suspension aqueuse concentrée d'un agent émulsion nant minéral ayant une concentration de 30 -50% environ,le rapport de mélange étant tel qu'on obtienne un prémélangeur avec une viscosité mesurée selon la méthode ASTM-D-217 de 80-200 dixièmes de millimètres, à former une émulsion concentrée, finement subdivisée moyennant le traitement du prémélange dans un moulin colloïdal, et à post-mélanger l'émulsion concentrée avec de l'eau, le rapport de mélange étant tel qu'on obtienne une émulsion bitumineuse finie avec une viscosité de 250-500 dixième de millimètres mesurée selon la méthode ASTM-D-217. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit agent émulsionnant est choisi parmi les argiles, bentonites, farines fossiles et talc. 3. Procédé selon la res4rdi-ea*hct 2, caractérisé par le fait que ledit agent émulsionnant est de l'argile et ledit rapport de mélange dans l'étape de mélange préalable entre ladite suspension d'agent émulsionnant et le bitume est de 30-50;70-50. 4. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la température du premé- lange introduite dans le moulin colloïdal est inférieure à 100 C. 5. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'émulsion bitumineuse finie obtenue par ledit procédé a une teneur en bitume de 30-70% environ, une teneur en eau de 30-50% environ et une teneur en agent émulsionnant de 5-20% environ, lesdits pourcenta ges étant en poids par apport au poids total du produit fini. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ladite émulsion finie comprend aussi un ou plusieurs composants choisis parmi les charges minérales, comme les carbonates, farines fossiles, barytes; agents épaississants et stabilisants, comme la méthyl cellulose ou l'éthylcelluiose; les agents émulsionnants comme les esters d'origine vététale ou animale, les acides gras et leur savons, des émulsionnants synthétiques de type anionique, cationique ou non-ionique et leur mélanges.