Brevet FR2563212A1 — publié le 19851025

L'invention a pour objet un procédé de préparation d'un agglomérat de composants de base comprenant des cailloux, des graviers, du sable et/ou des matières non minérales telles que caoutchoucs naturels ou syrttiques, liège, particules de bois, etc... avec un liant. Il existe plusieurs procédés de préparation de tels agglomérats. L'un des procédés classiquement utilisés est de mélanger des composants de base, tels que des cailloux, des graviers et/ou du sable avec un liant à base de ciment et/ou de chaux, avec de l'eau en quantité convenable, de façon à former un béton prêt à l'emploi. Après mise en forme ou mise en place et séchage, le béton fait prise et durcit en des temps plus ou moins longs.Ces bétons sont largement utilisés dans l'industrie du bâtiment et également pour former des revêtements de sols de qualité particulière et de prix de revient relativement élevé. Un autre procédé classique essentiellement utilisé pour la formation de routes consiste à chauffer préalablement les matériaux de base : cailloux et graviers dans une flamme, à mélanger ensuite à ces matériaux du bitume liquide chauffé séparément et projeté sur ces matériaux, de façon à former un agglomérat chaud, qui est compacté sur place pour former la route. Ces revêtements ont pour avantage d'être en général beaucoup moins coûteux que les bétons classiques ; en outre, ils peuvent être mis en oeuvre plus rapidement et ils présentent une relative souplesse et élasticité, les rendant moins sujets à fissuration que la plupart des bétons. Ces revêtements bitumi- neux ne présentent pas cependant habituellement des qualités de résistance aussi bonnes que celles des bétons. En outre, ils sont en général très sensibles aux variations de températures, leurs caractérisitiques mécaniques se modifiant considérablement avec la température et pouvant les rendre impropres à l'usage prévu en dehors d'une plage de températures ambiantes moyennes. En outre, ils sont très sensibles aux phénomènes de gel et de dégel périodiques. Selon une autre technique connue, notamment pour le ragréage de routes, on dépose sur place et on compacte les composants de base utilisés : cailloux, graviers et/ou sable, et on répand avant et/ou ensuite par dessus eux un bitume chaud formant liant d'enrobage qui maintient la cohésion de la couche compactée, après refroidissement à l'air. Cependant de tels revêtements n'ont qu'une résistance médiocre. Récemment on a tenté de créer également des agglomérats, notamment pour la construction de routes, comprenant les composants de base habituels : cailloux, graviers et/ou sable, avec un liant à base de matières plastiques et notamment des matières plastiques de récupération. Pour ce faire, on a pensé utiliser le liant plastique comme substituant, ou plus exactement comme complément ou adjuvant du bitume, et le mettre en oeuvre de façon plus ou moins analogue. Les résultats ont été très décevants, aucun produit satisfaisant n'ayant pu être obtenu, à moins d'utiliser des composants plastiques de qualité et dans des proportions beaucoup trop importantes pour que le produit puisse prétendre au moindre avenir commercial, ou à moins que le bitume ne soit présent dans le mélange dans des proportions analogues à celles utilisées dans les techniques classiques sus-mentionnées de construction des routes, le liant plastique ne jouant plus alors qu'un r81e tout à fait secondaire et accessoire. On a également proposé, en général pour des terrains de sport, des agglomérats composés essentiellement de particules de caoutchoucs, notamment de récupération, et/ ou de lièges et autres charges liées entre elles par une résine thermodurcissable appliquée à froid telle que polyuréthane ou résine époxy, à laquelle est ajouté, au moment de l'emploi, le durcisseur approprié. Ces techniques coûteuses nécessitent de grandes précautions de mise en oeuvre et d'utilisation, et les terrains obtenus sont en général très sensibles à l'humidité. On a encore proposé d'armer un agglomérat bitumineux au moyen de lanières de matières souples, notamment constituées par des plastiques de récupération, qui sont noyées dans l'agglomérat. De la sorte on pense améliorer quelque peu la cohésion de l'agglomérat bitumineux et sa résistance au gel et au dégel. L'invention a pour objet un procédé de préparation d'un agglomérat de composants de base comprenant des cailloux, des graviers, du sable et/ou des matières non minérales telles que caoutchoucs naturels ou syntétiques, lièges, particules de bois, avec un liant à base de ma tière thermoplastique dans lequel les phases opératoires sont mises en oeuvre et combinées de façon tout à fait nouvelle, permettant d'obtenir des produits de qualité remarquable et à des prix très raisonnables. Le procédé conforme à l'invention se caractérise en ce que - on procède, préalablement, au chauffage des composants de base pour leur mise à une température Tg donnée, de préférence comprise entre 140 et 2000C ; - on prépare séparément le liant comprenant un mélange en poudre d'au moins un agent de mouillage thermoplastique desdits composants, ayant un premier point de fusion T1 inférieur à ladite température donnée T,, et/ou, un agent d'accrochage thermoplastique desdits composants ayant un point de fusion T2 supérieur ou égal à T1 et inférieur à ladite température donnée T0 , et un agent de pontage thermoplastique desdits composants ayant un troisième point de fusion T supérieur à T2 et T1et inférieur à ladite température donnée Tg;; et - on mélange dans un malaxeur lesdits composants de base avec ledit liant introduit à froid dans ledit malaxeur jusqu'à formation d'un agglomérat cohérent. Lorsqu'on opère de la façon ci-dessus énoncée, on peut choisir des composants du liant qui assurent chacun successivement leur fonction propre et obtenir de la sorte avec de faibles quantités de liant, qui seront généralement comprises entre 3 et 8% en poids des composants de base, et parfois même seulement entre 1 et 3%, un agglomérat de bonne homogénéité, cohérent, qu'il suffit ensuite de mettre en forme et de compacter pour obtenir, après refroidissement, un produit d'excellente qualité. Les résultats de l'invention sont apparemment dus aux phénomènes suivants. Les matières thermoplastiques, telles que celles à forte viscosité, ou- température de fusion élevée, pourraient permettre, si elles sont mélangées aux composants de base (cailloux, graviers, sable et/ou matières non minérables) après chauffage à une température suffisante la préparation d'un agglomérat de qualité convenable, mais à condition seulement que les quantités de ces matières plastiques soient suffisantes pour permettre un enrobage complet des composants de base, la matière plastique étant alors en quelque sorte un substituant du bitume. Malheureusement, on serait alors amené à utiliser des proportions beaucoup trop importantes de telles matières plastiques rendant le procédé impraticable. L'utilisation de matières thermoplastiques moins visqueuses, ou à température de fusion moins élevée permet en "fluidifiant" quelque peu le liant d'abaisser un peu la proportion du liant dans l'agglomérat pour préparer ce dernier. Malheureusement, les qualités mécaniques de l'agglomérat ainsi préparé ne sont plus satisfaisantes, de sorte que le problème ne semblait pas soluble. Selon l'invention, on utilise une autre approche en chauffant la charge des composants de base et en préparant la poudre du liant séparément à froid et en y incluant plusieurs composants dont la fonction est différente. Le premier liant à faible viscosité ou basse température de fusion, par exemple du polyéthylène basse densité (PEBD) ou l'un de ses copolynères a pour objet de per mettre un bon "mouillage" des composants de base. Du fait que le mélange du liant est amené en poudre sur les composants de base chauds, c'est l'agent de mouillage qui présente la température de fusion la plus basse qui fond d'abord et se répand et diffuse sur toute la surface des composants de base. Ce composant de mouillage forme également vecteur pour le transport des deux autres agents en poudre du liant. Un instant après, c'est l'agent d'accrochage qui atteint son point de fusion et qui vient adhérer sur chaque unité de surface des composants de base préalablement "mouillés" par l'agent de mouillage. Cet agent d'accrochage est avantageusement de l'acétate de vinyle ou un de ses copolymères. C'est cet agent d'accrochage dont le point de fusion est déjà suffisamment élevé qui permettra l'accrochage effectif de l'agent de pontage qui donnera la cohésion de l'agglomérat. Effectivement, dans un troisième temps, c'est l'agent de pontage, c 'est-à-dire la matière plastique utilisée à température de fusion plus élevée et à viscosité importante qui va fondre et adhérer sur l'agent d'accrochage. Cet agent de pontage peut être constitué par diverse résines thermoplastique s telles notamment que du polyéthylène haute densité (PEHD), du polyéthylène basse densité (PEBD), du chlorure de polyvinyle (PVC), du polystyrène (SBR), du polystyrène butadiène styrène (SBS), un mélange de PEBD et PEHD, des copolymères de ces matières plastiques ou des mélanges de ces résines... L'invention concerne également un liant pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, ce liant se caractérisant en ce qu'il comprend un mélange en poudre d'au moins un agent de mouillage et/ou un agent d'accrochage et d'un agent de pontage présentant les caractéristiques de viscosité et de température de fusion étagée sus-mentionnées. L'invention concerne également les applications du procédé à la construction de produits divers tels que revêtements de sols, éléments préfabriqués construits à partir d'un agglomérat préparé selon le procédé de l'inven- tion et ensuite mis en forme ou compactés selon la structure désirée du produit. L'invention et sa mise en oeuvre apparaitront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre de quelques mode de réalisation. En outre, sont données en annexe, aux figures 1 et 2 des courbes illustrant les caractéristiques mécaniques du produit en comparaison avec celles d'un produit classique. A la figure 3, est illustrée la constance de résistance d'un agglomérat fabriqué selon l'invention. Conformément à ce qui a été expliqué précédemment, on prépare préalablement le liant de l'invention qui, exemplairement, comprend les composants suivants a) une matière thermoplastique à faible viscosité et point de fusion relativement bas, telle notamment qu'un polyéthylène basse densité (PEBD), du polypropylène, du PVC ou un copolymère de ces matières plastiques.Cet agent forme ce que l'on a dénommé agent de 'mouillage" permettant de transporter et d'amener au contact des composants de base les autres composants plastiques du liant b) une matière thermoplastique à température de fusion et viscosité moyennes qui assure un bon accrochage à la charge ; cette matière plastique est constituée essentiellement par de l'acétate de vinyle ou un de ses copolymères ou une matière plastique en comprenant telle que du polyvinyle acétate (PVA) ou comprenant un de ses copolymères tel que acétochlorure de polyvinyle (PVAC) c) une matière thermoplastique à poids moléculaire plus important, et donc à viscosité et température de fusion plus élevées, telle par exemple que du polyéthylène haute densité (PEHD), du polyéthylène basse densité à poids moléculaire élevé (PEBD), du PVC, du polystyrène (SBR) ou (SBS), de l'acétochlorure de polyvinyle (PVAC), des copolymères de ces résines et des mélanges de ces matières. Les caractéristiques de résistance mécanique de l'agglomérat sont essentiellement liées aux caractéristiques de ce dernier agent que-l'on a dénommé ci-avant de "pontage", dont dépend la cohésion de l'agglomérat après mise en forme et refroidissement. Les proportions relatives dans le liant des trois agents sont variables,, en fonction de la nature propre de chacun des trois agents, et en fonction de la granulométrie et de la nature des composants de base : cailloux, graviers, sable, déchets de caoutchouc, etc... Plus les composant de base sont fins, plus la surface est grande, et plus il sera souhaitable d'utiliser des quantités suffisantes d'agent de mouillage pour éviter des défauts ponctuels de cohésion. De façon générale, on pourra utiliser de préférence entre 30 et 60% d'agent de mouillage; entre 10 et 30% d'agent d'accrochage et entre 40 et 70% d'agent de pontage. Les proportions pondérales entre le liant et les composants de base sont fonction des qualités recherchées du produit et également de leur nature minérale ou non minérale. Habituellement, ces proportions seront de l'ordre de 3 à 8% de liant par rapport aux charges. Exceptionnellement, la proportion pourra monter jusqu'à près de 20% pour la composition de produits devant présenter des caractéristiques particulières de résistance et d'étanchéité. La proportion pourra tomber jusqu'à 2%, 1% voire moins pour des revêtements de sols soumis à de faibles sollicitations et/ou pour des charges de densité faible La granulométrie du liant est de préférence sensiblement homogène entre ces divers composants et sera habituellement comprise entre 100 et 3 000 microns et de préférence entre 300 et 1 000 microns. L'intérêt d'une granulométrie homogène est de permettre un bon étagement successif des trois fonctions : mouillage assurant la dispersion du liant dans la masse de la charge, accrochage puis pontage permettant l'enrobage de chaque particule de charge par l'agent de pontage qui permet le "collage" après refroidissement des différents composants de l'agglomérat. Bien entendu, des adjuvants et charges plus ou moins classiques peuvent être ajoutés au liant tels que des charges minérale, des adjuvants antistatiques, stabilisant ou antioxydants, etc. Ces adjuvant sont de préférence incorporés à l'agent de pontage, afin d'éviter d'interférer avec le processus préalable de "mouillage" et "accrochage" nécessaire à une bonne mise en oeuvre du procédé. Parmi ces adjuvants, on peut citer le stérate de calcium , le talc, le mica, la silice, etc. qui peuvent être préalablement mélangés à raison de O à 20% en poids avec le troisième composant du liant. Exemple On utilise comme charge les composants de base suivants - sable de rivière, granulométrie 0/2 : 38 % - gravillons concassés, provenance La Noubleau (Porphyre), granulométrie 2/6 : 38 % - gravillons concassés, provenance La Noubleau granulométrie 6/10 : 30 % Une granulométrie x/y indique la fourchette en mm de la grosseur des particules utilisées. Le liant utilisé comprenait - agent de mouillage PEBD, température de fusion 600C, viscosité 300 poises, proportion relative dans le liant : 45 % - agent d'accrochage polyvinyle acétate (PVA) température de fusion 850C, viscosité 1 000 poises proportion dans le mélange du liant : 15 % - agent de pontage, mélange de PEBD, PEHD et PVC température de fusion : 115/1200C, viscosité 7 15-107 poises, proportion relative dans le liant 40 %. Chacun des constituants du liant était broyé ou réduit en particules séparément présentant une granulométrie comprise entre 300 et 1 000 microns. Après chauffage de la charge, c'est-à-dire des composants de base : cailloux, gravillons et sable à une température un peu supérieure à 1400C, on met la charge dans un malaxeur dans lequel on verse 6 % en poids du liant précédemment indiqué. En quelques secondes, on obtient un agglomérat homogène prêt à l'emploi, c'est-àdire pouvant être formé et compacté et dont la prise est réalisée dès son refroidissement. Sur la figure 1, on a illustré par la courbe A la résistance mécanique du produit mesurée en ordonnées E en Méga Pascal (MPA) en fonction de la température en degrés C, portée en abscisses. La courbe B montre la variation de résistance d'un agglomérat bitumineux ayant une résistance équivalente vers 100C. La comparaison des deux courbes montre l'influence beaucoup plus faible de la température sur la variation de résistance d'un produit fabriqué selon l'invention et met en lumière sa bien meilleure tenue à température élevée, étant noté que l'échelle des ordonnées est logarithmique. Les essais de résistance correspondent à une fréquence d'oscillations de 4 Hertz. La figure 2 montre de même les résistances comparatives mesurées en ordonnées E entre un produit réalisé selon l'invention (courbe A1, A2, A3 et un produit bitumineux (courbe B1, B2, B3). La résistance est ici donnée en fonction de la fréquence de sollicitations portées en abscisses. Chaque courbe correspond à la température d'essai indiquée en correspondance. On constate que les produits de l'invention ont des résistances pratiquement indépendantes de la fréquence de sollicitations, alors que les produits bitumineux résistent beaucoup moins bien aux sollicitations de basse fréquence. En outre, pour des résistances sensiblement équivalentes moyennes à température voisine de OOC, la résistance des produits de l'invention est nettement plus élevée dès que les températures dépassent 300C. A la figure 3 on a illustré trois courbes C1, C2, C3 correspondant à des agglomérats obtenus à partir de trois formules de liant différentes et la résistance des produits obtenus à 200C en fonction de la fréquence de sollicitations. On constate le parallélisme des trois courbes. L'ag glomérat le plus résistant est formé par utilisation d'un liant de pontage de viscosité et de point de fusion plus plus élevés. Bien qu'on ait décrit l'introduction du liant faite de façon pratique par un mélange en poudre à froid introduit dans le malaxeur sur les composants de base préalablement chauffés à la température T0 convenable, il apparait clairement que l'on peut, notamment en usine, obtenir les. mêmes résultats en ajoutant le liant sous d'autres formes et par exemple préalablement chauffé, pourvu que chacun des composants successifs du liant : agent de mouillage, agent d'accrochage puis agent de pontage soit successivement introduit dans cet ordre, faute de quoi on ne peut obtenir un agglomérat satisfaisant. En outre, dans certains cas, l'agent de mouillage et l'agent d'accrochage peuvent être constitués par la même matière plastique qui peut jouer les deux rôles et ceci notamment en fonction de la nature des composants de base utilisés. Dans la pratique cependant, l'utilisation du liant constituée par le mélange en poudre homogène ajouté à froid dans le malaxeur sur la charge des produits chauffés conduira aux meilleurs résultats avec une mise en oeuvre simplifiée. Un avantage supplémentaire important de l'invention est qu'il est possible de colorer l'agglomérat dans sa masse au moyen d'une très faible quantité de colorant. La coloration obtenue est durable car le liant thermoplastique et la charge sont chimiquement. neutres et il n'y a pas à craindre de réactions secondaires dans le temps. REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'un agglomérat de composants de base comprenant des cailloux, des graviers, du sable et/ou des matières non minérales telles que caoutchoucs naturels ou synthétiques, liège, particules de bois, avec un liant à base de matières thermoplastiques, caractérisé par les étapes suivantes - on procède, préalablement, au chauffage des composants de base pour leur mise à une température Tg donnée, de préférence comprise entre 140 et 2000C ;; - on procède, dans un malaxeur, au malaxage desdits composants, sur lesquels on amène, dans cet ordre, séparément ou en mélange un agent de mouillage thermoplastique desdits composànts, ayant un premier point de fusion T1 inférieur à ladite température donnée Tg, et/ou un agent d'accrochage thermoplastique desdits composants ayant un point de fusion T2 supérieur à T1, et inférieur à ladite température donnée Tot et un agent de pontage thermoplastique desdits composants ayant un point de fusion T3 supérieur à T2 et T1 et inférieur à ladite température donnée T0 ; et - on retire l'agglomérat du malaxeur en vue de sa mise en forme ou de son compactage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit liant est préparé séparément comme un mélange en poudre d'au moins - un agent de mouillage thermoplastique desdits com- posants ayant un point de fusion T1 inférieur à ladite température donnée T0 , et/ou - un agent d'accrochage thermoplastique desdits composants ayant un point de fusion T2 supérieur à T1 et inférieur à ladite température donnée Tg, et - un agent de pontage thermoplastique desdits composants ayant un point de fusion T3 supérieur à T2 et T1 et inférieur à ladite température To 3.Procédé selon la revendication 1, ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'agent de mouillage comprend au moins une matière plastique telle que polyéthylène basse densité (PEBD), chlorure de polyvinyle (PVC), polypropylène ou un copolymère de ces résines. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que-l'agent d'accrochage comprend au moins une matière plastique telle que : acétate de vinyle ou polyvinyle acétate (PVA) ou un copolymère d'acétate de vinyle. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'agent de pontage comprend au moins une matière plastique telle que polyéthylène haute densité (PEHD), polyéthylène basse densité (PEBD), chlorure de polyvinyle (PVC), polystyrène (SBR) ou (SBS), chlorure de polyvinyle acétate (PVAC), un copolymère de ces résines et/ou des mélanges de ces produits. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise des proportions pondérales de liant par rapport aux composants de base comprises entre 1 et 20 % et de préférence entre 3 et 8 %. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les proportions relatives dans le liant entre l'agent de mouillage, l'agent d'accrochage et l'agent de pontage sont avantageusement comprises entre respectivement 30 et 60 % d'agent de mouillage, 10 et 30 % d'agent d'accrochage et 40 à 70 % d'agent de pontage. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on ajoute au liant des charges, adjuvants ou analogues tels que agents antistatiques, stabilisants et antioxydants. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites charges ou adjuvants sont ajoutés et mélangés séparément à l'un au moins des trois agents de mouillage, accrochage et/ou pontage. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les agents de mouillage, d'accrochage et de pontage sont préparés séparément et ensuite mélangés à froid de façon à former le liant. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on choisit une granulométrie des agents de mouillage, d'accrochage et de pontage, comprise entre 100 et 3 000 microns, et de préférence entre 300 et 1 000 microns, et ladite granulométrie est sensiblement équivalente pour chacun des agents. 12. Liant pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on prépare un mélange en poudre d'un agent de mouillage, d'accrochage et de pontage présentant les caractéristiques énoncées dans l'une quelconque des revendications précédentes. 13. Application du procédé selon l'une des revendica-tions 1 à 11 à la construction de produits tels que revêtement de sols et éléments préfabriqués, caractérisée en ce que ces produits sont formés à partir d'un agglomérat préparé selon le procédé énoncé et ensuite mis en forme ou compactés selon la structure désirée du produit.