Brevet FR2619821A1 — publié le 19890303

"Procédé de préparation d'un liant pzur revêtement de chaussées à base de bltume et de poudre de caoutchouc de recupérat:on ainsl que liant obtenu p-: la mlse en oeu- vre de ce procédé" 'La présente inventlon se rappc:-:e à un procédé de préparation d'un liant pour revêtement de chaussée ou similaire à base de bitume et de pcudre de caoutchouc. De tels liants sont couramment uL-Lisés, notamment pour réaliser des revêtements de szls, des couches d'étanchéité pour ouvrages d'art. des joints de chaussées, des produits de colmatage de fissures, etc... On s'est aperçu, notamment confcr-eément au brevet françals n 2 580 -58 qu'il etaît p;cslble d'amnéllorer les caractéristiques rhéologlques de ces liants et élar- gir ainsi leurs gammes d'util:sat:cn en y aJoutant des huiles lourdes à caractère naphténo-arzmatique ainsi que des élastomères synthétiques à insaturation oléfinique de poids moléculaire supérieur à 100 000 faisant office de catalyseurs de la réaction d'incor;oration du caout- chouc dans le bitume. Le procédé de fabrication classique de ces liants consiste à introduire ces différents constituants dans un malaxeur pour les mélanger intimement de façon à ob- tenir un mélange initial, puis, à porter ce mélange à une température de l'ordre de 200'C, et à maintenir cet- te température sous agitation pendant une durée d'envi- r..n 4J 1A 40."nutes. cnfcr-ément a re przc4-de, on::.:se g4ne-ra!ement ur. elange:n:tîal conternan.t er.nv:rcr. 89 % de bitume, a.. % de poudre de aut z, 3 % dhuiles lurdes et 0,5 à 1,5 % de catalyseur. On obtient ainsi en fin de réact:on, des i:ants ayant une viscoslté dyrnamzque de l'ordre de 1,200 à 1,400 Pa.s à 200'C, un point de ramollissement bille et anneau (norme AFNOR NFT 66 008) de l'ordre de 6E à 80'C et une pénétrabillté 25C (norme AFNOR NFT 66 004) de l'ordre de 60 à 5 10- 4 m. Ces liants se montrent sat:sfa:s-nts dans la prati- que r.ais, doivent cbligatoirement être utlllsés au plus tard dans les six heures qui sulvenr. '.;ur fabrication, étant donné que l'on a pu constater que, au delà, leurs proprlétés se dégradent de manière re.ativemer.. rapide. Si l'on considère, à titre d'exerple, les varia- t:cns en fonction du temps de la visccsité à 200'C d'un liant classique du type susmentionné, telle que repré- sentée sur le schéma en annexe I, cn peut se rendre cc7pte que celle-ci pré-ente, en début de réaction une auamentat!on constante -Su:vle d'un pic, puis, au Lut d'env:rcr. deux heures, un palier o elle reste constante pendant envircn deux à quatre heures à ne valeur vo:s:- ne de 1,200 Pa.s. Ensuite, la viscosité baisse de façon plus ou moins régulière, cette chute s'accompagnant d'une chute de la température du point de ramollissement, et, de manière générale de toutes les qualités du liant. L'impossibilité ainsi mise en évidence de pouvoir stocker les liants classiques pendant plus de quelques heures, constitue, en fa:t, une contrainte énorme au ni- veau des chantiers, étant donné qu'elle exige le dépla- cement sur ceux-ci d'une unité complète de fabrication du liant, donc, d'un matériel lourd et volumineux dont Le transport ne peut être que tres zne:eux. il est donc clair que, pour des ralszns de ct, un tel déplace7ent de maér:el' ne peut etre env:_agé que pour des chantlers d'une certaine:rpcrtanze, devant utll:ser des quantltés importantes:e liant. Ii résulte de ce qul précède, que, malgré leurs qualités propres, Il n'est pas posslible d'utilser des liants classiques du type susmentionné, sur de petits chantiers, notamment des chant-ers à caractère régional. La présente invention a pour ok^et de remédier à cet inconvén:ent en proposant un prs:éd1 nouveau de fa- br.caticn. d'un liant du type susment1cnné, qui possède des qualités similaires à celles des liants classiques, ben. qu'ayant une composition sensiblement modifiée et 1 r qu! parallèlement, présente l'avanrage de pouvoir être stocké quelques 3curs, sans lnterventlon, tout en gar- dant des propriétés bien définies et stables permettant ainsi ce centraliser dans une certaine mesure la fabri- cation du liant, puis de le disperser ensuite au fur et à mesure des besoins des différents chantiers. Pour qu'un tel procédé puisse d:nner satisfaction cuant aux résultats obtenus tout en étant rentabe,:i -st indispensable que la température de stockage du liant après sa fabrication soit rela::vement basse, (en principe égale au maximum à 16VYC) et que la viscosité du mélange soit suffisamment peu élevée à cette tempéra- ture pour que celui-ci puisse être pompé, ce qui signi- fie que la viscosité ne doit pas excéder 1,000 Pa.s. Or, conformément à l'invention, on s'est aperçu que, de manière surprenante, il était possible de résou- dre le problème posé en mettant en ceuvre un procédé de préparation d'un liant pour revêtement de chaussée ou similaire à base de bitume et de poudre de caoutchouc, de récupération et comportant, en tant qu'additif, une huile lourde à caractère naphténo-aromatique ainsi qu'un élastomère synthétique à insaturation oléfinique de poids moléculaire supérieur à 100 000, faisant office de catalyser de la réaction d'incorporation du caoutchouc dans le bitume, caractérisé en ce que l'on mélange intimement les différents constituants du liant de façon à obtenir un mélange initial, puis on porte ce mélange à une température comprise entre et 185 C, on maintient cette température sous agitation pendant environ deux heures en obtenant une viscosité finale de l'ordre de 0,600 à 0,650 Pa.s, puis on abaisse la tempé- rature du mélange de 15 à 200C en obtenant une viscosité environ égale à 1,000 Pa.s et on stocke le liant ainsi obtenu en étuve à cette température dans un récipient hermétiquement clos et sans agitation, pendant une durée pouvant aller jusqu'à 10 jours sans observer de modification notable de ses propriétés avant de le pomper et de le chauffer, à nouveau à une température comprise entre 175 et 185 C en vue de son utilisation finale. Le procédé conforme à l'invention permet donc de remplacer la courbe donnant les variations de la viscosité d'un liant bitume caoutchouc classique à 200 C en fonction du temps représentée sur la figure 1, par une courbe voisine de la courbe théorique représentée sur la figure 2 qui correspond aux variations de la viscosité à 180 et 160 C en fonction du temps d'un liant obtenu par le procédé conforme à l'invention, telle qu'elle est recherchée. La partie gauche de cette courbe correspondant à un temps compris entre 0 et deux heures, représente la phase de fabrication qui est effectuée à une température de 180 C; à cette température la viscosité croit jusqu'à se stabiliser à une valeur voisine de 0,600 Pa.s. La courbe située entre les deux verticales en pointillés correspond à la phase de refroidissement de 180 à L60 C; il s'agit là d'un refroi- dissement rapide mais non d'une trempe, à l'issue duquel la viscosité se stabilise aux alentours de 1,000 Pa.s, valeur qu'elle peut conserver pendant une période d'environ dix jour cette viscosité est susceptible d'être à tout moment abaissée au voisinate de I0,00O Pa.s en chauffent le produit à 180%C, ce qui correspond à sa température d'utilisation, comme indiqué en pointillés sur la figure. Pour que le procédé déflin z:-dessus soit apte à permettre la fabrlcation -d'un liant 4:nnant un maxi.mum de satlsfaction, il est nécessaire de modlfler quelque peu les proportions des différents c nstltuants du mé- lange initial, par rapport à celles du mélange classique susmentionné. A cet effet, et selon une caracteristique préféren- tielle de l'invention, cn met en oeu-re dans le mélange rinltlal entre 8 et 10 % en poids d'unr.e poudre de caout- chucu- comprenant, elle-même pour 10C parties pondérales, à 80 parz:es de d-hets broyés de P.neumaticques de poids lourds et 80 à 20 parties ce dechets broyés de pneumatlques de voitures de t:urisme et/ou de cyclomoteurs. Cette diminution de la prcporz;:n de poudre par rapport au mélange classique est dictée par la nécessité susmentionnée de d!imnuer la visc:-ité du liant; i est, en effet, bien connu qu'une di.:nutlcn de la quan- tité de poudre de caoutchou, entr=:ne automa:quenent une diminution de la viscosité. Cette caractérlstique est mise en. um:ière par les courbes représentées sur la figure 3 qui montrent l'effet de la concentration en poudre de caoutchouc du mélange initial sur les variations en fonction du temps de la viscosité du liant obtenu conformément à l'invention à une température de 180'C et dans le cas de mélanges ini- tiaux contenant 5 % d'huile lourde, ^ % de catalyseur et respectivement 8, 9 et 10 % de poudre de caoutchouc. Il est clair, d'après ces courbes que, dans le cas d'un mélange à 10 % de poudre, la viscosité se stabilise à une valeur voisine de 1, 000 Pa.s,c'est-à-dire de la li- mite recherchée, tandis que, pour des mélanges contenant 8 et 9 % de pcudre, les valeurs _rrespcfar.tes sont respectivement de 0,550 et 0,850 Pa.s. :1 est Far a:l!eurs lnt-ressanr.: e remarquer que es courbes de visc:s:té sont plusa p.anes au fur et à mesure que le pourcentage de poudre de caoutchcuc croît: on peut observer sur la ccurre ccrrespondant à un mélange contenant 10 % de poudre. une période de 7 heures pendant laquelle la viscosité r.e varie pratique- ment pas. Dans le cas de l'exemple cor.sid-re sur les courtes représentées sur la figure 3, la pe.ê-rablilté du liant es. passée de 84 1.0-4 mètres pour le mélange à 8 % de poudre de caoutchouc à 77 pour le mélange à 9 % et 372 pour le mélange à 10 % de pcudre de caoutchouc; cr, l'expérience montre que la valeur cptimale de la pé- nétrablllté se situe aux environs de i à 70 10-4 m. Cette constatation tend à guider le chclx des uti- lisateurs du procédé conforme à l'inver.nion vers des mé- langes nitiaux contenant aux envlrcr.s de i0 % de poudre de caoutchouc, d'auta.nt plus qu':i a e=é également con- sta_ que la résl:lenze s'me écire!-ê;renent avec augmentation de la quantité de pcu/re. Par ailleurs, et de manière:lass:que, conformément à l'invention, on met en oeuvre de préférence une poudre contenant à la fois des déchets broyés de pneumatiques de poids lourds et des déchets broyés de pneumatiques de voitures de tourisme et/ou de cyclomoteurs; on peut ainsi allier les qualités essentielles du caoutchouc na- turel (résistance à la rupture, bonne adhérence en mé- lange avec les bitumes) à celles du caoutchouc synthéti- que (tenue remarquable à basse température): il est, en effet, bien connu que les pneumatiques de poids lourds renferment essentiellement du caoutchouc naturel consti- tué principalement de poly-isoprène alors que les pneu- mati q es de v-.h:cules éeers renfer.ent surut _du a:u t....u synthétlque de type pcy-:adler.e. Se'c. une autre caracte:s:: ó- e de i': d..e..:.n, l'cn. ret en oeuvre dans le méelange:.:t:a 4 à E % en polds d'hui:e lcurde à caractère naph-no-aroma5:que. Parm: les huiles de ce type susceptilbles d'être utilisées avec satisfaction, on peut clter à t:tre d'exemple, l'huile commercialisée par la firme ESSO sous la déncmination "FLEXON 110" 'mr.ue déposée) ou '.. que:cenque des produits équivaler.ts d:sponibles dans le commerce. Il a été prouvé que ''augmenta:ion du pourcentage d'huile lourde dans le mélange lnit:_: fait baisser la v:scosité de façon presque régulière, et que l'cn peut obten:r une baisse de la vlscoslté dc 50 à 100 103 Pa.s pour une variation delaproportlcn d'hu:e lourde volslne de i %; les ccurbes représentées sur la. figure 4 permettent de vérfiler cet effet danrs le cas d' un liant fabriqué conformément à l'lnvent:on, à une terpérature de 180:C, à partir d'un. mélange nr.it:al ontena.t 8 % de poudre de caoutchouc, 2 % de catalyseur et, respectlvement, 3, 4 et 5 % d'huile lourde. Confcrmément à l'invent:on,:n a donc intérêt à choisir ur.e concentration en nuile:urde supérieure à la concentration généralement u-il:see dans les liants classiques. Cependant, l'expérience a montré qu'il était toujours préférable de maintenir cet:e concentration à une valeur maximale de 6 % étant donné que, parallèle- ment à l'abaissement de la viscosité, i'augmentation de la concentration en huile lourde peut être nuisible aux qualités dynamiques du liant obtenu, étant donné qu'elle accroit la pénétrabilité et fait chuter la résilience Selon une autre caractéristique de l'invention, l'on met en oeuvre dans le mélange initial, 2 à 3 % en 619 821 poids de cata!yseur De façon classique, ce catalysê.r Me etre c-,:sl parmi les pclymères cu copclymères n:r.saturaticn éthy- énlue déjà preéccrn:ss depuis long:er;s pour l'i:nccrpc- ration aux bitumes vulcanlses au scu:re des:ines aux en- rcbés routiers cou prcduits analogues. Par exemple, cnr. peut citer à titre ncr. limitatif, des poly-isoprènes, pcly-chloroprènes, poly-butadèènes, des polymères éthylène propylène, éthyène acétate de vinyl, butadèr.e styrsne, des terpslynères éthylène pro- pylène - autres diènes copcIymérisa:es, styrène buta- dlène styrène, Styrène Lscprène styrëhe etc... On a, en effet, pu ccnstater que l'augmentatorn de la proportion de catalyseur avait un Effet bénéfique sur la viscosité du lIanr Selon une autre caractérist:=ue de l'invent:on, l'on met en oeuvre en tant que mélange inl:tlal, environ % en poids de poudre de caoutc-hocuc, 6 % en poids d'huile lourde à caractère naphteno-arzmatique et 2,5 % en poids de catayseur, le cmpé-r.t 100 % étant ccnstitué par un b:tume classique. Cette proportion dans le méleange in:.:ali s'esz. en effet, avérée comme dr.nant les résuL-'ts optimaux. La courbe représentée sur la figure 5 nontre l'évolution, dans le temps, du point de ramollissement bille et anneau au stockage et à 160'C d'un liant con- forme à l'invention ayant la composition susmentionnée. Après une faible variation au départ, on peut noter un palier pendant au moins 6 jours, ce qui satisfait au but recherché. Cet avantage devient particulièrement clair si l'on compare cette course à la courbe I; qui correspond à l'évolution dans le temps du point de ramollissement bille et anneau d'un liant classique qui ne peut être conservé au maximum que pendant quelques heures. 26 1982 q1 En effet, étant donné sa vlsccs:te, un tel liant ne peut pas être stccké a une te., e:ature nfé r eure à 2CC C car sinon il serait lmpcs:be de le manlpuler avec les,mcyens de pompage czuramr--nt emnplcyés sur es charntiers. L'inventlcr. se rapporte egalement à un liant pour revêtement de chaussée ou slmilaire A base de b:tume et de poudre de caoutchouc de récupérat:on et comportant, en tant qu'additif, une huile lcurde à caractère naphténo-arozatique ainsi qu'un élas:c-ère synthétique à insaturaticon oléflnique de poids moléculaire supérieur à 000 faIsant office de catayseur de la ractcon d'lncorporaticn du caoutchouc dans e bitume, ce liant étar.nt obtenu par la mlse en oeuvre du procédé susmenticnné. R E V E N D I C A. i ' N S 1) Proceédé de preparatlr. d'un.:ant pu revête- mernt -e z..aussee ou similaire a rse de bz'me et de poudre de caoutchouc de récupératlor. e: corpcrzant, en tant qu'addltlf, une huile lcurde à caractère napht,.nc- arcratlque ainsl qu'un élastomère synthétique à insatu- rat-on oléfinique de polds moécsulaire supérleur à 000, falsant office de catalyseur de la réaction d'inccrporatlon du caoutchouc dans le bitume, procédé caractérlsé en ce que l'on mélange inr.:mement les diffé- rents constituants du liant de fpon r obten:r un mélan- ge initial, puis on porte ce mélange à une température comprise entre 175 et 185C, on malnt:ent cette tempéra- ture sous agitation pendant er.vlron deux heures en obte- nant une v-scosité finr.ale de i'ordre de 0,600 à 0,650Ps.s puis on abaisse la température du méa-.ge de 15 à 20'C en obtenant une viscosité envlron és-e à 1,000 Pa.s et on stocke le liant ainsi obtenu en étuve à cette temperatu- re dans un récipient hermét:quement clos et sans agitatior., pendant une durée pouvant aller jusqu'à 10 jours sans observer de mod:ficazicn.notable de ses pro- pr:éées avant de le pomper e: de ie chauffer à n.cuveau à une température comprise entre 175 et 185'C en vue de son utilisatcion finale. 2') Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre dans le mélange initial en- tre 8 et 10 % en poids d'une poudre de caoutchouc. 3') Procédé selon la revendicaticn 2, caractérlsé en ce que la poudre de caoutchouc comprend pour 100 par- ties pondérales, 20 à 80 parties de déchets brcyés de pneumatiques de poids lourds et 80 à 20 parties de dé- chets broyés de pneumatiques de vcitures de tourisme et/ou de cyclcmoteurs. 4') Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre -a seap aenuo:-anb qunL to7es ?paod n? gaznrop g aSn PT -:--J nu9lqo Zsaaz --,aa 3D, zs qslleeoL '. oz al suip onotgDzno---: np uc: e.od2ooup uoT-iDe2a- el ap 2ansAilezez ap az7;Do upsTe7 --c o e aina:1adns aIT27 -naD:wcsp-Dd ap anbTuT;Ji Tuszsrsuz e mrez uAs aa'sel un,nb:suTe anbzzewoze-ouq-;d2u alaDz2eDo aepr.-: alenq aun ';-:,pppnb 4ul ua.ue;DiodwoDz:.- rioi -EflD9Il 3p DrcMc3r+ozD 3p a-inod 3? za awrnz:q 3p =-s2 ? ei:z--.uIws no aessnrzi eD juaweua;aa.xnod i--e ( L 3nbIsseiD aurnC:q un d,3r;SuO' U: $o 001 e aUe3dV al e: 'ines:.e-:E: Cp SpD:d ua % s'z; anf zc.e-ouaVdeue11 07 --3;3D v ap.znol alingp spiod ue % 9 'DnoqD;noeD ap alp -nod a? sp:od ua % Or Uzai^AU 'IeT:uT a5ue:,w arnb:ue ua EAnaec u3a;auo,j anb a: u3 asTaDe' sUOt e-o:pua^ea sp arnuoz-anb aun,l, uDoTas aplDoloZ *..= eE _ p sp:od ua % e - sle:Tuz o6ueia:w l sue a,.^nao ua;au uo, anb a3 ua es::aDe:2D 'a E -P-l:ue.A sap -nFucD:niD aunl uola$ apuo:as ( a-anb:uo:e- oua;Mdpu a:a;:sFD F - sp.:d ua % e r 'ep2 rtIU aEuea_. -: Su