Brevet FR2651003A1 — publié le 19910222

L'invention concerne des perfectionnements aux bitumes. Elle vise à améliorer les bitumes, en particulier pour leur utilisation en forme d'émulsion dans des enduits superficiels, notamment des enduits de voies de circulation. On sait 'que la présence dans un bitume d'acides naphténiques améliore la qualité du bitume, ces acides naphténiques étant soit des acides présents naturellement dans les huiles brutes utilisées pour la préparation du bitume, soit des acidesajoutés comme dopants. On a maintenant découvert que des améliorations au moins comparables et le plus souvent très supérieures sont obtenues quand le bitume comporte des acides gras polymérisés, en particulier des acides dimères et/ou trimères, ou des polymères supérieurs, ou des sels de ces acides. Les acides dimères (CAS/61788-89-4) et les acides trimères (CAS 68937-90-6) sont connus en soi (cf. par exemple KIRK OTHMER, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 7) et sont disponibles dans le commerce, par exemple sous la marque PRIPOL (UNICHEMA CHEMICALS - Grande-Bretagne) et sous la marque POLYMERGIN D75. On peut aussi les obtenir par polymérisation plasma. On a déjà préconisé l'incorporation d'acides dimères pour modifier des émulsions à bitume mais comme émulsifiants, ce qui est compliqué et peu efficace du fait que les acides dimères ne sont pas solubles dans l'eau, alors que la présente invention utilise ces acides pour améliorer les bitumes de départ. Il est avantageux, selon l'invention, que les chaînes alcoyl à terminaison carboxyle des acides gras polymérisés aient au moins 4, et de préférence, au moins 7 maillons alcoyl. Les proportions d'acides gras polymérisés ne sont pas critiques et l'on obtient déjà des résultats appréciables avec 0,1 % en poids d'acides gras polymérisés par rapport au poids du bitume. Toutefois, on considère comme préférable de situer la proportion dans la gamme 0,1-2 % et, de préférence, dans la gamme 0,5-1%. L.'invention s'applique à tous les bitumes. EXEMPLES On a mesuré les propriétés d'adhésion de ottumes dopés selon l'in\ention, avant émulsification et les propriétés d'une émulsion à 65 % de bitume, en mesurant notamment la viscosité de l'émulsion et le comporte- ment à la rupture. Les résultats sont indiqués sur les tableaux I-VI et les figures 1-6. Sur les tableaux, les bitumes sont des bitumes de pénétration 180/220 de fabrication industrielle (bitume A) ou des bitumes de laboratoire qui se distinguent par l'origine du bitume (bitumes B, C, D, E). Le dopant RCO est un acide naphténique utilisé à titre comparatif. Les PRIPOL L1013 et 1017 sont des acides dimères et le PRIPOL 1049 est un acide trimère (UNICHEMA INTERNATIONAL). Le polymergin D75 est un mélange d'acides gras polymérisés ayant une teneur élevée en acides trimères (HARBURGER FETTCHEMIE BRINCKMAN & MERGELL GmbH) et le P4 est un mélange obtenu par polymérisation plasma et contenant environ 20 % d'acides dimères et 40 % d'acides trimères. Sur les figures la figure 1 montre l'effet du dopage (% d'acides dimères et trimères en abscisses) sur la pseudoviscosité de l'émulsion (exprimée en mm2/s) différents mélanges d'acides 25. les figures 2 à 5 sont relatives à l'effet du dopage sur les propriétés de rupture des émulsions: - la figure 2 montre en abscisses le test SMS 210 m (%) et, en ordonnées, le test LCPC (g/100 g) pour des émulsions préparées à partir d'un bitume A non dopé ou dopé avec différents dopants - la figure 3 est une figure analogue à celle de la figure 2 mais concernant différents bitumes non dopés ou dopés avec un même dopant (PRIPOL 1017); - la figure 4 montre en abscisses les % d'acides dimères et trimères et, en ordonnées, les pourcentages de dépôt, suivant le test SMS 210m - la figure 5 montre en abscisses les % d'acides dimères et trimères et, en ordonnées, les charges (g/100g) suivant le test LCPC, et la figure 6 montre l'effet du PRIPOL 1017 sur l'adhésivité moyenne, la pseudoviscosité et la sédimentation d'une. émulsion, comparées avec le cas d'un bitume non dopé. Les tests LCPC et SMS 210m mentionnés ont les significations suivantes: I. ADHESIVITE -(méthode LCPC) Cet essai a pour but d'évaluer l'adhésivité, en présence d'eau, d'un liant hydrocarboné enrobé sur des granulats. Il s'agit d'apprécier le déplacement du bitume par l'eau à la surface des granulats. L'essai consiste à immerger à chaud dans l'eau des granulats enrobés d'un bitume et à évaluer le pourcentage de surface recouverte de liant, après 16 heures d'immersion à 60 C. L'essai est pratiqué avec quatre types de granulats de référence. 2. INDICE DE RUPTURE LCPC Des fines de référence (siliceuses pour les émulsions cationiques) sont ajoutées de manière continue dans un bécher contenant g d'émulsion à un taux de 0,3 - 0,5 g/s en utilisant un entonnoir. On agite constamment le mélange et on arrête l'addition de fines lorsque le système granulat émulsion a pris l'apparence d'un bloc. On appelle indice de rupture, la quantité de fines ajoutées dans les 100 g d'émulsion de bitume. 3. INDICE DE RUPTURE SMS210m On met en contact 10 g de granulats (porphyre de Corbigny, 2- 4 mm) avec un excès d'émulsion (10 g environ) pendant 1 heure dans une enceinte saturée d'eau afin d'éviter toute évaporation. L'émulsion non -rompue est éliminée avec de l'eau distillée. Après séchage, la quantité de bitume déposé est déterminée par pesée et le résultat est exprimé par rapport à 10 g d'émulsion. \\ \ \ 26 5 1003 TABLEAU I BITLME Sr/223 A A A DOPANT RCO RCO Q 0 % 2 2 % 1r0 Pénetration 1 5 C 53 53 - - Pénétration 25 C 193 193 190 Indice d'acide 0 0 2 Ad hesivhite Quartzite 25 25 25 - Silex 5 0 0 Calcaire 25 25 75 Diorite 75 75 90 PHASE AQUEUSE DNS kg/t- 1,5 1,5 1,5 1.5 HCI kg/t 1,0 1,0 1,0 1,0 pH 2,5 2,6 2,6 2,6 EMULSION Teneur en bitume o 65,2 64,9 65,1 64,0 pH 3,1 3,2 3,0 3,2 Pseudo viscosité Engler 20 C 12,2 9,7 14,0 10,9 STV 25 C - - - exprimé en rnm2/s 92 73 105 82 Rupture LCPC 100 110 100 95 SMS 21Om - 1,6 6,7 - Stab. stockage Décantation % 1,2 1,6 1,1 11 Sédiment. % H 65,5 - - % B 74,7 - - - o% A 9,2 5,9 6,3 13,3 Résidu sur tamis 630 u m 63 p m 0,4 0,3 0,4 - 38 p m 2;2 1,8 1,2 TABLEAU Il BITLU'E 180/220 A A A A DOPANT PRIPOL 1013 PRIPOL.1017 PRIPOL 1049 Polymergin D75i 0.5 06 5.5 % 0,5.5 ' D Penetration 15 C - - Pénétration 25 C - - Indice d'acide 1,2 1,2 Adhesiviteé Quartzite 25 25 - Silex 50 75 - Calcaire 90 1005 - Diorite 75 90 - PHASE AQUEUSE DNS kg/t 1,5 1,5 1,5 1,5 HC1 kg/t 1,0 0,9 0,9 1,0 pH 2,5 2,8 2,8 2,6 EMULSION Teneur en bitume 9,6 63,7 64,7 64,0 65,1 pH 3,0 3,0 3,0 3,1 Pseudo viscosité Engler 20 C 10,2 12,9 11,0 13,8 STV 25 C. . exprimé en m2/s 77 97 83 104 Rupture 85 70 75 LCPC 95 85 70 75 SMS 210m 93 10,8 7,3 5,2 Stab. stockage Décantation % 1,0 1,1 1,1 0,6 Sédiment. % H63,3 64,4 64,2 64,7 % B 70,3 68,5 69,6 69,6 à % 7,0 4,1 5,4 4,9 ,0 Résidu sur tamis 630 p m D C'...- D'D v v v -i. cr o 9 C> - -J[f\ '0.DC>\.. D Q..o te ri r - "--4im 0)::: "-O'F- i-.... wó,.-. = U a -r* (Nr._.O'G '.0 '..z OO,,o-,v -'.0 E., , , LIJ u uC O 0L. E (nLn- CDCD C> C> tt> C>nZ xE + Co VIO tntnN TABLEAU IV BITL'ME i15/225 B B, C C ! DOPANT IPRIPOL 1R C17 1017 0,5 %3 ,5 % l 5 Pénétration 15 C 63 I - 62 - Pénétration 25 C 215 I _ 205 - Indice d'acide 0 - 0 - Adhésivité Quartzite 0 50 25 75 Silex 25 [ 75 75 95 Calcaire 50 I 100 50 100 Diorite 50, 75 75 90 PHASE AQUEUSE. . DNS kg/t 1,5 1,5 1,5 1,5 HCl kg/t 1,0 1,0 1,0 pH 2,5 2,5 2,5 2,5 EMULSION - Teneur en bitume % -64,5 64,7 64,6 64,7 pH-f 3,1 2,8 3,6 3,1 Pseudo viscosite Engler 20 C - 10,9 14,1 20,1 STV 25 C 2 24 - - - exprimé en mm2 /s 317 i 82 106 151 Rupture LCPC 105 80 100 75 SMS 210m 1,4 7,0 1,6 4,0 Stab. stockage Décantation % 0,9 1,4 1,1 0,8 Sédiment. % H - 63,3 - 54,2 % B _ 70,5 - 68,7 %, 7,7 6,7 9,1 4,5 Résidu sur tamis 630 p m TABLEAU V BITI.ME 18iC/225) D D DOPANT RCO -PRIPOL 2,0 % 1017 0,5 % Pénétration 15 C 62 Pénétration 25 C 213 I - Indice d'aclde 0 ' - Adhésivité Quartzite 25 25 -.7 5 Silex 50 25 75 Calcaire 25 25 100 Diorite 50 50 75 PHASE AQUEUSE DNS kg/t 1,5 1,5 1,5 HCI kg/t l,:,0 2,0 pH 2, 5 2,5 2,5 EMULSION Teneur en bitume 6 64,5 64,1 64,4 pH 3,5 3,2 3,1 Pseudo viscosité Engler 20 C 14,0 18,1 11,4 STV 250C 2 - - - exprimé en m /s 105 136 86 Rupture LCPC LCPC 1105 90 80 SMS 210m 1,8 4,6 8,2 Stab. stockage Décantation %. 1,2 0,6 0,0 Sédiment. % H - - 64,9 % B - - 68,3 % A 7,9 6,3 3,4 Résidu sur tamis 630 i m 2 6 5 1 0 0 3 TABLEAU VI BITLME 15 /225 E E E DOPANT RCO PRI]OL 2,0 % 1017 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 0,5 % Penétration 15 C 64 0 - Pénétration 25 C 223 - - Indice d'acide 5, _ Adhesi\ ité Quartzite 50 75 75 Silex 75 75. 100 Calcaire 50 50 100 Diorite 75 75 90 PHASE AQUEUSE DNS kg/t 1,5 1,5 1,5 HCI kg/t!,0 1,0 1,0 pH 2,5 2,5 2,5 EMULSION Teneur en bitume % 64,7 64, 3 65,0 pH 3,3 3, 3 3,0 Pseudo viscosité Engler 20 C 13,2 14,1 9,7 STV 25 C 2 - - - exprimé en mm /s 99 106 73 Rupture LCPC 100 80 80 SMS 210m 1,7 8,1 17,2 Stab. stockage Décantation % 1,6 1,1 0,8 Sédiment. % H - - 63,0 % B _ - 70,9 % 9 9,9 8,2 7,9 Résidu sur tamis 630 p m REVENDICATIONS 1. Bitume comportant un ou plusieurs acides gras, caractérisé en ce que ces acides sont des acides gras polymérisés ou des sels de ces acides. 2. Bitume selon la revendication 1, caractérisé en ce que ces acides comportent des chaînes alcoyl à terminaison acide dont le nombre de maillons alcoyls est supérieur à 4. 3. Bitume selon la revendication 2, caractérisé en ce que ces acides comportent des chaînes alcoyl à terminaison acide dont le nombre de maillons alcoyl est au moins égal à 7. 4. Bitume selon l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce que lesdits acides comprennent au moins un acide dimère (CAS n 61788-89-4) ou un sel de cet acide. 5. Bitume selon l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce que lesdits acides comprennent au moins un acide trimère (CAS n 68937-90-6) ou un sel de cet acide. 6. Bitume selon l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce que lesdits acides comprennent au moins un acide dimère (CAS n 6178889-4) et au moins un acide trimère (CAS n 68937-90-6) ou des sels de ces acides. 7. Bitume selon l'une des revendications I à 6, caractérisé en ce que lesdits acides ou leurs sels sont, au total, présents dans le bitume en proportion d'au moins 0,1 % et, de préférence, au moins 0,5 % en poids du poids du bitume. 8. Bitume selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite proportion est comprise entre 0,1 et 2 % en poids- du poids du bitume. 9. Bitume selon la -revendication 7, caractérisé en ce que ladite proportion est comprise dans la gamme 0,5-1 % en poids du poids du bitume. 2 6 5 1 0 03 10. Procédé pour améliorer un bitume, caractérisé en ce qu'on incorpore au bitume un ou plusieurs acides gras polymérisés tels que définis dans l'une des revendications 1 à 9 ou des sels de ces acides. - 11. Les émulsions préparées à partir d'un bitume selon la revendication 10. 12. Les enduits superficiels préparés à partir d'un bitume selon la revendication 11.