Brevet FR2806729A1 — publié le 20010928

La présente invention concerne un matériau granulaire base de matériaux synthétiques ou analogues pour l'élaboration de produits par pressage chaud dudit matériau ou entrant dans la composition de revêtements routiers ou analogues pour améliorer notamment leurs propriétés rhéologiques et phoniques. Dans le domaine des revêtements routiers, on connaît déjà depuis longtemps des enrobés, c'est-à-dire des revêtements routiers constitués de sable, de gravier et de bitume, comprenant divers adjuvants tels que des élastomères synthétiques ou un broyat de caoutchouc obtenu partir de pneumatiques usagés afin d'améliorer notamment leur résistance à la fatigue et de diminuer les phénomènes de bruit tout en procurant l'avantage d'éliminer des déchets de caoutchouc. L'adjonction du caoutchouc dans les enrobés s'effectue de préférence en présence d'agents de compatibilisation ou de catalyseurs tels que, par exemple, une huile de type coupe pétrolifère ou du souffre afin d'obtenir un enrobé dont les caractéristiques physiques, notamment la relation viscosité-température, sont améliorées. Les procédés de fabrication de ces enrobés consistent habituellement dans la fabrication d'un liant constitué de bitume et de caoutchouc que l'on mélange intimement avec un ou plusieurs catalyseurs à une température comprise entre 150 et 200 C puis dans l'adjonction et le mélange d'un granulat constitué de gravier et de sable. C'est le cas, par exemple, du brevet européen EP 0 305 225 qui décrit un procédé de fabrication d'un liant pour revêtement de chaussées à base de bitume et de poudre en caoutchouc de récupération comportant, en tant qu'additif, une huile lourde à caractère naphténo- aromatique ainsi qu'un élastomère synthétique à saturation oléfinique faisant office de catalyseur dans la réaction d'incorporation du caoutchouc dans le bitume. Ce procédé consiste à mélanger intimement les différents constituants du liant afin d'obtenir un mélange initial, à chauffer ensuite ledit mélange à une température comprise entre 175 et C, puis à maintenir cette température sous agitation pendant environ deux heures et finalement à abaisser la temperature de 15 à 20 C pour stocker le liant avant son utilisation pour la fabrication d'un revêtement routier, par exemple, la fabrication s'effectuant alors par son réchauffement à une température comprise entre et 18 puis par l'adjonction d'un granulat constitué de sable et de gravier. De tels procédés de fabrication d'un liant bitumeux du bitume-caoutchouc pour l'élaboration de revetements routiers présentent l'inconvénient de nécessiter un materiel lourd et coûteux grevant de manière sensible les coûts de réalisation des routes. Par ailleurs, bien que les revetements routiers obtenus selon ces procédés presentent des caractéristiques phoniques intéressantes avec des qualités acoustiques meilleures que celles des enrobés traditionnels, c'est-à-dire un simple mélange de bitume, de sable et de gravier, le niveau de bruit émis ces enrobes lors du passage d'un véhicule est encore trop élevé. L'un des buts de l'invention est donc de pallier ces inconvénients en proposant un matériau granulaire entrant dans composition de revêtements routiers ou analogues pour améliorer notamment leurs propriétés rhéologiques et phoniques sans nécessiter de matériel lourd et coûteux lors de fabrication dudit revêtement. cet égard, le matériau granulaire à base de materiaux synthétiques ou analogues entrant dans la composition de revêtements routiers ou similaires est remarquable en ce que chaque granule du matériau du caoutchouc enrobé de thermocolle. On comprend bien que la thermocolle enrobant le caoutchouc joue le rôle de catalyseur de la réaction d'incorporation du caoutchouc dans l'enrobé afin que le mélange, présente des propriétés rhéologiques intéressantes tel qu'une bonne résilience, par exemple, et des propriétés phoniques améliorées avec une réduction d'au moins 2 décibels du bruit émis par le passage d'un véhicule par rapport aux revetements routiers de l'art antérieur. Selon une première caractéristique particulièrement avantageuse du matériau granulaire conforme à l'invention, le caoutchouc consiste dans des déchets broyés de caoutchouc vulcanisé, c'est-à-dire dans un broyat de pneumatiques automobiles, permettant ainsi le retraitement des déchets de caoutchouc. Selon une autre caractéristique du matériau granulaire conforme à l'invention, la thermocolle consiste dans un broyat polyoléfines, c'est-à-dire dans un broyat de polypropylène, de polyéthylène, d'Ethyle Vinyle Acétate(EVA), d'Ethyle Méthyle Acétate(EMA) ou analogue, permettant ainsi le recyclage de polyoléfines. Un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'un matériau granulaire à base de matériaux synthétiques ou analogues pour l'élaboration de produits par pressage à chaud dudit matériau ou entrant dans la composition de revêtements routiers ou similaires ; ledit procédé est remarquable en ce qu'il consiste dans la transformation de caoutchouc et de thermocolle sous forme de granules, puis dans le mélange intime des granules de caoutchouc et des granules de thermocolle, puis dans le chauffage du mélange à travers, par exemple, un 11plast- densificateur", une extrudeuse ou analogue, à une température comprise entre 80 et 300 C pour que les granules de thermocolle se liquéfient et enrobent les granules de caoutchouc qui restent globalement à l'état solide, et finalement dans le refroidissement desdits granules pour éviter qu'ils s'agglomèrent avant leur conditionnement dans des sacs, par exemple. Selon une variante du procédé conforme à l'invention, on opère, avant le conditionnement des granules dans les sacs, une étape de broyage à travers un dégranulateur, par exemple, afin de séparer les granules de caoutchouc enrobés de thermocolle les uns des autres. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre, de plusieurs variantes d'exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, du matériau granulaire conforme à l'invention et de son procédé de fabrication, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un granule du matériau granulaire conforme à l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique d'un dispositif mettant #uvre le procédé conforme à l'invention, - la figure 3 est une représentation schématique en coupe de la chambre de densification du dispositif de la figure 2. Le granule 1 du matériau granulaire suivant l'invention schématiquement représenté sur la figure 1 consiste dans du caoutchouc 2 enrobé de thermocolle 3, le terme "thermocolle" 3 désignant l'ensemble des matériaux présentant les caractéristiques d'une colle sous l'effet de la chaleur, c'est-à-dire les matériaux que la chaleur rend adhésifs. La thermocolle 3 consiste avantageusement dans un broyat de polyoléfines, c'est-à-dire dans un broyat de polypropylène, de polyéthylène, d'Ethyle Vinyle Acétate (EVA), d'Ethyle Méthyle Acétate (EMA) ou analogue, que l'on a chauffé jusqu'à sa liquéfaction pour enrober le caoutchouc comme on le verra plus loin. Il va de soi que la thermocolle peut consister dans des matériaux non recyclés dits matériaux "nobles" sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Par ailleurs, le caoutchouc 2 consiste dans du caoutchouc d'origine naturelle, dans un broyat de caoutchouc vulcanisé tels qu'un broyat de Styrène Butadiène Rubber(SBR) ou d'Ethylène Propylène Diène Monomère(EPDM), par exemple, ou bien encore dans un broyat de caoutchouc thermoplastique tels que un broyat de Styrène Butadiène Styrène(SBS), de Styrène Ethylène Butadiène Styrène(SEBS) ou analogues. L'utilisation des broyats de caoutchouc permet le retraitement des déchets de caoutchouc tels que les pneumatiques usagés de véhicules légers ou de poids lourds, par exemple, qui sont habituellement entreposés dans des décharges faute d'être incinérés en raison de la pollution issue de leur combustion. Les granules 1 de caoutchouc 2 enrobé de thermocolle 3 présentent avantageusement une granulométrie comprise entre 0 et 10 mm afin d'être incorporés dans un enrobé bitumeux en lui procurant des propriétés rhéologiques intéressantes, par exemple une souplesse et une résistance à l'orniérage. Par ailleurs, le Déposant a pu constater au cours de ses expériences que l'adjonction de 0,5 à 5% en poids du matériau granulaire conforme l'invention dans un enrobé bitumeux améliore ses qualités phoniques. En effet, conformément à la norme française S 31 119(1993), un tel enrobé procure une réduction d'environ 6 décibels du bruit émis par un véhicule par rapport aux enrobés traditionnels, c'est-à-dire les enrobés comprenant uniquement du bitume, du sable et du gravier, et une réduction d'environ 2 décibels par rapport aux enrobés incorporant du caoutchouc décrits dans l'art antérieur. Le décibel étant une unité de mesure logarithmique, cette réduction du bruit d'au moins 2 décibels est très nettement perceptible l'oreille donnant un plus grand confort pour les riverains des grands axes routiers notamment. Il va de soi que l'enrobé comprenant le matériau granulaire conforme à l'invention est, à titre d'exemple non limitatif, particulièrement adapté aux voiries urbaines et peut être étalé sur une épaisseur variable suivant le type de support et le type de formulation. Par ailleurs, le matériau granulaire conforme l'invention, outre les domaines d'application des revêtements sol tels que les revêtement routiers ou les revêtements sportifs, peut avantageusement entrer dans l'élaboration de produits par pressage à chaud pour la fabrication de dalles ou de pavés par exemple. On décrira maintenant le procédé de fabrication du matériau granulaire selon l'invention, en référence aux figures 1 à 3, à travers un exemple non limitatif de dispositif de plast-densification mettant en #uvre ledit procédé. Le dispositif de plast-densification du type "PFV 400" représenté sur la figure 2 et commercialisé par la societé allemande PALLMAN comprend deux tremies 4 et 5 contenant respectivement du caoutchouc 2 et de la thermocolle 3 qui ont été préalablement transformés sous forme de granules, par broyage par exemple. Afin d'obtenir des granules 1 de caoutchouc 2 enrobé de thermocolle 3 (figure 1) dont la granulométrie est comprise entre 0 et 6 mm, la granulométrie des granules de caoutchouc 2 et des granules de thermocolle 3 est avantageusement choisie entre 0 et 6 mm. Les trémies 4 et 5 sont respectivement équipées de doseurs 6 et 7 pour délivrer quantités adéquates de granules de caoutchouc 2 et de thermocolle 3 dans un malaxeur à bande 8 où ils sont intimement mélangés. Le mélange comprend pour 100 parties pondérales, 20 à 80 parties de granules de caoutchouc 2 et 80 à 20 parties de granules de thermocolle 3 et de préférence, 60 à 70 parties de granules de caoutchouc 2 et 40 à 30 parties de granules de thermocolle 3 afin d'obtenir, notamment, un enrobé bitumeux comprenant le matériau granulaire suivant l'invention qui présente de bonnes caractéristiques rhéologiques telles que la souplesse du revêtement et des propriétés phoniques de réduction du bruit. Le mélange de granules de caoutchouc 2 et de thermocolle 3 est alors introduit, par une vis sans fin par exemple, dans la chambre de densification 9 d'un "densificateur" 10, représentée sur la figure 3. En référence à la figure 3, la chambre de densification 9 est constituée d'un carter cylindrique 11 muni trous 12 formant filière et d'une hélice de pression 13 d'axe de rotation confondu avec l'axe du carter 11 plaquant les granules de caoutchouc 2 et de thermocolle 3 contre la paroi interne dudit carter 11 jusqu'à leur engagement dans lesdits trous 12. Les frottements des granules sur les parois des trous 12 induits par la pression provoque un échauffement des granules jusqu'à une température comprise entre 80 et 300 C qui liquéfie les granules de thermocolle 3 alors que les granules de caoutchouc 2 restent globalement à l'état solide à ces températures. La thermocolle 3 enrobe alors le caoutchouc 2 pour former la sortie des trous 12 des fils de caoutchouc enrobé de thermocolle qui sont découpées par des couteaux 14 en rotation autour de la paroi externe du carter 11 pour finalement obtenir des granules 1 de caoutchouc 2 enrobés de thermocolle 3. I1 va de soi que trous 12 présentent un diamètre de 3 à 10 mm pour permettre le passage des granules de caoutchouc 2 et des granules de thermocolle 3 tout en produisant un échauffement par frottement suffisant à la liquéfaction de la thermocolle 3. Selon une premiere variante d'exécution, les granules 1 sont alors transportés jusqu'à une station d'ensachage 15 par un tuyau de transport pneumatique 16 de dimension suffisante pour permettre le refroidissement desdits granules 1 de telle sorte qu'ils ne s'agglomèrent pas avant leur conditionnement dans des sacs qui sont, par la suite, stockés sur des palettes 17. Selon une autre variante d'exécution, les granules 1 sont transportés par un premier tuyau de transport pneumatique 18 jusqu'à un broyeur ou "dégranulateur" 19 qui désagrège les éventuels amas de granules 1 qui se sont formés à la sortie de la chambre de densification 9 puis, lesdits granules 1 sont transportés par un second tuyau de transport pneumatique 20 jusqu'à la station d'ensachage 15. Il va de soi que le procédé de fabrication du matériau granulaire suivant l'invention peut être mis en #uvre dans un dispositif à extrusion ou par tout autre moyens d'enrobage connu tel que, par exemple, dans le domaine de la confiserie, les dispositifs d'enrobage de cacahouètes ou d'amandes par du chocolat bien connus de l'homme de l'art, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Enfin, il va de soi que le matériau granulaire selon l'invention peut notamment servir à l'élaboration de produits par pressage à chaud dudit matériau ou entré dans la composition de tous les types de revêtements de sol tels que les revêtements de sol comprenant des liants élastomères ou copolymères et que les exemples que l'on vient de donner ne sont des illustrations particulières en aucun cas limitatives des domaines d'application de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Matériau granulaire base de matériaux synthétiques ou analogues pour l'élaboration de produits par pressage à chaud dudit matériau ou entrant dans la composition de revêtements routiers ou similaires pour améliorer notamment leurs propriétés rhéologiques et phoniques caractérisé en ce que chaque granule (1) du matériau est du caoutchouc (2) enrobé de thermocolle (3). 2 - Matériau granulaire selon la revendication précédente caractérisé en ce que le caoutchouc (2) consiste dans un broyat de caoutchouc vulcanisé. 3 - Matériau granulaire selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le caoutchouc (2) consiste dans un broyat de Styrène Butadiène Rubber(SBR) ou d'Ethylène Propylène Diène Monomère(EPDM). 4 - Matériau granulaire selon la revendication 1 caractérisé en ce que le caoutchouc (2) consiste dans un broyat de caoutchouc thermoplastiques. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 4 caractérisé en ce que le caoutchouc (2) consiste dans un broyat de Styrène Butadiène Styrène(SBS) ou de Styrène Ethylène Butadiène Styrène(SEBS). 6 - Matériau granulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la thermocolle (3) consiste dans un broyat de polyoléfines, c'est-à-dire dans un broyat de polypropylène, de polyéthylène, d'Ethyle Vinyle Acétate(EVA), d'Ethyle Méthyle Acétate(EMA) ou analogue. 7 - Matériau granulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les granules (1) de caoutchouc (2) enrobés de thermocolle (3) présentent une granulométrie comprise entre 0 et 10 mm. 8 - Procédé de fabrication d'un matériau granulaire à base de matériaux synthétiques ou analogues pour l'élaboration de produits par pressage à chaud dudit matériau ou entrant dans la composition de revêtements routiers ou similaires pour améliorer leurs propriétés rhéologiques et phoniques selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il consiste dans les étapes suivantes: - la transformation du caoutchouc (2) et de la thermocolle (3) sous forme de granules, puis - le mélange intime des granules de caoutchouc (2) et des granules de thermocolle (3), puis - le chauffage du mélange à travers, par exemple, un "plast-densificateur" (10), une extrudeuse ou analogue, à une température comprise entre 80 et 300 C pour que les granules de thermocolle (3) se liquéfient et enrobent les granules de caoutchouc (2) qui restent globalement à l'état solide, et finalement - le refroidissement desdits granules (1) pour éviter qu'ils s'agglomèrent avant leur conditionnement dans des sacs, par exemple. 9 - Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comprend, avant le conditionnement des granules (1) dans les sacs, une étape de broyage à travers un "dégranulateur" (19), par exemple, afin de séparer les granules (1) de caoutchouc enrobés de thermocolle les uns des autres. 10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 et 9 caractérisé en ce que le mélange comprend pour 100 parties pondérales, 20 à 80 parties de granules de caoutchouc (2) et 80 à 20 parties de granules de thermocolle (3). 11 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 9 caractérisé en ce que le mélange comprend pour 100 parties pondérales, 60 à 70 parties de granules de caoutchouc (2) et 40 à 30 parties de granules de thermocolle (3). 12 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 11 caractérisé en ce qu'on utilise des granules de caoutchouc (2) et des granules de thermocolle (3) qui ont une granulométrie comprise entre 0 et 10 mm. 13 - Application du matériau granulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 à un enrobé bitumeux comprenant 0,5 à 5% en poids dudit matériau granulaire.