Brevet FR3003858A1 — publié le 20141003

MELANGE POUR COUCHE DE ROULEMENT La présente invention concerne un mélange utilisé 5 pour des surfaces de roulement ou des structures de chaussées externes. Plus particulièrement, la présente invention concerne un mélange de produits chimiques ayant une viscosité élevée, qui sont mélangés à chaud avec de la pierre concassée ou autres matériaux inertes solides 10 (charges). Une fois le mélange refroidi, les matériaux solides sont liés et forment une masse compacte (mélange) dotée de caractéristiques structurales appropriées pour résister à la circulation routière. Des mélanges pour couches de roulement sont 15 connus sur le marché, dans lesquels la base du liant est du bitume ou du bitume modifié par différentes matières. La caractéristique commune de ces liants est la couleur noire. La couleur noire est prise par la masse du mélange bitumineux. Par conséquent, la couleur naturelle de la 20 pierre concassée utilisée dans le mélange n'est pas visible. Les mélanges bitumineux ont un impact esthétique très mauvais, en particulier dans les centres-villes et les régions d'intérêt historique et environnemental. 25 CN101016436 divulgue une peinture pour marquage de route, qui comprend de l'EVA et une cire de polyéthylène, avec des matériaux inertes, tels que le carbonate de calcium. La présente invention a pour but de remédier aux 30 inconvénients de l'état antérieur de la technique, en proposant un mélange pour couche de roulement ayant de hautes qualités esthétiques et environnementales, qui est apte à rendre visible la pierre concassée ou autres matériaux inertes utilisés dans le mélange pour couche de roulement. La présente invention a également pour but de proposer un mélange pour couche de roulement qui est fiable 5 et, en même temps, bon marché, simple à fabriquer et déposer. Ces objectifs sont atteints selon l'invention par un mélange pour couche de roulement comprenant : - un matériau inerte solide (A) ; et 10 - un liant transparent (B), ledit liant transparent (B) comprenant : - un copolymère de l'éthylène (B1) ; et - un polymère de l'éthylène (B2) et/ou des huiles (B3), et 15 ledit copolymère de l'éthylène (B1) et ledit polymère de l'éthylène (B2) et/ou les huiles (B3) étant mélangés de telle manière que le liant transparent (B) a une viscosité élevée comprise entre 8000 et 16000 centipoises (cp) à une température de 130-180°C, 20 ledit liant transparent étant capable de lier le matériau inerte solide et de le rendre visible de telle sorte qu'en raison de la transparence du liant (B), la masse compacte résultante prenne la couleur du matériau inerte solide (A) et par conséquent puisse être facilement intégrée dans des 25 environnements de valeur spéciaux. Le mélange pour couche de roulement de l'invention comprend donc : - un matériau inerte solide (A) ; et - un liant transparent (B) capable de lier le matériau 30 inerte solide et de le rendre visible. En raison de la transparence du liant (B), la masse compacte prend la couleur du matériau inerte solide (A) et, par conséquent, s'intègre facilement dans des environnements de valeur spéciaux. Le matériau inerte solide (A) comprend ou est de préférence de la pierre concassée, ayant la couleur 5 naturelle typique de la pierre concassée. Le liant transparent (B) peut être ajouté au mélange en pourcentage en poids de 3 % à 15 % par rapport au poids total du mélange, selon la distribution granulométrique et la nature du matériau inerte solide (A). 10 La température de mélange du matériau inerte solide (A) avec le liant transparent (B) est notamment comprise entre 130°C et 180°C. Le liant transparent (B) peut avoir une viscosité se situant dans la plage de 800 centipoises à 16000 15 centipoises dans les conditions de traitement, c'est-à-dire à une température de 130°C-180°C. De préférence, le liant transparent (B) a une viscosité élevée, par exemple se situant dans la plage de 8000 à 16000 centipoises. La plage de viscosité de 8000 à 16000 centipoises 20 a été sélectionnée après des essais expérimentaux. En effet, des liants ayant une viscosité inférieure à 8000 centipoises ne permettent pas une force de cohésion suffisante avec le matériau inerte solide. Au contraire, des liants ayant une viscosité supérieure à 16000 25 centipoises ne permettent pas une adsorption du liant dans les particules solides du matériau inerte, et l'adhérence des particules solides du matériau inerte se dégrade. Le liant transparent (B) peut lier de la pierre concassée de différents types ayant des distributions 30 granulométriques hautement variables, sans nuire aux caractéristiques du produit final (mélange). N'ayant pas de couleur dominante, le mélange de l'invention peut produire des mélanges ayant différentes couleurs qui peuvent s'intégrer dans des paysages naturels ou de vieux bâtiments. Le liant transparent (B) comprend : un copolymère de l'éthylène (B1) ; un polymère de l'éthylène (B2) et/ou des huiles (B3). La réaction chimique entre le copolymère de l'éthylène (B1) et le polymère de l'éthylène (B2) et/ou les huiles (B3) contribue à générer des liaisons appropriées pour se lier au matériau inerte solide (A), tel de la 10 pierre concassée, dans le liant transparent (B). Le copolymère de l'éthylène (B1) a notamment un pourcentage en poids de 3-35 % par rapport au poids total du liant transparent (B). A la place, les pourcentages en poids du polymère de l'éthylène (B2) et des huiles (B3) 15 changent en fonction du type de polymère d'éthylène utilisé. Il est important que le liant transparent (B) ait une viscosité de 800-16000 centipoises à une température de 130-180°C. Le copolymère de l'éthylène (B1) comprend 20 notamment : un copolymère de polyéthylène et d'acétate de vinyle (EVA) ; et/ou un copolymère de polyéthylène et d'acrylate de butylène (EBA). 25 Le copolymère de polyéthylène et d'acétate de vinyle (EVA) a avantageusement les caractéristiques présentées dans le Tableau 1 ci-après : Tableau 1 (EVA) Plage Valeur typique Teneur en acétate de vinyle % en 33-39 36 poids Indice de fluidité g/10m 45-60 50 Température de fusion de pic °C 47-59 55 Le copolymère de polyéthylène et d'acrylate de butyle (EBA) a avantageusement les caractéristiques 5 présentées dans le Tableau 2 ci-après : Tableau 2 (EBA) Plage Valeur typique Teneur en acrylate de butyle % en 3-37 34 poids Indice de fluidité g/10m 35-45 40 Température de fusion de pic °C 47-59 55 Point de ramollissement (Vicat) (1 Kg) Le polymère de l'éthylène (B2) comprend 10 notamment : un polyéthylène amorphe (PE) (cire molle) et/ou un polyéthylène cristallin (PE) (cire dure). Le polyéthylène amorphe a avantageusement les caractéristiques présentées dans le Tableau 3 ci-après : 15 Tableau 3 (PE amorphe) PLAGE VALEUR TYPIQUE Masse moléculaire moyenne 200000-400000 350000 en poids (haute) Configuration de molécule Nombreuses ramifications Nombre de ramifications 8-40 30 Indice de fluidité (g/10m) 200-500 350 Distribution des masses Large moléculaires Le polyéthylène cristallin a notamment les caractéristiques présentées dans le Tableau 4 ci-après : Tableau 4 (PE cristallin) PLAGE VALEUR TYPIQUE Masse moléculaire moyenne en 20000-60000 35000 poids (faible) Configuration de molécule Peu de ramifications Nombre de ramifications 2-7 5 Indice de fluidité (g/10m) 400-700 600 Distribution des masses Etroite moléculaires Un mélange d'huiles minérales synthétiques/à base de paraffine (B3) ayant les caractéristiques présentées 10 dans le Tableau 5 ci-après est de préférence utilisé : Tableau 5 (HUILES) PLAGE VALEUR TYPIQUE Teneur en paraffine % en poids 5-20 10 Indice de fluidité g/10m 300-600 500 Point °C 190-230 220 d'inflammabilité Avantageusement, pour accroître la viscosité, le lubrifiant transparent peut comprendre du pétrolatum, qui est un mélange d'hydrocarbures aliphatiques avec une base d'huile et de paraffine. Les caractéristiques de pétrolatum sont présentées dans le Tableau 6 ci-après : Tableau 6 (Pétrolatum) plage Valeur typique Teneur en paraffine % en poids 5-10 8 Teneur en huile % en poids 2-7 5 Indice de fluidité (g/10m) 300-700 450 Le lubrifiant transparent peut également comprendre une charge inerte, telle que du carbonate de calcium. Si aucune huile n'est utilisée, ou si une faible 15 quantité d'huiles (B3) ayant un pourcentage en poids inférieur à 5 % par rapport au poids du liant (B) est utilisée, pour obtenir la viscosité souhaitée, le polymère de l'éthylène (B2) doit contenir un pourcentage élevé de PE amorphe (cire molle), supérieur à 50 % par rapport au poids 20 du liant (B). Dans un tel cas, le polymère de l'éthylène (B2) comprend, de préférence, un PE amorphe ayant un pourcentage en poids de 58 à 65 % par rapport au poids du liant transparent (B) et un PE cristallin ayant un pourcentage en poids de 10 à 25 % par rapport au poids du liant transparent (B). Dans un tel cas, le liant transparent (B) comprend avantageusement : - un PE amorphe en pourcentage en poids de 58 % à 65 % par rapport au poids total du liant transparent (B) ; - un PE cristallin en pourcentage en poids de 10 % à 25 % par rapport au poids total du liant transparent (B) ; - un EVA en pourcentage en poids de 3 % à 7 % par rapport au poids total du liant transparent (B) ; - un EBA et/ou des huiles (B3) en pourcentage en poids de 5 % à 25 % par rapport au poids total du liant transparent (B). A des fins d'illustration, un exemple spécifique d'une formulation du liant transparent selon la présente invention ayant une faible teneur en huile est donné ci-après. Exemple 1 (liant ayant une faible teneur en huile) PLAGE Valeur typique PE AMORPHE 58-65% 65% PE CRYSTALLIN 10-25% 25% EVA 3-7% 5% EBA 0-20% 0% HUILE 0-5% 5% Charge (CaCO3) 0-20% 0% Dans un tel cas, la somme d'EVA, d'EBA et d'huile 25 ne doit pas être inférieure à 10 %. En effet, EVA et EBA sont les seuls composants de copolymère contenus dans toutes les formulations et, comme tels, nécessitent un solvant approprié pour être dissous et homogénéisés. Si le solvant est de l'HUILE, si la somme d'HUILE, d'EVA et d'EBA est inférieure à 10 %, le solvant ne peut pas disperser le polymère dans sa matrice, et par conséquent la dissolution et l'homogénéisation ne peuvent donc pas se produire. Un EVA est un composant essentiel et doit nécessairement être utilisé, de préférence avec un pourcentage de 5 %. La raison est que, lorsqu'il est lié à des polymères ayant une faible masse moléculaire et, en particulier, à un PE AMORPHE, un EVA fournit une adhésivité qui est une caractéristique essentielle pour un produit à utiliser pour des mélanges, dans lesquels le liant doit agréger les matériaux inertes parfaitement. A l'évidence, plus le liant est adhésif, plus l'agrégation sera facile. Il a été testé que le « meilleur » » pourcentage d'EVA est 5 %, car au-delà d'une telle valeur, le produit devient trop collant, ce qui nuit à sa maniabilité. Au contraire, au-dessous d'une telle valeur, le produit n'est pas du tout adhésif. A la place, une formulation différente a été mise au point si le liant transparent (B) contient des quantités élevées d'huile, par exemple supérieures à 30 %. Le liant transparent (B) comprend notamment : des huiles (B3) en pourcentage en poids de 30 à 45 % par rapport au poids total du liant transparent (B) ; un EVA en pourcentage en poids de 25 % à 35 % par rapport au poids total du liant transparent (B) ; - un PE cristallin et/ou du pétrolatum en pourcentage en poids de 0 % à 50 % par rapport au poids total du liant transparent (B). A des fins d'illustration, un exemple spécifique d'une formulation du liant transparent selon la présente invention ayant une teneur élevée en huile est donné ci-après. Exemple 2 (liant ayant une forte teneur en huile) PLAGE Valeur typique HUILE 30-45 % 45% EVA 25-35% 30% PE CRYSTALLIN 0-20% 15% PETROLATUM 0-30% 0% Charge (CaCO3) 0-20% 10% Dans l'Exemple 2, par comparaison avec l'Exemple 1, pour maintenir la viscosité souhaitée, une plus grande 10 quantité d'EVA est utilisée et le PE AMORPHE est remplacé par de l'huile et/ou du pétrolatum. La somme du PE cristallin et du pétrolatum ne doit pas être inférieure à 10 %. Si la somme est inférieure 10 %, la viscosité du liant est trop élevée, ce qui 15 complique, voire empêche, la maniabilité du mélange final. En effet, le PE CRISTALLIN et le PETROLATUM non seulement agissent comme solvant, mais encore comme diluant. Dans un tel cas, un EVA est un composant essentiel et doit nécessairement être utilisé, de 20 préférence avec un pourcentage de 30 %. Pour améliorer l'élasticité du liant, l'EVA a été augmenté jusqu'aux taux indiqués, de telle sorte que le mélange obtenu avec un tel liant a une plus grande résistance aux contraintes mécaniques. Une telle résistance mécanique est donnée par 25 le copolymère EVA. H Si un EVA est inclus dans un pourcentage inférieur à 30 %, le liant est fragile et n'est pas suffisamment élastique. De plus, l'absence de PE AMORPHE (voir formulation 1), qui réduit spectaculairement l'adhésivité du composé, nécessite d'augmenter un EVA aux valeurs données. Des variantes et des modifications peuvent être apportées aux présents modes de réalisation de l'invention, à la portée de l'homme du métier, tout en restant dans le 10 cadre de l'invention. REVENDICATIONS1 - Mélange pour couche de roulement caractérisé par le fait qu'il comprend : un matériau inerte solide (A) ; et - un liant transparent (B), ledit liant transparent (B) comprenant : un copolymère de l'éthylène (B1) ; et un polymère de l'éthylène (B2) et/ou des huiles (B3), et ledit copolymère de l'éthylène (B1) et ledit polymère de l'éthylène (B2) et/ou les huiles (B3) étant mélangés de telle manière que le liant transparent (B) a une viscosité élevée comprise entre 8000 et 16000 centipoises à une température de 130-180°C, ledit liant transparent étant capable de lier le matériau inerte solide et de le rendre visible de telle sorte qu'en raison de la transparence du liant (B), la masse compacte résultante prenne la couleur du matériau inerte solide (A) et par conséquent puisse être facilement intégrée dans des environnements de valeur spéciaux. 2 - Mélange selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit liant transparent (B) est ajouté au 25 mélange en pourcentage en poids de 3 % à 15 % par rapport au poids total du mélange. 3 - Mélange selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que ledit 30 copolymère de l'éthylène (B1) a un pourcentage en poids compris entre 3 % et 35 % par rapport au poids total du liant transparent (B).4 Mélange selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ledit copolymère de l'éthylène (B1) comprend : un copolymère de polyéthylène et acétate de vinyle (EVA) ; et/ou un copolymère de polyéthylène et acrylate de butylène (EBA). 5 Mélange selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ledit polymère de l'éthylène (B2) comprend : un polyéthylène amorphe (PE) (cire molle) et/ou un polyéthylène cristallin (PE) (cire dure). 6 Mélange selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que ledit liant transparent (B) comprend du pétrolatum. 7 Mélange selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que ledit liant transparent (B) comprend une charge inerte, telle que le carbonate de calcium. 8 Mélange selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que ledit matériau inerte solide (A) comprend de la pierre concassée. 9 Mélange selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que ledit 30 liant transparent (B) comprend : un PE amorphe en pourcentage en poids de 58 % à 65 % par rapport au poids total du liant transparent (B) ;un PE cristallin en pourcentage en poids de 10 % à 25 % par rapport au poids total du liant transparent (B) ; un EVA en pourcentage en poids de 3 % à 7 % par rapport au poids total du liant transparent (B) ; un EBA et/ou des huiles (B3) en pourcentage en poids de 5 % à 25 % par rapport au poids total du liant transparent (B). Mélange selon l'une quelconque des 10 revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que ledit liant transparent (B) comprend : des huiles (B3) en pourcentage en poids de 30 à 45 % par rapport au poids total du liant transparent (B) ; un EVA en pourcentage en poids de 25 % à 35 % par rapport au poids total du liant transparent (B) ; un PE cristallin et/ou du pétrolatum en pourcentage en poids de 0 % à 50 % par rapport au poids total du liant transparent (B).