Brevet FR3052771A1 — publié le 20171222

Produit d'amélioration des caractéristiques rhéologiques, chimiques et physico-chimiques des liants bitumineux DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un produit d'amélioration des caractéristiques rhéologiques, chimiques et physico-chimiques des liants bitumineux. On entend par liants bitumineux , les bitumes purs, les bitumes composés et les bitumes modifiés. Par caractéristiques rhéologiques, on entend la viscosité, la pénétrabilité, la plasticité et l'élasticité, par caractéristiques chimiques l'adhésivité , la cohésion, l'indice acide et par caractéristiques 10 physico-chimiques l'indice de saponification, la tensio-activité, la maniabilité, la mouillabilité, la dispersion, son pouvoir fluxant et sa non-volatilité. L'application des liants bitumineux s'entend dans la confection d'enrobés chauds ou tièdes obtenus par leur injection à diverses températures dans un trommel de malaxage contenant des pierres , du sable et du filler et posés sur une route en couche de plusieurs centimètres 15 d'épaisseur et compactés après. L'application des liants bitumineux s'entend dans les techniques d'enduits superficiels de répandre, soit à chaud soit à température ambiante ou légèrement supérieure, respectivement un bitume fluxé ou une émulsion de bitume sur un revêtement existant et recouvrir uniformément l'enduit par de la grenaille, le trafic faisant par la suite le 20 compactage. Les liants bitumineux étant solides à température ambiante nécessitent un chauffage pour leur application .Pour faciliter une mise en oeuvre à température ambiante il est connu de soumettre les liants bitumineux à une émulsion, dans un moulin colloïdal, où ils sont brassés avec un mélange d'eau, de savon, et d'un acide ou d'une base. Cette émulsion est 25 réalisée à la température du liant bitumineux qui est en général supérieure à 100° C, et difficilement compatible avec la présence d'eau liquide dans l'émulsion. ART ANTERIEUR Il est connu par le document WO 2010/134 024 de faire diminuer la température de réalisation de l'émulsion en y ajoutant deux additifs : un mélange de mono-esters d'acides 30 gras et un dérivé de tallol (TO). Or, les dérivés de TO étant peu solubles dans l'eau, il en résulte une difficulté de réalisation de l'émulsion. 3052771 2 L'un des buts de l'invention est de modifier les caractéristiques rhéologiques, chimiques et physico-chimiques des liants bitumineux pour permettre la réalisation de l'opération d'émulsion à une température inférieure à 100° C. Un autre but de l'invention est de proposer un produit d'amélioration des caractéristiques 5 rhéologiques, à incorporer aux liants bitumineux, assurant que l'opération ultérieure d'émulsion sera réalisable à température acceptable pour les produits en solution. Un autre but de l'invention est de proposer un produit d'amélioration des caractéristiques chimiques des liants bitumineux, dont l'utilisation assure une augmentation de l'indice d'acidité (IA) des liants bitumineux. Un autre but de l'invention est de proposer un produit d'amélioration des caractéristiques physico-chimiques des liants bitumineux, dont l'utilisation donne un indice de saponification (IS) aux liants bitumineux. Un autre but de l'invention est de proposer un produit d'amélioration des caractéristiques physico-chimiques des liants bitumineux, dont l'utilisation augmente la tensio-activité des liants bitumineux. Un autre but de l'invention est de proposer un produit d'amélioration des caractéristiques physico-chimiques dont l'utilisation fluxe les liants bitumineux. Un autre but de l'invention est de proposer un produit aux propriétés fluxantes, non volatil, conforme aux exigences écologiques de la Directive CE 91/689 en matière de protection 20 de la couche d'ozone. Un autre but de l'invention et de proposer un produit aux propriétés régénérantes des liants bitumineux et principalement des agrégats d'enrobés. RESUME DE L'INVENTION 25 L'invention a pour objet un produit d'amélioration des caractéristiques rhéologiques, chimiques et physico-chimiques des liants bitumineux, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dérivé de tallol (TO) pris dans le groupe constitué par - un distillat TOFA de TO essentiellement constitué d'acides gras de TO ; 3052771 3 - un distillat TOFA de TO essentiellement constitué d'acides gras de TO ; - un distillat TOR de TO essentiellement constitué d'acides et de dérivés résiniques de TO ; - un résidu de distillation TOP de TO essentiellement constitué de brai ou poix de 5 TO. Avantageusement, le produit est constitué d'acides gras libres, d'acides gras résiniques et de résines neutres insaponifiables, riches en chaînes carboxyliques. De manière avantageuse, le produit a un indice d'acidité (IA) compris entre 10 et 220 mg/KOH/g. 10 Avantageusement, le produit a un indice de saponification compris entre 10 et 230 mg KOH/g. De manière avantageuse, le produit est constitué de 70 à 90 % de distillat TOFA et de 10 à 30 % de résidu de distillation TOP. L'invention a encore pour objet l'utilisation du produit précité pour : 15 - l'augmentation de l'indice d'acidité (IA) des liants bitumineux. - apporter un indice de saponification (IS) aux liants bitumineux. - abaisser la température nécessaire pour la mise en émulsion ultérieure du liant bitumineux. - l'augmentation de la maniabilité, de la mouillabilité et de la dispersion du liant 2 0 bitumineux - l'augmentation de la stabilité de l'émulsion ultérieure. - l'augmentation de la longévité des liants bitumineux - l'augmentation de la tensio-activité des liants bitumineux. - fluxer les liants bitumineux 25 - régénérer les liants bitumineux. - augmenter la tensio-activité des liants bitumineux 3052771 4 L'invention a encore pour objet un liant bitumineux caractérisé en ce qu'il comporte de 0,1 à 5% en masse du produit d'amélioration des caractéristiques rhéologiques, chimiques et physico-chimiques mentionné ci-dessus. L'invention a enfin pour objet l'utilisation du liant bitumineux précité pour la réalisation 5 d'enrobés chauds et tièdes et d'enduits superficiels. DESCRIPTION DETAILLEE Le TO ou huile de tall est un sous-produit de l'industrie papetière et il provient de la distillation de bois résineux. Il est principalement raffiné par distillation fractionnée sous vide. On distingue un distillat appelé TOFA (Tall Oil Fatty Acid), un distillat appelé TOR 10 (Tall Oil Resin) et un résidu de distillation appelé TOP (Tall Oil Pitch). Par distillat TOFA, on désigne une coupe de distillation, ou un mélange de coupes de distillation, comprenant, en masse, 60 à 70 % d'acides gras libres, 30 à 40 % d'acides gras et dérivés résiniques, et 5 à 10 % de résines neutres insaponifiables. Ces coupes de distillation peuvent subir des modifications chimiques telles que : oxydation, 15 hydrogénation, polymérisation, estérification, saponification. Les acides gras libres sont principalement constitués d'acides : palmitique, de 0,1 à 1,5 % ; stéarique, de 0,1 à 2,5 % ; élaidique, de 0,1 à 0,7 % ; oléique, de 40 à 50 % ; linoléique, de 30 à 40 % ; et linolénique, de 0,1 à 2,5 %. Les chaînes carboxyliques de ces acides gras libres ont un indice d'acidité (IA) inférieur à 120 mg KOH/g et un indice de saponification (IS) inférieur à 140 mg KOH/g. Par distillat TOR, on désigne une coupe de distillation, ou un mélange de coupes de distillation, comprenant, en masse, environ 65 % de squelette abiétane et environ 35 % de squelette pimarane. Le squelette abiétane est composé d'acides gras : abiétique, de 40 à 50 % ; néo abiétique, de 1 à 6 % ; lévopimatique et palustrique, ensemble de 2 à 11 % ; et déhydroabiétique, de 25 à 35 %. Le squelette pimarane est composé d'acides gras : pimarique, de 5 à 10 % ; isopimarique, de 5 à 10 % ; et sandarocopiméranique, de 0,5 à 2 %. Les chaînes carboxyliques des acides gras du distillat TOR ont un indice d'acidité (IA) inférieur à 220 mg KOH/g, et un indice de saponification (IS) inférieur à 230 mg KOH/g. Le résidu de distillation TOP est constitué d'acides gras, d'acides gras estérifiés, et d'alcools insaponifiés. Les acides gras sont les acides : oléique, de 0,1 à 1 % ; pimarique, 3052771 5 de 0,1 à 0,6 % ; isopimarique, de 0,1 à 0,7 % ; palustrique, de 0,1 à 0,6 % ; dehydroabiétique, de 0,5 à 4,5 % ; et abiétique, de 0,5 à 4,5 %. Les acides gras estérifiés sont les acides : palmitique, de 0,1 à 1 % ; oléique, de 1 à 6 % ; linoléique, de 1 à 3,5 % ; et dehydroabiétique, de 0,1 à 0,8 %. 5 Les alcools insaponifiés sont les alcools : terpénique, de 0,1 à 0,7 % ; pimarol, de 0,1 à 0,8% ; isopimarol, de 0,1 à 1,2 % ; docasanol, de 0,1 à 0,9 % ; tetracosanol, de 0,1 à 1,2 % ; sitostérol, sitostanol, systérol, campesterol et betulinol, ensemble de 0,5 à 5 %. Les chaînes carboxyliques des composants du résidu de distillation TOP ont un indice d'acidité (IA) inférieur à 60 mg KOH/g et un indice de saponification (IS) inférieur à 90 mg KOH/g. 10 Le produit d'amélioration des caractéristiques rhéologiques, chimiques et physico- chimiques des liants bitumineux selon l'invention comprend au moins un dérivé de TO pris dans le groupe constitué par : le distillat TOFA, le distillat TOR, et le résidu de distillation TOP. Ainsi, le produit d'amélioration des caractéristiques rhéologiques des liants bitumineux selon l'invention peut être constitué : exclusivement de TOFA, exclusivement 15 de TOR, exclusivement de TOP, d'un mélange de TOFA et de TOR, d'un mélange de TOFA et de TOP, d'un mélange de TOR et de TOP, ou d'un mélange de TOFA, de TOR et de TOP. Le produit d'amélioration des caractéristiques rhéologiques, chimiques et physico-chimique des liants bitumineux selon l'invention a un indice d'acidité (IA) compris entre 20 10 et 220 mg KOH/g, de préférence compris entre 80 et 120 mg KOH/g et préférentiellement entre 120 et 220 mg KOH/g. Le produit d'amélioration des caractéristiques rhéologiques, chimiques et physico-chimiques des liants bitumineux selon l'invention a un indice de saponification (IS) compris entre 10 et 230 mg KOH/g, de préférence compris entre 60 et 120 mg KOH/g et 25 préférentiellement entre 120 et 230 mg KOH/g. Le produit d'amélioration des caractéristiques rhéologiques, chimiques et physico-chimiques selon l'invention est mélangé directement aux liants bitumineux dont il diminue la viscosité et augmente la pénétrabilité, l'élasticité, la plasticité et la tensio-activité, modifiant la polarité des molécules du liant bitumineux, augmentant leur équilibre inter- 30 facial dans la partie aqueuse, contribuant ainsi une haute stabilité de l'émulsion ultérieure. 3052771 6 Le produit selon l'invention a un effet fluidifiant sur les liants bitumineux, c'est-à-dire un impact positif sur la viscosité du liant bitumineux, améliorant sa maniabilité, sa mouillabilité et sa dispersion. Il a un pouvoir fluxant, non volatil, qui ramollit le bitume et augmente l'adhésivité et la cohésion du bitume vis-à-vis des granulats. En outre la non 5 volatilité du produit, est conforme aux Directives Ecologiques de la CE et augmente la longévité des liants résiduels en retardant leur vieillissement. De plus, le produit est utilisable pour régénérer les liants bitumineux usagés. Le produit d'amélioration des caractéristiques rhéologiques, chimiques et physico-chimiques des liants bitumineux étant peu soluble dans l'eau, doit être mélangé au bitume 10 avant que le bitume soit préparé pour sa mise en émulsion. Du fait qu'il diminue la viscosité du bitume, il abaisse la température nécessaire pour la mise en émulsion ultérieure du bitume. Les chaînes carboxyliques présentes dans les acides gras de TO dont est constitué le produit selon l'invention assure l'augmentation de l'indice d'acidité (IA) des bitumes, et en 15 particulier des bitumes d'origine paraffinique ( REVENDICATIONS1. Produit d'amélioration des caractéristiques rhéologiques, chimiques et physico-chimiques des liants bitumineux, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dérivé de tallol (TO) pris dans le groupe constitué par : - un distillat TOFA (Tall Oil Fatty Acid) de TO essentiellement constitué d'acides gras de TO ; - un distillat TOR (Tall Oil Resin) de TO essentiellement constitué d'acides et de dérivés résiniques de TO ; - un résidu de distillation TOP (Tall Oil Pitch) de TO essentiellement constitué de brai ou poix de TO. 2. Produit selon la revendication 1 caractérisé en ce que le produit est constitué d'acides gras libres, d'acides gras résiniques et de résines neutres insaponifiables riches en chaînes carboxyliques. 3. Produit selon la revendication 1 caractérisé en ce que le produit a un indice d'acidité (IA) compris entre 10 et 220 mg KOH/g. 4. Produit selon la revendication 1 caractérisé en ce que le produit à un indice de saponification compris entre 10 et 230 mg KOH/g. 5. Produit selon la revendication 1 caractérisé en ce que le produit est constitué de 70 à 90 % de distillat TOFA et de 10 à 30 % de résidu de distillation TOP. 6. Utilisation du produit selon l'une des revendications 1 à 5 pour l'augmentation de l'indice d'acidité (IA) des liants bitumineux. 7. Utilisation du produit selon l'une des revendications 1 à 5 pour apporter un indice de saponification (IS) aux liants bitumineux. 8. Utilisation du produit selon l'une des revendications 1 à 5 pour abaisser la température nécessaire pour la mise en émulsion ultérieure du liant bitumineux. 3052771 9 9. Utilisation du produit selon l'une des revendications 1 à 5 pour augmenter la maniabilité, la mouillabilité et la dispersion du liant bitumineux. 10. Utilisation du produit selon l'une des revendications 1 à 5 pour augmenter la stabilité de l'émulsion ultérieure. 5 11. Utilisation du produit selon l'une des revendications 1 à 5 pour augmenter la longévité des liants bitumineux. 12. Utilisation du produit selon l'une des revendications 1 à 5 pour fluxer les liants bitumineux. 13. Utilisation du produit selon l'une des revendications 1 à 5 pour régénérer les 10 liants bitumineux. 14. Utilisation du produit selon l'une des revendications 1 à 5 pour augmenter la tensio-activité des liants bitumineux. 15. Liant bitumineux caractérisé en ce qu'il comporte de 0,1 à 5% en masse de produit d'amélioration selon l'une des revendications 1 à 5. 15 16. Utilisation du liant bitumineux selon la revendication 15 pour la réalisation d'enrobés chauds ou tièdes. 17. Utilisation du liant bitumineux selon la revendication 15 pour la réalisation d'enduits superficiels. 20