Brevet FR3133858A1 — publié le 20230929

Liant clair et ses applications Composition de liant clair comprenant (i) un agent plastifiant comprenant au moins une huile d’origine végétale comprenant un composé ester dérivé de l’huile de tall, ladite huile d’origine végétale et présentant une température de solidification, déterminée selon la méthode ASTM D1982, inférieure à 30°C et un indice d’acidité, déterminé selon la méthode ASTM D465, inférieur ou égal à 150 mg KOH/g, (ii) un agent structurant comprenant au moins une résine d’origine végétale choisie parmi les colophanes naturelles, les colophanes modifiées, les esters de colophane, et l’un quelconque de leurs mélanges, ladite résine d’origine végétale présentant un indice d’acidité, déterminé selon la méthode AQCM 001, inférieur à 8 mg KOH/g, (iii) au moins un polymère à base de motifs diène conjugué et de motifs hydrocarbure monovinyl aromatique, et (iv) éventuellement un dope d’adhésivité. Figure pour l'abrégé : Néant Liant clair et ses applications La présente invention concerne un liant clair et ses utilisations dans des applications routières et/ou industrielles, notamment pour la production de compositions colorées de revêtement de surface. Etat de la technique antérieure Les liants bitumineux classiques, en raison de la présence d'asphaltènes, sont de couleur noire et sont donc difficilement colorables. Les revêtements colorés sont de plus en plus utilisés car ils permettent entre autres, d'améliorer la sécurité des usagers de la route en identifiant clairement les voies spécifiques telles que les voies piétonnes, les pistes cyclables, les voies de bus. Ils permettent aussi de matérialiser certaines zones de danger comme les entrées d'agglomération ou les virages dangereux. Les revêtements colorés favorisent la visibilité en condition de faible luminosité, par exemple la nuit ou dans des sites particuliers tels que les tunnels. Enfin, ils permettent tout simplement d'améliorer l'aspect esthétique de la voirie urbaine et peuvent être utilisés pour les places publiques, les cours d'immeubles et d'écoles, les trottoirs, les rues piétonnes, les allées de jardins et de parcs, les aires de parking et de repos. Par conséquent, pour toutes les applications précitées, on préfère utiliser des liants clairs de synthèse, ne contenant pas d'asphaltènes et pouvant être colorés. Les liants clairs de l’art antérieur sont généralement constitués d’un agent plastifiant, par exemple une huile d’origine pétrolière, un agent structurant, par exemple une résine hydrocarbonée, et un polymère. La demande WO2018/046838 divulgue un liant clair solide à froid. Notamment, il décrit un liant clair contenant une huile synthétique issue des coupes d’unité de désasphaltage (DAO) et un copolymère à base de motifs butadiène et styrène, par exemple un copolymère SB ou SBS. La demande WO2018/115729 divulgue une composition de liant solide à froid. Notamment la composition peut être un liant clair et l’agent plastifiant est notamment une huile d’origine pétrolière. La demande WO2018/115730 décrit une composition similaire pour la préparation d’asphaltes coulés et la réalisation de revêtements. Le document US2002/052431 divulgue des émulsions aqueuses comprenant d’une part un liant synthétique clair et d’autre part d’un latex. Lors de la fabrication, et ensuite dans la mise en œuvre, ces liants sont soumis à différents types de facteurs extérieurs qui en modifient la structure et font évoluer leurs propriétés. Des liants clairs présentant une empreinte environnementale réduite par rapport aux liants clairs discutés ci-dessus ont également été développés en cherchant à substituer au moins partiellement l’agent plastifiant et/ou l’agent structurant par des constituants d’origine végétale. La demande EP3081599 décrit par exemple en ce sens un liant d’origine végétale à base de poix d’huile de tall modifiée, d’une résine modifiée et éventuellement d’un polymère. Ces liants clairs ne présentent cependant pas entière satisfaction. Bien qu’ils présentent effectivement une empreinte environnementale réduite par rapport aux liants clairs traditionnels, ils présentent des problèmes de durabilité. En effet, les liants clairs actuellement disponibles et intégrant un agent plastifiant et/ou un agent structurant d’origine végétale présentent une résistance au vieillissement significativement réduite, par rapport aux liants clairs traditionnels préparés à partir de produits d’origine pétrolière. En particulier, ces liants préparés à partir de composés d’origine végétale présentent une résistance au vieillissement des propriétés à froid significativement réduite, par rapport aux liants clairs traditionnels préparés à partir de produits d’origine pétrolière. Un remplacement plus régulier des revêtements de voiries est donc à prévoir, ce qui diminue significativement leur intérêt environnemental. Il subsiste ainsi le besoin de liants clairs biosourcés (préparés à partir d’au moins un agent plastifiant d’origine végétale et/ou d’au moins un agent structurant d’origine végétale) présentant des propriétés mécaniques améliorées, par rapport aux liants clairs biosourcés existants. Il subsiste notamment le besoin de liants clairs biosourcés (préparés à partir d’au moins un agent plastifiant d’origine végétale et/ou d’au moins un agent structurant d’origine végétale) présentant une résistance au vieillissement, notamment une résistance au vieillissement des propriétés à froid, améliorée, par rapport aux liants clairs biosourcés actuellement disponibles. En particulier, il subsiste le besoin de liants clairs biosourcés (préparés à partir d’au moins un agent plastifiant d’origine végétale et/ou d’au moins un agent structurant d’origine végétale) présentant des propriétés équivalentes aux liants clairs traditionnels préparés à partir d’huile et de résine d’origine pétrolière. Plus particulièrement, il subsiste le besoin de liants clairs biosourcés (préparés à partir d’au moins un agent plastifiant d’origine végétale et/ou d’au moins un agent structurant d’origine végétale) présentant une résistance au vieillissement, notamment une résistance au vieillissement des propriétés à froid, équivalentes aux liants clairs traditionnels préparés à partir d’huile et de résine d’origine pétrolière. De façon surprenante, on a constaté que l’association (i) d’une huile végétale comprenant un ester dérivé de l’huile de tall présentant une température de solidification inférieure à 30°C et dont l’indice d’acidité, déterminé selon la méthode ASTM D465, est inférieur ou égal à 150 mg KOH/g et (ii) d’une résine d’origine végétale choisie parmi les colophanes naturelles, les colophanes modifiées, les esters de colophane, et leurs mélanges et dont l’indice d’acidité, déterminé selon la méthode ASTM D465, est inférieur à 8 mg KOH/g permettait d’obtenir un liant clair biosourcé présentant des propriétés améliorées par rapport aux liants clairs biosourcés de l’art antérieur intégrant une huile d’origine végétale et/ou une résine d’origine végétale. En particulier, les liants clairs de l’invention présentent une meilleure résistance au vieillissement de leurs propriétés, en particulier une meilleure résistance au vieillissement des propriétés à froid, par rapport aux liants clairs biosourcés de l’art antérieur. Plus particulièrement, on a constaté que cette association particulière permettait d’obtenir un liant clair présentant des propriétés similaires à celles des liants clairs traditionnels, obtenus à partir de composés d’origine pétrolière, notamment une résistance au vieillissement des propriétés à froid similaire. Par « liant clair biosourcé » on entend au sens de l’invention un liant clair comprenant au moins un agent plastifiant d’origine végétale et/ou au moins un agent structurant d’origine végétale. Dans la suite de la demande, toute référence à une norme (ex : ASTM D1982) se rapporte à la version de ladite norme en vigueur à la date de dépôt de la présente demande. L’invention concerne tout d’abord une composition de liant clair comprenant : (i) un agent plastifiant comprenant au moins une huile d’origine végétale comprenant un composé ester dérivé de l’huile de tall, ladite huile d’origine végétale présentant une température de solidification, déterminée selon la méthode ASTM D1982, inférieure à 30°C et un indice d’acidité, déterminé selon la méthode ASTM D465, inférieur ou égal à 150 mg KOH/g, (ii) un agent structurant comprenant au moins une résine d’origine végétale choisie parmi les colophanes naturelles, les colophanes modifiées, les esters de colophane, et l’un quelconque de leurs mélanges, ladite résine d’origine végétale présentant un indice d’acidité, déterminé selon la méthode ASTM D465, inférieur à 8 mg KOH/g, (iii) au moins un polymère à base de motifs diène conjugué et de motifs hydrocarbure monovinyl aromatique, et (iv) éventuellement un dope d’adhésivité. De préférence, le composé ester est choisi parmi les dérivés d’un acide gras de l’huile de tall. Plus préférentiellement, le composé ester est choisi parmi dans le groupe constitué par : les tallates de triméthylolpropane, les monomères d'éthylèneglycol, les monomères de néopentylglycol, les monomères de 2-éthylhexyle, les monomères de glycérol, et l’un quelconque de leurs mélanges. Avantageusement, la teneur en agent plastifiant va de 1% à 40% en masse, par rapport à la masse totale de la composition, de préférence de 5% à 30% en masse, plus préférentiellement de 10 % à 20% en masse. De préférence, la résine d’origine végétale est choisie parmi les esters de colophanes naturelles, plus préférentiellement parmi les esters de pentaérythritol de colophanes naturelles, notamment parmi les esters de pentaérythritol de colophanes d’huile de tall. Avantageusement, la composition de liant clair présente une teneur en agent structurant de 50% à 95% en masse, par rapport à la masse totale de la composition, de préférence de 60% à 90% en masse, plus préférentiellement de 75% à 85% en masse. De préférence, le polymère est un copolymère de styrène et de butadiène, de préférence choisi parmi un copolymère bloc styrène/butadiène/styrène de structure radiale, un copolymère bloc butadiène/styrène de structure radiale et leurs mélanges. L’invention concerne également un procédé de préparation d’une composition de liant clair telle que définie ci-dessus et de manière détaillée ci-dessous, comprenant les étapes : - mise en contact de l’agent plastifiant et de l’agent structurant, et chauffage à une température comprise entre 140°C et 200°C, - mélange sous agitation de l’agent plastifiant et de l’agent structurant à une température comprise entre 140°C et 200°C, - l’ajout du polymère, le mélange et le chauffage à une température allant de 140°C à 200°C, - l’ajout de l’éventuel dope d’adhésivité, le mélange et le chauffage à une température allant de 140°C à 200°C. L’invention a également pour objet une émulsion comprenant une composition de liant clair telle que définie ci-dessus et de manière détaillée ci-dessous, de l’eau, et un agent émulsifiant. L’invention concerne enfin un enrobé comprenant (i) une composition de liant clair telle que définie ci-dessus et de manière détaillée ci-dessous ou une émulsion telle que définie ci-dessus et de manière détaillée ci-dessous, (ii) des granulats et/ou des charges minérales, et éventuellement (iii) un ou plusieurs pigments. L’expression « consiste essentiellement en » suivie d’une ou plusieurs caractéristiques, signifie que peuvent être inclus dans le procédé ou le matériau de l’invention, outre les composants ou étapes explicitement énumérés, des composants ou des étapes qui ne modifient pas significativement les propriétés et caractéristiques de l'invention. L’expression « compris entre X et Y » inclut les bornes, sauf mention contraire explicite. Cette expression signifie donc que l’intervalle visé comprend les valeurs X, Y et toutes les valeurs allant de X à Y. Les différents modes de réalisation, variantes, les préférences et les avantages décrits pour chacun des objets de l’invention s’appliquent à tous les objets de l’invention et peuvent être pris séparément ou en combinaison. Composition de liant clair comprenant : (i) un agent plastifiant comprenant au moins une huile d’origine végétale comprenant un composé ester dérivé de l’huile de tall, ladite huile d’origine végétale présentant une température de solidification, déterminée selon la méthode ASTM D1982, inférieure à 30°C et un indice d’acidité, déterminé selon la méthode ASTM D465, inférieur ou égal à 150 mg KOH/g, (ii) un agent structurant comprenant au moins une résine d’origine végétale choisie parmi les colophanes naturelles, les colophanes modifiées, les esters de colophane, et l’un quelconque de leurs mélanges, ladite résine d’origine végétale présentant un indice d’acidité, déterminé selon la méthode ASTM D465, inférieur à 8 mg KOH/g, (iii) au moins un polymère à base de motifs diène conjugué et de motifs hydrocarbure monovinyl aromatique, et (iv) éventuellement un dope d’adhésivité. Composition selon la revendication 1, dans laquelle le composé ester est choisi parmi les dérivés d’un acide gras de l’huile de tall. Composition selon la revendication 2, dans laquelle le composé ester est choisi parmi dans le groupe constitué par : les tallates de triméthylolpropane, les monomères d'éthylèneglycol, les monomères de néopentylglycol, les monomères de 2-éthylhexyle, les monomères de glycérol, et l’un quelconque de leurs mélanges. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la teneur en agent plastifiant va de 1% à 40% en masse, par rapport à la masse totale de la composition, de préférence de 5% à 30% en masse, plus préférentiellement de 10 % à 20% en masse. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la résine d’origine végétale est choisie parmi les esters de colophanes naturelles, plus préférentiellement parmi les esters de pentaérythritol de colophanes naturelles, notamment parmi les esters de pentaérythritol de colophanes d’huile de tall. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la teneur en agent structurant va de 50% à 95% en masse, par rapport à la masse totale de la composition, de préférence de 60% à 90% en masse, plus préférentiellement de 75% à 85% en masse. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le polymère est un copolymère de styrène et de butadiène, de préférence est choisi parmi un copolymère bloc styrène/butadiène/styrène de structure radiale, un copolymère bloc butadiène/styrène de structure radiale et leurs mélanges. Procédé de préparation d’une composition de liant clair selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes : - mise en contact de l’agent plastifiant et de l’agent structurant, et chauffage à une température comprise entre 140°C et 200°C, - mélange sous agitation de l’agent plastifiant et de l’agent structurant à une température comprise entre 140°C et 200°C, - l’ajout du polymère, le mélange et le chauffage à une température allant de 140°C à 200°C, - l’ajout de l’éventuel dope d’adhésivité, le mélange et le chauffage à une température allant de 140°C à 200°C. Emulsion comprenant une composition de liant clair selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, de l’eau, et un agent émulsifiant. Enrobé comprenant (i) une composition de liant clair selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 ou une émulsion selon la revendication 9, (ii) des granulats et/ou des charges minérales, et éventuellement (iii) un ou plusieurs pigments.