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Title:
BITUMEN AND FILLED RESIN EMULSION FOR ROAD SURFACING EMULSION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/002491
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a composite bitumen/resin emulsion for producing a layer to protect road surfaces against damage caused by oil derivatives, produced from a first emulsion comprising a resin and a second emulsion comprising a bituminous binder and a resin hardener. A pigment preparation and/or a filling agent consisting of a filler or sand or fine sand or combinations thereof can be incorporated in the first emulsion, the second emulsion or in the composite emulsion resulting from the mixture of the two emulsions. The filled composite emulsion enables to produce road surfaces of thin films in one or several layers.

Inventors:
Durand, Graziella (14 rue Diderot Chevreuse, F-78460, FR)
Godard, Eric (18 rue de Berne la Clef de Saint Pierre Elancourt, F-78990, FR)
Gal, Jean-françois (3 rue de la Mare aux Carats Montigny le Bretonneux, F-78180, FR)
Application Number:
PCT/FR2000/001934
Publication Date:
January 11, 2001
Filing Date:
July 05, 2000
Export Citation:
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Assignee:
Colas (7 place René Clair Boulogne-Billancourt, F-92653, FR)
Durand, Graziella (14 rue Diderot Chevreuse, F-78460, FR)
Godard, Eric (18 rue de Berne la Clef de Saint Pierre Elancourt, F-78990, FR)
Gal, Jean-françois (3 rue de la Mare aux Carats Montigny le Bretonneux, F-78180, FR)
International Classes:
E01C7/26; C08K3/36; C08L63/00; C08L95/00; C08L101/00; C09D195/00; E01C7/35; (IPC1-7): C08L95/00; E01C7/26
Domestic Patent References:
WO1996037660A1
Foreign References:
EP0695788A1
FR2366342A1
EP0231477A2
US3324041A
Attorney, Agent or Firm:
Michelet, Alain (Cabinet Harlé & Phélip 7, rue de Madrid Paris, F-75008, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Emulsion composite bitume/résine pour couche de protection de surface de chaussées contre les agressions des dérivés du pétrole réalisée à partir du mélange d'une première émulsion comportant au moins une résine avec une seconde émulsion comportant un liant bitumineux et un agent réticulant de la résine, caractérisé en ce que l'émulsion composite comporte en outre une charge, ladite charge comportant isolément ou en combinaison au moins un des éléments suivants définis par la norme XP P 18540 : un filler ; un sable ; un sablon.
2. Emulsion selon la revendication 1 caractérisée en ce que le taux de la charge est compris entre 10 et 90 % en poids dans l'émulsion composite chargée et est préférentiellement compris entre 25 et 50 % en poids dans l'émulsion composite chargée.
3. Emulsion selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que la charge est siliceuse.
4. Emulsion selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une préparation pigmentaire.
5. Emulsion selon la revendication 4 caractérisée en ce que le taux de la préparation pigmentaire est compris entre 0,05 et 2% en poids, le pourcentage étant calculé par rapport à l'émulsion composite chargée hors du poids de la charge.
6. Emulsion selon l'une quelconque des revendication précédentes, caractérisée en ce que la charge est incorporée dans l'émulsion comportant le liant bitumineux.
7. Emulsion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la charge est incorporée dans l'émulsion comportant de la résine.
8. Emulsion selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la charge est incorporée dans l'émulsion composite.
9. Emulsion selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la résine est du type époxy et est choisie parmi les résines époxy liquides et les résines époxy solides émulsionnées.
10. Emulsion selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que t'agent réticulant est introduit à raison de 1,7 à 1,1 fois par rapport à la stoechiométrie.
11. Emulsion selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le pourcentage de résine dans l'émulsion comportant de la résine peut atteindre 80 % en poids.
12. Emulsion selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle est mise en oeuvre pour la réalisation d'un film mince en une ou plusieurs couches, I'épaisseur d'une couche étant comprise entre 0,1 à 2 mm.
Description:
Emulsion de bitume et de résine chargée pour revtement routier La présente invention concerne une émulsion composite chargée à base d'un liant bitumineux et d'une ou plusieurs résine (s) pour couche de protection de surface de chaussées contre les agressions des dérivés du pétrole.

L'invention a donc des applications en génie civil et militaire.

Pour la fabrication de couches de surface de chaussées, on a jusqu'à présent utilisé des matériaux solubles dans des solvants organiques, ce qui confère au revtement ainsi formé une mauvaise résistance au kérosène, aux huiles organiques, et aux hydrocarbures en général. Or, les couches de surface de chaussées sont susceptibles de recevoir de telles substances qui les endommagent. II est donc souhaitable d'utiliser des matériaux conférant aux revtements résultants une excellente résistance chimique aux huiles organiques, au kérosène et aux hydrocarbures en général, en particulier pour les revtements de routes, de sols industriels, de parkings, de garages à stations services, de pistes d'aéroports, etc...

La plupart des émulsions connues de fart antérieur, formulées à cet effet contiennent une proportion importante de goudrons ou de tout autre produit issu de la houille et sont reconnues comme toxiques. Par produits toxiques, on entend dans la présente invention, un produit qui, de par les substances cancérigènes qu'il contient, doit tre soumis à une classification et à un étiquetage selon la réglementation en vigueur actuellement en France.

A ce jour, les produits à base de bitume et de résine sont compatibilisés par t'adjonction d'un troisième composant qui est un solvant dont i'évaporation après application à chaud contribue à nuire l'environnement.

Par ailleurs, le brevet EP-231.417 décrit une résine époxy mélangée à une émulsion de bitume et à un agent réticulant pour améliorer sa permeabilité à la vapeur d'eau et son adhérence au métal. Mais il s'agit d'une composition destinée à modifier les caractéristiques de la résine, qui est sous forme pâteuse non émulsionnée et donc difficilement manipulable.

La demande propose une composition présentant les mmes contraintes.

On connaît aussi par EP-695.788 appartenant à la demanderesse, une émulsion composite conférant à un revtement formé une excellente résistance chimique aux huiles organiques, au kérosène et aux hydrocarbures en général, ne présentant aucune toxicité, ni en cours de fabrication, ni au cours de son application, ni pendant la durée de son service, et exempte de solvant et de

tout autre substance susceptible de nuire à l'environnement. Cette émulsion composite peut tre appliquée à froid sur une surface de circulation en chantier. Cette émulsion composite pour couche de roulement ou de surface de circulation est réalisée à partir d'une première émulsion comportant un liant bitumineux et un agent réticulant et une seconde émulsion comportant une résine. Le liant bitumineux et la résine sont donc chacun mis en oeuvre sous forme d'une émulsion dans t'eau.

Cependant, la tenue d'une telle émulsion composite au cours du temps et/ou lorsqu'elle est soumise aux cycles environnementaux (variation de température, d'humidité...) et au trafic n'est pas optimale. II se produit des décollements de la couche par rapport au support, des craquelures. Ces défauts entraînent une dégradation du support qui est alors directement soumis à l'environnement. Par ailleurs, la couleur noire résiduelle de l'émulsion composite appliquée en film mince évolue au cours du temps, notamment du fait de I'attaque des rayons ultraviolets solaires du fait de la présence de résine époxy : le film s'éclaircit, jaunit, ternit, jusqu'à devenir parfois translucide. Cette évolution de I'aspect dans le temps peut poser problème dans certains cas de figure.

La présente invention propose de remédier à ces inconvénients grâce à une émulsion composite bitume/résine pour couche de protection de surface de chaussées contre les agressions des dérivés du pétrole réalisée à partir du mélange d'une première émulsion comportant au moins une résine avec une seconde émulsion comportant un liant bitumineux et un agent réticulant de la résine. Ce type de protection est aussi dite A. K.

Selon l'invention, t'émulsion composite comporte en outre une charge, ladite charge comportant isolément ou en combinaison au moins un des éléments suivants définis par la norme XP P 18-540 : -un filler ; -un sable ; -un sablon.

Le terme combinaison correspond à tous les mélanges possibles des trois éléments de charge.

Selon la norme XP P 18-540 on définit les familles suivantes : pour les fillers 0/D : D < 2 mm avec au moins 70% de passant à 0,063 mm ; pour les sablons 0/D : D < mm avec moins moins 70% 70% passant à 0,063 mm ;

pour les sables 0/D : 1 < D < 6, mm.

Où D est la plus grande de dimensions du produit.

Dans diverses formes de mise en oeuvre de l'invention, les moyens suivants peuvent tre mis en oeuvre, isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles : -la charge est minérale.

-la charge est siliceuse.

-le taux de la charge est compris entre 10 et 90 % en poids dans l'émulsion composite chargée.

-le taux de la charge est préférentiellement compris entre 25 et 50 % en poids dans l'émulsion composite chargée.

-le taux de la charge est optimisé à 35 % plus ou moins 5 % en poids dans l'émulsion composite chargée.

-la charge est incorporée dans l'émulsion comportant le liant bitumineux.

-la charge est incorporée dans l'émulsion comportant de la résine.

-la charge est incorporée dans l'émulsion composite.

-I'émulsion composite chargée comporte en outre une préparation pigmentaire.

-la préparation pigmentaire est un produit de coloration liquide, solide ou pâteux et de préférence de coloration sombre.

-le taux de la préparation pigmentaire est compris entre 0,05 et 2 % en poids, le pourcentage étant calculé par rapport à t'émulsion composite chargée hors du poids de la charge.

-le produit de coloration est incorporé dans t'émulsion comportant le liant bitumineux.

-le produit de coloration est incorporé dans l'émulsion comportant de la résine.

-le produit de coloration est incorporé dans la charge.

-le produit de coloration est incorporé dans l'émulsion composite.

-la résine est du type époxy.

-la résine est choisie parmi les résines époxy liquides et les résines époxy solides émulsionnées.

-une ou plusieurs résines à propriétés rhéologiques connues sont utilisées dans l'émulsion comportant de la résine pour ajuster le comportement rhéologique de l'émulsion composite chargée.

-une ou plusieurs résines liquides sont associées à une ou plusieurs résines solides dans l'émulsion comportant de la résine.

-une ou plusieurs résines époxy solides émulsionnées sont utilisées dans l'émulsion comportant de la résine.

-I'agent réticulant est en excès par rapport à la stoechiométrie dans l'émulsion comportant le liant bitumineux.

-I'agent réticulant est introduit à raison de 1,7 à 1,1 fois par rapport à la stoechiométrie. Lors de la réalisation de 1'6mulsion composite chargée, la réticulation est pleinement assurée par rapport au cas où l'agent réticulant est apporté dans un rapport stoechiométrique. En effet, une partie de t'agent de réticulation est rendue inactive pour assurer la réticulation car piégée par les autres constituants de 1'6mulsion composite chargée.

-le pourcentage de résine dans l'émulsion comportant de la résine peut atteindre 80 % en poids.

-le pourcentage de résine dans l'émulsion comportant de la résine est préférentiellement compris entre 50 % et 80 % en poids.

-1'6mulsion composite chargée est mise en oeuvre pour la réalisation d'un revtement de surface du type film mince réalisé en une ou plusieurs couches.

-dans le cas de plusieurs couches, chaque nouvelle couche ne peut tre appliquée qu'après séchage et polymérisation de la couche précédente.

-t'épaisseur d'une couche est comprise entre 0,1 et 2 mm.

-t'épaisseur d'une couche est préférentiellement comprise entre 0,5 et 1,2 mm.

-1'6mulsion composite chargée est mise en oeuvre à raison de 500 g/m2 à 1 kg/m2 ; -plusieurs fillers sont utilisés ; -plusieurs sablons sont utilisés ; -plusieurs sables sont utilisés.

On entend par liant bitumineux un liant, soit constitué de bitume seul, soit modifié par I'addition d'un polymère, soit fluidifié par une huile. Ce terme est conservé lorsqu'à ce produit est incorporé un agent réticulant.

On désigne par résine toute entité chimique qui, par réaction avec un agent réticulant approprié, conduit à l'obtention d'un réseau moléculaire tridimensionnel. II s'agit de systèmes à deux composants. Ils sont choisis de telle sorte que ce système soit actif à température ambiante. Bien entendu, la nature de l'agent réticulant dépend de la nature de la résine employée. Ces résines sont des résines de type époxy.

Les résines de type époxy sont des résines liquides ou solides.

Avantageusement, il s'agit de résines époxy linéaires. Elles sont classiquement obtenues par polycondensation en milieu alcalin d'un dérivé de bisphénol A ou F et de l'épichlorhydrine. Ce dérivé est de préférence du diglicydyléther de bisphénol A. Des résines époxy plus souples peuvent tre obtenues à partir de dérivés polyglycolés. On peut aussi utiliser, dans le cadre de l'invention, un mélange de deux ou plusieurs résines époxy différentes. Ces résines à fonctionnalité époxydique réagissent avec un composé chimique qui est un agent réticulant à fonctionnalités aminées ; cette réaction s'opère à température ambiante (10°C<t°<60°C).

La stoechiométrie pour la réaction de réticulation avec la résine époxy et l'agent réticulant, correspond à la mise en présence d'une fonction époxyde de la résine avec un hydrogène actif de l'agent réticulant.

L'émulsion composite chargée a un meilleur comportement face aux cycles environnementaux car elle a un coefficient de dilatation thermique réduit. Elle présente une résistance mécanique au trafic amélioré. Elle présente un coût de fabrication et de mise en oeuvre moindre. Elle est plus maniable car le temps de polymérisation est allongé, ce qui allonge la période d'ouvrabilité. Enfin, elle est simple d'utilisation, I'utilisateur final n'ayant qu'à mélanger deux produits, voire trois produits dans le cas où la charge n'est pas additive au préalable dans l'une des deux émulsions. Dans ce dernier cas de figure, les deux émulsions sont suffisamment fluides pour tre pompées séparément.

La présente invention sera mieux comprise par la description détaillée d'un exemple de mise en oeuvre d'émulsion composite chargée et où la figure 1 représente les résultats d'un test comparatif.

On réalise un film mince de protection placé sur un enrobé bitumineux ou tout autre support à protéger contre des agressions chimiques. Les produits nécessaires à la réalisation du film mince se présentent sous forme d'un kit à

trois composants qui sont les deux émulsions et la charge. L'émulsion composite chargée est réalisée par le mélange d'une première émulsion comportant le liant bitumineux et l'agent réticulant avec une seconde émulsion comportant de la résine et avec la charge. Après application en une couche de l'émulsion composite chargée et réaction chimique (réticulation), une protection de 0,1 à 2 mm d'épaisseur selon le dosage est obtenue. La protection est destinée à empcher le contact entre un agent agressif et le revtement sous- jacent.

Un test comparatif a été réalisé afin de comparer la résistance d'une émulsion composite chargée selon l'invention et une émulsion de brai de houille à vocation de protection A. K. Un premier groupe de plaques en duralumin O a été recouvert par t'émulsion de l'invention et un second groupe par le brai de houille. Les plaques ont été placées pendant 4 et 48 heures dans du kérosène et la perte de masse a été mesurée. Le graphique suivant donne la valeur de la perte de masse en %. On peut constater que l'émulsion selon l'invention présente une résistance bien supérieure. Sur la figure 1 la courbe E correspond à l'émulsion de l'invention et la courbe B au brai.

Cet exemple de mise en oeuvre et d'utilisation est donné à titre illustratif et non limitatif de la présente invention. La présentation de ces deux émulsions et de la charge pourra varier en fonction du volume et de la destination finale de l'émulsion composite chargée ainsi réalisée. En particulier dans le cas d'un kit de préparation le nombre de composants pourra tre quelconque et non pas limité à 3 comme dans l'un des exemples. Ainsi un kit à deux composants est envisageable, la charge étant préalablement incluse dans l'une, voire les deux émulsions. Par ailleurs plusieurs fillers etlou sablons et/ou sables d'origine différente, par exemple organique et/ou minéral, éolien et/ou maritime, siliceux et/ou carboné peuvent tre combinés en fonction des disponibilités et/ou avantages particuliers.