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."INTERNATIONALE VEREENIGING VOOR DE RUBBER- EN ANDERE
CULTURES IN NEDERLANDSCH-INDIE" "PROCEDE POUR PREPARER DES MELANGES D'ASPHALTES OU DE BITUMES
D'ASPHALTE AVEC DU CAOUTCHOUC FINEMENT DIVISE".
Priorité de la demande do brevet déposes en Hollande le
23 décembre 1933 n 67.901.
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On sait qu'on peut améliorer les différentes proprié- tés des bitumes d'asphalte et des asphaltes en ajoutant ces matières du caoutchouc vulcanisé ou non.
Dans la présente desoription on a adopté pour les termes "bitumes d'asphalte" et "asphaltes" les définitions oontenues dans le Règlement d'essai établi en 1930 pour les matières bitumineuses de oonstruotion par le Comité Hollandais
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de normalisation.
Par conséquent :
Les bitumes d'asphalte sont des composés carbonés et hydrogénés solubles dans le sulfure de oarbone brûlant sans laisser de cendres et contenus dans des matières terreuses dans des substances recueillies au cours d'une distillation destructive dans des produits provenant des dites matières ou substances et dans des mélanges de ses composes'*
L'asphalte est un mélange bitumeux misolide ou solide, ne contenant pas d'éléments volatils ou du moins en conte- nant très peu et partiellement insoluble dans la benzine normale, ce mélange n'étant accompagne d'aucun autre mélange que ceux provenant de la substance brute:*
L'addition de caoutchouc peut être faite de diffé- rentes façons.
On a déjà proposé (voir India Rubber Journal, 3 Décembre 1932 - page 770) de mélanger de la poudre de caoutchouc avec de l'asphalte, mais on n'a pas indiqué com- ment on devait opérer* D'autre part, on a déjà proposé de dissoudre simplement le caoutchouc, vulcanisé ou non, dans des bitumes d'asphalte ou dans des asphaltes à l'état fondu.
Toutefois, l'obtention de mélanges homogènes présente de grandes difficultés, auxquelles on peut remédier avec plus ou moins de succès, en prolongeant le chauffage et en augmentant l'agitation, mais alors le caoutchouc est souvent fortement attaqué et décomposée à tel point que les pro- priétés peuvent être modifiées non seulement dans le sens désiré mais aussi d'une façon défavorable*
On a déjà essayé d'obtenir un mélange homogène en faisant dissoudre le caoutchouc d'abord dans un solvent
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convenable et en ajoutant cette solution de caoutchouc aux bitumes d'asphalte ou aux asphaltes amenés préalablement à l'état fondu et en produisant un mélange intime. Cependant il se produit d'autres inconvénients, comme on va l'exposer ci-après..
Les solvants du caoutchouc employés dans la pratique, tels que la benzine et le benzol sont très volatils et ont un point d'inflammation peu élevé, de telle sorte qu'il y a des difficultés et du danger à mélanger les solutions de caoutchouc ainsi obtenues avec les bitumes d'asphalte ou les asphaltes à l'état chaud et fondu. Aussi bien pendant la pré- paration que pendant l'emploi, ces solvants se vaporisent, ce qui constitue une perte.
Un seoond inconvénient consiste en ce que la dissolu- tion de caoutchouc brut sous forme de crêpe, de feuilles (smoked sheet), de blocs, de plaques, eto. se produit lente- ment de sorte qu'il est désirable de plastifier auparavant le caoutchouc et d'agiter fortement ce caoutchouc avec le solvant. Même en observant ces précautions on obtient des solutions très visqueuses et formant avec des concentrations même assez faibles (de quelques unités pour cent, par exemple 5 %) une gelée épaisse qu'on ne peut pas verser.
Ainsi lbbtention d'un mélange homogène avec les bitumes d'asphalte ou les asphaltes rencontre encore beauooup de difficultés,,
Enfin, un autre inconvénient résulte du fait que les bitumes d'asphalte ou les asphaltes ne sont pas solubles dans la plupart des solvants usuels du caoutchouc et cela rend difficile, sinon complètement impossible, l'obtention d'un mélange homogène.
La présente invention évite tous les inconvénients
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mentionnés ci-dessus et elle permet d'obtenir un mélange très homogène de caoutchouc dans les bitumes d'asphalte ou dans les asphaltes, au besoin avec une haute teneur en caoutchouc et tout cela avec un travail réduit.
Selon l'invention on met en suspension du caoutchouc finement divisé dans un liquide qui ne dissout pas le oaout- ohouo ou ne le dissout que très lentement, ce liquide devant cependant être complètement misoible avec les bitumes d'as- phalte ou l'asphalte employés, et, avant que la dispersion de caoutchouc ait obtenu le caractère d'une solution on l'a- joute aux bitumes d'asphalte ou aux asphaltes à l'état fondu, et on les agite ensemble.
Comme caoutchouc finement divisé, on emploie de pré- férence le produit caoutchouteux obtenue par une fine pulvé- risation de latex ou d'extrait concentra de latex mélangé ou non avec d'autres substances (par exemple : matières de remplissage, ingrédients de vulcanisation, colloïdes de pro- tection) cette pulvérisation étant suivie d'une évaporation à sec des particules de latex, ainsi que cela est par exemple décrit dans le brevet anglais 316.006 déposé le 23 juillet 1928*
Mais on peut aussi utiliser du caoutchouc obtenu d'une autre façon ainsi qu'on l'a notamment décrit dans les brevets anglais 392.592, 395*775 et 396.880 déposés respectivement les 21 Août 1931, 3 Février 1932, 23 Avril 1932.
Le mode d'obtention de la poudre n'est pas essentiel pour l'exécution du procède, mais plus la poudre est fine plus on obtient rapidement un mélange homogène.
Le liquide dans lequel ce caoutchouc est suspendu
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ne doit pas dissoudre le caoutchouc ou doit du moins le dissoudre lentement afin que dans le temps nécessaire à la préparation du produit final, il ne se forme pas une masse gélatineuse épaisse, mais que la fluidité subsiste même dans le cas d'une haute teneur en caoutchouc La formation de la suspension et de son mélange avec les bitumes d'asphal- te ou les asphaltes demande un certain temps qui dépend des quantités traitées, des appareils utilisés et des tempé- ratures atteintes.
La vitesse avec laquelle le caoutchouc se dissout dans le liquide employé doit être assez faible pour que la dispersion (ce terme général désignant.aussi bien la suspension que la solution moléculaire qui à la longue peut se former en faible proportion) conserve pendant le temps considéré le caractère d'une suspension. En d'autres termes, la suspension doit, au moins pendant ce temps, être facile- ment miscible avec les bitumes d'asphalte ou les asphaltes.
Dans la réalisation de l'invention, il importe de répartir commodément et d'une façon homogène, une quantité considérable de caoutchouc dans les bitumes d'asphalte ou les asphaltes. La façon dont le caoutchouc se comporte ensuite n'est pas d'une importance primordiale pour l'in- vention. Cependant une dissolution tardive du caoutchouc dans le mélange préparé est préférable, de sorte qu'il convient d'employer des liquides qui à la longue dissolvent légèrement le caoutchouc, pourvu toutefois que la dondition indiquée ci-dessus soit remplie, c'est-à-dire que la disso- lution ne se produise pas d'une façon appréciable pendant le temps nécessaire à la préparation du mélange.
C'est là
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que réside la différence essentielle avec les liquides employ- és jusqu' présent, dans lesquels on faisait dissoudre le caoutchouc aussi complètement que possible, avant d'ajouter aux bitumes d'asphalte ou aux asphaltes la masse liquide ain- si obtenue.
Parmi les liquides utilisables qui ne dissolvent'pas le caoutchouc mais sont bien miscibles avec les bitumes d'asphalte et les asphaltes, on peut citer : l'huile d'an- thracène, l'huile de créosote, l'huile lourde de goudron.
Comme liquides utilisables dans lesquels le caoutchouc ne se dissout que très lentement mais qui sont bien miscibles avec les bitumes d'asphalte et les asphaltes, on mentionnera: l'huile de paraffine, l'huile lourde de graissage, la té- rébenthine, l'huile de lin.
Suivant l'invention les meilleurs résultats ont été obtenus avec les matières fludifiantes connues comme "flux" ou "fludifiant" dans l'industrie de l'asphalte. Ces liquides sont en général complètement miscibles avec les bitumes d'asphalte ou les asphaltes, de telle façon que leur addition réalise un mélange tout 1 fait stable qui ne se divise pas au cours du temps par exemple par exsu- dation) comme c'est le cas lorsqu'on emploie des substances dissemblables*
Ces fludifiants (flux) conviennent comme agents de dispersion en raison de leur point de fusion élevé.
Par suite, on peut préparer, exclusivement par agitation, des suspension de caoutchouc avec une très haute teneur en caoutchouc (par exemple 20 %), qui sont suffisamment fluides et conservent cette fluidité assez longtemps pour qu'on puisse les verser dans les bitumes d'asphalte ou dans les
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asphaltes à l'état fondu et ainsi les répartir d'une façon homogène.
A la longue ces suspensions se transforment en des solutions visqueuses et en des masses gélatineuses (qu'on a déjà mentionnées ci-dessus) de sorte qu'on ne doit pas laisser séjourner longtemps inutilement ces dispersions avant de les introduire dans les bitumes d'asphalte ou dans les asphaltes à l'état fondu.
Au lieu de poudre de caoutchouc non vulcanisé on peut aussi employer de la poudre de caoutchouc vulcanisé telle que celle obtenu en pulvérisant du latex vulcanisé ou des extraits concentrés de latex vulcanisé ou en pulvérisant un mélange de latex ou d'extrait concentré de latex avec des ingrédients de vulcanisation.
On peut aussi exécuter cette vulcanisation en ajou- tant des ingrédients de vulcanisation au liquide dans lequel le caoutchouc est dispersé, par exemple au "flux" et en chauffant jusqu'à la température de vulcanisation* Enfin, on peut aussi en ohauffant à la température convenable vulcaniser le mélange de caoutchouc et d'asphalte au de bi- tume d'asphalte additionné des ingrédients de vulcanisation*
Bien que l'effet du fludifiant (flux) seul sur le bitume soit d'abaisser le point de fusion et de ramollisse- ment et d'augmenter la pénétration, on peut, par l'emploi combiné du flux et du caoutchouc, obtenir, avec un accroîs- sement de la pénétration, une élévation du point de ramol- lissement.
Cela est d'une grande utilité pratique quand on emploie de tels mélanges dans la construction des chaussées ou pour protéger contre la oorrosion, ou pour obtenir des
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couleurs bitumineuses et des vernis, ou encore pour fabri- quer des tissus imprégnés, des matières isolantes, des feutres, des papiers, etc....
Exemple I - 11,25 parties en poids de poudre de caoutchouc du commerce sont mises en suspension par agita- tion dans 50 parties en poids d'huile lourde de goudron.
Cette suspension est alors ajoutée à 100 parties en poids de bitume d'asphalte l'état fondu et le tout est agité.
Le mélange résultant contient 7,5 parties en poids de caoutchouc pour 100 parties en poids de mélange d'huile de goudron et de bitume d'asphalte* Exemple II - 100 parties en poids de poudre de caoutchouc du commerce sont mises en suspension par agitas tion dans 100 parties en poids d'huile employée comme flux (fludifiant).Cette suspension est ajoutée à 100 parties en poids de bitume d'asphalte à l'état fondu et le tout est agité. Le bitume d'asphalte résultant de ce traitement contient 5 % de caoutchouc*
Il va de soi que l'invention n'est pas du tout limi- té par ces exemples.
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. "INTERNATIONALE VEREENIGING VOOR DE RUBBER- EN ANDERE
CULTURES IN NEDERLANDSCH-INDIE "" PROCESS FOR PREPARING MIXTURES OF ASPHALT OR BITUMEN
ASPHALT WITH FINE-DIVIDED RUBBER ".
Priority of the patent application filed in Holland on
December 23, 1933 n 67.901.
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It is known that the various properties of asphalt bitumens and asphalts can be improved by adding these materials to vulcanized or unvulcanized rubber.
In the present desoription the terms "asphalt bitumens" and "asphalts" have been adopted the definitions contained in the Test Regulations established in 1930 for bituminous materials of construction by the Dutch Committee.
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standardization.
Therefore :
Asphalt bitumens are carbonaceous and hydrogenated compounds soluble in carbon sulfide burning without leaving ash and contained in earthy materials in substances collected during destructive distillation in products from said materials or substances and in mixtures of its compounds' *
Asphalt is a misolid or solid bituminous mixture, containing no volatile elements or at least containing very little and partially insoluble in normal benzine, this mixture not being accompanied by any other mixture than those coming from the raw substance: *
The addition of rubber can be done in different ways.
It has already been proposed (see India Rubber Journal, December 3, 1932 - page 770) to mix rubber powder with asphalt, but it has not been indicated how this should be done. has already proposed simply dissolving rubber, vulcanized or not, in asphalt bitumens or in asphalts in the molten state.
However, obtaining homogeneous mixtures presents great difficulties, which can be overcome with more or less success by prolonging the heating and increasing the agitation, but then the rubber is often strongly attacked and decomposed to such an extent that the properties can be changed not only in the desired direction but also in an unfavorable way *
We have already tried to obtain a homogeneous mixture by dissolving the rubber first in a solvent.
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suitable and adding this rubber solution to asphalt bitumens or asphalts previously melted and producing an intimate mixture. However, there are other disadvantages, as will be explained below.
The rubber solvents used in practice, such as benzine and benzol are very volatile and have a low flash point, so that there is difficulty and danger in mixing the rubber solutions thus obtained. with asphalt bitumens or hot and melted asphalts. Both during preparation and in use, these solvents vaporize, which is a waste.
A second drawback is that the dissolving of raw rubber in the form of crepe, smoked sheet, blocks, plates, etc. occurs slowly so that it is desirable to plasticize the rubber beforehand and to agitate this rubber strongly with the solvent. Even by observing these precautions one obtains very viscous solutions and forming with even rather low concentrations (of a few units per cent, for example 5%) a thick jelly which cannot be poured.
Thus, obtaining a homogeneous mixture with asphalt bitumens or asphalts still encounters many difficulties.
Finally, another drawback results from the fact that asphalt bitumens or asphalts are not soluble in most of the usual rubber solvents and this makes it difficult, if not completely impossible, to obtain a homogeneous mixture.
The present invention avoids all the drawbacks
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mentioned above and it allows to obtain a very homogeneous rubber mixture in asphalt bitumens or in asphalt, if necessary with a high rubber content and all this with reduced work.
According to the invention, finely divided rubber is suspended in a liquid which does not dissolve the oaout-ohouo or only dissolves it very slowly, this liquid however having to be completely misoible with asphalt bitumens or asphalt. employed, and before the rubber dispersion has obtained the character of a solution, it is added to the asphalt bitumens or the asphalts in the molten state, and they are stirred together.
As finely divided rubber, the rubbery product obtained by fine spraying of latex or concentrated latex extract mixed or not mixed with other substances (for example: fillers, vulcanizing ingredients, etc.) is preferably used. protective colloids), this spraying being followed by evaporation to dryness of the latex particles, as is for example described in English patent 316,006 filed July 23, 1928 *
But it is also possible to use rubber obtained in another way as has been described in particular in English patents 392,592, 395 * 775 and 396,880 filed respectively on August 21, 1931, February 3, 1932, April 23, 1932.
The method of obtaining the powder is not essential for carrying out the process, but the finer the powder the faster a homogeneous mixture is obtained.
The liquid in which this rubber is suspended
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must not dissolve the rubber or must at least dissolve it slowly so that in the time required for the preparation of the final product a thick gelatinous mass does not form, but fluidity remains even in the case of a high content rubber The formation of the suspension and its mixture with asphalt bitumens or asphalts requires a certain time which depends on the quantities treated, the devices used and the temperatures reached.
The speed with which the rubber dissolves in the liquid used must be low enough so that the dispersion (this general term designating both the suspension and the molecular solution which in the long run can form in small proportion) maintains during the time considered the character of a suspension. In other words, the slurry should, at least during this time, be easily miscible with the asphalt bitumens or the asphalts.
In carrying out the invention, it is important to conveniently and homogeneously distribute a considerable amount of rubber in the asphalt bitumens or the asphalts. How the rubber subsequently behaves is not of primary importance to the invention. However, a late dissolution of the rubber in the prepared mixture is preferable, so that it is advisable to use liquids which in the long run slightly dissolve the rubber, provided, however, that the condition indicated above is fulfilled, i.e. to say that the dissolution does not appreciably take place during the time necessary for the preparation of the mixture.
It's here
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This is the essential difference from the liquids hitherto employed, in which the rubber was dissolved as completely as possible, before adding to the asphalt bitumens or to the asphalts the liquid mass thus obtained.
Among the usable liquids which do not dissolve rubber but are well miscible with asphalt bitumens and asphalts, there may be mentioned: anthracene oil, creosote oil, heavy tar oil. .
As usable liquids in which the rubber dissolves only very slowly but which are well miscible with asphalt bitumens and asphalts, we may mention: paraffin oil, heavy lubricating oil, turpentine, 'linseed oil.
According to the invention the best results have been obtained with the fludifying materials known as "flux" or "fludifier" in the asphalt industry. These liquids are in general completely miscible with asphalt bitumens or asphalts, so that their addition produces a completely stable mixture which does not divide over time, for example by exsusion) as it is. the case when using dissimilar substances *
These fludifiers (fluxes) are suitable as dispersing agents due to their high melting point.
As a result, it is possible to prepare, exclusively by agitation, rubber slurries with a very high rubber content (for example 20%), which are sufficiently fluid and retain this fluidity long enough to be able to be poured into the bitumens. asphalt or in
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asphalts in the molten state and thus distribute them evenly.
In the long run, these suspensions are transformed into viscous solutions and into gelatinous masses (which have already been mentioned above) so that these dispersions should not be left for a long time unnecessarily before being introduced into the bitumens of asphalt or in molten asphalts.
Instead of unvulcanized rubber powder, it is also possible to use vulcanized rubber powder such as that obtained by spraying vulcanized latex or concentrated extracts of vulcanized latex or by spraying a mixture of latex or concentrated latex extract with vulcanizing ingredients.
This vulcanization can also be carried out by adding vulcanization ingredients to the liquid in which the rubber is dispersed, for example to the "flow" and heating up to the vulcanization temperature. Finally, it is also possible by heating to the temperature. suitable to vulcanize the mixture of rubber and asphalt to asphalt concrete with the addition of vulcanizing ingredients *
Although the effect of the fluxing agent (flux) alone on the bitumen is to lower the melting and softening point and to increase the penetration, it is possible, by the combined use of flux and rubber, to obtain, with an increase in penetration, an increase in the softening point.
This is of great practical utility when such mixtures are employed in the construction of pavements or for protection against corrosion, or for obtaining
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bituminous colors and varnishes, or even to make impregnated fabrics, insulating materials, felts, papers, etc.
Example I - 11.25 parts by weight of commercial rubber powder are suspended by stirring in 50 parts by weight of heavy tar oil.
This suspension is then added to 100 parts by weight of asphalt bitumen in the molten state and the whole is stirred.
The resulting mixture contains 7.5 parts by weight of rubber per 100 parts by weight of mixture of tar oil and asphalt bitumen * Example II - 100 parts by weight of commercial rubber powder are suspended by agitation tion in 100 parts by weight of oil used as flux (fludifier). This suspension is added to 100 parts by weight of asphalt bitumen in the molten state and the whole is stirred. The asphalt bitumen resulting from this treatment contains 5% rubber *
It goes without saying that the invention is not at all limited by these examples.