Procédé de préparation de liants constitués par des émulsions acides aqueuses de produits hydrocarbonés
La présente invention est relative à un procédé de préparation de liants constitués par des émulsions acides aqueuses de produits hydrocarbonés. Ces liants peuvent être employés pour la préparation de matériaux de revêtement, par exemple pour la construction de routes, d'aérodromes, de revêtements de sols et aux travaux de traitements superficiels.
Le present procédé est destiné, en particulier, à la préparation des liants constitués par des émulsions cationiques aqueuses de bitume ou de bitume fluxé.
On connaît déjà de nombreuses émulsions de ce type.
On utilise généralement dans celles-ci comme émulsifiant une base organique, soit une amine substituée, soit une éthanolamine substituée comportant de 12 à 15 atomes de carbone et de 1 à 4 groupes actifs ou où -NH-OH. Pour la rendre soluble dans l'eau, cette base organique est neutralisée par un acide minéral, acide chlorhydrique, de préférence.
On est même ; pratiquement conduit, pour obtenir une émulsion stable au stockage, à ajouter un excès d'acide par rapport à la base, ce qui amène à rester dans une zone de pH compris entre 1 et 4.
Ces émulsions de pH compris entre 1 et 4, si elles sont généralement stables, n'ont toutefois pas des qualités d'enrobage et d'adhésivité suffisantes, notamment pour certains matériaux très acides. Si, par ailleurs, on prépare des émulsions acides à pH plus élevé, en utilisant des amines dispersables dans l'eau avec une quantité d'acide inférieure à celle nécessaire à la neutralisation, leur stabilité laisse très souvent à désirer sans que leurs qualités d'enrobage et d'adhésivité, en particulier pour les matériaux très acides, soient suffisamment améliorées.
L'invention se propose de remédier à ces incont vénients. Elle a pour objet, à cet effet, un procédé de préparation de liants constitués par des émulsions acides aqueuses de produits hydrocarbonés, caractérisé en ce que dans un premier temps on prépare une émulsion aqueuse du produit hydrocarboné à l'aide d'une amine et d'un acide, en sorte que son pH est compris entre 1 et 4 et, dans un second temps, on ajoute une quantité d'amine telle que le pH de l'émulsion remonte à une valeur comprise entre 4 et 8.
Anisi donc, on commence par préparer une émulsion acide stable à la manière habituelle, dont on remonte ensuite le pH. Cette montée du pH correspond à l'addition d'une quantité d'amine égale ou supérieure à celle nécessaire à la neutralisation de l'excès d'acide ; si le pH peut néanmoins rester dans la zone acide, cela provient de ce que l'on a affaire à un acide fort et une base faible.
L'expérience montre que l'émulsion acide ainsi obtenue non seulement a une stabilité équivalente à celle des émulsions à pH compris entre 1 et 4, mais encore présente des qualités d'enrobage remarquablement améliorées. Cette amélioration n'est pas due à une quantité d'amine supérieure à celle usuellement utilisée mais essentiellement au procédé de préparation nouveau.
En effet, si l'on prépare en un seul temps une émulsion acide avec la même quantité totale d'amine et d'acide que selon le présent procédé, l'émulsion obtenue est moins stable et ses qualités d'enrobage sont très nettement inférieures, ainsi qu'on le montrera par la suite. I1 peut arriver qu'avec certaines amines on obtienne en un seul temps des propriétés équivalentes à celles des émulsions selon l'invention, mais dans ces cas exceptionnels, il faut utiliser des quantités d'amine et d'acides telles que le procédé cesse d'avoir un intérêt économique.
Les constituants de l'émulsion acide obtenue par le procédé selon l'invention et leurs proportions ne sont pas critiques, tant que les conditions précisées plus haut sont respectées.
Le produit hydrocarboné peut être l'un quelconque des bitumes et bitumes fluxés usuellement utilisés: il forme généralement 50 à 65 < ?/o en poids du poids total de l'émulsion.
Parmi les amines utilisables dans le présent procédé, on peut citer notamment celles de formules gé nérales suivantes:
EMI2.1
dans lesquelles: n =1 à6;
R = radical hydrocarboné, saturé ou possédant
une ou plusieurs liaisons doubles, compre
nant de 10 à 20 atomes de carbone;
R' = radical hydrocarboné, de préférence saturé,
comprenant 1 à 4 atomes de carbone.
L'amine utilisée dans le premier temps peut être Fune quelconque de celles-ci. L'amine ajoutée dans le second temps, choisie également parmi celles précitées, doit, de préférence, être telle qu'elle soit dispersable dans l'eau ou en présence d'une quantité d'acide très inférieure à celle nécessaire à sa neutralisation. Cette condition est en général indispensable pour fournir l'alcalinité nécessaire à la neutralisation de l'acide contenu dans l'émulsion obtenue dans le premier temps. Les amines utilisées dans le premier temps et le second temps peuvent être identiques ou différentes. La quantité totale d'amine peut vaner commodément entre 5 et 12 /o en poids du poids total de l'émulsion, cette quantité étant répartie entre les deux temps du procédé.
Le mélange de l'émulsion obtenue dans le pre ruiner temps avec la nouvelle quantité d'amine se fait commodément en dispersant au préalable cette dernière dans de l'eau. Le mélange de l'émulsion et de la dispersion peut être alors effectué soit avec une pompe, soit avec un mélangeur ordinaire.
Exemple I
On prépare dans un premier temps une émulsion de composition suivante pour une tonne:
Bitume fluxé, viscosité 400" à 500"
BRTA 10 mm 250 600 kg
laurylamine 4 kg
acide chlorhydrique, densité 1,163 5 kg
eau Q.S.
Le pH de cette émulsion est de 2 à 2,5. On ajoute alors à cette émulsion 35 kg d'une suspension aqueuse à 10 /o de laurylamine et 0,5 o/o d'HCl. Le pH monte aux environs de 5.
Une telle émulsion enrobe à 100 O/o des quartzites très acides tels que ceux de la Carrière du Ribey, alors que l'émulsion avant addition de suspension aqueuse ne les enrobe pas.
Le test d'enrobage est le suivant:
On prend 100 g de matériaux quartzites de la
Carrière du Ribey humidifiés à 3 /o. On ajoute 8 g d'émulsion et on malaxe avec une spatule pendant une à deux minutes. Alors que le pourcentage d'enrobés est inférieur à 10 o/o avec l'émulsion du premier temps, ce pourcentage passe à 100 /o pour l'émulsion finale et se maintient supérieur à 90 o/o après immersion totale des gravillons enrobés pendant 2 jours dans l'eau, à la température ambiante.
Si l'on fait le bilan du procédé de préparation cidessus, on constate que l'on a introduit tout d'abord 4 kg de laurylamine et 5 kg d'HCl pour fabriquer une première émulsion à pH compris entre 2 et 2,5.
On a ensuite ajouté 35 kg d'une solution à 10 o/o de laurylamine et 0,5 o/o d'HCI, c'est-à-dire 3,5 kg de laurylamine avec 0,17 kg d'HC1. On a ainsi utilisé au total et en deux fois 7,5 kg de laurylamine et 5,17 kg d'HCl.
Une émulsion préparée directement en utilisant ces mêmes quantités de produits, soit 7,5 kg de laurylamine et 5,17 kg d'HCl ne serait pas de qualité égale à celle obtenue par le procédé précité et n'enroberait pas en particulier les quartzites très acides de la Carrière du Ribey.
Les qualités propres à l'émulsion proviennent donc du procédé de fabrication qui fait l'objet de la présente invention.
Exemple 2
On prépare dans un premier temps 1 tonne de composition suivante:
bitume fluxé analogue à celui de
l'exemple 1 600 kg
amine: R-NH-CH,-CH,-CH,-NH,,
R étant une chaîne aliphatique
de 16 à 18 atomes de C 4 kg
acide chlorhydrique, densité 1,163 4,7 kg
eau Q.S.
C'est une émulsion à pH compris entre 1 et 4.
Comme dans l'exemple précédent, on y ajoute 35 kg d'une suspension aqueuse à 10 o/o de laurylamine et 0,5 O/o d'HCl et on obtient une émulsion ayant des qualités sensiblement analogues à celles de l'exemple 1.
Exemple 3
On prépare dans un ; premier temps 1 tonne d'émulsion de composition suivante:
bitume fluxé analogue à celui
de l'exemple 1 600 kg
amine:
EMI3.1
R étant une chaîne alipha
tique de 16 à 18 atomes
de C 4 kg
acide chlorhydrique, densité
1,163 3,600 kg
eau Q.S.
L'amine ci-dessus étant directement dispersable dans l'eau peut être employée pour remonter le pH, et à l'émulsion ci-dessus on ajoute 50 kg d'une suspension à 10 0/o de cette amine. On obtient une émulsion à pH supérieur à 4 ayant d'excellentes qualités.
Au lieu du bitume fluxé décrit, on pourrait utiliser tout autre bitume usuel fluxé avec des huiles de goudron ou de pétrole ou encore du bitume non fluxé de pénétration comprise entre 180/200 et 80/100.
REVENDICATIONS
I. Procédé de préparation de liants constitués par des émulsions acides aqueuses de produits hydrocarbonés, caractérisé en ce que dans un premier temps on prépare une émulsion aqueuse du produit hydrocarboné à l'aide d'une amine et d'un acide, en sorte que son pH est compris entre 1 et 4 et, dans un second temps, on ajoute une quantité d'amine telle que le pH de l'émulsion remonte à une valeur comprise entre 4 et 8.
II. Liant obtenu par le procédé selon la revendication I.
Process for preparing binders consisting of aqueous acidic emulsions of hydrocarbon products
The present invention relates to a process for preparing binders consisting of aqueous acid emulsions of hydrocarbon products. These binders can be used for the preparation of coating materials, for example for the construction of roads, aerodromes, floor coverings and in surface treatment works.
The present process is intended, in particular, for the preparation of binders consisting of aqueous cationic emulsions of bitumen or fluxed bitumen.
Numerous emulsions of this type are already known.
An organic base, either a substituted amine or a substituted ethanolamine comprising from 12 to 15 carbon atoms and from 1 to 4 active groups or where -NH-OH is generally used as an emulsifier. To make it soluble in water, this organic base is neutralized with a mineral acid, preferably hydrochloric acid.
We are even; practically leads, in order to obtain an emulsion which is stable on storage, to add an excess of acid relative to the base, which leads to remaining in a pH zone of between 1 and 4.
These emulsions with a pH of between 1 and 4, although they are generally stable, do not however have sufficient coating and adhesive qualities, in particular for certain very acidic materials. If, on the other hand, acid emulsions are prepared at a higher pH, using amines dispersible in water with a quantity of acid less than that required for neutralization, their stability very often leaves much to be desired without their qualities. The coating and tackiness, especially for very acidic materials, are sufficiently improved.
The invention proposes to remedy these inconveniences. Its object, for this purpose, is a process for preparing binders consisting of aqueous acidic emulsions of hydrocarbon products, characterized in that firstly an aqueous emulsion of the hydrocarbon product is prepared using an amine and of an acid, so that its pH is between 1 and 4 and, in a second step, a quantity of amine is added such that the pH of the emulsion rises to a value of between 4 and 8.
Anisi therefore, we start by preparing a stable acid emulsion in the usual way, the pH of which is then raised. This rise in pH corresponds to the addition of a quantity of amine equal to or greater than that necessary for the neutralization of the excess acid; if the pH can nevertheless remain in the acid zone, this is due to the fact that we are dealing with a strong acid and a weak base.
Experience shows that the acidic emulsion thus obtained not only has a stability equivalent to that of emulsions at a pH of between 1 and 4, but also exhibits remarkably improved coating qualities. This improvement is not due to an amount of amine greater than that usually used but essentially to the new preparation process.
Indeed, if an acid emulsion is prepared in a single step with the same total amount of amine and acid as according to the present process, the emulsion obtained is less stable and its coating qualities are very clearly inferior. , as will be shown later. It may happen that with certain amines, properties equivalent to those of the emulsions according to the invention are obtained in a single step, but in these exceptional cases, it is necessary to use amounts of amine and acids such that the process ceases to exist. 'have an economic interest.
The constituents of the acid emulsion obtained by the process according to the invention and their proportions are not critical, as long as the conditions specified above are observed.
The hydrocarbon product can be any of the bitumens and fluxed bitumens usually used: it generally forms 50 to 65% by weight of the total weight of the emulsion.
Among the amines which can be used in the present process, there may be mentioned in particular those of the following general formulas:
EMI2.1
in which: n = 1 to 6;
R = hydrocarbon radical, saturated or possessing
one or more double bonds, including
from 10 to 20 carbon atoms;
R '= hydrocarbon radical, preferably saturated,
comprising 1 to 4 carbon atoms.
The amine used in the first step can be any of these. The amine added in the second step, also chosen from those mentioned above, should preferably be such that it is dispersible in water or in the presence of a quantity of acid much less than that necessary for its neutralization. This condition is generally essential to provide the alkalinity necessary for the neutralization of the acid contained in the emulsion obtained in the first step. The amines used in the first step and the second step can be the same or different. The total amount of amine can conveniently vary between 5 and 12% by weight of the total weight of the emulsion, this amount being distributed between the two stages of the process.
The mixing of the emulsion obtained in the first time with the new quantity of amine is conveniently carried out by dispersing the latter beforehand in water. The mixing of the emulsion and the dispersion can then be carried out either with a pump or with an ordinary mixer.
Example I
First, an emulsion of the following composition is prepared for one tonne:
Fluxed bitumen, viscosity 400 "to 500"
BRTA 10 mm 250 600 kg
laurylamine 4 kg
hydrochloric acid, density 1.163 5 kg
Q.S. water
The pH of this emulsion is 2 to 2.5. 35 kg of an aqueous suspension containing 10% of laurylamine and 0.5% of HCl are then added to this emulsion. The pH rises to around 5.
Such an emulsion coats at 100% very acidic quartzites such as those from the Carrière du Ribey, whereas the emulsion before the addition of aqueous suspension does not coat them.
The coating test is as follows:
100 g of quartzite material are taken from the
Quarry of the Ribey humidified at 3 / o. 8 g of emulsion are added and kneaded with a spatula for one to two minutes. While the percentage of coated material is less than 10 o / o with the first step emulsion, this percentage increases to 100 / o for the final emulsion and remains above 90 o / o after total immersion of the coated chippings for 2 days in water at room temperature.
If we take stock of the above preparation process, we see that we first introduced 4 kg of laurylamine and 5 kg of HCl to produce a first emulsion at pH between 2 and 2.5.
35 kg of a 10% solution of laurylamine and 0.5% of HCl, that is to say 3.5 kg of laurylamine with 0.17 kg of HCl, were then added. 7.5 kg of laurylamine and 5.17 kg of HCl were thus used in total and in two parts.
An emulsion prepared directly using these same quantities of products, namely 7.5 kg of laurylamine and 5.17 kg of HCl would not be of equal quality to that obtained by the aforementioned process and would not in particular coat the very quartzites. acids from the Carrière du Ribey.
The qualities specific to the emulsion therefore originate from the manufacturing process which is the subject of the present invention.
Example 2
First, 1 ton of the following composition is prepared:
fluxed bitumen similar to that of
example 1600 kg
amine: R-NH-CH, -CH, -CH, -NH ,,
R being an aliphatic chain
from 16 to 18 atoms of C 4 kg
hydrochloric acid, density 1.163 4.7 kg
Q.S. water
It is an emulsion with a pH of between 1 and 4.
As in the previous example, 35 kg of an aqueous suspension at 10 o / o of laurylamine and 0.5 O / o of HCl are added thereto and an emulsion is obtained having qualities substantially similar to those of the example. 1.
Example 3
We prepare in a; first step 1 ton of emulsion of the following composition:
fluxed bitumen similar to that
from the example 1600 kg
amine:
EMI3.1
R being an alipha chain
tick of 16 to 18 atoms
from C 4 kg
hydrochloric acid, density
1,163 3,600 kg
Q.S. water
The above amine being directly dispersible in water can be used to raise the pH, and to the above emulsion is added 50 kg of a 10% suspension of this amine. An emulsion with a pH greater than 4 having excellent qualities is obtained.
Instead of the fluxed bitumen described, one could use any other usual bitumen fluxed with tar or petroleum oils or even non-fluxed bitumen with a penetration of between 180/200 and 80/100.
CLAIMS
I. Process for the preparation of binders consisting of aqueous acidic emulsions of hydrocarbon products, characterized in that firstly an aqueous emulsion of the hydrocarbon product is prepared using an amine and an acid, so that its pH is between 1 and 4 and, in a second step, a quantity of amine is added such that the pH of the emulsion rises to a value between 4 and 8.
II. Binder obtained by the process according to claim I.