EP3008132A1 - Additifs pour bitume industriel - Google Patents

Additifs pour bitume industriel

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Publication number
EP3008132A1
EP3008132A1 EP14749871.1A EP14749871A EP3008132A1 EP 3008132 A1 EP3008132 A1 EP 3008132A1 EP 14749871 A EP14749871 A EP 14749871A EP 3008132 A1 EP3008132 A1 EP 3008132A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bitumen
surfactant
bituminous composition
composition according
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14749871.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gilles Barreto
Juan Antonio Gonzalez Leon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arkema France SA
Original Assignee
Carbonisation et Charbons Actifs CECA SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carbonisation et Charbons Actifs CECA SA filed Critical Carbonisation et Charbons Actifs CECA SA
Publication of EP3008132A1 publication Critical patent/EP3008132A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3442—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having two nitrogen atoms in the ring
    • C08K5/3445—Five-membered rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09—Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2555/00—Characteristics of bituminous mixtures
    • C08L2555/40—Mixtures based upon bitumen or asphalt containing functional additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2555/00—Characteristics of bituminous mixtures
    • C08L2555/40—Mixtures based upon bitumen or asphalt containing functional additives
    • C08L2555/60—Organic non-macromolecular ingredients, e.g. oil, fat, wax or natural dye
    • C08L2555/62—Organic non-macromolecular ingredients, e.g. oil, fat, wax or natural dye from natural renewable resources
    • C08L2555/64—Oils, fats or waxes based upon fatty acid esters, e.g. fish oil, olive oil, lard, cocoa butter, bees wax or carnauba wax

Definitions

  • the present invention relates to the field of industrial bitumens, in particular the use of specific surfactants for reducing the viscosity of these industrial bitumens, and more particularly bitumens useful for the production of impermeable or waterproof products.
  • the present invention also relates to industrial bitumen compositions comprising at least one of said specific surfactants.
  • Impervious products include all types of products that are completely or at least partially liquid and / or gastight and / or temperature and / or noise-proof.
  • impervious products within the meaning of the present invention typically include roofing products, water repellents, noise damping products, thermal insulation products, adhesives, undercarriage putties for automotive industry, electrical cable joint protectors, joint fillers, bituminous marine mastics, for example those used for oil and gas pipeline joints, and the like.
  • impermeable products generally contain at least one industrial bitumen and, in order to improve their rheological properties, different dispersed mineral and / or organic elements, such as particles, beads, flakes, aggregates, fibers. and the like.
  • roofing products are commonly and mainly divided into three main types, which are: multilayer roofing, bituminous membranes (mainly used for flat roofs or low slope) and shingles (mainly used for steep roofs).
  • bituminous membranes mainly used for flat roofs or low slope
  • shingles mainly used for steep roofs.
  • Membranes are mainly marketed in Europe, while shingles and multiple covers are mainly marketed in North America.
  • the membranes and shingles are generally prepared from a nonwoven support (fabric, polymer mat, organic or inorganic felt and the like) which is then saturated with one or more bituminous compositions, usually comprising at least one industrial bitumen. typically an oxidized bitumen. Additional layers of the same or other bitumen (s) or the same or other bituminous composition (s) can then be applied to the saturated support. These layers may include hard bitumen, oxidized bitumen, polymer modified bitumen and bitumen containing different mineral and / or organic dispersed elements. Reference articles relating to these roofing products and their manufacturing processes are for example, and without limitation, "Asphalt smoke exposures during the manufacture of asphalt roofing products" (Publication No.
  • Bitumen or asphalt binders used for the aforementioned uses include different types of bitumen.
  • Bitumens which have undergone at least one chemical modification, such as oxidation, are most commonly used in order to improve their mechanical properties, such as ball-ring temperatures and also viscosity.
  • the improvement of the mechanical properties of bitumens used for the preparation of impermeable products is necessary to avoid creep or any degradation (flow, breakage, melting, etc.) during use, caused by climatic conditions (rain, heat from sun and the like), fumes, oils, solvents and their vapors.
  • bitumens having a high ball-ring temperature and / or viscosity must be heated to high temperatures, generally from about 180 ° C. to 200 ° C. or more, to achieve a bitumen viscosity level compatible with the manufacturing process and the desired production rate.
  • bituminous products which are processed at temperatures above 200 ° C are outside the REACH registration compliance.
  • US6306937 clearly raises the problems of high viscosity bitumens used for roofing products and discloses known techniques for reducing the viscosity of hard bitumens, whether oxidized or not, said techniques using large amounts of solvents , such as white spirit solvents, and proposes to add polybutene to reduce the viscosity of bitumens at low temperatures.
  • Other components may be added, such as known hydrophobic agents, as well as fatty acids and amines to facilitate the incorporation of polybutene into the bitumen.
  • polybutene as well as hydrophilic agents increases the viscosity at high temperatures and Large amounts of white spirit solvents are required to reduce the viscosity to acceptable levels in the examples.
  • CA1260653 discloses modified asphalt compositions for use as roofing materials, said compositions having low viscosity at elevated processing temperatures, while maintaining their mechanical properties at the temperatures of use. It is stipulated that the addition of 2% to 10% of a bis-stearoylamide is useful for reducing the viscosity of a bituminous composition for hiding application at processing temperatures. The practical reduction in viscosity shown in the examples is achieved by replacing a fully blown bitumen (high viscosity) with a mixture of fully blown and partially oxidized bitumen (lower viscosity) in the presence of the bis-stearoylamide additive. This additive is therefore not used to reduce the viscosity but to compensate for the reduction in the ball-ring temperature observed with the use of a partially oxidized bitumen.
  • Patent Application JP10182981A discloses a composition which can prevent an impervious layer of asphalt, useful as asphalt roofing material, from being deteriorated by alkaline water.
  • This composition contains an acidic organophosphate having a P-OH radical comprising a long chain hydrocarbon intramolecular group in a ratio of 0.1% by weight to 5% by weight relative to the asphalted composition.
  • the composition also contains an inorganic phosphorus compound, for example selected from phosphorus pentoxide (P2O5), polyphosphoric acid, phosphorus pentasulfide (P2S5), oxyphosphorus trichloride (POCI 3 ) and phosphorus trichloride (PCI 3 ), in a ratio of 0.075% by weight to 5% by weight relative to the asphalt composition.
  • an inorganic phosphorus compound for example selected from phosphorus pentoxide (P2O5), polyphosphoric acid, phosphorus pentasulfide (P2S5), oxyphosphorus trichloride (POCI 3 ) and phosphorus trichloride (PCI 3 ), in a ratio of 0.075% by weight to 5% by weight relative to the asphalt composition.
  • P2O5 phosphorus pentoxide
  • P2S5 polyphosphoric acid
  • P2S5 phosphorus pentasulfide
  • POCI 3 oxyphosphorus trichloride
  • the additives which can reduce the viscosity of hard bitumens, while retaining the mechanical properties at application temperatures, can also be used to reduce the production temperature of bituminous products (thus improving the handling of products and the safety of the product. process). These additives can also be used to increase the production speed of products impervious, while continuing to work at conventional high temperatures, since viscosity is an important variable that directs the processing speed, for example the maximum rate at which impregnation of the bitumen into the support occurs.
  • bitumen compositions such as hard bitumen compositions, and in particular oxidized bitumen compositions, which have a moderate to low viscosity at moderate to high temperatures.
  • the present invention aims to provide industrial bitumen compositions having a moderate to low viscosity at moderate to high temperatures and which can be easily prepared on an industrial scale.
  • a third objective is to provide industrial bitumen compositions, which allow rapid preparation of effective impervious materials, which can withstand all types of degradation (flow, rupture, fusion, etc.) during use, damage caused by climatic conditions (rain, heat of the sun, snow, cold, temperature variations and the like), fumes, oils, solvents and their vapors.
  • Yet another objective is to provide industrial bitumen compositions for the preparation of impermeable materials at reduced temperatures. Yet another object is to provide industrial bitumen compositions and impermeable materials containing said bitumen composition having less stress during their preparation and / or a lower heat shrinkage following the first cooling undergone during the process of manufacturing said impermeable materials. Yet another object is to provide industrial and waterproof materials containing said bitumen composition which are easier to recycle.
  • Yet another object is to provide industrial bitumen compositions which comprise one or more additives of low toxicity and preferably which are non-toxic or non-harmful to the environment, for humans and animals.
  • the present invention relates to a bituminous composition
  • a bituminous composition comprising:
  • Industrial bitumens are all types of bitumen that are not intended to prepare asphalt for the construction of roads. More specifically, industrial bitumens are hard bitumens at the application temperature, such as, for example, fully or partially oxidized oxidized bitumens and more generally bitumens of high bead ring temperature, that is to say bitumens which have generally a ball-ring temperature substantially higher than the bitumens useful for road construction. "Hard bitumens" are well known to those skilled in the art and readily available from bitumen plants as described in standard NF EN 13305 (September 2009).
  • "industrial bitumen” means a bitumen having a bead-ring temperature ranging from 50 ° C. to 180 ° C., preferably from 50 ° C. to 170 ° C., more preferably 70 ° C. at 160 ° C, still more preferably from 80 ° C to 150 ° C inclusive.
  • "Ball-ring temperature” is the temperature at which a disk of the test material is soft enough to allow a steel ball to fall, wrapped in the bituminous binder, a distance of 25 ⁇ 0.4 mm.
  • the ball-ring temperature is measured according to standard NF EN 1427 of June 2007 using an automatic ball-ring apparatus (for example an instrument Normalab Analis NBA440 instrument) with glycerol as a bath liquid.
  • oxidized bitumen represents any hard bitumen obtained by any chemical and / or physical treatment in such a way that, with respect to an untreated bitumen, it contains an increased proportion of asphaltenes, an decreased proportion of naphthenes and polar aromatics and the same proportion of saturated substances, as described in "The Bitumen Roofing Industry - A Global Perspective", published by the Asphalt Roofing Manufactures Association, 2nd Edition, March 201 1.
  • the oxidation of the bitumen can be carried out by several artificial means, such as the direct reaction with air, with or without catalysts at high temperatures, preferably from 200 ° C to 280 ° C inclusive.
  • the oxidation process can, however, occur "naturally” by exposing the bitumen or asphalt binder to air at room temperature for a very long time.
  • the bituminous binders present in road coatings after several years of use are therefore also considered oxidized bitumens in the context of the present invention.
  • bitumens that can be used to prepare the "oxidized bitumens" defined above are any types of bitumen or asphalt binders, and preferably bitumens selected from products obtained from petroleum by direct distillation. or by distillation of petroleum at reduced pressures, products obtained by extraction of tars and oil sands, oxidation and / or fluxing products with carbonaceous solvents, including paraffins and waxes of these bituminous materials, bitumens synthetic materials (as described in document FR 2 853 647 A1), tars, oily resins or indene-coumarone resins mixed with aromatic and / or paraffinic hydrocarbons, mixtures thereof and mixtures thereof. bituminous materials with acids and the like. These bitumens are modified in "oxidized bitumens" defined above by any techniques known to those skilled in the art, for example those described in "The Bitumen Roofing Industry - A Global Perspective", ibidem.
  • composition of the present invention therefore comprises at least one industrial bitumen, preferably at least one hard bitumen and in particular at least one oxidized bitumen as defined above and at least one surfactant.
  • the surfactants that can be used are all types of known surfactants.
  • Preferred surfactants are organic compounds comprising at least one hydrophilic moiety and at least one lipophilic moiety.
  • hydrophilic moiety means any fragment of the surfactant that is not a lipophilic moiety.
  • Lipophilic moiety means any portion of the surfactant consisting solely of carbon atoms and hydrogen atoms and wherein 3 or more carbon atoms are directly bonded to one another via a single, a double and / or a triple bond, and the hydrocarbon chain of 3 or more carbon atoms may be a combination or not of linear, branched and / or cyclic chains.
  • the surfactants for use in the present invention are those having at least one, preferably at least two, more preferably more than two and even more preferably all the following characteristics:
  • the surfactant comprises at least one lipophilic moiety for each individual hydrophilic moiety; 2) the surfactant comprises at least one lipophilic moiety which is an aliphatic or unsaturated or aromatic hydrocarbon chain comprising 6 or more carbon atoms;
  • the surfactant is an organic compound comprising at least one heteroatom, preferably at least two heteroatoms, selected from oxygen, nitrogen, phosphorus and sulfur;
  • the surfactant is an organic compound having a molecular weight ranging from 50 daltons to 2000 daltons, preferably from 150 daltons to 1500 daltons and more preferably from 250 daltons to 1000 daltons inclusive;
  • the surfactant comprises at least one oxygen atom and the ratio of the total number of oxygen atoms (O) to the total number of carbon atoms (C) is such that 0 ⁇ O / C ⁇ 0 , 5, preferably 0 ⁇ 0 / C ⁇ 0.33;
  • the surfactant comprises at least one oxygen atom and at least one nitrogen atom, and the ratio of the total number of oxygen atoms (O) to the total number of nitrogen atoms (N) is such that 1 ⁇ N / O ⁇ 4, preferably 1 ⁇ N / O ⁇ 3.
  • Preferred surfactants for use in the present invention are those having the characteristics 1), 2) and 3) as defined above.
  • Surfactants most preferred for use in the present invention are those having the characteristics 1), 2), 3) and 4) as defined above.
  • the surfactant is an organic compound comprising at least two heteroatoms chosen from oxygen, nitrogen, phosphorus and sulfur and having any of the other characteristics listed. above.
  • the surfactants for use in the present invention do not contain any -NH 2 group.
  • the surfactant intended for use in the composition of the present invention is a fatty acid chosen from, by way of nonlimiting examples, saturated linear or branched carboxylic acids. or partially unsaturated, C 6 -C 3 O, preferably C 8 -C 26 .
  • these fatty acids include caproic, caprylic, pelargonic, capric, undecylic, lauric, tridecylic, myristic, myristoleic, palmitic, palmitoleic, stearic, oleic, ricinoleic, linoleic, arachidic, arachidonic, cerotic, montanic and melissic acids and their derivatives. mixtures.
  • the surfactant intended for use in the composition of the present invention is a fatty amide chosen from linear or branched, saturated or partially unsaturated, unsubstituted, monosubstituted or disubstituted alkylamides. C 6 -C 3 o, preferably C 8 -C 26 .
  • these fatty amides include, in an illustrative and nonlimiting manner, hexanamide, heptanamide, octanamide, nonamide, decenamide, undecenamide, dodecenamide, 9c-dodecenamide, tridecenamide, tetradenenamide 9c-tetradecenamide, hexadecenamide, 9c-hexadecenamide, octadecenamide, 6c-octadecenamide, 9c-octadecenamide, 12-hydroxy-9c-octadecenamide, 9c, 12c, 15c-octadecenamide, nonadecenamide, eicosanamide, and mixtures thereof.
  • the surfactant is chosen from the esters of phosphoric acid and preferably from the (di) alkyl phosphate esters, still more preferably the alkoxylated esters of (di) alkylphosphate, such as ethoxylated, propoxylated and / or butoxylated esters of (di) alkylphosphate, such as, for example, those described in WO 2008/148974.
  • alkoxylated alkyl phosphate esters are ethoxylated alkyl phosphate esters and mixtures thereof, a typical example being the CECABASE ® RT BI09 available from CECA SA.
  • the surfactant intended for use in the present invention comprises at least one, and preferably one, five or six membered heterocyclic ring containing nitrogen and optionally, but preferably, an amide group.
  • examples of such surfactants include linear or branched C 6 -C 3 , preferably C 8 -C 2 6 alkylamidoalkyleneimidazolidinones, for example N- [2- (2-oxo-1-imidazolidinyl) ethyl] -9-octadecenamide (CAS 87041 - 09-6), linear or branched alkylènepi conclusionsrazines alkylamido-C 6 -C 3 o, preferably C 8 -C 2 6, e.g. CECABASE ® 280, available from CECA SA, and their mixtures.
  • Another embodiment of the present invention uses surfactants chosen from carboxylic acid salts of amines and diamines, such as di (fatty carboxylate) alkyldiamine salts.
  • these dicarboxylic acid diamine salts include Inipol ® and 002 ® Inipol OT2 available from CECA SA, and mixtures thereof.
  • Yet another embodiment of the present invention uses surfactants chosen from alkoxylated amines and alkoxylated polyamines, such as ethoxylated and / or propoxylated and / or butoxylated fatty alkylamines and ethoxylated and / or propoxylated fatty alkylpolyamines. and / or butoxylated, eg Dinoramox ® S12, the Dinoramox ® S7 available from CECA SA, and the like, and mixtures thereof.
  • the surfactants intended for use in the present invention do not lose more than 15% of their weight, preferably not more than 10%, more preferably not more than 5% of their weight. weight at 200 ° C when subjected to standard thermogravimetric analysis in air (1 L / h) at a heating rate of 2 ° C / min.
  • the surfactants intended to be used in the present invention decrease by 20%, preferably by 40%, more preferably by 50%, most preferably by 60% the viscosity of a industrial bitumen as measured in a dynamic shear rheometer at 150 ° C at a shear stress of 0.1 sec -1 using a parallel plate geometry (diameter 25 mm) after being heated for 20 minutes at the same temperature.
  • the amount of surfactant (s) present in the composition of the present invention may vary in large proportions. However, the amount of surfactant (s) is indeed lower than would be the necessary amount of a conventional solvent to reduce the viscosity of said bitumen. Consequently, the amount of surfactant (s) present in the composition of the invention generally ranges from 0.1% by weight to 4% by weight, limits included, relative to the weight total of said composition, preferably from 0.3% by weight to 3% by weight, inclusive, and even more preferably from 0.5% by weight to 2% by weight, inclusive, relative to the total weight of said composition; composition. A smaller amount of surfactant (s) would not lead to an effective reduction in the viscosity of industrial bitumen and a higher amount could act as a liquid solvent and affect the mechanical properties of the bitumen at application temperatures.
  • composition of the present invention may further comprise other additives known to those skilled in the art, such as, for example, and preferably chosen from polymers, fibers, clays, minerals, fillers, carbon nanotubes, glass fibers, wood pulp, ground rubber, organic tackifiers and the like as well as mixtures thereof.
  • additives known to those skilled in the art, such as, for example, and preferably chosen from polymers, fibers, clays, minerals, fillers, carbon nanotubes, glass fibers, wood pulp, ground rubber, organic tackifiers and the like as well as mixtures thereof.
  • inorganic additives containing phosphorus and in particular those chosen from phosphorus pentoxide (P2O5), polyphosphoric acid, phosphorus pentasulfide (P2S5), Oxyphosphorus trichloride (POCI 3 ) and phosphorus trichloride (PCI 3 ) are not preferred as other additives.
  • P2O5 phosphorus pentoxide
  • P2S5 polyphospho
  • the present invention relates to a bituminous composition
  • a bituminous composition comprising at least one industrial bitumen as defined above, at least one surfactant as defined above and optionally at least one additive.
  • inorganic phosphorus selected from phosphorus pentoxide (P2O 5 ), polyphosphoric acid, phosphoric acid, phosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ), oxyphosphorus trichloride (POCI 3 ) and phosphorus trichloride (PCI 3 ) in an amount of less than 0.07% by weight relative to the total weight of the bituminous composition.
  • the polymers that may be present in the compositions of the present invention are any types of polymers, preferably polymeric modifiers, also known as bitumen modification polymers.
  • polystyrene-b-butadiene SB
  • poly (styrene-b-butadiene-b-styrene) SBS
  • poly (styrene-b-isoprene-b-styrene) SBS
  • poly (styrene-b-isoprene-b-styrene) SIBS
  • SEBS hydrogenated SBS
  • composition of the present invention may be prepared by any method known to those skilled in the art.
  • the surfactant (s) is (are) added to an industrial bitumen which has been previously heated to a temperature ranging from 150 ° C to 250 ° C.
  • Other additives such as those described above, may be added preferably at the same time or before or after the surfactant (s).
  • the addition of the surfactant (s) and any other additives is carried out with stirring, or simultaneous or sequential addition of said additives, according to one or more known conventional techniques and for example using a mechanical stirrer and / or recirculation by a pump.
  • the present invention relates to the use of at least one surfactant as defined above for lowering the viscosity of a bituminous composition
  • a bituminous composition comprising at least one industrial bitumen, preferably a hard bitumen, more preferably an oxidized bitumen.
  • the hard or oxidized industrial bitumens are highly viscous at high temperatures, that is to say that the oxidized bitumens are of a much higher viscosity than the unoxidized bitumen corresponding to the same. temperature.
  • the inventors have surprisingly discovered that the addition of at least one surfactant in an industrial bitumen, preferably hard, more preferably oxidized, allows a significant decrease in the viscosity of said oxidized bitumen.
  • bituminous composition comprising at least one industrial bitumen as defined above leads to a decrease in the viscosity of said bituminous composition as described above.
  • the reduction of the viscosity (RV) is the ratio defined by the following formula:
  • RV - ⁇ -
  • V S A is the value of the viscosity of the bituminous composition containing the industrial bitumen a) and the surfactant b) and
  • VIB is the viscosity value of said industrial bitumen a), and where V S A and VIB are measured in a dynamic shear rheometer at 150 ° C and a shear stress of 0.1 sec- 1 , using a parallel plate geometry (25 mm diameter) after submitting to a heating for 20 minutes at the same temperature.
  • the present invention therefore also relates to bituminous compositions comprising at least one industrial bitumen as defined above and at least one surfactant which allows a reduction in viscosity (RV as defined above), such that:
  • 0 ⁇ RV ⁇ 0.8 preferably 0 ⁇ RV ⁇ 0.6, more preferably 0 ⁇ RV ⁇ 0.5, most preferably 0 ⁇ RV ⁇ 0.4.
  • the preparation of industrial bitumen-containing products and the like with the compositions of the present invention can now be carried out at elevated temperatures, even allowing a lower viscosity, compared to said non-agent containing bitumens. surfactants and therefore faster preparation processes and therefore more economical.
  • bituminous compositions of the invention it is also possible to combine the two advantages above for the production of products containing industrial bitumen, in particular impervious products, that is to say, to combine the lowering the production temperature and at the same time increasing the speed of production.
  • the preparation of products containing industrial bitumen, such as impermeable materials, and the like with the compositions of the present invention can now be carried out at elevated temperatures, thus allowing even a lower viscosity, relative to said industrial bitumens not containing surfactants.
  • lower stresses and / or lower heat shrinkage are observed during the production process of industrial bitumen-containing products, during cooling and, typically during the production process of impervious products such as shingles or membranes.
  • the bituminous composition described in the present invention can thus be applied to a substrate to produce an impermeable product, wherein the substrate or support may have been previously treated with another coating.
  • Non-limiting examples of supports include floors, walls, roofs, ceilings, tubes, and organic or inorganic supports, flexible, woven or non-woven, such as cellulose fibers, glass fibers, as well as felts, for example polyester felts. It has been observed, as another advantage, that the surfactant present in the bituminous composition of the invention allows a better wettability of said substrate or support.
  • bituminous compositions of the invention can therefore also provide additional advantages during production and for the final properties of products containing industrial bitumen, since lesser stresses must be applied, for example on a nonwoven support for production of shingles, membranes and the like. Similarly, production at lower temperatures when using the bituminous compositions of the invention results in lower residual heat stresses on products containing industrial bitumen, thus improving their final mechanical properties.
  • products containing industrial bitumen, such as impermeable materials, prepared from at least one composition according to the present invention are easy to recycle or are recycled in a more simple manner by compared to products containing industrial bitumen which do not include the composition of the present invention, due to the lower viscosities at the temperatures of the recycling processes.
  • the present invention relates to the use of at least one industrial bitumen composition as described above for the preparation of products containing industrial bitumen, such as impermeable materials, including, but not limited to, roofing, waterproofing and other water repellents, asphalt shingles, polymer-modified bitumen roofing products, roll roofing products, membranes , adhesives, pipe coatings, hydraulic products, paving mixes, channel, ditch and pond coverings, dam and bridge protections, hydrophobic paints, electrical cable joint protections, oil and gas pipeline joints, joint filling compounds, sound insulation products, reinforcement and underlay felts, lower protections for concrete based coatings Portland cement and the like.
  • industrial bitumen composition such as described above for the preparation of products containing industrial bitumen, such as impermeable materials, including, but not limited to, roofing, waterproofing and other water repellents, asphalt shingles, polymer-modified bitumen roofing products, roll roofing products, membranes , adhesives, pipe coatings, hydraulic products, paving mixes, channel, ditch and pond coverings,
  • the present invention relates to a product containing industrial bitumen, such as an impermeable material, as listed above.
  • Bituminous compositions are prepared as follows: 100 g of a 100/40 oxidized bitumen having a ring-ball temperature of 114 ° C. (bitumen A) in a metal container is heated at 180 ° C. in a furnace while 2 hours. Then, the container is taken from the oven and placed on a mechanical stirring apparatus equipped with a temperature controlled heating plate. When the temperature is stabilized at 180 ° C, the additive is introduced with stirring. The mixture is then stirred for a further 10 minutes, the stirring is stopped and the samples are poured onto a silicone mold. The samples are stored for 24 hours at 18 ° C overnight before measuring their viscosity using an Anton Paar MCR301 dynamic shear rheometer.
  • the viscosity of the compositions is measured at 150 ° C. as a function of a shear stress of 10 sec -1 to 0.1 sec -1 using a parallel plate geometry (diameter 25 mm) after having been subjected to heating for 20 min at the same temperature.
  • compositions tested are:
  • FIG. 1 shows the viscosity at 150 ° C. as a function of shear stress of each bituminous composition comprising bitumen A with the indicated amounts of solvent 1 and surfactant 1.
  • the decrease in viscosity is significantly greater than that obtained with 3% by weight of Solvent 1.
  • the composition having 3% by weight of surfactant 1 displays an even greater decrease in viscosity, which is more than an order of magnitude lower than pure bitumen at lower shear stresses. It is also interesting to point out the shape of the curve which is different for the composition containing 3% by weight of surfactant 1, corresponding to a lower sensitivity to the shear stress.
  • Bituminous compositions comprising a blown bitumen R100-40 supplied by Shell (Bitumen B) are prepared by adding respectively 1% by weight and 2% by weight of surfactant 2 available under the name Cecabase ® RT BI09 at CECA. SA One and two grams of Surfactant 2 were added respectively to 100 g of bitumen B, heated to 180 ° C and stirred using a mechanical stirrer in a manner similar to that described in Example 1.
  • FIG. 2 shows the viscosity of the composition comprising bitumen B with the indicated amounts of Surfactant 2, at a shear stress of 10 [1 / s] as a function of the temperature of the bituminous composition, measured using an Anton Paar MCR301 dynamic shear rheometer using parallel plate geometry (diameter 25 mm).
  • the viscosity of pure bitumen B is relatively sensitive to the temperature multiplying its value relatively significantly by a factor of 3 at a difference of only 20 ° C.
  • the compositions according to the present invention that is to say containing a surfactant, respectively at 1% by weight and 2% by weight not only show a significantly higher viscosity. low at all temperatures tested but also a significantly less significant influence of the temperature on the viscosity.
  • This illustrative example of the invention clearly shows that a process for preparing a product containing oxidized bitumen can be carried out at reduced temperatures of about 20 ° C or higher since the viscosity is well below these low temperatures. to that of pure oxidized bitumen.
  • compositions comprising a blown bitumen R100-40 supplied by Shell (Bitumen B) are prepared in a manner similar to Example 2, in order to evaluate the effect of the addition of a surfactant on the viscosity of an industrial bitumen.
  • the samples of these compositions are stored for 24 hours at 18 ° C. before measuring their viscosity using an Anton Paar MCR301 dynamic shear rheometer.
  • the viscosity of the pure bitumen and each of the compositions is measured at 150 ° C. at a shear stress of 0.1 sec -1 using a parallel plate geometry (diameter 25 mm) after having been heated for 20 minutes. at the same temperature.
  • compositions 1 to 6 are the following:
  • Composition 1 (according to the invention): 1% by weight of Surfactant 1, as in Example 1;
  • Composition 2 (according to the invention): 1% by weight of surfactant 2, which is Cecabase® RT BI09, available from CECA S.A .;
  • Composition 3 (according to the invention): 1% by weight of Surfactant 3, which is Surfaline® TS18L from CECA S.A. (ethoxylated tristyrylphenol);
  • Composition 4 (according to the invention): 1% by weight of Surfactant 4, which is Dinoramox® S12 from CECA S.A. (ethoxylated alkylamine);
  • Composition 5 (according to the invention): 2% by weight of Surfactant 5, which is Inipol® 002 from CECA S.A. (diamine dioleate);
  • Composition 6 (according to the invention): 2% by weight of surfactant 6, which is an octadecanamide (technical grade) of Sigma-Aldrich.
  • Composition 7 (comparative example): 1% by weight of surfactant 7, which is a surfactant based on a poly (ethylene oxide) / poly (propylene oxide) block copolymer prepared by ethoxylation (18). units of ethylene oxide) of a monobutyletherpolypropyleneglycol with a total molar mass of 3218 g / mol and an O / C ratio of 0.364;
  • Composition 8 (Comparative Example): 1% by weight of surfactant 5, which is the oleic acid amide of tetraethylenepentamine (CAS No. 68953-36-6). This surfactant has a N / O ratio of 5.
  • composition 9 (comparative example): 1% by weight of surfactant 2, and 0.4% by weight of phosphorus pentoxide.
  • Table 1 below shows the RV viscosity ratio measured for each of compositions 1 to 9.
  • compositions 1 to 6 according to the invention effectively lower the viscosity of an oxidized bitumen, highlighting the fact that from 1% by weight of the surfactant according to the invention, the viscosity of an industrial bitumen is surprisingly and very strongly lowered.
  • the surfactants which are outside the scope of the present invention are either less effective or result in an increase in the viscosity at the same concentrations.
  • the composition 9 has a high viscosity, more than 6 times higher than the viscosity of pure bitumen. This result demonstrates the dramatic effect on viscosity when inorganic phosphorus compounds are present in industrial bitumen compositions.

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Abstract

La présente invention concerne des compositions de bitume industriel, comprenant au moins un bitume industriel et au moins un agent tensioactif pour réduire la viscosité dudit bitume.La présente invention concerne également l'utilisation desdites compositions de bitume industriel pour la préparation de produits contenant du bitume industriel ainsi que les produits ainsi obtenus.

Description

ADDITIFS POUR BITUME INDUSTRIEL
[0001] La présente invention concerne le domaine des bitumes industriels, en particulier l'utilisation de surfactants spécifiques destinés à réduire la viscosité de ces bitumes industriels, et plus particulièrement des bitumes utiles pour la production de produits imperméables ou étanches. La présente invention concerne également des compositions de bitume industriel, comprenant au moins un desdits agents tensioactifs spécifiques.
[0002] Les produits imperméables comprennent tous les types de produits qui sont complètement ou au moins partiellement étanches aux liquides et/ou aux gaz et/ou à la température et/ou au bruit. Comme exemples non limitatifs, les produits imperméables au sens de la présente invention comprennent typiquement les produits de couverture, les produits d'hydrofugation, les produits amortisseurs de bruit, les produits d'isolation thermique, les adhésifs, les mastics pour trains de roulement destinés à l'industrie automobile, les protections de joints pour câbles électriques, les composés de remplissage de joint, les mastics marins bitumineux, par exemple ceux utilisés pour les joints de pipelines pour pétrole et gaz, et analogues.
[0003] Ces produits imperméables contiennent généralement au moins un bitume industriel ainsi que, en vue d'améliorer leurs propriétés rhéologiques, différents éléments dispersés minéraux et/ou organiques, tels que des particules, des billes, des paillettes, des agrégats, des fibres et analogues.
[0004] Parmi les produits imperméables, les produits de couverture sont couramment et principalement répartis en trois types principaux, qui sont : les couvertures multicouches, les membranes bitumineuses (principalement utilisées pour les toits plats ou à faible pente) et les bardeaux (principalement utilisés pour les toits à pente raide). Les membranes sont principalement commercialisées en Europe, alors que les bardeaux et les couvertures multiples sont principalement commercialisés en Amérique du Nord.
[0005] Les membranes et les bardeaux sont généralement préparés à partir d'un support non tissé (tissu, natte polymère, feutre organique ou inorganique et analogues) qui est ensuite saturé par une ou plusieurs compositions bitumineuses, comprenant couramment au moins un bitume industriel, typiquement un bitume oxydé. Des couches supplémentaires du même ou d'autres bitume(s) ou du même ou d'autres composition(s) bitumineuse(s) peuvent alors être appliquées sur le support saturé. Ces couches peuvent comprendre le bitume dur, le bitume oxydé, le bitume modifié par un polymère et un bitume contenant différents éléments dispersés minéraux et/ou organiques. Des articles de référence relatifs à ces produits de couverture et à leurs procédés de fabrication sont par exemple, et de manière non limitative, "Asphalt fume exposures during the manufacture of asphalt roofing products" (n° de publication 2001 -127 par NIOSH (US), (2001 ), disponible à www.cdc.gov/niosh), et "The Bitumen Roofing Industry - A global Perspective" publié par l'Asphalt Roofing Manufactures Association, 2ème édition, mars 201 1 , également disponible sur internet.
[0006] Les bitumes ou liants asphaltés utilisés pour les utilisations susmentionnées, parfois appelés « bitumes de couverture » pour produits de couverture, comprennent différents types de bitumes. On utilise le plus couramment des bitumes qui ont subi au moins une modification chimique, telle qu'une oxydation, afin d'améliorer leurs propriétés mécaniques, telles que les températures bille-anneau et également la viscosité. L'amélioration des propriétés mécaniques de bitumes utilisés pour la préparation de produits imperméables est nécessaire pour éviter le fluage ou une quelconque dégradation (écoulement, rupture, fusion, etc.) pendant l'utilisation, provoquée par les conditions climatiques (pluies, chaleur du soleil et analogues), les fumées, les huiles, les solvants et leurs vapeurs.
[0007] Comme inconvénient principal, pendant la préparation desdits produits imperméables, ces bitumes présentant une température bille-anneau et/ou une viscosité élevées doivent être chauffés à des températures élevées, généralement d'environ 180°C à 200°C ou plus, afin d'atteindre un niveau de viscosité du bitume compatible avec le procédé de fabrication et la vitesse de production souhaitée.
[0008] Ces températures élevées, qui sont nécessaires pour travailler efficacement ces bitumes durs pendant l'imprégnation du support de bardeaux ou de membranes, impliquent une consommation d'énergie élevée et génèrent des fumées qui peuvent être dangereuses pour les travailleurs et l'environnement. Il est à noter que les produits bitumineux, qui sont traités à des températures supérieures à 200°C sont en dehors de la conformité d'enregistrement REACH.
[0009] Le brevet US6306937 soulève clairement les problèmes de bitumes de haute viscosité utilisés pour les produits de couverture et divulgue des techniques connues pour réduire la viscosité de bitumes durs, qu'ils soient oxydés ou non, lesdites techniques utilisant des quantités importantes de solvants, tels que des solvants de type white spirit, et propose d'ajouter du polybutène afin de diminuer la viscosité des bitumes aux basses températures. D'autres composants peuvent être ajoutés, tels que des agents hydrophobes connus, ainsi que les acides gras et les aminés pour faciliter l'incorporation du polybutène dans le bitume. Cependant, il est stipulé que l'addition de polybutène ainsi que d'agents hydrophiles augmente la viscosité aux températures élevées et des quantités importantes de solvants de type white spirit sont nécessaires pour diminuer la viscosité à des niveaux acceptables dans les exemples.
[0010] Le brevet CA1260653 divulgue des compositions asphaltées modifiées destinées à une utilisation comme matériaux de couverture, lesdites compositions présentant une faible viscosité à des températures de traitement élevées, tout en conservant leurs propriétés mécaniques aux températures d'utilisation. Il est stipulé que l'addition de 2% à 10% d'un bis-stéaroylamide est utile pour réduire la viscosité d'une composition bitumineuse pour une application de couverture aux températures de traitement. La réduction pratique de la viscosité montrée dans les exemples est obtenue en replaçant un bitume complètement soufflé (viscosité élevée) par un mélange de bitume complètement soufflé et partiellement oxydé (de viscosité plus basse) en présence de l'additif bis- stéaroylamide. Cet additif n'est donc pas utilisé pour diminuer la viscosité mais pour compenser la réduction de la température bille-anneau observée avec l'utilisation d'un bitume partiellement oxydé.
[0011] La demande de brevet JP10182981A divulgue une composition qui peut empêcher une couche imperméable d'asphalte, utile comme matériau de couverture asphalté, d'être détériorée par de l'eau alcaline. Cette composition contient un organophosphate acide présentant un radical P-OH comprenant un groupe intramoléculaire hydrocarboné à longue chaîne dans un rapport de 0,1 % en poids à 5% en poids par rapport à la composition asphaltée. La composition contient également un composé phosphoré inorganique, par exemple choisi parmi le pentoxyde de phosphore (P2O5), l'acide polyphosphorique, le pentasulfure de phosphore (P2S5), le trichlorure d'oxyphosphore (POCI3) et le trichlorure de phosphore (PCI3), dans un rapport de 0,075% en poids à 5% en poids par rapport à la composition asphaltée. Selon cette divulgation, une feuille en fibres saturée par une composition asphaltée contenant un mélange d'un organophosphate acide et d'un composé phosphoré inorganique, conduit à un matériau de couverture à système asphalté, pour lequel la dégradation par l'humidité alcaline peut être empêchée. Cependant, il est actuellement connu, au sein de l'industrie des liants asphaltés, que les composés phosphorés inorganiques tendent en fait à augmenter la viscosité d'un liant asphalté. Ces effets sont par exemple décrits dans FR-A-2065076 et dans "Energy and Fuels", (2008), vol 22, page 2637 par J.F. Masson.
[0012] Les additifs qui peuvent diminuer la viscosité de bitumes durs, tout en conservant les propriétés mécaniques aux températures d'application, peuvent également être utilisés pour diminuer la température de production de produits bitumineux (améliorant ainsi la manipulation des produits et la sécurité du procédé). Ces additifs peuvent également être utilisés pour augmenter la vitesse de production des produits imperméables, tout en continuant à travailler aux températures élevées classiques, étant donné que la viscosité est une variable importante qui oriente la vitesse de traitement, par exemple la vitesse maximale à laquelle l'imprégnation du bitume dans le support se produit.
[0013] Il existe donc toujours, et il s'agit d'un premier objectif de la présente invention, un besoin pour des compositions de bitume industriel, telles que des compositions de bitume dur, et en particulier des compositions de bitume oxydé, qui présentent une viscosité modérée à basse à des températures modérées à élevées.
[0014] Comme deuxième objectif, la présente invention vise à fournir des compositions de bitume industriel présentant une viscosité modérée à basse à des températures modérées à élevées et qui peuvent être facilement préparées à l'échelle industrielle.
[0015] Un troisième objectif est de fournir des compositions de bitume industriel, qui permettent une préparation rapide de matériaux imperméables efficaces, qui peuvent résister à tous types de dégradations (écoulement, rupture, fusion, etc.) pendant l'utilisation, dégradations provoquées par les conditions climatiques (pluies, chaleur du soleil, neige, froid, variations de température et analogues), les fumées, les huiles, les solvants et leurs vapeurs.
[0016] Un autre objectif encore est de fournir des compositions de bitume industriel permettant la préparation de matériaux imperméables, à des températures réduites. Un autre objectif encore est de fournir des compositions de bitume industriel et des matériaux imperméables contenant ladite composition de bitume présentant moins de contraintes lors de leur préparation et/ou un retrait thermique moindre suite au premier refroidissement subi pendant le procédé de fabrication desdits matériaux imperméables. Un autre objectif encore est de fournir des matériaux industriels et imperméables, contenant ladite composition de bitume, qui sont plus faciles à recycler.
[0017] Encore un autre objet est de fournir des compositions de bitume industriel qui comprennent un ou plusieurs additifs de faible toxicité et de préférence qui soient non toxiques ou non nuisibles pour l'environnement, pour les êtres humains et les animaux.
[0018] Les inventeurs ont découvert à présent que les objectifs ci-dessus sont atteints en totalité ou en partie par les compositions de bitume oxydé de la présente invention, et qui est expliquée et détaillée ci-dessous.
[0019] Selon un premier aspect, la présente invention concerne une composition bitumineuse comprenant :
a) au moins un bitume industriel, et
b) au moins un agent tensioactif. [0020] Les bitumes industriels sont tous les types de bitume qui ne sont pas prévus pour préparer un enrobé destiné à la construction de routes. Plus spécifiquement, les bitumes industriels sont des bitumes durs à la température d'application, comme par exemple des bitumes oxydés complètement ou partiellement oxydés et plus généralement des bitumes de température bille-anneau élevée, c'est-à-dire des bitumes qui présentent généralement une température bille-anneau substantiellement plus élevée que les bitumes utiles pour la construction des routes. Les "bitumes durs" sont bien connus par l'homme du métier et facilement disponibles auprès des usines à bitume comme décrit dans la norme NF EN 13305 (septembre 2009).
[0021] Selon un mode de réalisation préférée, « bitume industriel » signifie un bitume présentant une température bille-anneau allant de 50°C à 180°C, de préférence de 50°C à 170°C, plus préférablement de 70°C à 160°C, encore plus préférablement de 80°C à 150°C, bornes incluses. La « température bille-anneau » est la température à laquelle un disque du matériau testé est suffisamment mou pour permettre à une bille en acier de tomber, enveloppée dans le liant bitumeux, d'une distance de 25 ± 0,4 mm. Pour cette invention, la température bille-anneau est mesurée selon la norme NF EN 1427 de juin 2007 en utilisant un appareil bille-anneau automatique (par exemple un instrument Normalab Analis NBA440 instrument) avec du glycérol comme liquide de bain.
[0022] Dans la présente invention, "bitume oxydé » représente un bitume dur quelconque obtenu par un quelconque traitement chimique et/ou physique de manière telle que, par rapport à un bitume non traité, il contient une proportion augmentée d'asphaltènes, une proportion diminuée de naphtènes et d'aromatiques polaires et la même proportion de substances saturées, comme décrit dans "The Bitumen Roofing Industry - A global Perspective", publié par l'Asphalt Roofing Manufactures Association, 2ème édition, mars 201 1 .
[0023] L'oxydation du bitume peut être réalisée par plusieurs moyens artificiels, tels que la réaction directe avec de l'air, avec ou sans catalyseurs à des températures élevées, de préférence de 200°C à 280°C inclus. Le procédé d'oxydation peut néanmoins survenir « naturellement » par l'exposition du bitume ou du liant asphalté à l'air à température ambiante pendant un très long laps de temps. Les liants bitumineux présents dans les revêtements de routes après plusieurs années d'utilisation sont donc également considérés comme des bitumes oxydés dans le contexte de la présente invention.
[0024] De préférence, « bitume oxydé » pour une utilisation dans les compositions de la présente invention comprennent des bitumes ou des asphaltes complètement ou partiellement soufflés à l'air qui peuvent contenir ou non d'autres additifs tels que des agents de modification polymères, également connus sous l'appellation polymères de modification du bitume, comme expliqué ci-après.
[0025] Les bitumes qui peuvent être utilisés pour préparer les « bitumes oxydés » définis ci-dessus sont n'importe quels types de bitumes ou de liants asphaltés, et de préférence des bitumes choisis parmi les produits obtenus à partir du pétrole par distillation directe ou par distillation de pétrole à des pressions réduites, les produits obtenus par extraction de goudrons et de sables bitumineux, les produits d'oxydation et/ou de fluxage avec des solvants carbonés, incluant les paraffines et les cires de ces matériaux bitumineux, les bitumes synthétiques (tels que décrits dans le document FR 2 853 647 A1 ), les goudrons, les résines huileuses ou les résines d'indène-coumarone mélangées avec des hydrocarbures aromatiques et/ou paraffiniques, les mélanges de ceux-ci et les mélanges de ces matériaux bitumineux avec des acides et analogues. Ces bitumes sont modifiés en « bitumes oxydés » définis ci-dessus par de quelconques techniques connues par l'homme du métier, par exemple celles décrites dans "The Bitumen Roofing Industry - A global Perspective", ibidem.
[0026] La composition de la présente invention comprend donc au moins un bitume industriel, de préférence au moins un bitume dur et en particulier au moins un bitume oxydé tel que défini ci-dessus et au moins un agent tensioactif. Les agents tensioactifs qui peuvent être utilisés sont tous types d'agents tensioactifs connus. Des agents tensioactifs préférés sont des composés organiques comprenant au moins un fragment hydrophile et au moins un fragment lipophile.
[0027] Dans le contexte de la présente invention, « fragment hydrophile » signifie un fragment quelconque de l'agent tensioactif qui n'est pas un fragment lipophile. « Fragment lipophile » signifie n'importe quelle partie de l'agent tensioactif constitué uniquement d'atomes de carbone et d'atomes d'hydrogène et dans laquelle 3 atomes de carbone ou plus sont liés directement les uns aux autres, via une simple, une double et/ou une triple liaison, et la chaîne hydrocarbonée de 3 atomes de carbone ou plus peut être une combinaison ou non de chaînes linéaires, ramifiées et/ou cycliques.
[0028] Selon une forme de réalisation préférée, les agents tensioactifs pour une utilisation dans la présente invention sont ceux présentant au moins une, de préférence au moins deux, plus préférablement plus de deux et encore plus préférablement toutes les caractéristiques suivantes :
1 ) l'agent tensioactif comprend au moins un fragment lipophile pour chaque fragment hydrophile individuel ; 2) l'agent tensioactif comprend au moins un fragment lipophile qui est une chaîne hydrocarbonée aliphatique ou insaturée ou aromatique comprenant 6 atomes de carbone ou plus ;
3) l'agent tensioactif est un composé organique comprenant au moins un hétéroatome, de préférence au moins deux hétéroatomes, choisis parmi l'oxygène, l'azote, le phosphore et le soufre ;
4) l'agent tensioactif est un composé organique présentant un poids moléculaire allant de 50 daltons à 2000 daltons, de préférence de 150 daltons à 1500 daltons et plus préférablement de 250 daltons à 1000 daltons inclus ;
5) l'agent tensioactif comprend au moins un atome d'oxygène et le rapport du nombre total d'atomes d'oxygène (O) au nombre total d'atomes de carbone (C) est tel que 0 < O/C < 0,5, de préférence 0 < O/C < 0,33 ;
6) l'agent tensioactif comprend au moins un atome d'oxygène et au moins un atome d'azote, et le rapport du nombre total d'atomes d'oxygène (O) au nombre total d'atomes d'azote (N) est tel que 1 < N/O < 4, de préférence 1 < N/O < 3.
[0029] Des agents tensioactifs préférés pour une utilisation dans la présente invention sont ceux qui présentent les caractéristiques 1 ), 2) et 3) telles que définies ci-dessus. Des agents tensioactifs tout à fait préférés pour une utilisation dans la présente invention sont ceux qui présentent les caractéristiques 1 ), 2), 3) et 4) telles que définies ci-dessus.
[0030] Selon une autre forme de réalisation préférée, les agents tensioactifs pour une utilisation dans la présente invention sont des composés organiques comprenant au moins un groupe chimique choisi parmi C=0, S=0 et P=0.
[0031] Selon une autre forme de réalisation préférée, les agents tensioactifs pour une utilisation dans la présente invention ne comprennent qu'un fragment lipophile contenant au moins 4 atomes de carbone lorsqu'il existe plus d'un fragment amide, « fragment amide » signifiant un groupe -C(=0)-N dans une chaîne linéaire (c'est-à-dire non cyclique).
[0032] Selon une autre forme de réalisation préférée, l'agent tensioactif est un composé organique comprenant au moins deux hétéroatomes, choisis parmi l'oxygène, l'azote, le phosphore et le soufre et présentant l'une quelconque des autres caractéristiques listées ci-dessus.
[0033] Selon une autre forme de réalisation préférée, les agents tensioactifs pour une utilisation dans la présente invention ne contiennent aucun groupe -NH2.
[0034] Selon encore un autre mode de réalisation préféré, l'agent tensioactif destiné à une utilisation dans la composition de la présente invention est un acide gras choisi parmi, à titre d'exemples non limitatifs, les acides carboxyliques linéaires ou ramifiés, saturés ou partiellement insaturés, en C6-C3o, de préférence en C8-C26. Des exemples de ces acides gras comprennent les acides caproïque, caprylique, pélargonique, caprique, undécylique, laurique, tridécylique, myristique, myristoléique, palmitique, palmitoléique, stéarique, oléique, ricinoléique, linoléique, arachidique, arachidonique, cérotique, montanique et mélissique et leurs mélanges.
[0035] Selon encore un autre mode de réalisation, l'agent tensioactif destiné à une utilisation dans la composition de la présente invention est un amide gras choisi parmi les alkylamides linéaires ou ramifiés, saturés ou partiellement insaturés, non substitués, monosubstitués ou disubstitués en C6-C3o, de préférence en C8-C26. Des exemples de ces amides gras comprennent, de manière illustrative et non limitative, l'hexanamide, l'heptanamide, l'octanamide, le nonamide, le décénamide, l'undécénamide, le dodécénamide, le 9c-dodécénamide, le tridécénamide, le tétradénénamide, le 9c-tétradécénamide, l'hexadécénamide, le 9c-hexadécénamide, l'octadécénamide, le 6c-octadécénamide, le 9c-octadécénamide, le 12-hydroxy-9c-octadécénamide, le 9c,12c,15c-octadécénamide, le nonadécénamide, l'eicosanamide, et leurs mélanges.
[0036] Comme autre mode de réalisation préféré, l'agent tensioactif est choisi parmi les esters de l'acide phosphorique et de préférence parmi les esters de (di)alkylphosphate, encore plus préférablement les esters alcoxylés de (di)alkylphosphate, tels que les esters éthoxylés, propoxylés et/ou butoxylés de (di)alkylphosphate, tels que par exemple ceux décrits dans le document WO 2008/148974. Des exemples d'esters alcoxylés d'alkylphosphate sont les esters éthoxylés d'alkylphosphate et leurs mélanges, un exemple caractéristique étant le Cecabase® RT BI09 disponible chez CECA S.A..
[0037] Selon un autre mode de réalisation préféré, l'agent tensioactif destiné à une utilisation dans la présente invention comprend au moins un, et de préférence un, noyau hétérocyclique de cinq ou six membres contenant de l'azote et éventuellement, mais de préférence, un groupe amide. Des exemples de tels agents tensioactifs comprennent les alkylamido-alkylène-imidazolidinones linéaires ou ramifiées en C6C3o, de préférence en C8-C26, par exemple le N-[2-(2-oxo-1 -imidazolidinyl)éthyl]-9-octadécénamide (CAS 87041 - 09-6), les alkylamido-alkylènepipérazines linéaires ou ramifiées en C6-C3o, de préférence en C8-C26, par exemple le Cecabase® 280, disponible chez CECA S.A., et leurs mélanges.
[0038] Un autre mode de réalisation de la présente invention utilise des agents tensioactifs choisis parmi les sels d'acide carboxylique d'amines et de diamines, tels que les sels d'alkyldiamine de di(carboxylate gras). Des exemples de ces sels de diamine de dicarboxylate incluent l'Inipol® 002 et l'Inipol® OT2 disponibles chez CECA S.A., et leurs mélanges. [0039] Encore un autre mode de réalisation de la présente invention utilise des agents tensioactifs choisis parmi les aminés alcoxylées et les polyamines alcoxylées, telles que les alkylamines grasses éthoxylées et/ou propoxylées et/ou butoxylées et les alkylpolyamines grasses éthoxylées et/ou propoxylées et/ou butoxylées, par exemple le Dinoramox® S12, le Dinoramox® S7 disponibles chez CECA S.A., et analogues, ainsi que leurs mélanges.
[0040] Selon un autre mode de réalisation préféré, les agents tensioactifs destinés à une utilisation dans la présente invention ne perdent pas plus de 15% de leur poids, de préférence pas plus de 10%, plus préférablement pas plus de 5% de leur poids à 200°C lorsqu'ils sont soumis à une analyse thermogravimétrique standard sous air (1 L/h) à une vitesse de chauffage de 2°C/min.
[0041] Selon un autre mode de réalisation préféré, les agents tensioactifs destinés à être utilisés dans la présente invention diminuent de 20%, de préférence de 40%, plus préférablement de 50%, le plus préférablement de 60% la viscosité d'un bitume industriel comme mesuré dans un rhéomètre à cisaillement dynamique à 150°C à une contrainte de cisaillement de 0,1 s"1 en utilisant une géométrie à plaques parallèles (diamètre 25 mm) après avoir été soumis à un chauffage pendant 20 minutes à la même température.
[0042] La quantité d'agent(s) tensioactif(s) présente dans la composition de la présente invention peut varier dans de grandes proportions. Toutefois, la quantité d'agent(s) tensioactif(s) est en effet plus basse que le serait la quantité nécessaire d'un solvant classique afin de réduire la viscosité dudit bitume. Par conséquent, la quantité d'agent(s) tensioactif(s) présent(s) dans la composition de l'invention s'étend généralement de 0,1 % en poids à 4% en poids, bornes incluses, par rapport au poids total de ladite composition, de préférence de 0,3% en poids à 3% en poids, bornes incluses, et encore plus préférablement de 0,5% en poids à 2% en poids, bornes incluses, par rapport au poids total de ladite composition. Une plus petite quantité d'agent(s) tensioactif(s) ne conduirait pas à une réduction efficace de la viscosité du bitume industriel et une quantité plus élevée pourrait agir comme solvant liquide et affecterait les propriétés mécaniques du bitume aux températures d'application.
[0043] La composition de la présente invention peut en outre comprendre d'autres additifs connus de l'homme du métier, tels que par exemple et de préférence choisis parmi les polymères, les fibres, les argiles, les minéraux, les charges, les nanotubes de carbone, les fibres de verre, la pulpe de bois, le caoutchouc broyé, les additifs d'adhésivité organiques et analogues ainsi que leurs mélanges. Toutefois, les additifs inorganiques contenant du phosphore et en particulier ceux choisis parmi le pentoxyde de phosphore (P2O5), l'acide polyphosphorique, le pentasulfure de phosphore (P2S5), le trichlorure d'oxyphosphore (POCI3) et le trichlorure de phosphore (PCI3), ne sont pas préférés comme autres additifs. Lorsque de tels additifs inorganiques contenant du phosphore sont présents dans la composition de l'invention, leur proportion ne devrait pas dépasser 0,07% en poids par rapport à ladite composition de bitume industriel.
[0044] Par conséquent, et comme mode de réalisation préféré, la présente invention concerne une composition bitumineuse comprenant au moins un bitume industriel tel que défini ci-dessus, au moins un agent tensioactif tel que défini ci-dessus et éventuellement au moins un additif inorganique de phosphore, choisi parmi le pentoxyde de phosphore (P2O5), l'acide polyphosphorique, l'acide phosphorique, le pentasulfure de phosphore (P2S5), le trichlorure d'oxyphosphore (POCI3) et le trichlorure de phosphore (PCI3) en une quantité inférieure à 0,07% en poids par rapport au poids total de la composition bitumineuse.
[0045] Les polymères qui peuvent être présents dans les compositions de la présente invention sont n'importe quels types de polymères, de préférence des agents de modification polymères, également connus comme polymères de modification du bitume.
[0046] Ces polymères, linéaires ou ramifiés et/ou chimiquement réticulés, sont bien connus par l'homme du métier et comprennent, en tant qu'exemples non limitatifs, le polybutadiène, le polyisoprène, le polychloroprène et leurs versions hydrogénées, le polyisobutylène, les copolymères à blocs du polybutadiène et de l'isoprène avec du styrène, et leurs versions hydrogénées, telles que le poly(styrène-b-butadiène) (SB), le poly(styrène-b-butadiène-b-styrène) (SBS), le poly(styrène-b-isoprène-b-styrène( (SIS), le poly(styrène-b-(isoprène-stat-butadiène)-b-styrène) ou le poly(styrène-b-isoprène-b- butadiène-b-styrène) (SIBS), le SBS hydrogéné (SEBS), le poly(styrène-b-butadiène-b- méthacrylate de méthyle( (SBM), sa version hydrogénée (SEBM), le poly(méthacrylate de méthyle-b-acrylate de butyle-b-méthacrylate de méthyle) (MAM), le poly(styrène-b- acrylate de butyle-b-styrène( (SAS), les copolymères statistiques de butadiène avec du styrène (SBR) et de l'acrylonitrile (NBR) et leurs versions hydrogénées, le caoutchouc de butyle ou un caoutchouc halogéné, le polyéthylène, le polypropylène, le copolymère d'éthylène-alcool vinylique, le copolymère d'éthylène-acétate de vinyle, le copolymère d'éthylène-propylène et le copolymère d'éthylène-propylène-diène (EPDM), les copolymères d'éthylène avec des monomères acryliques, les copolymères d'éthylène et d'esters acryliques, les copolymères d'éthylène, d'ester acrylique, d'anhydride maléique, les copolymères d'éthylène, d'ester acrylique, les esters acryliques fonctionnalisés, tels que l'acrylate ou le méthacrylate de glycidyle, disponibles chez la société ARKEMA sous la dénomination commerciale LOTADER®, les polymères ou copolymères acryliques ou méthacryliques tels que les résines à base d'esters (méth)acryliques, tels que le poly(acrylate de butyle) et ses copolymères avec le styrène, le méthacrylate de méthyle ou d'autres monomères acryliques, ainsi que leurs mélanges.
[0047] La composition de la présente invention peut être préparée selon tout procédé quelconque connu de l'homme du métier. Avantageusement, les agent(s) tensioactif(s) est(sont) ajouté(s) à un bitume industriel qui a été chauffé précédemment à une température allant de 150°C à 250°C. D'autres additifs, tels que ceux décrits ci-dessus peuvent être ajoutés de préférence en même temps ou encore avant ou après le(s) agent(s) tensioactif(s). L'addition des agent(s) tensioactif(s) et des éventuels autres additifs est réalisée sous agitation, ou encore ajout simultané ou séquencé desdits additifs, selon une ou plusieurs techniques classiques connues et par exemple en utilisant un agitateur mécanique et/ou une recirculation par une pompe.
[0048] Selon un autre aspect, la présente invention concerne l'utilisation d'au moins un agent tensioactif tel que défini ci-dessus pour abaisser la viscosité d'une composition bitumineuse comprenant au moins un bitume industriel, de préférence un bitume dur, plus préférablement un bitume oxydé.
[0049] Comme décrit ci-dessus, les bitumes industriels durs ou oxydés sont hautement visqueux aux températures élevées, c'est-à-dire que les bitumes oxydés sont d'une viscosité nettement plus élevée que le bitume non oxydé correspondant à la même température. Les inventeurs ont découvert de manière surprenante que l'addition d'au moins un agent tensioactif dans un bitume industriel, de préférence dur, plus préférablement oxydé, permet une diminution significative de la viscosité dudit bitume oxydé.
[0050] L'addition d'au moins un agent tensioactif comme défini ci-dessus, en une quantité de 0,1 % en poids à 4% en poids, bornes incluses, de préférence de 0,3% en poids à 3% en poids, bornes incluses, et plus préférablement de 0,5% en poids à 2% en poids, bornes incluses, dans une composition bitumineuse comprenant au moins un bitume industriel tel que défini ci-dessus conduit à une diminution de la viscosité de ladite composition bitumineuse comme décrit ci-dessus.
[0051] Pour le but de la présente invention, la réduction de la viscosité (RV) est le rapport défini par la formule suivante :
y
RV = -^- où VSA est la valeur de la viscosité de la composition bitumineuse contenant le bitume industriel a) et l'agent tensioactif b) et
VIB est la valeur de viscosité dudit bitume industriel a), et où VSA et VIB sont mesurés dans un rhéomètre dynamique à cisaillement à 1 50°C et à une contrainte de cisaillement de 0,1 s"1, en utilisant une géométrie à plaques parallèles (diamètre 25 mm) après soumission à un chauffage pendant 20 min à la même température.
[0052] La présente invention concerne donc également des compositions bitumineuses comprenant au moins un bitume industriel tel que défini ci-dessus et au moins un agent tensioactif qui permet une réduction de la viscosité (RV telle que définie ci-dessus), telle que :
0 < RV < 0,8, de préférence 0 < RV < 0,6, plus préférablement 0 < RV < 0,5, le plus préférablement 0 < RV < 0,4.
[0053] Contrairement à l'enseignement de l'état antérieur de la technique (cf. par exemple WO 2008/148974), où les agents tensioactifs, tels que les esters de phosphate, ne modifient pas la viscosité des bitumes classiques, il est à présent montré que les agents tensioactifs présentent un effet sur la viscosité de bitumes oxydés : comme stipulé ci-dessus, la viscosité est abaissée de manière substantielle.
[0054] La diminution de la viscosité de bitumes industriels, sans modifier ou substantiellement sans modifier leurs autres propriétés mécaniques a depuis longtemps été un problème dans l'industrie et la présente invention résoud à présent ce problème, de manière simple et efficace. La préparation de produits contenant du bitume industriel, tels que des matériaux imperméables, et analogues, avec les compositions de la présente invention peut à présent être effectuée à des températures plus basses, évitant ainsi des fumées toxiques et dangereuses et économisant une énergie de chauffage.
[0055] En variante, la préparation de produits contenant du bitume industriel et analogues avec les compositions de la présente invention peut à présent être effectuée à des températures élevées, permettant même une viscosité plus basse, par rapport auxdits bitumes ne contenant pas d'agents tensioactifs et par conséquent des procédés de préparation plus rapides et donc plus économiques.
[0056] Grâce aux compositions bitumineuses de l'invention, il est également possible de combiner les deux avantages ci-dessus pour la production de produits contenant du bitume industriel, en particulier de produits imperméables, c'est-à-dire de combiner l'abaissement de la température de production et en même temps l'augmentation de la vitesse de production.
[0057] En variante, la préparation de produits contenant du bitume industriel, tels que des matériaux imperméables, et analogues avec les compositions de la présente invention peut à présent être effectuée à des températures élevées, permettant ainsi même une viscosité plus basse, par rapport auxdits bitumes industriels ne contenant pas d'agents tensioactifs. Comme conséquence avantageuse, on observe de moindres contraintes et/ou un retrait thermique moindre pendant le procédé de production de produits contenant du bitume industriel, lors du refroidissement et, de manière caractéristique pendant le procédé de production de produits imperméables tels que les bardeaux ou les membranes. La composition bitumineuse décrite dans la présente invention peut ainsi être appliquée à un substrat pour produire un produit imperméable, dans lequel le substrat ou support peut avoir fait l'objet d'un traitement antérieur avec un autre revêtement. Des exemples non limitatifs de supports comprennent les sols, murs, toits, plafonds, tubes, et les supports organiques ou minéraux, flexibles, tissés ou non- tissés, tels que les fibres de cellulose, les fibres de verre, ainsi que les feutres, par exemple les feutres polyester. Il a été observé, comme autre avantage, que l'agent tensio- actif présent dans la composition bitumineuse de l'invention permet une meilleure mouillabilité dudit substrat ou support.
[0058] Les compositions bitumineuses de l'invention peuvent donc également fournir des avantages supplémentaires lors de la production et pour les propriétés finales de produits contenant du bitume industriel, puisque que des contraintes moindres doivent être appliquées, par exemple sur un support non tissé pendant la production de bardeaux, de membranes et analogues. De manière similaire, la production à des températures inférieures lors de l'utilisation des compositions bitumineuses de l'invention résulte en des contraintes thermiques résiduelles plus basses sur les produits contenant du bitume industriel, améliorant ainsi leurs propriétés mécaniques finales.
[0059] Comme autre avantage de la présente invention, les produits contenant du bitume industriel, tels que les matériaux imperméables, préparés à partir d'au moins une composition selon la présente invention, sont faciles à recycler ou sont recyclés de manière plus simple par rapport aux produits contenant du bitume industriel qui n'incluent pas de composition de la présente invention, grâce aux viscosités plus basses aux températures des procédés de recyclage.
[0060] Par conséquent, et selon un autre aspect, la présente invention concerne l'utilisation d'au moins une composition de bitume industriel telle que décrite ci-dessus pour la préparation de produits contenant du bitume industriel, tels que des matériaux imperméables, incluant, de manière non limitative, des produits de couverture, d'étanchéité et d'autres produits d'hydrofugation, les bardeaux asphaltés, les produits de couverture à base de bitume modifié par un polymère, les produits de couverture en rouleau, les membranes, les adhésifs, les revêtements de tuyaux, les produits hydrauliques, les enrobés de revêtement, les revêtements de canaux, de fossés et d'étangs, les protections de barrages et de ponts, les peintures hydrophobes, les protections de joints de câbles électriques, les joints de pipelines pour pétrole et gaz, les composés de remplissage de joints, les produits d'isolation phonique, les feutres de renforcement et de sous-couche, les protections inférieures pour les revêtements en béton à base de ciment Portland et analogues.
[0061] Selon encore un autre aspect, la présente invention concerne un produit contenant du bitume industriel, tel qu'un matériau imperméable, comme listé ci-dessus.
[0062] La présente invention est en outre illustrée par les exemples suivants qui ne visent pas à limiter l'étendue recherchée de la protection qui est définie dans les revendications annexées.
Exemple 1
[0063] Des compositions bitumineuses sont préparées comme suit : 100 g d'un bitume oxydé 100/40 présentant une température bille-anneau de 1 14°C (bitume A) dans un récipient métallique est chauffé à 180°C dans un four pendant 2 heures. Ensuite, le récipient est prélevé du four et placé sur un appareil d'agitation mécanique équipé d'une plaque de chauffage à température commandée. Lorsque la température est stabilisée à 180°C, l'additif est introduit sous agitation. Le mélange est ensuite agité pendant 10 minutes supplémentaires, l'agitation est arrêtée et les échantillons sont versés sur un moule en silicone. Les échantillons sont entreposés pendant 24 heures à 18°C pendant une nuit avant de mesurer leur viscosité à l'aide d'un rhéomètre dynamique à cisaillement Anton Paar MCR301. La viscosité des compositions est mesurée à 150°C en fonction d'une contrainte de cisaillement de 10 s"1 à 0,1 s-1 en utilisant une géométrie à plaques parallèles (diamètre 25 mm) après avoir été soumises à un chauffage pendant 20 min à la même température.
[0064] Les compositions testées sont :
• Bitume A pur, c'est-à-dire sans additif ;
• Bitume A + 3% en poids de Solvant 1 , qui est l'ester méthylique d'huile de colza (disponible commercialement sous la dénomination Solvester) ;
• Bitume A + 1 % en poids d'Agent tensioactif 1 , qui est le N-[2-(2-oxo-1 - imidazolidinyl)éthyl]-9-octadécénamide (CAS 87041 -09-6) ; et
• Bitume A + 3% en poids d'Agent tensioactif 1 .
[0065] La Figure 1 annexée montre la viscosité à 150°C en fonction d'une contrainte de cisaillement de chaque composition bitumineuse comprenant le bitume A avec les quantités indiquées de Solvant 1 et d'Agent tensioactif 1 .
[0066] Il découle clairement de cette figure 1 qu'il existe une influence de la contrainte de cisaillement sur la viscosité du bitume A pur, présentant une plus grande valeur à une contrainte de cisaillement basse. La composition contenant 3% en poids de solvant présente un comportement similaire à celui du bitume pur A à une viscosité légèrement inférieure aux contraintes de cisaillement plus basses. Les compositions contenant l'Agent tensioactif 1 selon la présente invention affichent une diminution significative sur la viscosité du bitume A.
[0067] Avec 1 % en poids d'Agent tensioactif 1 , la diminution de la viscosité est nettement plus grande que celle obtenue avec 3% en poids de Solvant 1. La composition présentant 3% en poids d'Agent tensioactif 1 (même quantité que pour la composition avec le Solvant 1 ), affiche une diminution encore plus grande de la viscosité, qui est inférieure de plus d'un ordre de grandeur que le bitume pur aux contraintes de cisaillement inférieures. Il est intéressant de souligner également la forme de la courbe qui est différente pour la composition contenant 3% en poids d'Agent tensioactif 1 , correspondant à une plus faible sensibilité à la contrainte de cisaillement.
[0068] Cet exemple montre clairement que la présente invention n'est pas basée sur la dissolution ou le fluxage, comme dans le cas d'un simple solvant, mais qu'il existe effectivement un effet surprenant lié à l'addition d'un agent tensioactif qui semble effectivement interagir avec le bitume oxydé, résultant en une diminution précieuse de sa viscosité.
Exemple 2
[0069] Des compositions bitumineuses comprenant un bitume soufflé R100-40 fourni par Shell (Bitume B) sont préparées en ajoutant respectivement 1 % en poids et 2% en poids d'Agent tensioactif 2 disponible sous le nom de Cecabase® RT BI09 chez CECA S.A. On ajoute respectivement un et deux grammes de l'Agent tensioactif 2 à 100 g de bitume B, chauffé à 180°C et agité en utilisant un agitateur mécanique de manière similaire à celle décrite dans l'exemple 1.
[0070] La Figure 2 annexée montre la viscosité de la composition comprenant le bitume B avec les quantités indiquées d'Agent tensioactif 2, à une contrainte de cisaillement de 10 [1/s] en fonction de la température de la composition bitumineuse, mesurée à l'aide d'un rhéomètre dynamique à cisaillement Anton Paar MCR301 utilisant une géométrie à plaques parallèles (diamètre 25 mm).
[0071] Il peut être observé que la viscosité du bitume B pur est relativement sensible à la température multipliant sa valeur de manière relativement importante par un facteur 3 à une différence de seulement 20°C. À l'inverse, les compositions selon la présente invention, c'est-à-dire contenant un agent tensioactif, respectivement à raison de 1 % en poids et de 2% en poids non seulement montrent une viscosité significativement plus basse à toutes les températures testées mais également une influence nettement moins forte de la température sur la viscosité. Cet exemple illustratif de l'invention montre clairement qu'un procédé de préparation d'un produit contenant du bitume oxydé peut être effectué à des températures réduites d'environ 20°C ou plus étant donné que la viscosité est nettement inférieure à ces températures basses à celle du bitume oxydé pur. Il est également possible de réaliser un tel procédé de préparation à des températures plus élevées, où la viscosité des compositions de la présente invention est toujours inférieure à celle du bitume oxydé pur, l'avantage de ces viscosités inférieures étant un écoulement, un mélange, un revêtement et analogues plus faciles et plus rapides.
Exemple 3
[0072] Neuf compositions bitumineuses (Composition 1 à Composition 9) comprenant un bitume soufflé R100-40 fourni par Shell (Bitume B) sont préparées de manière similaire à l'exemple 2, afin d'évaluer l'effet de l'addition d'un agent tensioactif sur la viscosité d'un bitume industriel. Les échantillons de ces compositions sont entreposés pendant 24 heures à 18°C avant de mesurer leur viscosité à l'aide d'un rhéomètre dynamique à cisaillement Anton Paar MCR301 . La viscosité du bitume pur et de chacune des compositions est mesurée à 150°C à une contrainte de cisaillement de 0,1 s"1 en utilisant une géométrie à plaques parallèles (diamètre 25 mm) après avoir été soumises à un chauffage pendant 20 min à la même température.
[0073] Les compositions 1 à 6 sont les suivantes :
• Composition 1 (selon l'invention) : 1 % en poids d'Agent tensioactif 1 , comme dans l'exemple 1 ;
• Composition 2 (selon l'invention) : 1 % en poids d'Agent tensioactif 2, qui est le Cecabase® RT BI09, disponible chez CECA S.A. ;
• Composition 3 (selon l'invention) : 1 % en poids d'Agent tensioactif 3, qui est le Surfaline® TS18L de CECA S.A. (tristyrylphénol éthoxylé) ;
• Composition 4 (selon l'invention) : 1 % en poids d'Agent tensioactif 4, qui est le Dinoramox® S12 de CECA S.A. (alkylamine éthoxylée) ;
• Composition 5 (selon l'invention) : 2% en poids d'Agent tensioactif 5, qui est l'Inipol® 002 de CECA S.A. (dioléate de diamine);
• Composition 6 (selon l'invention): 2% en poids d'agent tensioactif 6, qui est un octadécanamide (de qualité technique) de Sigma-AIdrich.
• Composition 7 (exemple comparatif) : 1 % en poids d'agent tensioactif 7, qui est un tensioactif à base d'un copolymère à blocs de poly(oxyde d'éthylène)/poly(oxyde de propylène) préparé par éthoxylation (18 unités d'oxyde d'éthylène) d'un monobutylétherpolypropylèneglycol de masse molaire totale de 3218 g/mole, et présente un rapport O/C de 0,364 ;
• Composition 8 (exemple comparatif) : 1 % en poids d'agent tensioactif 5, qui est l'amide d'acide oléique de la tétraéthylènepentamine (CAS n° 68953-36-6). Cet agent tensioactif présente un rapport N/O de 5.
• Composition 9 (exemple comparatif) : 1 % en poids d'agent tensioactif 2, et 0,4% en poids de pentoxyde de phosphore.
[0074] Le tableau 1 ci-après présente le rapport de viscosité RV mesuré pour chacune des compositions 1 à 9.
-- Tableau 1 :
[0075] Ces résultats montrent que les compositions 1 à 6 selon l'invention abaissent effectivement la viscosité d'un bitume oxydé, mettant en évidence le fait qu'à partir de 1 % en poids de l'agent tensioactif selon l'invention, la viscosité d'un bitume industriel est étonnamment et très fortement abaissée.
[0076] Ces résultats montrent également que les agents tensioactifs qui sont en dehors de l'étendue de la présente invention sont soit moins efficaces, soit résultent en une augmentation de la viscosité aux mêmes concentrations. En particulier, la composition 9 présente une viscosité élevée, plus de 6 fois plus élevée que la viscosité du bitume pur. Ce résultat prouve l'effet dramatique sur la viscosité lorsque des composés phosphorés inorganiques sont présents dans des compositions industrielles du bitume.

Claims

REVENDICATIONS
1. Composition bitumineuse comprenant :
a) au moins un bitume industriel, et
b) au moins un agent tensioactif.
2. Composition bitumineuse selon la revendication 1 , ledit au moins un agent tensioactif présentant au moins une, de préférence au moins deux, plus préférablement plus de deux et encore plus préférablement toutes les caractéristiques suivantes :
1 ) l'agent tensioactif comprend au moins un fragment lipophile pour chaque fragment hydrophile individuel ;
2) l'agent tensioactif comprend au moins un fragment lipophile qui est une chaîne hydrocarbonée aliphatique ou insaturée ou aromatique comprenant 6 atomes de carbone ou plus ;
3) l'agent tensioactif est un composé organique comprenant au moins un hétéroatome, de préférence au moins deux hétéroatomes, choisis parmi l'oxygène, l'azote, le phosphore et le soufre ;
4) l'agent tensioactif est un composé organique présentant un poids moléculaire allant de 50 daltons à 2000 daltons, de préférence de 150 daltons à 1500 daltons et plus préférablement de 250 daltons à 1000 daltons inclus ;
5) l'agent tensioactif comprend au moins un atome d'oxygène et le rapport du nombre total d'atomes d'oxygène (O) au nombre total d'atomes de carbone (C) est tel que 0 < O/C < 0,5, de préférence 0 < O/C < 0,33 ;
6) l'agent tensioactif comprend au moins un atome d'oxygène et au moins un atome d'azote, et le rapport du nombre total d'atomes d'oxygène (O) au nombre total d'atomes d'azote (N) est tel que 1 < N/O < 4, de préférence 1 < N/O < 3.
3. Composition bitumineuse selon la revendication 1 ou 2, la quantité d'agent(s) tensioactif(s) s'étendant de 0,1 % en poids à 4% en poids, de préférence de 0,3% en poids à 3% en poids et plus préférablement de 0,5% en poids à 2% en poids par rapport au poids total de la composition bitumineuse.
4. Composition bitumineuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre d'autres additifs, de préférence choisis parmi les polymères, les fibres, les argiles, les minéraux, les charges, les nanotubes de carbone, les fibres de verre, la pâte mécanique, le caoutchouc broyé, les additifs d'adhésivité organiques et analogues ainsi que leurs mélanges.
5. Composition bitumineuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant éventuellement en outre au moins un additif inorganique de phosphore, choisi parmi le pentoxyde de phosphore (P2O5), l'acide polyphosphorique, l'acide phosphorique, le pentasulfure de phosphore (P2S5), le trichlorure d'oxyphosphore (POCI3) et le trichlorure de phosphore (PCI3) en une quantité inférieure à 0,07% en poids par rapport au poids total de la composition bitumineuse.
6. Composition bitumineuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit au moins un bitume industriel étant un bitume dur.
7. Composition bitumineuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit au moins un bitume industriel étant un bitume oxydé.
8. Composition bitumineuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit au moins un bitume industriel présentant une température bille-anneau s'étendant de 50°C à 180°C, de préférence de 50°C à 170°C, plus préférablement de 50°C à 150°C, bornes incluses.
9. Composition bitumineuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit au moins un agent tensioactif étant un acide gras choisi parmi les acides carboxyliques linéaires ou ramifiés, saturés ou partiellement insaturés en C6-C3o, de préférence en C8-C26, de préférence choisi parmi les acides caproïque, caprylique, pélargonique, caprique, undécylique, laurique, tridécylique, myristique, myristoléique, palmitique, palmitoléique, stéarique, oléique, ricinoléique, linoléique, arachidique, arachidonique, cérotique, montanique et mélissique, et leurs mélanges.
10. Composition bitumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, ledit au moins un agent tensioactif étant un amide gras choisi parmi les alkylamides linéaires ou ramifiés, saturés ou partiellement insaturés, non substitués, monosubstitués ou disubstitués en C6-C3o, de préférence en C8-C26, et de préférence choisi parmi l'hexanamide, l'heptanamide, l'octanamide, le nonamide, le décénamide, l'undécénamide, le dodécénamide, le 9c-dodécénamide, le tridécénamide, le tétradécénamide, le 9c- tétradécénamide, l'hexadécénamide, le 9c-hexadécénamide, l'octadécénamide, le 6c- octadécénamide, le 9c-octadécénamide, le 12-hydroxy-9c-octadécénamide, le 9c,12c,15c-octadécénamide, le nonadécénamide, l'eicosanamide, et leurs mélanges.
11. Composition bitumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, ledit au moins un agent tensioactif étant choisi parmi les esters de l'acide phosphorique et de préférence parmi les esters de (di)alkylphosphate, encore plus préférablement parmi les esters alcoxylés de (di)alkylphosphate.
12. Composition bitumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, ledit au moins un agent tensioactif comprenant au moins un, et de préférence un, noyau hétérocyclique de cinq ou six membres contenant de l'azote et éventuellement, mais de préférence, un groupe amide, ledit au moins un agent tensioactif étant de préférence choisi parmi les alkylamido-alkylène-imidazolidinones linéaires ou ramifiées en C6-C3o, de préférence en C8-C26, les alkylamido-alkylènepipérazines linéaires ou ramifiées en C6-C3o, de préférence en C8-C26 et leurs mélanges.
13. Composition bitumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, ledit au moins un agent tensioactif étant choisi parmi les sels d'acide carboxylique d'amines et de diamines, tels que les sels d'alkyldiamine de di(carboxylate gras).
14. Composition bitumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, ledit au moins un agent tensioactif étant choisi parmi les alkylamines grasses éthoxylées et/ou propoxylées et/ou butoxylées et les alkylpolyamines grasses éthoxylées et/ou propoxylées et/ou butoxylées.
15. Utilisation d'au moins un agent tensioactif pour abaisser la viscosité d'une composition bitumineuse comprenant au moins un bitume industriel, de préférence un bitume dur, plus préférablement un bitume oxydé, ledit au moins un agent tensioactif étant tel que défini dans les revendications 2 à 14.
16. Utilisation de la composition bitumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, pour la préparation d'un produit contenant du bitume industriel.
17. Utilisation selon la revendication 16, le produit contenant du bitume industriel étant un produit imperméable et de préférence un produit imperméable choisi parmi les produits de couverture, d'étanchéité et d'autres produits d'hydrofugation, les bardeaux asphaltés, les produits de couverture à base de bitume modifié par un polymère, les produits de couverture en rouleau, les membranes, les adhésifs, les revêtements de tuyaux, les produits hydrauliques, les enrobés de revêtement, les revêtements de canaux, de fossés et d'étangs, les protections de barrages et de ponts, les peintures hydrophobes, les protections de joints de câbles électriques, les joints de pipelines pour pétrole et gaz, les composés de remplissage de joints, les produits d'isolation phonique, les feutres de renforcement et de sous-couche, les protections inférieures pour les revêtements en béton à base de ciment Portiand et analogues.
18. Produit bitumineux comprenant au moins une composition bitumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 14.
19. Produit bitumineux selon la revendication 18, qui est un produit imperméable et de préférence un produit imperméable choisi parmi les produits de couverture, d'étanchéité et d'autres produits d'hydrofugation, les bardeaux asphaltés, les produits de couverture à base de bitume modifié par un polymère, les produits de couverture en rouleau, les membranes, les adhésifs, les revêtements de tuyaux, les produits hydrauliques, les enrobés de revêtement, les revêtements de canaux, de fossés et d'étangs, les protections de barrages et de ponts, les peintures hydrophobes, les protections de joints de câbles électriques, les joints de pipelines pour pétrole et gaz, les composés de remplissage de joints, les produits d'isolation phonique, les feutres de renforcement et de sous-couche, les protections inférieures pour les revêtements en béton à base de ciment Portiand et analogues.
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