FR2894845A1 - Procede de preparation d'une emulsion calibree - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé semi continu de préparation d'une émulsion de gouttelettes d'une phase A dans une phase B, comprenant les étapes suivantes :(i) mélange d'une quantité de phase A et d'une quantité de phase B au moyen d'un système de mélange à arbres multiples comprenant au moins un agitateur raclant, de manière à obtenir une dispersion de la phase A dans la phase B avec une concentration volumique de la phase A supérieure à 74 % ;(ii) dilution de la dispersion obtenue à l'étape (i) par ajout d'une quantité supplémentaire de phase B, et mélange au moyen dudit système de mélange à arbres multiples, de manière à obtenir une émulsion de gouttelettes d'une phase A dans une phase B.

Description

1 PROCEDE DE PREPARATION D'UNE EMULSION CALIBREE DOMAINE TECHNIQUE La

presente invention concerne un procede de preparation d'une emulsion calibree, notamment d'une emulsion bitumineuse ; elle concerne egalement les emulsions preparees selon ce procede.

ETAT DE LA TECHNIQUE Les emulsions sont compose-es de phases liquides immiscibles stabilise-es par un ou plusieurs tensioactifs. La necessite d'assurer une performance accrue et d'etendre les champs d'application des emulsions s'effectue par la calibration de leur granulometrie. C'est ainsi que, dans le cas du bitume emulsifie, 1'amelioration des proprietes de 1'emulsion, notamment dans le domaine du revet:ement routier (facilite et securite de mise en muvre, homogeneite apres le sechage...), passe par 1'obtention d'une granulometrie plus fine que celle actuellement produite sur les unites industrielles. Par granulometrie plus fine, on entend une reduction de la taille moyenne des gouttelettes et de leur polydispersite par rapport aux procedes existants.

Deux methodes sont a priori envisageables pour modifier la granulometrie d'une emulsion : 1) le changement des parametres physico-chimiques de 1'emulsion ; 2) le changement du procede de fabrication, ou procede d'emulsification. Toutefois, les applications specifiques des emulsions limitent souvent les modifications liees aux parametres physico-chimiques, si bien que la modification du procede

R:ABrevets\24300`24 38 8--05 1 2 1 5-texte_depot.doc - 15/12/05 - 1/31 d'emulsification reste pratiquement la seule possibilite pour atteindre cet objectif. Les procedes d'emulsification sont generalement developpes et mis a 1'echelle en regime turbulent. L'etat de 1'art de 1'emulsification dans ce regime a conduit a 1'identification d'un critere de dimensionnement qui relie la taille moyenne des gouttelettes a la puissance dissipee au sein du melangeur. Les developpements technologiques relatifs aux procedes d'emulsification se sont donc orientes vers la maximisation et/ou le controle de la puissance dissipee au sein des geometries de melange. Typiquement, la puissance dissipee localement varie entre 104 W/m3 et 10' W/m3 et la vitesse peripherique du mobile d'agitation est superieure a 10 m/s. Selon 1'approche decrite plus haut, la reussite de 1'objectif de controle et de reduction de la granulometrie repose sur la conception d'equipements plus performants (pieces rotatives a haute vitesse sur des geometries munies d'entrefers generalement inferieurs a 1 mm). Une telle conception genere des complications mecaniques importantes d'autant plus considerables sur les unites industrielles. De plus, cette intensification de la puissance dissipee s'accompagne souvent d'une diminution importante du temps de sejour dans la zone de cisaillement accentuant ainsi les phenomenes de re-coalescence des gouttelettes et limitant 1'effet attendu de la puissance dissipee sur le diametre moyen des gouttelettes. C'est pourquoi les procedes classiques d'emulsification disponibles a 1'echelle industrielle demeurent largement insatisfaisants.

Par ailleurs, it faut noter que la production d'emulsions a forte concentration en phase dispersee (c'est-a-dire a plus de 70 % environ de phase dispersee) fait generalement appel a des techniques specifiques. A titre d'exemple de procede d'emulsification en regime concentre, le document GB 1283462 propose un systeme pour la production continue d'une emulsion d'huile dans 1'eau, comprenant un batteur rotatif de type planetaire, et dans lequel les phases destinees a etre emulsionnees et R:\Brevets \24300\24388--051215-texte_ depot.doc - 15/12/05 - 2/31 1'emulsion formee sont respectivement introduites et retiree en continu. Le document US 3565817 donne un autre exemple de procede de production d'une emulsion concentree en continu, dans lequel le cisaillement doit etre maintenu a une valeur suffisante pour reduire la viscosite de 1'emulsion mais inferieure au point d'instabilite de 1'emulsion. Les documents EP 0156486 et EP 0162591 decrivent des procedes de preparation d'emulsions concentrees, sous un taux de cisaillement compris entre 10 et 1000 s-1, mais qui, en pratique, permettent seulement d'obtenir des gouttelettes de taille typique 2 pm a 50 pm. Le document US 4746460 decrit un procede de preparation d'emulsion concentree produite a partir d'une mousse obtenue en battant une solution aqueuse avec un gaz. Le document US 5250576 decrit une application plus particuliere de procede de preparation d'emulsions concentrees, dans laquelle 1'emulsion est stabilisee par une reticulation de polymeres.

Dans le document US 5399293, une emulsion concentree est formee en continu en soumettant le liquide a deux forces de cisaillement distinctes et successives avec un melangeur a arbre unique. Toutefois, it apparait dans les exemples que le systeme ne permet pas d'obtenir des gouttelettes de taille inferieure a 3 pm. Le document US 5539021 presente un autre procede de preparation d'emulsion concentree, dans lequel le parametre important est le reglage des debits respectifs des deux phases a emulsionner, qui sont melangees en continu.

Le document US 5827909 decrit un procede continu de preparation d'emulsion, dans lequel une partie de 1'emulsion est retiree de la zone de melange puis reinjectee dans la zone de melange. Ce procede est plus particulierement dedie aux emulsions destine-es a subir une polymerisation ulterieure. Le document WO 99/06139 propose de melanger une premiere phase visqueuse a emulsionner (de viscosite comprise entre 1 et 5000 Pa.$) avec une deuxierne phase non-

R:ABrevets\24300A24 3 88--05 1 2 1 5-textedepot.doc - 15/12/05 - 3/31 4 miscible avec la premiere, a raison de 75 a 95 % en poids de premiere phase et a un taux de cisaillement compris entre 250 et 2500 s-1. Le procede decrit dans ce document est discontinu, c'est-a-dire que les deux phases sont mises en presence en une seule fois. Toutefois, les procedes decrits dans les documents cidessus restent delicats a mettre en oeuvre. En particulier, les emulsions concentrees presentent des problemes importants d'instabilite et des risques eleves d'inversion de phase (c'est-a-dire des risques de passage d'une emulsion de type << huile dans 1'eau >> a une emulsion de type << eau dans 1'huile >>) ; elles presentent egalement des difficultes specifiques liees a leur comportement rheologique non newtonien et elastique.

Il existe donc un besoin d'amelioration des procedes connus, qui permette de pre-parer de maniere plus fiable et plus reproductible des emulsions a granulomet:rie controlee (et la plus reduite possible) en terme de diametre moyen des gouttelettes et de polydispersite, notamment a une echelle de production commerciale ou industrielle.

RESUME DE L'INVENTION L'invention fournit donc un procede semi continu de preparation d'une emulsion de gouttelettes d'une phase A dans une phase B, comprenant les etapes suivantes : (i) melange d'une quantite de phase A et d'une quantite de phase B au moyen d'un systeme de melange a arbres multiples comprenant au moins un agitateur raclant, de maniere a obtenir une dispersion de la phase A dans la phase B avec une concentration volumique de la phase A superieure a 74 (ii) dilution de la dispersion obtenue a 1'etape (i) par ajout d'une quantite supplementaire de phase B, et melange au moyen dudit systeme de melange a arbres multiples, de maniere a obtenir une emulsion de gouttelettes d'une phase A dans une phase B. R: ABrevets\24300\24 3 8 8--05 1 2 1 5-texte_depot.doc - 15/12/05 - 4/3I De preference, ledit systeme de melange a arbres multiples comprend en outre au moins un agitateur non raclant. De preference, dans le procede selon 1'invention, le 5 diametre moyen des gouttelettes de 1'emulsion est controle par un ajustement de la deformation appliquee lors du melange de 1'etape (i). De preference, dans le procede selon 1'invention, le melange de 1'etape (i) est effectue a un taux de deformation compris entre 5 et 150 s-'. Selon un mode de realisation particulier du procede selon 1'invention, le systeme de melange a arbres multiples est coaxial. De preference, dans le procede selon 1'invention, la vitesse de rotation du ou des agitateurs raclants subit une augmentation au cours de 1'etape (i). De preference, dans le procede selon 1'invention, le ou les agitateurs raclants sont utilises a une vitesse peripherique inferieure ou egale a 3 m/s, en particulier inferieure ou egale a 2,5 m/s. De preference, dans le procede selon 1'invention, le ou les agitateurs non raclants sont utilises a une vitesse peripherique inferieure ou egale a 15 m/s, en particulier inferieure ou egale a 12 m/s lors de l'etape (=i).

De preference, dans le procede selon 1'invention, les agitateurs raclants et non raclants peuvent tourner en mode corotatif ou contrarotatif. Avantageusement, le procede tel que defini ci-dessus est tel que : - la vitesse moyenne de rotation du ou des agitateurs raclants est plus petite lors de 1'etape (ii) que lors de 1'etape (i) ; et - la vitesse moyenne de rotation du ou des agitateurs non raclants est plus grande lors de 1'etape (ii) que lors de 1'etape (i). Selon un mode de realisation plus particulierement prefere .

R:\Brevets\24300\24388--051215-texte_depot.doc - 15/12/05 - 5/31 35 6 - la vitesse de rotation du ou des agitateurs raclants lors de 1'-tape (ii) est plus de cinq fois inf-rieure a la vitesse de rotation du ou des agitateurs raclants lors de 1'etape (i) ; et - la vitesse de rotation du ou des agitateurs non raclants lors de 1'etape (ii) est plus de deux fois superieure a la vitesse de rotation du ou des agitateurs non raclants lors de 1'etape (i). Selon un mode de realisation prefer- du procede selon 1'invention, le diametre moyen des gouttelettes de 1'-mulsion est inferieur a environ 1 micron. Selon un mode de realisation prefer- du procede selon 1'invention, 1'emulsion presente une polydispersitinferieure a 0,4, de preference inferieure a 0,3 et de maniere plus particulierement pref-r-e d'environ 0,2. Selon un mode de realisation prefer- du procede selon 1'invention, a 1'-tape (i), la phase A est ajoutee a la phase B a un debit massique compris entre 0,01 fois et 3 fois la masse de la phase B par seconde. Selon un mode de realisation alternatif, a 1'etape (i), la phase B est ajoutee a la phase A a un debit massique compris entre 0,0001 fois et 0,1 fois la masse de la phase A par seconde. De preference, dans le procede selon 1'invention, la phase A est une phase hydrophile et la phase B est une phase hydrophobe ou la phase A est une phase hydrophobe et la phase B est une phase hydrophile.

De maniere plus particulierement preferee, la phase A est un bitume et la phase B est une solution aqueuse ou la phase A est une solution aqueuse et la phase B est un bitume. La presente invention permet de surmonter les inconvenients de 1'etat de la technique, et permet plus particulierement de preparer de maniere plus fiable et plus reproductible des emulsions a granulometrie controlee (et la plus reduite possible) en terme de diamet:re moyen des

R:`.Brevets\24300A24388--051215-textedepot.doc- 15/12/05-6/31 7 gouttelettes et de polydispersite, notamment a. une echelle de production commerciale ou industrielle. I1 faut d'ailleurs souligner la simplicite de mise en oeuvre du procede de la presente invention sur des unites industrielles. La presente invention permet notamment de limiter les risques d'inversion de 1'emulsion ainsi que de limiter les inconvenients relatifs au comportement rheologique non newtonien et elastique des emulsions concentrees.

Le but de 1'invention est atteint en utilisant un systeme de melange a arbres multiples (comprenant un ou plusieurs agitateurs raclants) pour effectuer le melange sous une deformation controlee de la phase A et de la phase B, aussi bien au cours de 1'etape de preparation de la dispersion intermediaire concentree en phase A que lors de 1'etape de dilution pour aboutir a 1'emul.sion finale souhaitee. Le procede selon 1'invention presente eealement les differences techniques avantageuses suivantes par rapport aux procedes connus de preparation d'emulsions fortement concentrees . dans le procede selon 1'invention le melange des deux phases est semi continu, c'est a dire qu'il est entame au cours de leur mise en presence progressive, alors que, dans les techniques connues, soit les deux phases sont mises en presence en une seule fois et sont melangees seulement apres cette mise en presence, soit le procede de preparation est de type purement continu ; dans le cadre de 1'invention, le melangeage des phases immiscibles est effectue au moyen d'un systeme de melange a arbres multiples qui comprend un ou plusieurs agitateurs raclants et de preference un ou plusieurs agitateurs non raclants, dont les vitesses de rotation respectives a chaque etape sont predefinies, et qui peuverit notamment fonctionner en mode corotatif ou contrarotatif ;

R.ABrevets\24300\24388ù051215-texte_depot.doc - 15/12/05 - 7/31 35 - le procede selon 1'invention permet de preference de controler precisement le diametre moyen des gouttelettes au moyen du seul parametre de la deformation totale appliquee lors du melange, ledit parametre etant ajuste en fonction de la concentration des phases a 1'aide d'un modele de calibration phenomenologique ; en revanche, dans les techniques connues, ce controle se fait, plus ou moins efficacement, par 1'interm~diaire d'un ensemble de parametres tels que le taux de cisaillement, les concentrations respectives des phases, la teneur en tensioactif et 1'energie dissipee lors du melange, dont la connaissance ne permet pas de predire a priori la taille de gouttelettes de maniere simple.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures IA a 1D sont des vues schematiques en coupe representant divers systemes de melange a arbres 20 multiples susceptibles d'etre utilises dans 1'invention. Les figures 2 a 4 representent le profil granulometrique d'emulsions de bitume dans 1'eau obtenues respectivement selon les protocoles des exemples 1 a 3. En abscisse figure le diametre des gouttelettes en pm, et en 25 ordonnee figure le pourcentage volumique correspondant aux differentes tailles de gouttes (profil de distribution de taille). La figure 5 represente le diametre median des gouttelettes d'une emulsion de bitume dans 1'eau obtenue au 30 moyen d'un systeme de melange coaxial (diametre donne en microns en ordonnee), en fonction de la deformation appliquee a l'emulsion (en abscisse), elle-meme proportionnelle au temps de melange, et ce a taux de deformation constant. ^ : resultats obtenus pour un taux de 35 deformation de 85 s-1 ; 0 : resultats obtenus pour un taux de deformation de 50 s-l. La courbe en pointilles correspond a un modele phenomenologique.

R:\Brevets\24300\24388--051215-texte_depot.doc - 15/12/05 - 8/31 10 15 9 EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION L'invention a donc pour objet un procede semi continu de preparation d'une emulsion de gouttelettes d'une phase A dans une phase B, comprenant les etapes suivantes : (i) melange d'une quantite de phase A et d'une quantite de phase B au moyen d'un systeme de melange a arbres multiples comprenant au moins un agitateur raclant, de maniere a obtenir une dispersion de la phase A dans la phase B avec une concentration volumique de la phase A superieure a 74 % ; (ii) dilution de la dispersion obtenue a 1'etape (i) par ajout d'une quantite supplementaire de phase B, et melange au moyen dudit systeme de melange a arbres multiples, de maniere a obtenir une emulsion de gouttelettes d'une phase A dans une phase B. Les phases A et B representent deux liquides non miscibles susceptibles de donner lieu a une emulsion. La phase A est la phase qui est destinee a former les gouttelettes, ou micelles ; elle est egalement appelee phase dispersee. La phase B est la phase dite continue, destinee a former le milieu interstitiel entre les gouttelettes. L'une ou 1'autre des phases ou les deux peuvent contenir un ou des tensioactifs. De preference, les tensioactifs sont contenus dans la phase B continue.

Par << procede semi continu >> on entend qu'une premiere partie des produits impliques dans la preparation est introduite initialement dans un recipient servant a mettre en rnuvre le procede, et qu'une seconde partie des produits est ensuite ajoutee au cours du procede lui-meme. Un tel procede semi continu se distingue d'une part d'un procede discontinu, dans lequel la totalite des produits serait mise en presence en une seule fois dans un recipient, et d'autre part d'un procede continu, dans lequel les produits impliques dans la preparation seraient continument introduits et le produit final continument retire du recipient, sans interruption. Des exemples de procede continu sont fournis par les documents sus-cites GB 1283462, US 5539021, US 5827909 ou US 5399293, tandis qu'un

R:\Brevets\24300\24388--051215-texte_depot.doc - 15/12/05 -9/31 exemple de procede discontinu est fourni par le document WO 99/06139. Il faut souligner que, dans les procedes discontinus, le melange des produits peut etre delicat a effectuer et que, dans les procedes continus, ou lion travaille avec des recipients de volume plus r&duit, des problemes de rheologie d&licats peuvent se poser. Les deux &tapes du procede selon 1'invention sont effectuees dans un meme recipient ou cuve. Par < systeme de melange a arbres multiples > on entend un melangeur qui comprend au moins deux arbres, de preference de deux a cinq arbres. Sur chaque arbre sont mortes un ou plusieurs agitateurs ou mobiles d'agitation. Ledit systeme de melange comprend donc au moins deux mobiles d'agitation ou agitateurs, pouvant tourner de maniere independante les uns des autres. Des arbres confondus sont aussi possibles. Un systeme de melange a arbres multiples permet d'&viter les cavernes et les zones mortes creees par une circulation inadequate des fluides, et est bien adapt& au melange de fluides dont la rheologie est complexe ou &volue au cours du melange. De plus, it a ete d&montre que les emulsions concentrees presentent ce type de comportement rheologique. On peut par exemple citer le Chapitre 11 intitul& The Structure, Mechanics, and Rheology of Concentrated Emulsions and Fluid Foams par H.

M. Princen tire de 1'ouvrage suivant : Encyclopedic handbook of emulsion technology, de Sjoblom, edit& par Marcel Dekker (New York, 2001). La litterature des systemes de melange a arbres multiples comprend notamment les ouvrages suivants : - Mixing : Theory and Practice, de Uhl et Gray, edit& par Academic Press (New York, 1996) ; - Mixing in the Process Industries 2nd Edition, de Harnby, Edwards et Nienow, edit& par Butterworth Heinemann (Oxford, 1992) ; - Fluid Mixing Technology, de Bates, Fondy, Fenic et Oldshue, edit& par Chemical engineering (New York, 1983) ; R:\Brevets\24300\24388--051215-texte_depot.doc - 15/12/05 -10/31 11 - Handbook of Industrial Mixing Science and Practice, edite par Paul, Atiemo-Obeng et Kresta, publie chez John Wiley & Sons (New Jersey, 2004) Par < agitateur raclant > on entend un mobile d'agitation qui se caracterise par un rapport entre 1'entrefer et le diametre de la cuve compris entre 0 et 0,1, et de preference entre 0 et 0,05. L'entrefer est la distance minimale entre 1'extremite peripherique de la pale (ou autre partie rotative) d'un mobile d'agitation et la paroi de la cuve. La geometrie de 1'agitateur raclant induit generalement un debit tangentiel (en particulier dans le cas d'un mobile de type ancre ou cadre). L'agitateur raclant peut egalement avoir une geometrie qui combine des debits tangentiel et axial (cas d'un mobile de type helicoide). De preference, a 1'etape (i) une phase est progressivement ajoutee, ou encore incorporee graduellement (sur une duree d'au moins quelques secondes, voire d'au moins quelques minutes), a 1'autre phase, tout en operant un melange au moyen du systeme de melange a arbres multiples. En pratique, 1'une des deux phases est initialement disposee clans un recipient tel qu'une cuve, puis 1'autre phase est versee ou injectee dans la premiere (par exemple au niveau du haut, du bas ou du milieu du recipient). Le melange de 1'etape (i) peut se poursuivre au-dela du processus d'incorporation, c'est-a-dire meme une fois que celui-ci est acheve. Le melange presente 1'intensite et la duree suffisante pour obtenir la granulometrie d'emulsion souhaitee (en terme de taille moyenne et de polydispersite des gouttelettes). Les quantites de phase A et B destinees a etre mises en presence et melangees sont telles que la phase A represente plus de 74 % en volume de 1'ensemble des deux phases a 1'issue de 1'etape (i). La concentration volumique de 74 % represente 1'empilement theorique maximal de gouttelettes spheriques de taille unique. Au-dela de ce seuil, certaines gouttelettes ou la totalite d'entre elles

R:\Brevets\24300\24388--051215-texte_depot.doc - 15/12/05 - I 1/3I 12 perdent leur forme spherique pour prendre une forme polyedrique. Ainsi, le melange des phases A et B obtenu presente une forte viscosite effective, ce qui permet, meme avec une faible vitesse de rotation des mecanismes d'agitation utilises, de rompre efficacement les gouttelettes jusqu'a la taille desiree. La dispersion obtenue a 1'etape (i) est une emulsion intermediaire, et 1'emulsion obtenue a 1'etape (ii) est 1'emulsion finale. Toutefois, 1'emulsion intermediaire elle-meme peut avantageusement etre recuperee pour etre utilisee, dans la mesure ou elle peut presenter des caracteristiques satisfaisantes pour certains besoins specifiques. L'emulsion finale, pour sa part, presente la concentration en phase dispersee voulue, qui peut etre inferieure a 74 ovol, et meme aussi petite qu'on le souhaite. L'ajout de la quantite supplementaire de phase continue B lors de 1'etape (ii) est de preference progressif, et se fait sous agitation au moyen du meme systeme de melange qui est utilise dans 1'etape (i). Le melange de 1'etape (ii) peut se poursuivre apres que 1'ajout de la quantite supplementaire de phase B est acheve. La phase B continue qui est ajoutee a 1'etape (ii) peut contenir des tensioactifs. La dilution prevue a 1'etape (ii) assure la relaxation des gouttelettes de forme polyedrique (diminution de 1'aire interfaciale). La phase B ajoutee s'introduit entre les gouttelettes. Au cours de cette etape une force importante est fournie afin de contrer la pression de disjonction qui assure la stabilite des films des emulsions concentrees, d'ou 1'importance d'effectuer un melange pendant 1'etape (ii). De preference, le systeme de melange peut egalement comprendre un ou plusieurs agitateurs non raclants, caracterises par un rapport entre 1'entrefer et le diametre de la cuve superieur a 0,1. Pour les agitateurs non raclants, sont privilegiees les differentes geometries de mobiles a debit axial et / ou radial. On peut citer par R:ABrevets\24300\24388ù05 121 5-texte_depol.doc- 15/12/05 - 12/31 13 exemple les helices, les disques de dispersion, les turbines a debit radial ou mixte. Les figures 1A a 1D donnent une representation schematique, en coupe, de divers systemes de melange a arbres multiples susceptibles d'etre utilises pour mettre en oeuvre le procede de la presente invention. La figure IA represente un systeme de melange dans une cuve ou recipient (1), comprenant deux arbres (2a, 2b) sur un meme axe mais pouvant tourner independamment 1'un de 1'autre. II s'agit d'un systeme coaxial. Sur chaque arbre (2a, 2b) est monte un agitateur respectif (3a, 3b). L'un des agitateurs (3a) est un agitateur raclant, de type ancre, tandis que 1'autre agitateur (3b) est un agitateur non-raclant, de type disque de dispersion, hence ou turbine. Dans le systeme de melange a arbres multiples de la figure 1B, les deux arbres (2a, 2b) sont situes sur deux axes distincts et paralleles. I1 s'agit d'un systeme non-coaxial. Les deux agitateurs respectifs (3a, 3b) montes sur les deux arbres (2a, 2b) sont encore de type different, raclant pour 1'un (3a) et non raclant pour 1'autre (3b). Le systeme de melange represente a la figure 1C comporte trois arbres (2a, 2b, 2c) situes sur trois axes distincts et paralleles, et sur lesquels sont mantes trois agitateurs respectifs (3a, 3b, 3c), dont 1'un (3a) est de type raclant et les deux autres (3b, 3c) sont de type non raclant. Le systeme de melange represente a la figure 1D differe des precedents en ce qu'il comporte deux agitateurs raclants (3a, 3a') montes sur des arbres respectifs non coaxiaux (2a, 2a'). Contrairement aux exemples precedents, seule une partie de la peripherie de ces agitateurs raclants (et non la totalite) est situee a proximite immediate de la paroi de la cuve (1). Dans ce cas, 1'entrefer des agitateurs raclants (3a, 3a') correspond a la distance minimale entre la peripherie des agitateurs et la paroi de la cuve. Comme dans les autres exemples de systeme de melange, le rapport entre 1'entrefer et le

R:\Brevets \24300\24388--05 1 2 1 5-texte_depot.doc - 15/12/05 - I3/31 diametre de la cuve est compris entre 0 et 0,1, de preference entre 0 et 0,05. Le systeme de melange de la figure 1D est egalement equipe de deux agitateurs non raclants (3b, 3c) mantes de maniere coaxiale sur des arbres respectifs (2b, 2c). Il importe de noter que les dispositifs ci-dessus ne sont que quelques exemples parmi les tres nombreuses geometries possibles pour le systeme de melange a arbres multiples pouvant etre utilise selon 1'invention, que 1'homme du metier connait a travers les brevets ou publications du domaine. Ainsi, afin d'illustrer simplement la diversite des systemes de melange a arbres multiples existants, on peut citer le systeme de melange du document US 3861656, qui comprend un agitateur raclant de type cadre et, a 1'interieur de la trajectoire balayee par 1'agitateur raclant, un ensemble decentre de deux vis tres proches qui constituent un ensemble coordonne d'agitateurs non raclants. A titre d'illustration supplementa:ire, on peut egalement se reporter aux documents US 4854720, US 4197019, US 4403868, EP 1121193 ou US 5611619. En outre, dans le cadre de 1'invention, 1'arbre ou les arbres supportant le ou les agitateurs non raclants ne sont pas necessairement verticaux et paralleles, maxis peuvent au contraire etre inclines. En particulier, it est possible d'utiliser une cuve munie d'un seul agitateur raclant dans laquelle un agitateur auxiliaire est installe en position oblique et clampe sur le bord de la cuve. De preference, le diametre moyen des gouttelettes de 1'emulsion est controle par un ajustement de la deformation appliquee lors du melange de 1'etape (i). En effet, comme cela est decrit ci-apres (exemple 4), pour un type particulier de systeme de melange a arbres multiples donne, it est possible d'obtenir une calibration par une approche phenomenologique permettant de relier le diametre moyen des gouttelettes de 1'emulsion a la deformation totale qui est appliquee lors de 1'etape (i). Grace a cette calibration, it est possible d'obtenir une emulsion de granulometrie souhaitee en ajustant comme unique parametre la deformation

R/Brevets\24300A24388--051215-textedepot.doc - 15/12/05 - 14/31 15 totale appliquee lors de 1'etape (i), pour une concentration des phases donnee. De preference, le melange est effectue a un taux de deformation compris entre 5 et 150 s-1 a 1'etape (i). On rappelle que le taux de deformation y est relie a la deformation totale y par la relation : y = yxt ou t est le temps de sejour dans la zone de deformation maximale. Dans le systeme de melange a arbres multiples, les arbres peuvent titre centres ou excentres par rapport a la 1.0 cuve dans laquelle s'effectue le melange. Selon un mode de realisation particulier, le systeme de melange est coaxial. Il s'agit d'une configuration comprenant au moins deux arbres centres dont l'un est de preference muni d'un agitateur raclant et 1'autre de preference muni d'un 15 agitateur non raclant. Dans ce cas, le rapport entre le diametre de 1'agitateur non raclant et celui de la cuve est de preference compris entre 0,2 et 0,6, et plus particulierement entre 0,3 et 0,5. Les agitateurs raclants et non raclants peuvent 20 tourner en mode corotatif ou contrarotatif, c'est-a-dire respectivement dans le meme sens ou en sens contraire. Lors de 1'etape (i), le ou les agitateurs raclants ont un role de premier plan. Its sont de preference utilises a une vitesseperipherique comprise entre 0,05 m/s et 3 m/s. 25 L'utilisation du ou des agitateurs raclants a ces vitesses assure une deformation suffisante pour provoquer la rupture des gouttelettes. De preference, la vitesse de rotation du ou des agitateurs raclants subit une augmentation au cours de 1'etape (i), ce qui permet de limiter les pertes de 30 produit a 1'etape (ii) et d'ameliorer la qualite du melange lors de l'etape (i). Un ou des agitateurs non raclants peuvent egalement titre utilises pendant 1'etape (i), auquel cas ils ont pour role d'ameliorer la distribution spatiale des phases A et B 35 dans les zones propices a la deformation des gouttelettes creees par le ou les agitateurs raclants. Dans ce cas, leur vitesse peripherique moyenne est typiquement inferieure a 12 m/s.

R:\Brevets\24300\24388-051215-textedepot.doc - 15/12/05 - 15/31 16 Toujours dans ce cas, la contribution du ou des agitateurs non raclants a la deformation de 1'emulsion a teneur elevee en phase dispersee est negligeable par rapport a celle du ou des agitateurs raclants. Le taux de deformation induit par un melangeur a arbres multiples est donc assimile a celui applique par le ou les agitateurs raclants. Or le taux de deformation moyen cree par un agitateur est relie a la vitesse de rotation N de cet agitateur (en tours par seconde) par la formule : y= KS x N ou KS est une constante qui depend de la geometrie de 1'agitateur. Sachant que le KS de 1'agitateur raclant est connu, en adaptant la vitesse de rotation de 1'agitateur raclant et le temps de melange de 1'emulsion intermediaire, on impose une deformation donnee, et donc on atteint une granulometrie souhaitee (voir figure 5 notamment). A titre d'exemple, pour les geometries de melange evoquees plus haut pour 1'agitateur raclant, KS varie generalement entre 15 et 70, de preference entre 20 et 45. La densite de puissance maximale de 1'agitateur raclant durant le melange de 1'emulsion a teneur elevee en phase dispersee est comprise dans une plage de 10 a 100 fois infer:ieure a celle des mobiles d'agitation operes en regime turbulent (103 W/m3 a 105 W/m3).

Lors de 1'etape (ii), le pompage et la circulation generes par le systeme de melange maximisent la relaxation de la forme des gouttelettes. A cet effet, les agitateurs non raclants sont privilegies ; ils sont alors operes sur une plage de vitesse comprise entre 0 et 15 m/s. Le ou les agitateurs raclants, qui jouent un role moins primordial a cette etape en raison du debit tangentiel qu'ils induisent, peuvent neanmoins etre avantageusement combines avec les agitateurs non raclants afin d'optimiser la relaxation des gouttelettes. Dans ce cas la vitesse peripherique du ou des agitateurs raclants est inferieure a celle des agitateurs non raclants, et est comprise entre 0 et 2 m/s. Le role de premier plan accorde aux agitateurs raclants et non raclants, respectivement a 1'etape de

R:\Brevets\24300\24388--051215-texte_depot.doc -15/12/05-16/31 17 melange de 1'emulsion concentree et a 1'etape de dilution, justifie que : - la vitesse moyenne de rotation du ou des agitateurs raclants est inferieure, et en particulier inferieure d'un facteur superieur a 5, lors de 1'etape (ii) par rapport a 1'etape (i) ; et - la vitesse moyenne de rotation du ou des agitateurs non raclants est superieure, et en particulier superieure d'un facteur superieur a 2, lors de 1'etape (ii) par rapport a 1'etape (i). I1 faut noter que la vitesse du ou des agitateurs non raclants peut titre nulle dans 1'etape (i) et non nulle dans 1'etape (ii), et que la vitesse du ou des agitateurs raclants peut titre non nulle dans 1'etape (i) et nulle dans 1' etape (ii). De preference, la dispersion obtenue a 1'issue de 1'etape (i) presente une fraction massique de tensioactifs comprise entre 0,005 et 0,05, bien qu'une plage differente de fraction massique de tensioactifs pulsse titre avantageusement utilisee selon la composition de 1'emulsion. 11 est a noter qu'un defaut ou un exces de tensioactifs peut avoir pour consequence une instabilite de 1'emulsion (coalescence rapide) ou une inversion des phases. I1 faut encore souligner que la fraction massique de tensioactif devant titre utilisee depend de la concentration en phase dispersee a 1'etape (i). Des tensioactifs peuvent titre inclus ou non a la phase continue B qui est ajoutee lors de 1'etape (ii). Les tensioactifs pouvant titre utilises dans le cadre de 1'invention sont notamment les tensioactifs anioniques, cationiques, non ioniques et amphoteres. De preference, 1'emulsion finale presente une taille de gouttelettes moyenne inferieure a environ 1 micron et une polydispersite inferieure a 0,4 (ou 40 %), de preference a 0,3 (ou 30%), et de maniere plus particulierement preferee d'environ 0,2 (ou 20 %). Par polydispersite >> on entend le rapport entre 1'ecart type R:\Brevets\24300'243 8 8--05 1 2 1 5-texte depot.doc - 15/12/05 - 17/3 ) de la distribution granulometrique et le diametre moyen des gouttelettes. Deux modes alternatifs avantageux sont possibles pour la realisation de 1'etape (i) : - selon le premier mode, la mise en presence progressive de 1'etape (i) consiste en un ajout de la phase A a la phase B a un debit massique compris entre 0,01 fois et 3 fois la masse de la phase B par seconde ; - selon le deuxieme mode, la mise en presence progressive de 1'etape (i) consiste en un ajout de la phase B a la phase A a un debit massique compris entre 0,0001 fois et 0,1 fois la masse de la phase A par seconde.

Dans le premier cas, la phase dispersee est done versee ou injectee dans la phase continue et dans le deuxieme cas c'est la phase continue qui est versee ou injectee dans la phase dispersee. Par ailleurs, la phase A peut etre une phase hydrophile et la phase B une phase hydrophobe (ou lipophile), ou bien la phase A peut etre une phase hydrophobe et la phase B une phase hydrophile. On parle d'emulsions de type << eau dans 1'huile >> dans le premier cas, et d'emulsions de type < huile dans 1'eau > dans le deuxieme cas. De maniere prefer-6e, c'est la phase A qui est hydrophobe et la phase B hydrophile. Chaque phase hydrophile ou hydrophobe comprend au moms un compose hydrophile ou hydrophobe respectivement, et peut par exemple comprendre un melange de composes hydrophiles ou hydrophobes respectivement, ou bien etre constituee d'un seul compose hydrophile ou hydrophobe respectivement. Des exemples de phases hydrophiles possibles sont 1'eau et les solutions aqueuses.

Des exemples de phases hydrophobes possibles sont les huiles, les hydrocarbures. Plus particulierement, parmi les composes susceptibles d'etre disperses selon 1'invention, figurent :

R:ABrevets\24300A24 38 8--05 12 1 5-texte_depot.doc - 15/12/05 - 18/31 19 - dans le cas des materiaux hydrophobes, les esters de colophane, la lanoline, les bitumen, les cires, les polybutadienes, et de maniere generale les polymeres hydrophobes ou lipophiles, - dans le cas des materiaux hydropholes, les polyethylenes glycols, les sucres, les gelatines et leurs melanges. L'invention peut donc titre appliquee a des domaines aussi divers que 1'agroalimentaire, la pharmacologie, la cosmetique et a la majorite des domaines industriels. De maniere particulierement preferee, la phase dispersee A est un bitume et la phase continue B est une solution aqueuse ou la phase dispersee A est une solution aqueuse et la phase continue B est un bitume. L'emulsion de bitume calibree ainsi preparee peut titre util.isee dans le cadre de 1'industrie du revetement routier, notamment pour fabriquer des tapis routiers par repandage (et eventuellement compactage) de materiaux obtenus par enrobage ou par mise en contact de granulats, de materiaux de recyclage, d'agregats d'enrobe (ou melange de ces produits) et d'une emulsion bitumineuse telle que fabriquee selon 1'invention. On entend par < agregats d'enrobes tous materiaux provenant de la destruction de tapis d'enrobes et par materiaux de recyclage tout type de materiaux issus de la recuperation de dechets industriels susceptibles d'etres recycles dans la fabrication d'enrobes routiers (materiaux de demolition, machefer, laitiers siderurgiques, pneus...). Les emulsions selon 1'invention peuvent aussi titre utilisees en repandage direct pour des applications routieres telles que les couches d'accrochage, les enduits superficiels ou 1'impregnation de sols. En dehors de 1'industrie routiere, les emulsions de bitume selon 1'invention peuvent titre utilisees avantageusement dans le domaine de 1'etancheite et des adhesifs pour 1'industrie du batiment. L'une des phases ou les deux peuvent titre chauffees avant ou pendant le processus d'emulsification. Ainsi, dans le cas d'une emulsion de bitume, le bitume est

R:\Brevets\24300\24388--051215-texte depot.doc-15/12/05-19/31 avantageusement porte a une temperature comprise entre 70 et 105 C afin de le fluidifier avant le melange et d'assurer une temperature de melange suffisamment elevee durant 1'etape (i). La temperature en question est fonction du grade de penetrabilite du bitume utilise, et de son eventuelle modification par polymeres. De maniere generale, it peut etre souhaitable de ne pas depasser une certaine temperature afin d'eviter 1'evaporation de 1'eau. Toutefois, it est egalement possible d'utiliser le procede selon 1'invention sous pression, pour travailler avec des bitumes de penetrabilite tres basses ou des bitumes modifiees par polymeres. Selon un mode de realisation particulier, 1'invention concerne un procede de preparation d'une emulsion de bitume calibree, comprenant les etapes suivantes : (a) ajout d'une quantite de bitume de temperature comprise entre 70 et 105 C a une quantite de solution aqueuse contenant des tensioactifs a un debit massique compris entre 0,01 fois et 3 fois la masse de solution aqueuse par seconde, simultanement a un melange du bitume et de la solution aqueuse au moyen d'un systeme de melange a arbres multiples, de maniere a obtenir un pre-melange de solution aqueuse et de bitume, dans lequel la fraction volumique du bitume est superieure a 74 % ; (b) melange supplementaire du pre-melange precedent au moyen du systeme de melange a arbres multiples, de maniere a obtenir une dispersion du bitume dans la solution aqueuse ; (c) ajout graduel d'une quantite supplementaire de solution aqueuse a la dispersion obtenue precedemment, simultanement a un melange de la dispersion de bitume dans la solution aqueuse au moyen du systeme de melange a arbres multiples, de maniere a obtenir une dispersion diluee du bitume dans la solution aqueuse ; (d) melange supplementaire de la dispersion diluee obtenue precedemment au moyen du systeme de melange a arbres

R:\ Brevets \24300\24388--051215-texte_depot.doc - 15/12/05 - 20/31 21 multiples, de maniere a obtenir 1'emulsion de gouttelettes de bitume dans la solution aqueuse ; dans lequel le systeme de melange a arbres multiples comprend au moms un agitateur raclant et au moms un agitateur non raclant fonctionnant en mode contrarotatif et produit un taux de deformation compris entre 5 et 150 s-1, et dans lequel : - la vitesse de rotation du ou des agitateurs raclants est plus petite lors des etapes (c) et (d) que lors des etapes (a) et (b) ; et - la vitesse de rotation du ou des agitateurs non raclants est plus grande lors des etapes (c) et (d) que lors des &tapes (a) et (b). Selon un autre mode de realisation particulier, 1'invention concerne un procede de preparation d'une emulsion de bitume calibree, comprenant les etapes suivantes : (a) ajout d'une quantite de solution aqueuse contenant des tensioactifs a une quantite de bitume de temperature comprise entre 70 et 105 C a un debit massique compris entre 0,0001 fois et 0,1 fois la masse de solution aqueuse par seconde, simultanement a un melange du bitume et de la solution aqueuse au moyen d'un systeme de melange a arbres multiples, de maniere a obtenir un pre-melange de solution aqueuse et de bitume, dans lequel la fraction volumique du bitume est superieure a 74 %, • o (b) melange supplementaire du pre-melange precedent au moyen du systeme de melange a arbres multiples, de maniere a obtenir une dispersion du bitume dans la solution aqueuse ; (c) ajout graduel d'une quantite supplementaire de solution aqueuse a la dispersion obtenue precedemment, simultanement a un melange de la dispersion du bitume dans la solution aqueuse au moyen du systeme de melange a arbres multiples, de maniere a obtenir une dispersion diluee du bitume dans la solution aqueuse ; R:\Brevets\24300\24388--051215-texte_depot.doc - 15/12/05 - 21/31 22 (d) melange supplementaire de la dispersion diluee obtenue precedemment au moyen du systeme de melange a arbres multiples, de maniere a obtenir 1'emulsion de gouttelettes de bitume dans la solution aqueuse ; dans lequel le systeme de melange a arbres multiples comprend au moins un agitateur raclant et au moins un agitateur non raclant fonctionnant en mode contrarotatif et produit un taux de deformation compris entre 5 et 150 s-1, et dans lequel : - la vitesse de rotation du ou des agitateurs raclants est plus petite lors des etapes (c) et (d) que lors des etapes (a) et (b) ; et - la vitesse de rotation du ou des agitateurs non raclants est plus grande lors des etapes (c) et (d) que lors des 6tapes (a) et (b). Avantageusement, 1'emulsion de bitume cal:ibree obtenue selon l'un des procedes precedents est caracterisee par une taille de gouttelettes moyenne inferieure a environ 1 micron et une polydispersite inferieure a 0,4.

EXEMPLES Les exemples suivants illustrent 1'invention sans la limiter.

Exemple 1 : emulsification de bitume selon un protocole n l d'incorporation de bitume dans de 1'eau L'emulsion est composee de bitume de grade PG 64-22, d'eau et de suif dipropylene triamine oxypropylee en tant que tensioactif (commercialise par CECA sous le nom Polyram SL). Le systeme de melangeage comprend un agitateur raclant qui est une ancre a 3 bras. Le rapport entre le diametre de cet agitateur et la cuve est de 0,99. Le systeme de melangeage comprend en outre un agitateur non raclant sous forme d'une turbine avec 6 pales inclinees de 45 . Le rapport entre le diametre de la turbine a pales inclinees et la cuve est de 0,33. Le rapport entre la hauteur de la turbine et le diametre de cuve est de 0,2. Le diametre de la cuve est de 254 mm.

R:\Brevets\24300\24388--051215-texte_ depotdoc - 15/12/05 - 22/31 295 g de phase hydrophile contenant 30 % massique de tensioactif est introduite dans la cuve dont la paroi a ete prechauffee a 85 C pendant environ 5 minutes avant de debuter 1'incorporation du bitume. Grace a une pompe a engrenages qui relie la cuve d'emulsification et une cuve de stockage du bitume, le bitume est alimente dans le bas de la cuve d'emulsion. Le debit de bitume est maintenu a 22 g/s durant 180 secondes. La temperature du bitume injecte est de 98 C. Durant 1'incorporation du bitume, la vitesse de 1'ancre est augment-6e de facon croissante de 15 tours/min a 60 tours/min dans le sens horaire. La turbine est utilisee durant 1'incorporation du bitume a une vitesse moyenne de 770 tours/min dans le sens antihoraire. L'emulsion concentree en phase dispersee ainsi obtenue est melangee en imposant une vitesse de 90 tours/min dans le sens horaire a 1'ancre durant 120 secondes. La turbine est egalement utilisee pour melanger 1'emulsion concentree en phase dispersee a une vitesse moyenne de 770 tours/min dans le sens antihoraire.

De 1'eau est ajoutee au contenu de la cuve apres 300 secondes depuis le debut de 1'incorporation du bitume, et ce durant 50 secondes a un debit moyen de 33,1 g/s. Au moment de 1'incorporation de 1'eau, la vitesse de 1'ancre est abaissee a 10 tours/min dans le sens horaire et la vitesse de la turbine est graduellement augmentee jusqu'a 1620 tours/min dans le sens antihoraire. Ces vitesses respectives des agitateurs sont conservees pendant 240 secondes afin d'obtenir le produit final. Une petite quantite de 1'emulsion dite finale est alors prelevee et diluee dans une solution d'eau et de tensioactif Stabiram MS3 commercialise par CECA. L'emulsion tres diluee ainsi obtenue est introduite dans un Mastersizer S (Malvern Instruments) afin de mesurer la granulometrie. La granulometrie obtenue est presentee a la figure 2.

Exemple 2 : emulsification de bitume selon un protocole n 2 d'incorporation d'eau dans du bitume R:ABrevets\24300\2438 8--05 12 1 5-texte_depot.doc - 15/12/05 - 23/31 Les phases hydrophiles et hydrophobes et la geometrie du systeme de melangeage coaxial sont similaires a celles decrites a 1'exemple 1. 4 kg de bitume sont introduits dans la cuve d'emulsification. Le bitume est chauffe jusqu'a 95 C dans cette meme cuve au moyen de bander chauffantes situees sur les parois de la cuve sous agitation au moyen de 1'ancre operee a 20 tours/min dans le sens horaire. Lorsque la temperature est stabilisee a 95 1 C la vitesse de 1'ancre est portee a 55 tours/min dans le sens horaire.

Le procede d'emulsification debute lors de 1'introduction de 295 g en dix secondes d'un melange eau/tensioactif, contenant 30,5 % massique de tensioactif, par le dessus de la cuve. La turbine est mise en marche 25 secondes apres le debut de 1'emulsification (debut de 1'injection du savon) a une vitesse de 760 tours/min dans le sens antihoraire jusqu'a 1'introduction de 1'eau. La vitesse de 1'ancre est augmentee a 70 tours/min dans le sens horaire apres 60 secondes depuis le debut de 1'emulsification. De la meme facon, la vitesse de 1'ancre est portee a 90 tours/min et 105 tours/min dans le sens horaire apres 120 secondes et 180 secondes. De 1'eau est ajoutee au contenu de la cuve apres 240 secondes depuis le debut de 1'emulsification, et ce, durant 50 secondes a un debit moyen de 33,1 g/s. Au moment de 1'incorporation de 1'eau, la vitesse de 1'ancre est abaissee a 10 tours/min dans le sens horaire et la vitesse de la turbine est graduellement augmentee jusqu'a 1600 tours/min dans le sens antihoraire. Ces vitesses respectives des agitateurs sont conservees pendant 240 secondes afin d'obtenir le produit final. Une petite quantite de 1'emulsion dite finale est alors pre-levee et diluee dans une solution d'eau et de tensioactif Stabiram MS3 commercialise par CECA. L'emulsion tres diluee ainsi obtenue est introduite dans le Mastersizer S (Malvern 15 Instruments) afin de mesurer la granullometrie. La granulometrie obtenue est presentee a la figure 3. R: Brevets\24300\24388--051215-texte_depot.doc - 15/12/05 -24/31 Exemple 3 : emulsification de bitume selon une deuxieme version du protocole n 1 d'incorporation de bitume dans de 1'eau (autre type de melangeur) Les phases hydrophiles et hydrophobes et 1'agitateur non raclant du melangeur coaxial sont similaires a ceux decrits aux exemples 1 et 2. La geometrie de 1'agitateur raclant est un double ruban helicoidal. La hauteur du ruban est de 254 mm avec un pas de 152 mm et une largeur de 25,4 mm. Le ratio entre le diametre du ruban helicoidal et la cuve est de 0,98. Le diametre de la cuve est de 254 mm. 295 g d'un melange tensioactif/eau contenant 29,5 % massique en tensioactif est introduit dans la cuve dont la paroi a ete prechauffee a 85 C pendant environ 5 minutes avant de debuter 1'incorporation du bitume. Grace a une pompe a engrenages qui relie la cuve d'emulsification et une cuve de stockage du bitume, le bitume est alimente dans le bas de la cuve d'emulsion. Le debit de bitume est de 22 g/s et 1'alimentation de la phase dispersee est arretee apres 180 secondes. La temperature du bitume injecte est de 98 C. Durant 1'incorporation du bitume, la vitesse de 1'ancre est augmentee de facon croissante de 15 tours/min a 60 tours/min dans le sens horaire. La turbine est utilisee durant 1'incorporation du bitume a une vitesse moyenne de 670 tours/min dans le sens antihoraire. L'emulsion concentree en phase dispersee est melangee durant 120 secondes en imposant une vitesse de 90 tours/min dans le sens horaire a 1'ancre. La turbine est egalement utilisee durant le melange de 1'emulsion concentree en phase dispersee a une vitesse moyenne de 670 tours/min dans le sens antihoraire. De 1'eau est ajoutee au contenu de la cuve apres 300 secondes depuis le debut de 1'incorporation du bitume, et ce, durant 50 secondes a un debit moyen de 33,1 g/s. Au moment de 1'incorporation de 1'eau, la vitesse du ruban helicoidal est abaissee a 10 tours/min dans le sens antihoraire et la vitesse de la turbine est graduellement augment-6e jusqu'a 1600 tours/min dans le sens horaire. Ces vitesses respectives des agitateurs sont conservees pendant

R:\Brevets'Q4300\24388--051215-texte_depot.doc - 15/12/05 - 25/31 240 secondes afin d'obtenir le produit final. Une petite quantite de 1'emulsion dite finale est alors pre-levee et diluee dans une solution d'eau et de tensioactif Stabiram MS3 commercialise par CECA. L'emulsion tres diluee ainsi obtenue est introduite dans le Mastersizer S (Malvern Instruments) afin de mesurer la granulometrie. La granulometrie obtenue est presentee a la figure 4.

Exemple 4 : calibration du diametre des gouttes de 1'emulsion La figure 5 represente 1'influence de la deformation (proportionnelle au temps de melange) sur le diametre median volumique des gouttes dans un systeme de melange coaxial pour deux taux de deformation distincts. Le procede de fabrication, le systeme de melange coaxial et la composition de 1'emulsion sont ceux qui sont decrits a 1'exemple 1. La courbe en pointille de la figure 5 presente le modele phenomenologique developpe pour predire le diametre median volumique en fonction de la deformation pour une composition de 1'emulsion a teneur en phase dispersee donnee (pour un melangeur coaxial). Par consequent, grace a une lecture de la figure 5, 1'homme du metier est en mesure d'adapter le procede de preparation d'une emulsion selon 1'invention, et en particulier d'adapter les parametres de temps de melange et de vitesse de rotation des agitateurs, afin de pre-parer une emulsion dont les gouttelettes presentent un diametre moyen predefini souhaite. R:\Brevets\24300\24388--051215-texte_depot.doc -15/12/05 - 26/31

Claims (18)

REVENDICATIONS

1. Procede semi continu de preparation d'une emulsion de gouttelettes d'une phase A dans une phase B, comprenant les etapes suivantes : (i) melange d'une quantite de phase A et d'une quantite de phase B au moyen d'un systeme de melange a arbres multiples comprenant au moms un agitateur raclant, de maniere a obtenir une dispersion de la phase A dans la phase B avec une concentration volumique de la phase A superieure a 74 % ; (ii) dilution de la dispersion obtenue a 1'etape (i) par ajout d'une quantite supplementaire de phase B, et melange au moyen dudit systeme de melange a arbres multiples, de maniere a obtenir une emulsion de gouttelettes d'une phase A dans une phase B. 20

2. Procede selon la revendication 1, dans lequel le systeme de melange a arbres multiples comprend en outre au moms un agitateur non raclant.

3. Procede selon la revendication 1 ou 2, dans 25 lequel le diametre moyen des gouttelettes de 1'emulsion est controle par un ajustement de la deformation appliquee lors du melange de 1' etape (i). 30

4. Procede selon 1'une des revendications 1 a 3, dans lequel le melange de 1'etape (i) est effectue a un taux de deformation compris entre 5 et 150 s-1. 35

5. Procede selon 1'une des revendications 1 a 4, dans lequel le systeme de melange a arbres multiples est coaxial. R:\Brevets\24300\243 8 8--05 1 2 1 5-textedepot_doc - 15112/05 -27/31 10 15

6. Procede selon 1'une des revendications 1 a 5, dans lequel la vitesse de rotation du ou des agitateurs raclants subit une augmentation au cours de 1'etape (i).

7. Procede selon 1'une des revendications 1 a 6, dans lequel le ou les agitateurs raclants sont utilises a une vitesse peripherique :inferieure ou egale a 3 m/s, en particulier inferieure ou egale a 2,5 m/s.

8. Procede selon 1'une des revendications 2 a 7, dans lequel le ou les agitateurs non raclants sont utilises a une vitesse peripherique 15 inferieure ou egale a 15 m/s, en particulier inferieure ou egale a 12 m/s lors de 1'etape (i).

9. Procede selon 1'une des revendications 2 a 8, dans lequel les agitateurs raclants et non raclants peuvent tourner en mode corotatif ou contrarotatif.

10. Procede selon 1'une des revendications 2 a 9 dans lequel : la vitesse moyenne de rotation du ou des agitateurs raclants est plus petite lors de 1'etape (ii) que lors de 1'etape (i) ; et la vitesse moyenne de rotation du ou des agitateurs non raclants est plus grande lors de 1'etape (ii) que lors de 1'etape (i).

11. Procede selon la revendication 10, clans lequel : - la vitesse de rotation du ou des agitateurs raclants lors de 1'etape (ii) est plus de cinq fois inferieure a la vitesse de rotation du ou des agitateurs raclants lors de 1'etape (i) ; et R:\Brevets\24300\24388--051215-textedepot.doc - 15/12/05 - 28/31 10 20 25 30 35- la vitesse de rotation du ou des agitateurs non raclants lors de 1'etape (ii) est plus de deux fois superieure a la vitesse de rotation du ou des agitateurs non raclants lors de 1' etape (i).

12. Procede selon 1'une des revendications 1 a 11, dans lequel le diametre moyen des gouttelettes de 1'emulsion est inferieur a environ 1 micron.

13. Procede selon 1'une des revendications 1 a 12, dans lequel 1'emulsion pre:sente une polydispersite inferieure a 0,4, de preference inferieure a 0,3 et de maniere plus particulierement preferee d'environ 0,2.

14. Procede selon 1'une des revendications 1 a 13, dans lequel, a 1'etape (i), la phase A est ajoutee a la phase B a un debit massique compris entre 0,01 fois et 3 fois la masse de la phase B par seconde.

15. Procede selon 1'une des revendications 1 a 13, dans lequel, a 1'etape (i), la phase B est ajoutee a la phase A a un debit massique compris entre 0,0001 fois et 0,1 fois la masse de la phase A par seconde.

16. Procede selon 1'une des revendications 1 a 15, dans lequel la phase A est une phase hydrophile et la phase B est une phase hydrophobe ou dans lequel la phase A est une phase hydrophobe et la phase B est une phase hydrophile. 35

17. Procede selon 1'une des revendications 1 a 16, dans lequel la phase A est un bitume et la phase B est une solution aqueuse. R:ABrevets\24300A24388--051215-texte_depot.doc - 15/12/05 - 29/3I 10 15 20 25 3030

18. Procede selon 1'une des revendications 1 a 16, dans lequel la phase A est une solution aqueuse et la phase B est un bitume. R:\Brevets\24300\24388--051215-texte_depot.doc - 15/12/05 - 30/31