FR3085168A1 - Composition bitumineuse thermoreversible - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne des compositions bitumineuses comprenant des molécules de formule (I), (II) et/ou (III). L'invention concerne également l'utilisation de ces compositions bitumineuses dans les domaines des applications routières, notamment dans la fabrication de liants routiers et de chaussée en général, et dans les domaines des applications industrielles. L'invention concerne aussi le procédé de préparation de ces compositions bitumineuses. L'invention concerne également de nouvelles molécules utilisables notamment dans la formulation de compositions bitumineuses.

Description

COMPOSITION BITUMINEUSE THERMOREVERSIBLE
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention appartient au domaine des bitumes. Un premier aspect de [’invention concerne de nouvelles compositions bitumineuses comprenant de nouvelles molécules. Ces compositions bitumineuses sont dures et présentent une bonne consistance aux températures d’usage et une viscosité similaire à celle de bitumes classiques de même grade aux températures d’application. En particulier, l’invention concerne lesdites compositions solides et sous forme divisée à température ambiante
L’invention concerne également un procédé de préparation de ces compositions bitumineuses, notamment lorsqu’elles sont solides et sous forme divisée à température ambiante, et leur utilisation dans les domaines des applications routières, notamment dans la fabrication de liants routiers, des enrobés et de chaussées en général, et dans les domaines des applications industrielles.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication d’enrobés à partir des compositions bitumineuses selon l’invention, ainsi qu’un procédé de transport et/ou de stockage et/ou de manipulation desdites compositions bitumineuses, notamment à température ambiante élevée.
L’invention concerne également de nouvelles molécules utilisables notamment dans la formulation des compositions bitumineuses, de préférence sous forme de compositions bitumineuses solides et sous forme divisée à température ambiante.
CONTEXTE TECHNIQUE
Le bitume ou liant bitumeux est le principal liant hydrocarboné utilisé dans le domaine de la construction routière ou du génie civil. Pour pouvoir être utilisé comme liant dans ces différentes applications, le bitume doit présenter certaines propriétés physico-chimiques et mécaniques. Il doit notamment être suffisamment dur et avoir une bonne consistance aux températures d’usage pour éviter par exemple la formation d’ornières provoquées par le trafic. Le bitume doit aussi être élastique pour résister aux déformations imposées par le trafic et/ou les changements de température, phénomènes qui conduisent à la fissuration des enrobés ou à l’arrachement des granulats superficiels. Enfin, le bitume doit être suffisamment fluide à des températures d’application les moins élevées possibles pour permettre par exemple un bon enrobage des granulats et la mise en place de l’enrobé sur la route. La mise en œuvre d’un liant bitumineux nécessite donc de conjuguer à la fois la dureté, la consistance, voire aussi l’élasticité du bitume aux températures d’usage et une faible viscosité aux températures d’application.
Le bitume seul n’étant en général pas assez élastique, on ajoute au bitume des polymères qui peuvent être éventuellement réticulés. Ces polymères réticulés apportent aux compositions bitumineuses des propriétés élastiques nettement améliorées. Cependant, la réticulation est généralement irréversible : une fois la réticulation effectuée, il n’est pas possible de revenir à l’état initial existant avant la réaction de réticulation. Les compositions bitumineuses réticulées ont ainsi de bonnes propriétés élastiques, mais la viscosité de celles-ci est très élevée. Un des inconvénients liés à cette viscosité élevée, est la nécessité de chauffer le bitume réticulé à une température d’application supérieure à celle d’un bitume non réticulé, ce qui accroît les dépenses énergétiques et nécessite l’usage de protections supplémentaires pour les opérateurs.
Suivant les applications visées, il est nécessaire de trouver le bon compromis entre les propriétés mécaniques dont l’élasticité, la dureté, la consistance, la fluidité et la viscosité, notamment la viscosité à chaud du liant.
Une autre problématique dans l’utilisation du bitume est liée à son transport, sa manipulation et son stockage. De manière générale, le bitume est stocké et transporté à chaud, en vrac, dans des camions-citernes ou par bateaux à des températures élevées de l’ordre de 120°C à 180°C. Or, le stockage et le transport du bitume à chaud présente certains inconvénients. Le transport du bitume à chaud sous forme liquide est considéré comme dangereux et il est très encadré d’un point de vue règlementaire. Ce mode de transport ne présente pas de difficultés particulières lorsque les équipements et les infrastructures de transport sont en bon état. Dans le cas contraire, il peut devenir problématique : si le camionciterne n’est pas suffisamment calorifugé, la viscosité du bitume pourra augmenter durant un trajet trop long. Les distances de livraison du bitume sont donc limitées. D’autre part, le maintien du bitume à des températures élevées dans les cuves ou dans les camions-citernes consomme de l’énergie. En outre, le maintien du bitume à des températures élevées pendant une longue période peut affecter les propriétés du bitume et ainsi changer les performances finales de l’enrobé.
Pour pallier les problèmes du transport et du stockage du bitume à chaud, des conditionnements permettant le transport et le stockage des bitumes à température ambiante ont été développés. Ce mode de transport du bitume en conditionnement à température ambiante ne représente qu’une fraction minime des quantités transportées dans le monde, mais il correspond à des besoins bien réels pour les régions géographiques d’accès difficile et coûteux par les moyens de transport traditionnels.
US 3 026 568 décrit des granules de bitume recouverts d’un matériau poudreux, tel que de la poudre de calcaire. Néanmoins, ce type de bitume en granules n’empêche pas le fluage du bitume, notamment à température ambiante élevée.
La demande WO 2008107551 décrit un mode de réticulation réversible des compositions bitumineuses basé sur l’utilisation d’additifs organogélateurs. Les compositions bitumineuses réticulées de manière thermoréversible ainsi obtenues sont dures aux températures d'usage et présentent une viscosité réduite aux températures d'application.
La demande WO 2009/153324 décrit des granules de bitume enrobés par un composé anti agglomérant polymérique, en particulier du polyéthylène. L’inconvénient de cet enrobage est qu’ii modifie les propriétés du bitume lors de son application routière.
La demande WO 2016/016318 décrit des granules de bitume comprenant un additif chimique. Ces granules de bitume permettent le transport et/ou le stockage et/ou la manipulation du bitume à température ambiante sans que celui-ci ne flue, ainsi que la réduction de leur adhésion et agglomération entre eux.
Dans la continuité de ses travaux, la Demanderesse a découvert de manière surprenante une nouvelle composition bitumineuse comprenant au moins un bitume et le mélange d’au moins une molécule de formule générale (I) et d’au moins une molécule de formule générale (Π) et/ou (III). Les compositions bitumineuses ainsi développées ont ceci d’avantageux qu’elles présentent une bonne dureté et une bonne consistance aux températures d’usage, des propriétés mécaniques satisfaisantes, notamment une bonne élasticité, et qu’elles présentent, aux températures d’application, une viscosité similaire à celle de bitumes classiques de même grade.
Les compositions bitumineuses selon l’invention ont ceci d’avantageux qu’eiles sont solides à température ambiante et permettent la mise en forme du bitume sous forme divisée, notamment sous forme de granules ou de pains. Ces compositions bitumineuses solides à température ambiante et sous forme divisée permettent également d’éviter, de réduire et/ou de retarder l’adhésion et l’agglomération des granules ou des pains lors de leur transport et/ou stockage et/ou manipulation à température ambiante, notamment à température ambiante élevée, sur des longues périodes, comparativement aux matériaux à base de bitume de l’art antérieur. Ces compositions bitumineuses solides à température ambiante et sous forme divisée conservent leurs propriétés au cours du temps.
OBJECTIFS DE L’INVENTION
Dans ces circonstances, l’objectif de la présente invention est de proposer de nouvelles compositions bitumineuses comprenant l’association des molécules de formule générale (I) et des molécules de formule générale (II) et/ou (III) selon l’invention.
Un autre objectif de l’invention est de proposer des compositions bitumineuses présentant aux températures d’usage de bonnes propriétés physico-chimiques et mécaniques, notamment en termes de dureté, de consistance, voire aussi d’élasticité, mais également présentant aux températures d’application, de préférence une viscosité réduite, voire équivalente à celle d’un bitume non additivé.
Un autre objectif de l’invention est de proposer un procédé simple de préparation de compositions bitumineuses comprenant le mélange de molécules selon l’invention.
Un autre objectif de l’invention est de proposer des compositions bitumineuses solides à température ambiante et qui permettent la mise en forme du bitume sous forme divisée, notamment sous forme de granules ou de pains.
Un autre objectif de l’invention est de proposer des compositions bitumineuses solides à température ambiante et sous forme divisée présentant une bonne dureté et une bonne consistance aux températures d’usage sans dégrader les propriétés mécaniques du bitume. Notamment on vise à obtenir des compositions présentant une viscosité similaire à celle de bitumes standards de même grade aux températures d’application.
Un autre objectif de l’invention est de proposer des compositions bitumineuses solides à température ambiante et sous forme divisée, permettant d’éviter et de réduire et/ou de retarder l’adhésion et l’agglomération des granules ou des pains lors de leur transport et/ou stockage et/ou manipulation à température ambiante, notamment à température ambiante élevée, sur des longues périodes tout en conservant leurs propriétés au cours du temps.
Un autre objectif de l’invention est de proposer de nouvelles molécules aptes en particulier à former un réseau thermoréversible dans les compositions bitumineuses.
BREVE DESCRIPTION
L’invention vise une composition bitumineuse comprenant au moins un bitume et le mélange
- d’au moins une molécule de formule générale (I) :
Figure FR3085168A1_D0001
Figure FR3085168A1_D0002
où :
- Rci, Rc2, Res, identiques ou différents, représentent indépendamment l’un de l’autre une chaîne hydrocarbonée, comprenant de 2 à 26 atonies de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
- Rai, Ra2, Ras, Rbi, Rb3, identiques ou différents, représentent indépendamment l’un de l’autre un groupement hydrocarboné comprenant de 4 à 200 atomes de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
- Xi, X’i, X2, X’2, X3, X’3, identiques ou différents, représentent indépendamment l’un de l’autre une fonction chimique choisie parmi les fonctions uréthane, urée, amide, hydrazide ou oxamide,
- P2, P3, identiques ou différents, représentent indépendamment l’un de l’autre un groupement hydrocarboné comprenant de 10 à 400 atomes de carbone, de préférence de 20 à 250 atomes de carbone, de manière plus préférée de 20 à 200 atomes de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
- A est le résidu d’un agent de couplage multifonctionnel, de préférence di-, tri- ou quadrifonctionnel,
- n et m sont des nombres entiers compris entre 1 et 20, de préférence entre 1 et 10, de manière plus préférée entre 1 et 8, de manière encore plus préférée entre 1 et 5.
De préférence, Rci, Rc2, Rc3, identiques ou différents, représentent indépendamment l’un de l’autre une chaîne hydrocarbonée, aliphatique, linéaire, saturée.
De préférence, Rci, Rc2, Rc3, identiques ou différents, représentent une chaîne hydrocarbonée comprenant de 4 à 18 atomes de carbone, de préférence de 4 à 14 atomes de carbone, de préférence de 4 à 12 atomes de carbone, préférentiellement de 4 à 10 atomes de carbone, préférentiellement de 4 à 8 atomes de carbone.
Dans une variante selon l’invention, Rai, Ra2, Ra3, Rbi, Rb3, identiques ou différents représentent une chaîne hydrocarbonée comprenant de 4 à 150 atomes de carbone ou un oligomère soluble dans le bitume choisi parmi les polyoléfines, les polyétheroxides, les polyacrylates, les polyméthacrylates, les polysulfides, les polystyréniques, les polybutadiènes, les polyisobutènes, les polyisoprènes, les polyesters, les polyamides, les polysiloxanes, les polychlorures de vinyle (PVC), les polytétrafluoroéthylènes (PTFE).
Avantageusement, Rai, Ra2, Ra3, Rbi, Rb3, identiques ou différents, représentent une chaîne hydrocarbonée choisie parmi l’octadécyl, l’oléyl, l’hexadécyl, le tétradécyl, le pentadécyl, l’heptadécyl, l’eicosyl, le dodécyl, le tridécyl, l’undécyl.
De préférence, Xi, Χ’ι, X2, X’2, X3, X’3, identiques ou différents, représentent indépendamment l’un de l’autre une fonction uréthane ou urée. De préférence, P2, P3, identiques ou différents, représentent une chaîne hydrocarbonée linéaire et saturée.
La composition bitumineuse selon l’invention comprend avantageusement de 0,1 à 30% en masse du mélange de la molécule de formule générale (I) et de la molécule de formule générale (II) et/ou (III), de préférence de 0,5 à 20%, de manière préférée de 1 à 10%, de manière plus préférée de 2 à 10%, de manière encore plus préférée de 2 à 5% en masse par rapport à la masse totale de la composition bitumineuse.
L’invention concerne également l’utilisation du mélange de la molécule de formule générale (!) et de la molécule de formule générale (II) et/ou (III), pour préparer des compositions bitumineuses, avantageusement des compositions bitumineuses sous forme solide à température ambiante et sous forme divisée.
L’invention vise en particulier un procédé pour préparer une composition bitumineuse qui comprend les étapes suivantes :
- la fourniture d’un liant bitumineux comprenant au moins un bitume,
- la mise en contact de la molécule de formule générale (I) et de la molécule de formule générale (II) et/ou (III), à une température comprise entre 70 et 220°C, de préférence entre 90 à 180°C, de préférence entre 110 et 180°C avec le liant bitumineux, puis éventuellement
- la mise en forme de la composition bitumineuse sous forme divisée, et en particulier sous forme de pains ou de granules.
De préférence, le bitume est choisi parmi les bitumes d’origine naturelle, parmi les bitumes issus du raffinage du pétrole brut tels que les résidus de distillation atmosphérique, les résidus de distillation sous vide, les résidus viscoréduits, les résidus soufflés, leurs mélanges et leurs combinaisons ou parmi les bitumes synthétiques.
L’invention vise également une composition bitumineuse solide à température ambiante et sous forme divisée.
Selon un mode de réalisation préféré, ladite composition bitumineuse est sous forme de granules ou de pains.
Un autre aspect de l’invention vise un procédé de transport et/ou de stockage et/ou de manipulation de ia composition bitumineuse, ladite composition bitumineuse étant transportée et/ou stockée et/ou manipulée à température ambiante sous forme divisée et solide, notamment sous forme de pains ou de granules solides.
L’invention concerne également l’utilisation de la composition bitumineuse solide à température ambiante et de préférence sous forme divisée dans les domaines des applications routières, notamment dans la fabrication de liants routiers, des enrobés et des chaussées en général, et dans les domaines des applications industrielles.
L’invention vise également un mélange de molécules comprenant :
- au moins une molécule de formule générale (I) :
et au moins une molécule de formule générale (II) et/ou (III) :
Figure FR3085168A1_D0003
(II)
Figure FR3085168A1_D0004
(III) où :
- Rci, Rc2, Rc3, identiques ou différents, représentent indépendamment l’un de l’autre une chaîne hydrocarbonée, comprenant de 2 à 26 atomes de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
- Rai, Raî, Ra3, Rbi, Rbj. identiques ou différents, représentent indépendamment l’un de l’autre un groupement hydrocarboné comprenant de 4 à 200 atomes de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
- Xi, X’i, X2, X’2, X3, X’3, identiques ou différents, représentent indépendamment l’un de l’autre une fonction chimique choisie parmi les fonctions uréthane, urée, amide, hydrazide ou oxamide,
- P2, P3, identiques ou différents, représentent indépendamment l’un de l’autre un groupement hydrocarboné comprenant de 10 à 400 atomes de carbone, de préférence de 20 à 250 atonies de carbone, de manière plus préférée de 20 à 200 atomes de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
- A est le résidu d’un agent de couplage multifonctionnel, de préférence di-, tri- ou quadrifonctionnel,
- n et m sont des nombres entiers compris entre 1 et 20, de préférence entre 1 et 10, de manière plus préférée entre 1 et 8, de manière encore plus préférée entre I et 5.
L’invention vise enfin un kit comprenant dans au moins deux logements distincts d’un même conditionnement :
- au moins une molécule de formule générale (I) :
Figure FR3085168A1_D0005
- et au moins une molécule de formule générale (II) et/ou (III) :
Figure FR3085168A1_D0006
Figure FR3085168A1_D0007
(III) telles que définies ci-dessus et de façon détaillée ci-dessous,
- et éventuellement une base bitume.
L’invention concerne encore l’utilisation des compositions bitumineuses et des kits tels que définis ci-dessus et de façon détaillée ci-dessous, dans les domaines des applications routières, éventuellement en mélange avec des granulats ou des agrégats d’enrobés bitumineux recyclés, notamment pour fabriquer un enduit superficiel, un enrobé à chaud, un enrobé à froid, un enrobé coulé à froid, une grave émulsion, une couche de base, une couche de liaison, une couche d’accrochage, une couche de roulement, une couche anti-omiérante, un enrobé drainant, ou un asphalte, et dans les domaines des applications industrielles, notamment pour préparer un revêtement d’étanchéité, une membrane ou une couche d’imprégnation.
DESCRIPTION DETAILLEE
L’expression « compris entre X et Y » inclut les bornes, sauf mention contraire explicite. Cette expression signifie donc que l’intervalle visé comprend les valeurs X, Y et toutes les valeurs allant de X à Y.
Par « oligomère », on. entend une macromolécule constituée d’un nombre limité d’unités de répétitions. Ces unités de répétitions peuvent être toutes identiques ou un oligomère peut comprendre des unités de répétitions différentes. Généralement un oligomère comprend de 2 à
100 unités de répétition et une masse molaire moyenne supérieure ou égale à 200 g/mol et inférieure ou égale à 20 000 g/mol, de préférence inférieure ou égale à 10 000 g/mol.
La composition bitumineuse selon l’invention et son procédé de préparation
La composition bitumineuse
Les compositions bitumineuses selon l’invention comprennent au moins un bitume et le mélange :
- d’au moins une molécule de formule générale (I) :
Figure FR3085168A1_D0008
Figure FR3085168A1_D0009
- et d’au moins une molécule de formule générale (II) et/ou (III) :
Figure FR3085168A1_D0010
(II)
Figure FR3085168A1_D0011
(III) où :
- Rci, Rc2, Ro, identiques ou différents, représentent indépendamment l’un de l’autre une chaîne hydrocarbonée, comprenant de 2 à. 26 atomes de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
- Rai, Ra2, Ra3, Rbi, Rb3, identiques ou différents, représentent indépendamment l’un de l’autre un groupement hydrocarboné comprenant de 4 à 200 atomes de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
- Xi, X’i, X2, X52, X3, X’3, identiques ou différents, représentent indépendamment l’un de l’autre une fonction chimique choisie parmi les fonctions uréthane -O-(CO)-NH-, urée -HN(CO)-NH-, amide --(CO)-NH-, hydrazide -(CO)-NH-NH- ou oxamide -HN-(CO)-(CO)-NH-,
- P2, P3, identiques ou différents, représentent indépendamment l’un de l’autre un groupement hydrocarboné comprenant de 10 à 400 atomes de carbone, de préférence de 20 à 250 atomes de carbone, de manière plus préférée de 20 à 200 atomes de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
- A est le résidu d’un agent de couplage multifonctionnel, de préférence di-, tri- ou quadrifonctionnel,
- n et m sont des nombres entiers compris entre 1 et 20, de préférence entre 1 et 10, de manière plus préférée entre 1 et 8, de manière encore plus préférée entre 1 et 5.
Par « le mélange », on entend selon l’invention les mélanges des molécules (I) et des molécules (II) et/ou (ΠΙ) en toutes proportions.
Lorsque Ro et/ou Rc? et/ou Rc.? comprennent un ou plusieurs hétéroatomes, avantageusement ceux-ci sont choisis parmi O, N et S.
De préférence, Rci, Rc2, Rca, identiques ou différents, représentent indépendamment l’un de l’autre une chaîne hydrocarbonée, aliphatique, linéaire, saturée.
De préférence, Rci, Rc2, Rca, identiques ou différents, représentent une chaîne hydrocarbonée comprenant de 4 à 18 atomes de carbone, de préférence de 4 à 14 atomes de carbone, de préférence de 4 à 12 atomes de carbone, préférentiellement de 4 à 10 atomes de carbone, préférentiellement de 4 à 8 atomes de carbone. Par exemple, Rci, Rc2, Rc3, identiques ou différents, représentent une chaîne hydrocarbonée comprenant 4, 5, 6, 7 ou 8 atomes de carbones.
Dans un mode particulier selon l’invention, Rci, Rc2, Rca. sont choisis indépendamment parmi les groupements -C4H8-, -C5H10-, C6Hi2”, -C7H14-, -C&Hiô-, -C9H18-, -C10H20“‘Ci îH22“, “C12H24“, C13H26·, C14H28, “C15H30”, “C16H32”·, ‘“C17H34—, “‘CigtLg—.
Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, Rci, Rc2, Rca, sont choisis indépendamment parmi les groupements “C4H8”, , -C10H20-, -CJ2H24-,
-Cî4H28- , Cb,l l··. -, CixH36-,
Dans un autre mode particulier selon l’invention, Rc-, Rca, Rca, sont choisis indépendamment parmi les groupements -CgHie'”, ~CioH2o“, ”Ci2H24“, “C14H28·” ;
de préférence parmi les groupements -CôHn-, -CsHie-, -C10H20-, -C12H24- ; de manière plus préférée parmi les groupements “-CeHn”, ‘CgHie', ‘CioILo·.
Les groupements hydrocarbonés RAi, Raz, Ra.3, Rbi, Rb3, identiques ou différents sont avantageusement choisis parmi :
- les chaînes hydrocarbonées, aliphatiques ou aromatiques, linéaires ou ramifiées, saturées ou insaturées, acycliques ou cycliques, comprenant de 4 à 200 atomes de carbone et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
- les oligomères solubles dans le bitume comprenant de 4 à 200 atomes de carbone et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes.
Lorsque l’un ou plusieurs des groupements Rai, Ra2, Ra3, Rbi, Rb3 comprennent un ou plusieurs hétéroatomes, avantageusement ceux-ci sont choisis parmi O, N, S, Si, et les halogènes, notamment F et Cl.
Dans une variante selon l’invention, Rai, Ra2, Ra3, Rbi, Rb3, identiques ou différents, représentent une chaîne hydrocarbonée, aliphatique ou aromatique, linéaire ou ramifiée, saturée ou insaturée, acyclique ou cyclique, comprenant de 4 à 150 atomes de carbone, de préférence de 4 à 100 atomes de carbone, de préférence de 4 à 68 atonies de carbone, de préférence de 10 à 54 atomes de carbone, préférentiellement de 10 à 36 atomes de carbone.
De préférence, selon cette variante, Rai, Ra2, Ras, Rbi, Rb3, identiques ou différents, comprennent de 10 à 36 atomes de carbone, plus préférentiellement de 16 à 20 atomes de carbone.
Avantageusement, selon cette variante, Rai, Ra2, Ra3, Rbi, Rb3, identiques ou différents, représentent une chaîne hydrocarbonée choisi parmi l’octadécyl, l’oléyl, l’hexadécyl, le tétradécyl, le pentadécyl, l’heptadécyl, l’eicosyl, le dodécyl, le tridécyl, l’undécyl.
Avantageusement, selon une autre variante. Rai, Ra2, Ras, Rbi, Rbs. identiques ou différents, représentent un oligomère soluble dans le bitume. Avantageusement, selon cette variante, Rai, Ra2, Ras, Rbi, Rbs, identiques ou différents, sont choisis parmi les polyoléfines tels que le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polyéthylène butylène (PEB), polyisobutène ; les polyétheroxides tels que le polyéthylène glycol (PEG), le polypropylène glycol (PPG), le polytétraméthyloxide (PTMO); les polyacrylates et les polyméthacrylates tels que le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), le polyacrylate de butyle (PABu), les polysulfides , les polystyréniques tels que le polystyrène (PS) ; les polybutadiènes et les polyisoprènes ; les polyesters tels que le poly-c-caprolactone (PCL), l’acide polylactique (PLA) ; les polyamides , ies polysiloxanes et les polymères halogénés tels que le polychlorure de vinyle (PVC), le polytétrafluoroéthylène (PTFE).
De préférence, Xi, X’i, X3, XL, X3, X’3, identiques ou différents, représentent indépendamment l’un de l’autre une fonction uréthane ou urée.
Avantageusement, dans la molécule de formule générale (I), Xi et XL, sont identiques et représentent une fonction urée.
Avantageusement, dans la molécule de formule générale (II), X3 et X’?_ sont identiques et représentent une fonction urée ou une fonction uréthane.
Avantageusement, dans la molécule de formule générale (III), X3 et X’3 sont identiques et représentent une fonction urée ou une fonction uréthane.
Les groupements hydrocarbonés Ρ2, P3 des molécules de formules générale (II) ou (III) sont avantageusement une chaîne hydrocarbonée comprenant de 10 à 400 atomes de carbone, de préférence de 20 à 250 atomes de carbone, de manière plus préférée de 20 à 200 atomes de carbone, de manière encore plus préférée de 20 à 50 atomes de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes.
Lorsque P2 et/ou P3 comprennent un ou plusieurs hétéroatomes, avantageusement ceuxci sont choisis parmi O, N et S.
Le résidu fonctionnel A est un résidu d’agent de couplage. On peut utiliser tout agent de couplage de polymères connu de l’homme du métier et apte à lier les groupements P2, P3 aux blocs cohésifs. On peut citer à titre d’exemples l’éthylène glycol, le glycérol, le pentaérythritol, le triéthylènetetramine.... Le résidu fonctionnel A est de préférence un résidu trifonctionnel ou quadrifonctionnel, de préférence un résidu trifonctionnel.
La molécule de formule (I) selon l’invention peut être décrite comme comprenant un segment central et des deux segments externes (Rai, Ra2, Ra3, Rbj, Rbî) reliés au segment central par une fonction chimique (Xi, Χ’ι, X2, X’2, X3, X’3). Dans la présente description, le segment central comprenant les fonctions chimiques X], X’i, X2, X’2, X3, X’3 peut être également appelé bloc cohésif.
Les molécules de formule (II) ou (III) comprennent des blocs cohésifs reliés par le groupement P2, P3.
Pour une meilleure compréhension de la description des molécules de formule générale (I) et des molécules de formule (II) ou (III), celles-ci peuvent être illustrées par un formalisme schématique simplifié. La légende de ce formalisme se présente comme suit :
représente la fonction Xj, Χ’ι, X2, X’2, X3 ou X’3 représente le groupement Rcj, Rc2 ou Rc3 représente le groupement Rai, Ra2, Ra3, Rbi ou Rb3
Figure FR3085168A1_D0012
représente P2 ou P 3
Ainsi, la molécule de formule (I) peut être représentée de la manière suivante :
Figure FR3085168A1_D0013
Dans la molécule de formule (III), le nombre entier n peut varier entre 1 et 20, de préférence entre 1 et 10, de manière plus préférée entre 1 et 8, de manière encore plus préférée entre 1 et 5. Lorsque n=1, la molécule formule (III) peut ainsi être représentée de la manière suivante :
Dans la molécule de formule (III), lorsque n=2, la molécule formule (III) peut ainsi être représentée de la manière suivante :
Dans la molécule de formule (III), lorsque n=3, la molécule formule (III) peut ainsi être représentée de la manière suivante :
Dans la molécule de formule (II), lorsque A est un est résidu d’agent de couplage trifonctionnel, le nombre entier m peut varier entre 1 et 20, de préférence entre 1 et 10, de manière plus préférée entre 1 et 8, de manière encore plus préférée entre 1 et 5.
Dans le cas où A est un est résidu d’agent de couplage trifonctionnel, et lorsque tn=l, la molécule formule (11) peut ainsi être représentée de la manière suivante :
Figure FR3085168A1_D0014
Dans le cas où A est un est résidu d’agent de couplage trifonctionnel, et lorsque m=2, la molécule de formule (II) peut ainsi être schématisée de la manière suivante :
Figure FR3085168A1_D0015
Figure FR3085168A1_D0016
Dans le cas des deux dernières molécules, le résidu trifonctionnel A sert d’agent de couplage d’au moins trois parties du groupement P2 ou P?.
Selon un mode de réalisation, la molécule de formule (I) selon l’invention présente une niasse molaire inférieure à 20000 g.mol1, de préférence comprise entre 100 et 10000 g.mol1. De préférence, la molécule de formule (I) selon l’invention présente une masse molaire comprise entre 100 et 2000 g.mol1, de préférence comprise entre 100 et 1000 g.mol1, de manière plus préférée comprise entre 100 et 500 g.mol·1.
Selon un autre mode de réalisation, la molécule de formule (II) ou (III) selon l’invention présente une masse molaire inférieure à 200000 g.mol1, de préférence comprise entre 100 et 100000 g.mol'1. De préférence, la molécule de formule (II) ou (III) selon l’invention présente une masse molaire comprise entre 500 et 50000 g.mol1, de préférence comprise entre 500 et 20000 g.mol'1.
Les mélanges de molécules de formule (I), et de molécules (II) et/ou (III) selon l’invention présentent l’intérêt d’avoir des propriétés organogélatrices. Par « organogélateur » ou « molécule organogélatrice », au sens de l’invention, on entend un composé capable d’établir une association entre plusieurs molécules de structures chimiques identiques ou différentes pour former un réseau supramoléculaire. Dans le bitume, ces molécules dites organogélatrices sont capables d’établir entre elles des interactions physiques conduisant à une auto-agrégation avec formation d’un réseau supramoléculaire 3D qui est responsable de la gélification du bitume. L’empilement des molécules permet la formation d’un réseau de fibrilles, immobilisant les molécules du bitume. La formation de fibrilles peut être observée par exemple par microscopie optique polarisée, par microscopie électronique à balayage (MEB)...
Les molécules de formule (I), (II) et (III) selon l’invention comprennent un segment central comprenant des fonctions aptes à créer des liaisons hydrogènes. Ledit segment central est lié à des segments externes (Rai, Ra2, Ra3, Rbi ou Rbs) permettant de favoriser la solubilité de la molécule (I), (H) ou (III) dans le bitume. Aux températures d’usage, allant de -20 à 80°C, les molécules de formule (I), (II) ou (III) se lient entre elles de manière non-covalente, notamment par des liaisons hydrogène. Ces liaisons hydrogène sont fragilisées lorsque le bitume est chauffé à haute température. Ainsi aux températures d’usage, l’ensemble constitué d’un grand nombre de molécules de formule (I), (II) ou (III) peut être assimilé à un polymère « supramoîéculaire » et confère au bitume ainsi modifié des propriétés améliorées. Aux températures d’usage, la gélification due à l’agrégation des molécules selon l’invention provoque un épaississement du milieu bitumineux, conduisant à une augmentation de la dureté, ce qui permet que les compositions bitumineuses selon l’invention soient solides à température ambiante. La dureté de ces compositions bitumineuses additivées, aux températures d’usage, est accrue par rapport au bitume de départ non additivé. Lorsque la composition bitumineuse est chauffée, les interactions entre les molécules (I), (II) et/ou (III) sont fragilisées, et le bitume retrouve les propriétés d’un bitume non additivé, la viscosité de la composition bitumineuse à chaud redevient celle du bitume de départ. Ce phénomène est également décrit dans la présente invention par la terminologie « réseau thermoréversible ».
De préférence, les compositions de bitume selon l’invention sont essentiellement constituées :
a) de bitume,
b) d’un mélange comprenant au moins un composé de formule (I) et au moins un composé choisi parmi ceux de formules (II) et/ou (III) telles que définies ci-dessus.
Selon une première variante avantageuse, les granules selon l’invention comprennent, de préférence sont essentiellement constitués de :
a) 70 % à 99,9 % de bitume,
b) 0,1 % à 30 % d’un mélange comprenant au moins un composé de formule (I) et au moins un composé choisi parmi ceux de formules (H) et/ou (III) telles que définies ci-dessus.
Selon une seconde variante avantageuse, les granules selon l’invention comprennent, de préférence sont essentiellement constitués de :
a) 70 à 99 % de bitume,
b) 0,1 % à 30 % d’un mélange comprenant au moins un composé de formule (I) et au moins un composé choisi parmi ceux de formules (II) et/ou (III) telles que définies cidessus,
c) un ou plusieurs agents anti-agglomérants tels que définis ci-dessous,
d) un ou plusieurs adjuvants polymère oléfmiques tels que définis ci-dessous.
Procédé de préparation de la composition bitumineuse
Les compositions bitumineuses selon l’invention comprennent au moins un bitume, et le mélange d’au moins une molécule de formule générale (I) et d’au moins une molécule de formule générale (II) et/ou (III).
Les compositions bitumineuses selon l’invention comprennent avantageusement de 0,1 à 30% en masse du mélange de la molécule de formule générale (I) et de la molécule de formule générale (II) et/ou (III), de préférence de 0,5 à 20%, de manière préférée de 1 à 10%, de manière plus préférée de 2 à 10%, de manière encore plus préférée de 2 à 5% en masse par rapport à la niasse totale de la composition bitumineuse.
Avantageusement, le rapport massique de la molécule de formule générale (I) sur la molécule de formule générale (II) et/ou (III) est d’au moins 1:1, de préférence d’au moins 1.5:1, de préférence d’au moins 1.7:1, de préférence d’au moins 2:1.
Le procédé de préparation de la composition bitumineuse selon l’invention comprend avantageusement les étapes suivantes :
- la fourniture d’un liant bitumineux comprenant au moins un bitume,
- la mise en contact de la molécule de formule générale (I) et de la molécule de formule générale (II) et/ou (III), à une température comprise entre 70 et 220°C, de préférence entre 90 et 180°C, de préférence entre 110 et 180°C avec le liant bitumineux, puis éventuellement
- la mise en forme de la composition bitumineuse sous forme divisée, et en particulier sous forme de pains ou de granules.
On entend par « liant bitumineux » un bitume seul, et comprenant éventuellement des additifs tels qu’un polymère et/ou un fluxant. Le liant bitumineux peut être sous forme sous forme anhydre ou sous forme d’émulsion.
Dans un mode de réalisation, le procédé de préparation des compositions bitumineuses selon l’invention comprend les étapes suivantes :
a) on introduit un bitume dans un récipient équipé de moyens de mélange, et on porte le bitume à une température entre 70 et 220°C, de préférence entre 90 et 180°C, de préférence entre 110 et 180°C,
b) on introduit les molécules de formule générale (I), (II) et/ou (III) et éventuellement des additifs,
c) on chauffe la composition bitumineuse issue de l’étape b) à une température comprise entre 70 et 220°C, de préférence entre 90 et 180°C, de préférence entre 110 et 180°C, sous agitation, jusqu’à l’obtention d’une composition bitumineuse, avantageusement homogène,
d) éventuellement on met en forme la composition bitumineuse issue de l’étape c) sous forme divisée, et en particulier sous forme de pains ou de granules.
La base bitume
Les compositions bitumineuses selon l’invention peuvent contenir des bitumes issus de différentes origines. Parmi les bitumes utilisables selon l’invention, on peut citer tout d’abord les bitumes d’origine naturelle, ceux contenus dans des gisements de bitume naturel, d’asphalte naturel ou les sables bitumineux et les bitumes provenant du raffinage du pétrole brut. Les bitumes selon l’invention sont avantageusement choisis parmi les bitumes provenant du raffinage du pétrole brut. Les bitumes peuvent être choisis parmi les bitumes ou mélanges de bitumes provenant du raffinage du pétrole brut, en particulier des bitumes contenant des asphaltènes ou des brais. Les bitumes peuvent être obtenus par des procédés conventionnels de fabrication des bitumes en raffinerie, en particulier par distillation directe et/ou distillation sous vide du pétrole. Ces bitumes peuvent être éventuellement viscoréduits et/ou désasphaltés et/ou rectifiés à l’air. Il est courant de procéder à la distillation sous vide des résidus atmosphériques provenant de la distillation atmosphérique de pétrole brut. Ce procédé de fabrication correspond, par conséquent, à la succession d’une distillation atmosphérique et d’une distillation sous vide, la charge alimentant la distillation sous vide correspondant aux résidus atmosphériques. Ces résidus sous vide issus de la tour de distillation sous vide peuvent être également utilisés comme bitumes. Il est également courant d’injecter de l’air dans une charge composée habituellement de distiliats et de produits lourds provenant de la distillation sous vide de résidus atmosphériques provenant de la distillation du pétrole. Ce procédé permet d’obtenir une base soufflée, ou semi-soufflée ou oxydée ou rectifiée à l’air ou rectifiée partiellement à l’air. Les différents bitumes ou bases bitumes obtenus par les procédés de raffinage peuvent être combinés entre eux pour obtenir le meilleur compromis technique. Le bitume peut aussi être un bitume de recyclage. Les bitumes peuvent être des bitumes de grade dur ou de grade mou.
Avantageusement, le bitume est choisi parmi les bitumes d’origine naturelle, parmi les bitumes issus du raffinage du pétrole brut tels que les résidus de distillation atmosphérique, les résidus de distillation sous vide, les résidus viscoréduits, les résidus soufflés, leurs mélanges et leurs combinaisons ou parmi les bitumes synthétiques autrement appelés liants clairs.
Dans un mode particulier selon l’invention, le bitume peut comprendre en outre au moins un polymère et/ou un fluxant.
A titre d’exemples de polymères pour bitume, on peut citer les élastomères tels que les copolymères SB, SBS, SIS, SBS*, SBR, EPDM, polychloroprène, polynorbornène et éventuellement les polyoléfmes tels que les polyéthylènes PE, PEHD, le polypropylène PP, les plastomères tels que les EVA, EMA, les copolymères d’oléfines et d’esters carboxyliques insaturés EBA, les copolymères polyoléfmes élastomères, les polyoléfmes du type polybutène, les copolymères de l’éthylène et d’esters de l’acide acrylique, méthacrylique ou de l’anhydride maléique, les copolymères et terpolymères d’éthylène et de méthacrylate de glycidyle, les copolymères éthylène-propylène, les caoutchoucs, les polyisobutylènes, les SEBS, les ABS.
D’autres additifs peuvent encore être ajoutés au bitume selon l’invention. Il s’agit par exemple d’agents de vulcanisation et/ou d’agents de réticulation susceptibles de réagir avec un polymère, lorsqu’il s’agit d’un élastomère et/ou d’un plastomère, pouvant être fonctionnalisés et/ou pouvant comporter des sites réactifs.
Parmi les agents de vulcanisation, on peut citer ceux à base de soufre et ses dérivés, utilisés pour réticuler un élastomère à des teneurs de 0,01% à. 30% en masse par rapport à la niasse d’élastomère.
Parmi les agents de réticulation, on peut citer les agents de réticulation cationiques tels que les mono ou polyacides, ou les anhydrides carboxyliques, les esters d’acides carboxyliques, les acides sulfoniques, sulfuriques, phosphoriques, voire les chlorures d’acides, les phénols, à des teneurs de 0,01% à 30% niasse par rapport à la niasse de polymère. Ces agents sont susceptibles de réagir avec l’élastomère et/ou le plastomère fonctionnalisé. Ils peuvent être utilisés en complément ou en remplacement des agents de vulcanisation.
Selon un mode de réalisation, la composition bitumineuse selon l’invention peut en outre comprendre un adjuvant polymère oléfinique.
L’adjuvant polymère oléfinique est choisi, de préférence, dans le groupe consistant en (a) les copolymères éthylène/(méth)acrylate de glycidyle et (b) les terpolymères éthylène/monomère A/nionomère B :
(a) Les copolymères éthylène/(méth)acrylate de glycidyle sont, avantageusement, choisis parmi les copolymères statistiques ou séquencés, de préférence statistiques, d'éthylène et d'un monomère choisi parmi l'aciylate de glycidyle et le méthacrylate de glycidyle, comprenant de 50% à 99,7% en masse, de préférence de 60% à 95% en masse, plus préférentiellement 60% à 90% en masse d'éthylène, (b) Les terpolymères sont, avantageusement, choisis parmi les terpolymères statistiques ou séquencés, de préférence statistiques, d'éthylène, d'un monomère A et d'un monomère B.
Le monomère A est choisi parmi l'acétate de vinyle et les acrylates ou méthacrylates d'alkyle en Cl à C6.
Le monomère B est choisi parmi l'acrylate de glycidyle et le méthacrylate de glycidyle.
Les terpolymères éthylène/monomère A/monomère B comprennent avantageusement de 0,5% à 40% en masse, de préférence de 5% à 35% masse, plus préférentiellement de 10% à 30% en masse de motifs issus du monomère A et, de (),50% à 15% en masse, de préférence de 2,5% à 15% en masse de motifs issus du monomère B, le reste étant formé de motifs issus de l'éthylène.
Avantageusement, l’adjuvant polymère oléfinique est choisi parmi les terpolymères statistiques d'éthylène (b), d'un monomère A choisi parmi les acrylates ou méthacrylates d'alkyle en C l à C6 et d'un monomère B choisi parmi l'acrylate de glycidyle et le méthacrylate de glycidyle, comprenant de 0,5% à 40% en masse, de préférence de 5% à 35% masse, plus préférentiellement de 10% à 30% en masse de motifs issus du monomère A et, de 0,5% à 15% en niasse, de préférence de 2,5% à 15% en masse de motifs issus du monomère B, le reste étant formé de motifs issus de l'éthylène.
Selon un mode de réalisation, la composition bitumineuse solide à température ambiante et de préférence sous forme divisée peut comprendre de 0,05% à 15% en niasse, de préférence de 0,1% à 10% en masse, plus préférentiellement de 0,5% à 6% en masse de l’adjuvant polymère oléfinique par rapport à la masse totale de la composition bitumineuse selon l’invention.
Selon un mode de réalisation particulier, la composition bitumineuse solide à température ambiante et de préférence sous forme divisée peut comprendre en outre entre 0,5% et 20% en masse, de préférence entre 2% et 20% en masse, plus préférentiellement entre 4% et 15% en masse d’antiagglomérant par rapport à la masse totale desdites granules ou desdits pains selon l’invention.
Par « antiagglomérant » ou « composé antiagglomérant », on entend tout composé qui limite, réduit, inhibe, retarde, l’agglomération et/ou l’adhésion des granules entre eux lors de leur transport et/ou de leur stockage à température ambiante et qui assure leur fluidité lors de leur manipulation.
De préférence, le composé antiagglomérant est choisi parmi : le talc ; les fines généralement de diamètre inférieur à 125 pm, telles que les fines siliceuses, à l’exception des fines calcaires ; le sable tel que le sable de fontainebleau ; le ciment ; le carbone ; les résidus de bois tels que la lignine, le lignosulfonate, les poudres d’aiguilles de conifères, les poudres de cônes de conifères, notamment de pin ; les cendres de balles de riz ; la poudre de verre ; les argiles telles que le kaolin, la bentonite, la vermiculite , l’alumine telle que les hydrates d’alumine ; la silice ; les dérivés de silice tels que les fumées de silice, les fumées de silice fonctionnalisées, notamment les fumées de silice hydrophobe ou hydrophile, les silices pyrogénées, notamment les silices pyrogénées hydrophobes ou hydrophiles, les silicates, les hydroxydes de silicium et les oxydes de silicium ; la poudre de matière plastique; la chaux ; la chaux hydratée ; le plâtre ; la poudrette de caoutchouc ; la poudre de polymères, tels que les copolymères styrène-butadiène (SB), les copolymères styrène-butadiène-styrène (SB S), et les mélanges de ces matériaux.
Avantageusement, l’antiagglomérant est choisi parmi le talc ; les fines généralement de diamètre inférieur à 125 uni à l’exception des fines calcaires, telles que les fines siliceuses ; les résidus du bois tels que la lignine, la lignosulfonate, les poudres d’aiguilles de conifères, les poudres de cônes de conifères, notamment de pin, la poudre de verre ; le sable tel que le sable de fontainebleau ; les fumées de silice, notamment les fumées de silice hydrophobe ou hydrophile ; les silices pyrogénées, notamment les silices pyrogénées hydrophobes ou hydrophiles ; et leurs mélanges.
Mise en forme des compositions bitumineuses selon l’invention
Selon un mode de réalisation particulier, la composition bitumineuse selon l’invention est solide à température ambiante et sous forme divisée. Selon un mode de réalisation préféré, la composition bitumineuse selon l’invention est sous forme de granules ou de pains.
Les granules selon l’invention sont obtenus par mise en forme de la composition bitumineuse selon l’invention tel que décrit ci-dessus selon tout procédé connu, par exemple selon le procédé de fabrication décrit dans le document US 3 026 568, le document WO 2009/153324 ou le document WO 2012/168380. Notamment, on peut utiliser les méthodes décrites dans la demande W02018/104660.
Selon un mode de réalisation particulier, la mise en forme des granules peut être réalisée par égouttage, en particulier à l’aide d’un tambour.
D’autres techniques peuvent être utilisées dans le procédé de fabrication des granules, en particulier le moulage, l’extrusion...
Le pain selon l’invention peut être fabriqué selon tout procédé connu, par exemple selon le procédé de fabrication décrit dans le document US2011/0290695.
Composition. solide à température ambiante et sous forme de granules selon Vinvention
Selon un mode de réalisation, la composition bitumineuse selon l’invention est sous forme de granules.
Les granules selon l’invention peuvent avoir au sein d’une même population de granules, une ou plusieurs formes choisies parmi une forme cylindrique, sphérique ou ovoïde. Les granules selon l’invention ont de préférence une forme cylindrique ou sphérique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la taille des granules selon l’invention est telle que la dimension moyenne la plus longue est de préférence inférieure ou égale à 50 mm, plus préférentiellement de 3 à 30 mm, encore plus préférentiellement comprise de 5 à 20 mm. Par exemple, l’utilisation d’une filière permet de contrôler la fabrication de granules d’une taille choisie. Un tamisage permet de sélectionner des granules en fonction de leur taille.
De préférence, les granules selon l’invention présentent un poids compris entre 0,1 g et 50 g, de préférence entre 0,2 g et 10 g, plus préférentiellement entre 0,2 g et 5 g.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, la taille des granules selon l’invention est telle que la dimension moyenne la plus longue est de préférence inférieure ou égale à 20 mm, plus préférentiellement inférieure ou égale à 10 mm, encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 5 mm.
Selon un mode de réalisation particulier, la composition bitumineuse solide à température ambiante et sous forme divisée selon l’invention, de préférence sous forme de granules est recouvert sur au moins une partie de sa surface, voire la totalité de sa surface d’un antiagglomérant, de préférence d’origine minérale ou organique, plus préférentiellement d’origine minérale.
Dans un tel cas, la masse de l’antiagglomérant recouvrant au moins une partie de la surface des granules est avantageusement comprise entre 0,2% et 10% en masse, de préférence entre 0,5% et 8% en masse, plus préférentiellement entre 0,5% et 5% par rapport à la masse totale desdites granules selon l’invention.
De préférence, selon ce mode de réalisation, le composé anti-agglomérant recouvre au moins 50% de la surface des granules, de préférence au moins 60%, préférentiellement au moins 70%, plus préférentiellement au moins 80% et encore plus préférentiellement au moins 90%.
L’anti agglomérant est tel que défini ci-dessus dans la description. Selon une variante, le composé anti-agglomérant utilisé pour recouvrir au moins une partie de la surface des granules est choisi parmi le mélange des molécules de formules (I) et des molécules de formules (II) et/ou (III) défini ci-dessus, avantageusement sous forme de poudre.
De préférence également, l’épaisseur moyenne de la couche d’antiagglomérant est, de préférence, supérieure ou égale à 20 pm, plus préférentiellement comprise entre 20 et 100 pm.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’antiagglomérant compris dans les granules peut être identique ou différent de l’antiagglomérant recouvrant au moins une partie de la surface desdites granules.
Composition solide à température ambiante et sous forme de pains selon l’invention
Selon un mode de réalisation, la composition bitumineuse selon l’invention est sous forme de pain. On entend par pain, un bloc de la composition bitumineuse ayant une masse comprise entre 0,1 kg et 1000 kg, de préférence, entre 1 kg et 200 kg, plus préférentiellement entre 1 kg et 50 kg, encore plus préférentiellement entre 5 kg et 35 kg, encore plus préférentiellement entre 10 kg et 30 kg, ledit bloc étant avantageusement parallélépipédique, de préférence étant un pavé.
Le pain selon l’invention a, de préférence, un volume compris entre 100 cm3 et 50000 cmJ, de préférence entre 5000 cm3 et 25000 cm3, plus préférentiellement entre 10000 cm3 et 30000 cm’, encore plus préférentiellement entre 14000 cm’ et 25000 cm3.
Lorsque le pain selon l’invention est manipulé manuellement par une personne, la masse dudit pain peut varier de 1 à 20 kg, et de 20 à 50 kg dans le cas d’une manutention par deux personnes. Lorsque la manutention est réalisée par des équipements mécaniques, la masse du pain peut varier de 50 à 1000 kg.
Le pain selon l’invention peut être fabriqué selon tout procédé connu, par exemple selon le procédé de fabrication décrit dans le document US2011/0290695.
Le pain selon l’invention est avantageusement emballé d’un film thermofusible mis en place selon tout procédé connu, de préférence par un film en polypropylene, en polyéthylène ou un mélange de polyéthylène et de polypropylène. La composition bitumineuse conditionnée en pain de bitume emballé d’un film thermofusible présente l’avantage d’être prête à l’emploi, c’est-à-dire que le pain de bitume peut être directement chauffé dans le fondoir ou éventuellement introduit directement dans l’unité d’enrobage de fabrication des enrobés routiers, sans déballage préalable. Le film thermofusible qui fond avec la composition bitumineuse selon l’invention n’affecte pas ses propriétés.
Selon un mode de réalisation, le pain selon l’invention peut également être conditionné dans un carton selon tout procédé connu.
En particulier, le pain selon l’invention est conditionné dans un carton en faisant couler à chaud la composition bitumineuse selon l’invention dans un carton dont la paroi de la face interne est siliconée puis refroidie, les dimensions du carton étant adaptées au poids et/ou au 10 volume du pain selon l’invention souhaité.
Lorsque le pain selon l’invention est emballé d’un film thermofusible ou est conditionné dans un carton, la Demanderesse a démontré que la détérioration dudit film thermofusible ou dudit carton lors du transport et/ou du stockage à température ambiante et même à température ambiante élevée dudit pain n’entrainait pas le fluage du pain selon l’invention. Par conséquent, 15 les pains selon l’invention conservent leur forme initiale et ne collent pas entre eux lors de leur transport et/ou stockage à température ambiante élevée malgré le fait que le film thermofusible ou le carton soit endommagé.
Sans vouloir être liée à une quelconque théorie, la Demanderesse estime que l’absence de fluage de la composition bitumineuse solide à température ambiante et sous forme de 20 granules ou de pains lors de son transport et/ou stockage à température ambiante, en particulier élevée est due à la formulation de la composition bitumineuse selon l’invention et notamment à la synergie d’action de l’association d’au moins une molécule de formule générale (I) et d’au moins une molécule de formule générale (II) et/ou (II) selon l’invention au sein de la composition bitumineuse.
Procédé de transport et/ou de stockage et/ou de manipulation de la composition bitumineuse solide à température ambiante et sous forme divisée selon l’invention
L’invention concerne également un procédé de transport et/ou de stockage et/ou de manipulation de la composition bitumineuse, ladite composition bitumineuse étant transportée et/ou stockée et/ou manipulée à température ambiante sous forme divisée et solide, notamment 30 sous forme de pains ou de granules solides.
De préférence, ladite composition bitumineuse solide à température ambiante et sous forme divisée selon l’invention est transportée et/ou stockée et/ou manipulée à une température ambiante, notamment à une température ambiante élevée pendant une durée supérieure ou égale à 2 mois, préférence à 3 mois.
On entend par température ambiante, la température d’usage du bitume, étant entendu que la température ambiante implique qu’aucun apport de chaleur n’est apporté autre que celui résultant des conditions climatiques.
Ainsi, la température ambiante peut atteindre des valeurs élevées, inférieures à. 100°C durant les périodes estivales, en particulier dans les régions géographiques à climat chaud.
De préférence, la température ambiante est inferieure à 100°C. Avantageusement, la température ambiante est de 20°C à 50°C, de préférence de 25°C à 50°C, de préférence de 25°C à 40°C.
Avantageusement, la température ambiante élevée est de 40°C à 90°C, de préférence de 50°C à 85°C encore plus préférentiellement de 50°C à 75°C, encore plus préférentiellement de 50°C à 60°C.
Les compositions bitumineuses solides à température ambiante et sous forme divisée selon la présente invention sont remarquables en ce qu’elles sont solides à température ambiante et donc facilement manipulables, même à des températures ambiantes élevées. Les compositions bitumineuses solides à température ambiante et sous forme divisée selon la présente invention permettent également le transport et/ou le stockage et/ou la manipulation desdits granules ou pains à température ambiante dans des conditions optimales, en particulier sans qu’il y ait fluage desdits granules ou pains lors de leur transport et/ou leur stockage et/ou leur manipulation, même lorsque la température ambiante est élevée et sans dégrader les propriétés de ladite composition bitumineuse, voire en les améliorant.
Utilisation des compositions bitumineuses selon l’invention
Diverses utilisations des compositions bitumineuses selon l’invention sont envisagées dans les domaines des applications routières, notamment dans la fabrication de liants routiers, des enrobés et des chaussées en général, et dans les domaines des applications industrielles.
On peut envisager l’utilisation de la composition bitumineuse solide à température ambiante, notamment sous forme divisée, selon l’invention dans diverses applications routières, éventuellement en mélange avec des granulats pour fabriquer un enduit superficiel, un enrobé à chaud, un enrobé à froid, un enrobé coulé à froid, une grave émulsion, une couche de base, une couche de liaison, une couche d’accrochage ou une couche de roulement. Ces applications visent notamment des enrobés bitumineux comme matériaux pour la construction et l’entretien des corps de chaussée et de leur revêtement, ainsi que pour la réalisation de tous travaux de voiries. On peut citer d’autres associations de la composition bitumineuse et du granulat possédant des propriétés particulières, telles que les couches anti-omiérantes, les enrobés drainants, ou les asphaltes (mélange entre un liant bitumineux et des granulats du type du sable).
On peut envisager l’utilisation de la composition bitumineuse solide à température ambiante, notamment sous forme divisée selon l’invention dans diverses applications industrielles. Dans les applications industrielles, on peut citer son utilisation pour préparer un revêtement d’étanchéité, une membrane ou une couche d’imprégnation.
Les granules de bitumes selon l’invention sont particulièrement adaptés à la fabrication de membranes d’étanchéité, de membranes anti-bruit, de membranes d’isolation, de revêtements de surface, de dalles de moquette ou encore de couches d’imprégnation.
Procédé de fabrication d’enrobés
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’enrobés comprenant au moins la composition bitumineuse solide à température ambiante, notamment sous forme divisée selon l’invention et des granulats, ou des agrégats d’enrobés bitumineux recyclés, ce procédé comprenant au moins les étapes de :
- chauffage des granulats à une température allant de 100°C à 180°C, de préférence de 120°C à 180°C,
- mélange des granulats ou des agrégats avec ladite composition bitumineuse dans une cuve telle qu’un malaxeur ou un tambour malaxeur,
- obtention d’enrobés.
Le procédé de fabrication d’enrobés selon l’invention ne requiert avantageusement pas d’étape de chauffage de la composition bitumineuse selon l’invention avant mélange avec les agrégats d’enrobés recyclés ou les granulats car au contact du mélange d’agrégats chaud ou au contact du mélange de granulats chaud, la composition bitumineuse selon l’invention solide à température ambiante fond.
Molécules de formule générale (I), (II) et (III) et leur préparation
L’invention porte également sur le mélange comprenant :
- au moins une molécule de formule générale (I) :
Figure FR3085168A1_D0017
- et au moins une molécule de formule générale (II) et/ou (III) :
Figure FR3085168A1_D0018
où Rct, Rc2, Rc3, Rai, Rai, Ras, Rbi, Rb3, Xi, X’i, X2, X'2, X3, X’3, P2, P3, A, n et ni répondent aux spécifications selon l’invention définies plus haut dans la présente description.
Les choix préférentiels pour les molécules de formule (I), (II) et (III) sont les mêmes que pour la composition bitumineuse.
Avantageusement, dans le mélange selon l’invention, le rapport massique de la molécule de formule générale (I) sur la molécule de formule générale (II) et/ou (III) est d’au moins 1:1, de préférence d’au moins 1.5:1, de préférence d’au moins 1.7:1, de préférence d’au moins 2:1.
Les molécules de formule générale (I), (H) et (III) peuvent être synthétisées par toute méthode connue de l’homme du métier.
Pour les molécules de formule générale (I), on peut mettre en contact un diisocyanate et un précurseur des chaînes externes dans des conditions permettant une réaction d’addition ou de polycondensation entre les réactifs pour former la molécule de formule (I).
Pour les molécules de formule générale (II) ou (III), on peut mettre en contact un diisocyanate, les précurseurs des chaînes externes (Rai, Ra2, Ras, Rbi, Rb3), l’agent de couplage A et les groupements P2, P3 dans des conditions permettant une réaction d’addition ou de polycondensation entre les réactifs pour former la molécule de formule (II) ou (III) ou leur mélange.
Le précurseur de chaîne externe et les groupements P2, P3 peuvent être fonctionnalisés par une fonction choisie parmi les fonctions alcool, thiol, ou amine, de préférence alcool ou amine.
Par exemple, le précurseur de chaîne externe peut être un composé de formule Raî-OH, Rai-NH2, Rbj-OH, RbîNH2, (i=l, 2, 3, j= 1, 3) ou un mélange de ces composés.
En particulier, la préparation de la molécule de formule (III) peut s’effectuer en deux étapes. La première consiste à lier une chaîne externe (Ras) à une seule extrémité d’un diisocyanate. On obtient la mono-fonctionnalisation de l’isocyanate à une seule extrémité par la chaîne externe (motif 1). Pour la première étape, un excès de diisocyanate est avantageusement utilisé pour s’assurer de la mono-fonctionnalisation. La seconde étape consiste à faire réagir le motif 1 sur le groupement P3 difonctionnalisé. Le groupement P3 est difonctionnalisé par une amine ou un alcool, de préférence par une amine. Le groupement P3 réagit avec la fonction isocyanate du motif 1 n’ayant pas réagi pour former par l’intermédiaire de la fonction X3, X’3 la molécule de formule générale (III).
Avantageusement, la synthèse est réalisée en présence d’un solvant. Le solvant peut être choisi parmi les solvants organiques. On préférera les solvants organiques aprotiques. On peut citer le tétrahydrofurane (THF), le diméthylformamide (DMF), le dichlorométhane, le chloroforme...
La synthèse peut être réalisée à une température comprise entre 20 et 200°C, plus préférentiellement entre 20 et 100°C, plus préférentiellement entre 20 et60°C pendant un temps pouvant aller de 5 minutes à 24 heures, de préférence entre 2 heures et 8 heures.
Les rapports molaires entre les réactifs et l’ordre d’ajout desdits réactifs sont contrôlés pour obtenir les molécules souhaitées de formules (I), (II) et (III). La nature du précurseur de la chaîne externe peut être également contrôlée, ainsi que sa fonctionnalisation pour obtenir les fonctions Xi, Χ’ι, X2, X’2, X3, X’3 souhaitées.
Les différents modes de réalisation, variantes, les préférences et les avantages décrits ci-dessus pour chacun des objets de l’invention s’appliquent à tous les objets de l’invention et peuvent être pris séparément ou en combinaison.
Kit
L’invention concerne encore un kit comprenant dans au moins deux logements distincts d’un même conditionnement :
- au moins une molécule de formule générale (I), et
- au moins une molécule de formule générale (II) et/ou (III), et éventuellement
- au moins une base bitume.
Avantageusement, dans le kit selon l’invention, le rapport massique de la molécule de formule générale (I) sur la molécule de formule générale (II) et/ou (III) est d’au moins 1:1, de préférence d’au moins 1.5:1, de préférence d’au moins 1.7:1, de préférence d’au moins 2:1.
Avantageusement dans le kit selon l’invention, le mélange de la molécule de formule générale (I) et de la molécule de formule générale (II) et/ou (III) est présent en quantités et proportions respectives permettant de réaliser la production d’une composition bitumineuse additivée pour une quantité déterminée de base bitume, sans qu’il soit nécessaire de peser les composants avant leur mélange.
Le kit peut comprendre dans le même conditionnement, éventuellement dans des logements distincts, un ou plusieurs autres composés utilisés pour formuler la composition bitumineuse. Un tel kit facilite pour les utilisateurs la préparation des compositions bitumineuses additivées en simplifiant les opérations de pesées et/ou dosage.
Analyses et méthodes
Les analyses et méthodes suivantes sont utilisées pour la caractérisation des molécules et des compositions bitumineuses selon l’invention.
Spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier (FT1R) : Les spectres jnfrarouges sont enregistrés à l’aide d’un spectromètre Avatar FTIR 320 Is® 10, société Nicolet. Ce dernier est équipé d’un module ATR® (Attenuated Total Reflectance) pour les analyses des échantillons à l’état solide. Lorsque le spectre d’une solution est effectué, le mode transmission est utilisé ainsi qu’une cuve en KBr de 0,5 mm de chemin optique.
Résonnance Magnétique Nucléaire (RMN) : Les spectres rH et l’C sont acquis sur les spectromètres, société Broker Avance 300® (300 MHz) et Ultrashield 400® (400 MHz). Les calibrations internes sont effectuées à l’aide du signal résiduel du solvant.
Calorimétrie différentielle à balayage (PSC) : Les échantillons sont analysés dans des capsules Tzero en aluminium. Les mesures de DSC sont conduites sur un DSC Auto Q2000® apparatus de chez TA Instruments, sous flux d’azote à 50 niL/min.
L'invention est illustrée par les exemples suivants donnés à titre non limitatif.
EXEMPLES
Matériel et méthodes
Les caractéristiques rhéologiques et mécaniques des bitumes ou des compositions bitume- molécules auxquelles on fait référence dans ces exemples sont mesurées suivant les méthodes indiquées dans le tableau 1.
Tableau 1
Propriété Abréviation Unité Norme de mesure
Pénétrabilité à l’aiguille à 25°C P25 1/10mm NF EN 1426
Température de ramollissement bille et anneau TBA °C NE EN 1427
Base bitume
On choisit une base bitume de grade 70/100, notée B«, ayant une pénétrabilité P25 de 82 1/10 mm et une TBA de 46°C et disponible commercialement auprès de Total Marketing Services.
Molécules
Ao : acide sébacique
Aj - Synthèse de la molécule de formule (I) Ai :
Dans un ballon Schlenck de 500 mL, sont ajoutés successivement les réactifs suivants : 250 mL de dichlorométhane puis 4,77 mL (5,0 g, 29,7 mmol, 1 eq) d’hexaméthylène diisocyanate et enfin au goutte à goutte, 24,4 mL (19,9 g, 74,3 mmol, 2,5 eq) d’oléylamine. Lors de l’ajout de cette dernière, une réaction exothermique a lieu et un précipité se forme. Après 6 h d’agitation à. 40°C, le mélange est concentré puis précipité dans 1,2 L d’acétate d’éthyle. Le solide blanc formé est filtré sur fritté (m = 21 g, rendement- 98%). La molécule A} est caractérisée par RMN, DSC et FTIR-ATR.
RMN Ή (400 MHz, Chloroforme-d) : δ 5.35 (ni, 4H), 3.21 (q, J = 6.7 Hz, 8H), 2.02 (m, 8H), 1.74 - 1.48 (m, 8H), 1.27 (s, 52H), 0.88 (t, J = 6.7 Hz, 6H).
FTIR - ATR (cm1) : 3328, 2925, 2851, 1611, 1579.
DSC 20°C/min, de -90 à 175°C) : fusion à 161°C (80 J/g).
Figure FR3085168A1_D0019
(I) Ai : Rai = Rbi= oléyl; Rcj = hexyl ; X| =X’i= urée.
A2 - Synthèse de la molécule de formule (III) A2 :
Dans un ballon, sous atmosphère inerte, une solution d’oléylamine (4,06 g, 5,0 mL, 14,9 mmol, 1 eq) dans 60 mL de THF, est ajoutée dans une solution d’hexaméthylène diisocyanate (HDI) (10,0 g, 9,55 mL, 59,5 mmol, 4 eq) préalablement dilué dans 100 mL de THF/ Une fois l’addition terminée, le mélange est agité pendant 2h30 à température ambiante. Le mélange est ensuite concentré sous pression réduite et est précipité dans 1,5L d’hexane. Le solide est filtré et conservé sous argon dans de la verrerie sèche. Après 1 jour à température ambiante, le filtrat est de nouveau filtré. Les solides sont rassemblés et dispersés dans 120 mL de THF sec.
Le polybutadiène hydrogéné, nommé GI2000 (Mn = 2400 g/mol), disponible commercialement chez Nippon Soda co, et préalablement fonctionnalisé en diamine (17,9 g, 7,45 mmol, 0,5 eq) est dilué dans 60 mL de THF. Cette solution est ajoutée, au goutte à goutte, à la dispersion du solide, précédemment filtrée. Une fois l’addition terminée, la solution est agitée Ih à température ambiante puis 3h30 à. 50°C. Le mélange est concentré sous pression réduite puis précipité dans 1,75L de pentane. Après 20 min d’agitation, le mélange est laissé au repos. Le surnageant est prélevé, laissant le solide au fond du récipient. 500 mL de pentane sont ajoutés sous agitation puis de nouveau ôtés lorsque le mélange est au repos. Le solide blanc est ensuite filtré et séché sous vide (17,6 g, rendement ==: 72 %).
Figure FR3085168A1_D0020
(Ill) A2 : Ra3 :::: Rb3:;= oléyl; RC3:=: hexyl ; X3:::X'3= urée, P3=GI2000, n=T
Exemple 1 : Préparation des compositions bitumineuses additivées
On prépare les compositions bitumineuses additivées en introduisant dans un réacteur sous agitation et à 170°C la base bitume IL et la ou les molécules dans les proportions rapportées dans le tableau 2 ci-dessous. Les mélanges sont agités et chauffés à 170°C pendant environ 30 minutes.
Tableau 2
Composition Ao (% masse) (% masse) a2 (% masse)
T» (*) nrnr mm nrnr
Ti U) 5 — —
Ci — 4 1
c2 »0 3 2
c3 mm 2 0
CT (An (*) mm 5 mm
ÇXIA21(*) — — 5
(*) compositions comparatives
Résultats
Le Tableau 3 ci-après présente les caractéristiques physiques des compositions bitumineuses selon l’invention Ci, C2 et C3 et des compositions comparatives Το, Ti, Ct(ai) et Ct(A2).
Tableau 3
Composition P25 (1/10 mm) TBA (°C)
To (Bo seul) 82 46
Ti 41 102
Ci 40 >150
c2 38,5 >150
c3 42 >150
Ct (ai) 40 >150
Ct (A2) 52 106
Les compositions selon l’invention (T, C2et C3présentent des propriétés supérieures à celles du bitume seul To, mais également supérieures à celles de la composition Tj additivée 10 avec l’acide sébacique à 5% en masse par rapport à la masse totale de la composition bitumineuse. Les compositions selon l’invention Ci, C2 et C3 présentent également des propriétés supérieures à celles de la composition Ct (A2) additivée avec seulement la molécule A2 de formule (ΙΠ) à une teneur de 5% masse par rapport à la masse totale de la composition bitumineuse. On note que les compositions selon l’invention Ci, C2 et C3 présentent des 15 propriétés comparables à celles de la composition Ct îai) additivée avec seulement la molécule Ai de formule (I) à une teneur de 5% masse par rapport à la masse totale de la composition bitumineuse.
On note pour les compositions Ci, C2 et C3 selon l’invention une augmentation de la TBA à une valeur allant au-delà de 150°C. Cette valeur de TBA est nettement supérieure aux 20 valeurs de TBA des compositions comparatives Ti etCr (A2) qui sont respectivement de 102°C et 106°C. Ceci traduit une consistance plus élevée des compositions selon l’invention.
Les compositions selon l’invention ont donc une bonne consistance aux températures d’usage.
Exemple 2 : Préparation des pains de bitume Pjq, Pti, PtCAj), Pt(A2), Pi, P^et P3
Des pains de bitume Pto, Pti, Pt(Ai), Pt(A2), Pi, P2 et P3 sont préparés respectivement à partir des compositions témoins T«, Tj, Ct (Ai), Ci (A2) et les compositions selon l’invention Ci, C2 et C3. La préparation est réalisée selon la méthode suivante : une masse d’environ 0,5 kg de bitume est coulée à 160°C dans un moule rectangulaire en acier couvert d’un film thermofusible en polyéthylène. Le moule est ensuite refroidi à température ambiante puis démoulé.
Essai de fluage
Un essai de fluage est préalablement réalisé. L’essai est réalisé à une température de 70°C et avec une contrainte de cisaillement de 100 Pa avec un rhéomètre à cisaillement de type MCR301 ® de la marque Anton Paar. Un module de géométrie plan-plan de 25 ram de diamètre est utilisé. L’analyse se déroule de la façon suivante : l’échantillon est écrasé à 70°C entre les deux plateaux jusqu’à un entrefer de 1,025 mm, l’excédent est arasé puis l’entrefer est ajusté à 1 mm (valeur utilisée pour l’analyse). Un temps d’attente de 10 min permet à l’échantillon d’être homogène en température puis la mesure débute. La figure 1 répertorie les résultats de la déformation en fonction du temps obtenus pour les différents pains de bitume.
Sur la figure 1, la déformation (sans unité) est rapportée sur l’axe Y et le temps en secondes est rapporté sur 1’ax.e X. La courbe en trait continu représente celle du pain PT0. La courbe en trait pointillé (—) représente celle du pain Pn ; la courbe avec les cercles (-O-) représente celle du pain Pt(A2) ; la courbe avec les triangles (-Δ-) représente celle du pain Pt(Ai) ; la courbe avec les losanges (-<>-) représente celle du pain Pj, la courbe avec les étoiles (-♦-) représente celle du pain P2.
On constate une nette amélioration de la résistance au fluage des pains de bitume Pi,P2 selon l’invention par rapport aux pains de bitume Ρτο, Pti additivés à l’acide sébacique, et Pt(A2) additivé seulement avec la molécule de formule (III). Cette amélioration de la résistance au fluage est également constatée par rapport aux pains Pt(Aj) additivés seulement avec la molécule de formule (I). On note que les pains selon l’invention présentent une résistance au fluage plus de 20 fois plus importante que celle des pains Pt(Ai) et plus de 10000 fois plus importante que celle des pains PT(A2). On observe un effet synergique de l’association des molécules de formule (I) et des molécules de formule (III) sur la résistance au fluage des pains selon l’invention.
Essai de tenue mécanique sous contrainte de compression
Cet essai est mis en œuvre afin d’évaluer la résistance à la compression de chaque pain lx ro, Pu, PT(Ai), Pt(A2), Pi, P2 et P3 lorsque celui-ci est soumis à une charge et à une température de 50°C.
L’essai de résistance à la compression proprement dit est réalisé à l’aide d’un analyseur de texture commercialisé sous le nom LF Plus par la société LLOYD Instruments et équipé d’une enceinte thermique. Pour ce faire, on place une boîte métallique et cylindrique contenant une masse de 60 g de pain de bitume à l’intérieur de l’enceinte thermique réglée à une température de 50°C. Le piston de l’analyseur de texture est un cylindre de diamètre égal à 20 mm et de hauteur 60 mm. Le piston cylindrique est au départ placé au contact de la surface supérieure du pain de bitume. Ensuite, il se déplace verticalement vers le bas, à une vitesse constante de 1 mm/min, sur une distance calibrée de 10 mm de manière à exercer une force de compression sur la surface supérieure du pain de bitume. L’analyseur de texture mesure la force maximale de compression appliquée par le piston sur le pain de bitume à 50°C. La mesure de la force maximale de compression permet d’évaluer la capacité du pain de bitume à résister à la déformation. Ainsi, plus cette force est importante, meilleure sera la résistance à la déformation du pain de bitume. Les résultats sont répertoriés dans le tableau 4 ci-dessous.
Tableau 4
Pain de bitume Pro Pu Pt(A0 Pt(A2) Pi P2 P3
Force maximale de compression (N) 1 23 37 4 39 42 33
Les pains Pj, P2 et P3 selon l’invention sont particulièrement résistants à la compression comparativement aux pains de bitume témoins Pj» à base de bitume seul Bo, aux pains de bitume Pti à base de bitume additivés par l’acide sébacique, et aux pains de bitume Pt(A2) à base de bitume additivés seulement par la molécule de formulé (III).
Les pains de bitumes Pt(Ai) à base de bitume additivés seulement par la molécule de formulé (I) présentent une résistance à la compression comparable à celle des pains selon l’invention, mais présentent une résistance au fluage 20 fois moins importante que celle des pains selon l’invention (essai de fluage).
Ainsi, les pains de bitume selon l’invention ne collent pas entre eux et gardent leur forme et leur consistance même à température ambiante élevée. Ainsi, le transport et/ou le stockage 5 sont optimisés pour les pains de bitume selon l’invention, avec une manipulation facilitée, sécurisée et des pertes de bitume minimisées.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS
    1. Composition bitumineuse comprenant au moins un bitume et le mélange :
    - d’au moins une molécule de formule générale (I) :
    Figure FR3085168A1_C0001
    - et d’au moins une molécule de formule générale (II) et/ou (III) :
    Figure FR3085168A1_C0002
    (Π)
    Figure FR3085168A1_C0003
    J n (III) où :
    - Rci, Rc2, Rc3, identiques ou différents, représentent une chaîne hydrocarbonée, comprenant de 2 à 26 atomes de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
    - Rai, Ra2, Ra3, Rbi, Rb3, identiques ou différents, représentent un groupement hydrocarboné comprenant de 4 à 200 atomes de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
    - Xi, X’i, X2, X’2, X3, X’3, identiques ou différents, représentent une fonction chimique choisie parmi les fonctions uréthane, urée, amide, hydrazide ou oxamide,
    - P2, P3, identiques ou différents, représentent un groupement hydrocarboné comprenant de 10 à 400 atomes de carbone, de préférence de 20 à 250 atomes de carbone, de manière plus préférée de 20 à 200 atomes de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
    - A est le résidu d’un agent de couplage multifonctionnel, de préférence di-, tri- ou quadrifonctionnel,
    - n et m sont des nombres entiers compris entre 1 et 20, de préférence entre 1 et 10, de manière plus préférée entre 1 et 8, de manière encore plus préférée entre 1 et 5.
  2. 2. Composition bitumineuse selon la revendication 1 dans laquelle Rci, Rc2, Rc3, identiques ou différents, représentent une chaîne hydrocarbonée comprenant de 4 à 18 atomes de carbone, de préférence de 4 à 14 atomes de carbone, de préférence de 4 à 12 atomes de carbone, préférentiellement de 4 à 10 atomes de carbone, préférentiellement de 4 à 8 atomes de carbone.
  3. 3. Composition bitumineuse selon la revendication 1 ou 2 dans laquelle Rai, Ra2, Ra3, Rbi, Rb3, identiques ou différents, représentent une chaîne hydrocarbonée comprenant de 4 à 150 atomes de carbone ou un oligomère choisi parmi les polyoléfines, les polyétheroxides, les polyacrylates , les polyméthacrylates, les polysulfides, les polystyréniques, les polybutadiènes, les polyisobutènes, les polyisoprènes, les polyesters, les polyamides, les polysiloxanes, les polychlorures de vinyle (PVC), les polytétrafluoroéthylènes (PTFE).
  4. 4. Composition bitumineuse selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 dans laquelle Rai, Ra2, Ra3, Rbi, Rb3, identiques ou différents, représentent une chaîne hydrocarbonée choisie parmi l’octadécyl, l’oléyl, l’hexadécyl, le tétradécyl, le pentadécyl, l’heptadécyl, l’eicosyl, le dodécyl, le tridécyl, l’undécyl.
  5. 5. Composition bitumineuse selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 dans laquelle Xi, X’i, X2, X’2, X3, X’3, identiques ou différents, représentent une fonction uréthane ou urée.
  6. 6. Composition bitumineuse selon l’une des revendications 1 à 5 dans laquelle P2, P3, identiques ou différents, représentent une chaîne hydrocarbonée linéaire et saturée.
  7. 7. Composition bitumineuse selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 comprenant de 0,1 à 30% en masse du mélange de la molécule de formule générale (I) et de la molécule de formule générale (II) et/ou (III), de préférence de 0,5 à 20%, de manière préférée de 1 à 10%, de manière plus préférée de 2 à 10%, de manière encore plus préférée de 2 à 5%, en masse par rapport à la masse totale de la composition bitumineuse.
  8. 8. Composition bitumineuse selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 qui est solide et sous forme divisée à température ambiante.
  9. 9. Composition bitumineuse selon la revendication 8 sous forme de granules ou de pains.
  10. 10. Procédé de préparation d’une composition bitumineuse selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, qui comprend les étapes suivantes :
    - la fourniture d’un liant bitumineux comprenant au moins un bitume,
    - la mise en contact de la molécule de formule générale (I) et de la molécule de formule générale (II) et/ou (III), à une température comprise entre 70 et 220°C, de préférence entre 90 à 180°C, de préférence entre 110 et 180°C avec le liant bitumineux, puis éventuellement
    - la mise en forme de la composition bitumineuse sous forme divisée, et en particulier sous forme de pains ou de granules.
  11. 11. Procédé de transport et/ou de stockage et/ou de manipulation de la composition bitumineuse selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, ou telle que préparée selon la revendication 10, ladite composition bitumineuse étant transportée et/ou stockée et/ou manipulée à température ambiante sous forme divisée et solide, notamment sous forme de pains ou de granules solides.
  12. 12. Mélange de molécules comprenant :
    - au moins une molécule de formule générale (I) :
    Figure FR3085168A1_C0004
    (I)
    - et au moins une molécule de formule générale (II) et/ou (III) :
    Figure FR3085168A1_C0005
    où :
    - Rci, Rc2, Rc3, identiques ou différents, représentent une chaîne hydrocarbonée, comprenant de 2 à 26 atomes de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
    - Rai, Ra2, Ras, Rbi, Rb3, identiques ou différents, représentent un groupement hydrocarboné comprenant de 4 à 200 atomes de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
    - Xi, X’i, X2, X’2, X3, X’3, identiques ou différents, représentent une fonction chimique choisie parmi les fonctions uréthane, urée, amide, hydrazide ou oxamide,
    - P2, P3, identiques ou différents, représentent un groupement hydrocarboné comprenant de 10 à 400 atomes de carbone, de préférence de 20 à 250 atomes de carbone, de manière plus préférée de 20 à 200 atomes de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
    - A est le résidu d’un agent de couplage multifonctionnel, de préférence di-, tri- ou quadrifonctionnel,
    - n et m sont des nombres entiers compris entre 1 et 20, de préférence entre 1 et 10, de manière plus préférée entre 1 et 8, de manière encore plus préférée entre 1 et 5.
  13. 13. Kit comprenant dans au moins deux logements distincts d’un même conditionnement :
    - au moins une molécule de formule générale (I) :
    Figure FR3085168A1_C0006
    (I)
    - et au moins une molécule de formule générale (II) et/ou (III) :
    Figure FR3085168A1_C0007
    où :
    - Rci, Rc2, Rc3, identiques ou différents, représentent une chaîne hydrocarbonée, comprenant de 2 à 26 atomes de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
    - Rai, Ra2, Ra3, Rbi, Rb3, identiques ou différents, représentent un groupement hydrocarboné comprenant de 4 à 200 atomes de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
    - Xi, X’i, X2, X’2, X3, X’3, identiques ou différents, représentent une fonction chimique choisie parmi les fonctions uréthane, urée, amide, hydrazide ou oxamide,
    - P2, P3, identiques ou différents, représentent un groupement hydrocarboné comprenant de 10 à 400 atomes de carbone, de préférence de 20 à 250 atomes de carbone, de manière plus préférée de 20 à 200 atomes de carbone, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes,
    - A est le résidu d’un agent de couplage multifonctionnel, de préférence di-, tri- ou quadrifonctionnel,
    - n et m sont des nombres entiers compris entre 1 et 20, de préférence entre 1 et 10, de manière plus préférée entre 1 et 8, de manière encore plus préférées entre 1 et 5,
    - et éventuellement une base bitume.
  14. 14. Utilisation des compositions bitumineuses selon l’une quelconque des revendication 1 à 9 ou préparées selon la revendication 10, dans les domaines des applications routières, éventuellement en mélange avec des granulats ou des agrégats d’enrobés bitumineux recyclés, notamment pour fabriquer un enduit superficiel, un enrobé à chaud, un enrobé à froid, un enrobé coulé à froid, une grave émulsion, une couche de base, une couche de liaison, une couche d’accrochage, une couche de roulement, une couche anti-orniérante, un enrobé drainant, ou un asphalte, et dans les domaines des applications industrielles, notamment pour préparer un revêtement d’étanchéité, une membrane ou une couche d’imprégnation.
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