Formulation de fluxants pour bitumes à base d’esters méthyliques d’huiles végétales

¹ Institut des Corps Gras, ITERG, Rue Monge, 33600 Pessac, France
² APPIA, Rue du Dauphiné, 69960 Corbas, France

^a c.alfos@iterg.com
^b Jmarcilloux@appia.fr

Résumé

Les fluxants pétroliers servent à améliorer la viscosité du bitume lors de son répandage, et par voie de conséquence le mouillage des granulats. Leur évaporation entraîne la montée en cohésion du revêtement. Malheureusement, ces produits d’origine fossile, outre les problèmes qu’ils posent en termes de COV, ne sont pas sans effet sur les conditions de travail des personnels de chantier et l’environnement (air, eau). De plus leur utilisation s’effectue à 160 °C -- au-dessus du point éclair -- et n’est pas sans présenter un risque d’explosion (les sites industriels de fabrication et de stockage de ces produits nécessitent une autorisation de type installations classées). Le recours à des esters méthyliques d’huiles végétales (EMVH), comme fluidifiant permet de remédier à ces inconvénients, mais, sans optimisation (ajout d’additifs), la montée en consistance du liant s’effectue plus lentement selon la réaction de siccativation liée à la présence de doubles liaisons sur les chaînes grasses des esters. L’influence des caractéristiques chimiques des esters (composition en acides gras, teneur en tocophérols notamment) et de l’ajout, en quantité catalytique, d’huiles végétales siccatives sur la siccativité finale des liants EMVH, ont été étudiés. Différents esters méthyliques ont été testés (esters méthyliques de colza, de tournesol et de lin). Les analyses réalisées avant et après traitement thermique (1 h à 160 °C pour tenir compte des conditions réelles d’utilisation) font apparaître des corrélations entre, teneur en tocophérols, richesse en doubles liaisons conjuguées et performances au séchage. Une modification de la formule sur base esters a été optimisée par incorporation d’huiles végétales siccatives. Il s’avère que ces huiles jouent le rôle d’activateur ou d’inhibiteur de séchage, selon la nature de l’ester méthylique employé. Des formulations, en présence de bitume, ont été testées au laboratoire d’application industrielle de la société APPIA afin de déterminer l’influence de la nature du bitume (composés asphalténiques, paraffiniques, résines) sur le séchage final. Ces tests industriels n’ont pas permis de différencier les comportements des liants EMHV observés en l’absence de bitume. Ainsi l’emploi d’huiles végétales siccatives n’affecte pas significativement la remontée de consistance du liant \; les résultats obtenus (évolution de la température de ramollissement, TBA, au cours du temps) sont quasi identiques à ceux obtenus sur la formule de référence (bitume fluxé en présence de liant pétrochimique). Il semble que la siccativation du bitume soit telle, en présence d’agents siccatifs, que ce phénomène ne nous permette pas d’observer les tendances mises en évidence avec les seuls liants EMHV. Des chantiers réalisés en 2001et 2002 en Haute-Savoie, sur des voies à trafic important, ont montré que la remontée en consistance des formulations proposées pouvait convenir. Les liants EMHV pourront donc couvrir la quasi-totalité des applications. Au total, depuis 1999, plus de 15 000 tonnes de liants anhydres de répandages ont été fabriqués et utilisés avec des résultats similaires à ceux des liants classiques. Ces travaux ont été menés dans le cadre d’un programme Agrice11.1 ² AGRIculture pour la Chimie et l’Energie 1 en partenariat avec Diester Industrie et la société Appia.

Abstract

The petrochemical solvents lead to the increasing of the binder viscosity during the spreading of the bitumen and in consequence to the moistening of the gravel’s. Their evaporation lead to the cohesion rising of the coating. Unfortunately these fossil origin products, beyond the environmental problems they put on side namely the Volatile Organic Compounds, are not without effects on the on site workers working conditions and environment (air, water). Moreover, their use is done at 160°C -- above the flash point -- and also explosion risk exist. The use of Vegetable Oil Methyl Esters (VOME) as binders able to remedy to these inconvenient but, without optimisation (with additives), the binder consistence rising occurs, in this case, more slowly according to the drying reaction, bound to the presence of double bonds on the fatty chains. The influence of the chemical characteristics of VOME (fatty acid composition, tocopherol content especially) and of addition, in catalyst quantity, of drying vegetable oils, on the final VOME drying have been studied. Different VOME have been tested (rapseed, sunflower and linseed oils). The analysis realised before and after thermal treatment (160°C during 1 h, because VOME are added at 160°C in the bitumen) show correlation between tocopherol content, conjugated double bonds content and drying performances. A modification of the formula based on VOME has been optimised, adding drying vegetable oils in the mixture. It appears that these oils play an activator or an inhibitor role on the drying, depending of the nature of the VOME used. Some