Titre de l'invention : Composition bitumineuse comprenant des déchets plastiques à base d’aluminium, procédés et utilisations

Domaine Technique

[0001] La présente invention vise à proposer de nouvelles compositions bitumineuses offrant une nouvelle voie de recyclage des déchets plastiques. Dans le cadre de l’invention, il est proposé de substituer une partie de la base bitume utilisée dans les compositions bitumineuses, par des déchets plastiques particuliers, comprenant de l’aluminium.

[0002] L’invention propose des compositions bitumineuses alternatives à celles de l’art antérieur, utilisées dans différentes applications, et en particulier dans le domaine routier. Les compositions bitumineuses et procédés de fabrication de telles compositions proposés dans le cadre de l’invention fournissent de nouvelles possibilités de recyclage de déchets plastiques, et sont donc particulièrement avantageuses, d’un point de vue écologique et pour réduire l’empreinte carbone. Les compositions bitumineuses selon l’invention ont également un prix de revient attractif, du fait de l’utilisation de déchets plastiques recyclés.

[0003] La stabilité à hautes températures de compositions bitumineuses incluant des déchets plastiques est le principal challenge, du fait de la faible compatibilité de tels déchets avec le bitume, et notamment de tels déchets incluant des polyoléfines constituant la majeure partie des déchets plastiques à recycler, et de leur tendance au crémage dans le bitume. L’invention apporte une solution à cette problématique, en utilisant des déchets plastiques particuliers à base d’aluminium.

Exposé de l’invention

[0004] L’invention concerne une composition bitumineuse obtenue par incorporation, dans une base bitume, de particules de déchets plastiques, caractérisée en ce que les particules de déchets plastiques comprennent une partie polymérique et de l’aluminium et en ce que l’aluminium représente de de 10 à 25 % massique, et préférentiellement de 15 à 20 % massique, de la masse des particules de déchets plastiques incorporées. Par ailleurs, l’aluminium représente de 0,1 à 1 ,5% massique, et préférentiellement de 0,2 à 1 % massique, de la masse de la composition bitumineuse.

[0005] L’invention concerne également une composition bitumineuse comprenant des déchets plastiques, caractérisée en ce que lesdits déchets plastiques comprennent une partie polymérique et de l’aluminium, l’aluminium représentant de 0,1 à 1 ,5% massique, et préférentiellement de 0,2 à 1 % massique, de la masse de la composition bitumineuse. Par ailleurs, l’aluminium représente de de 10 à 25 % massique, et préférentiellement de 15 à 20 % massique, de la masse des déchets plastiques présents dans la composition bitumineuse.

[0006] Dans le cadre de l’invention, il a été constaté que l’introduction de déchets plastiques recyclés à base d’aluminium, conduisait à des compositions bitumineuses stables au stockage à haute température, et en particulier stables au stockage à 180°C pendant 3 jours. Un stockage à 180°C pendant 3 jours correspond aux conditions d’évaluation dans la norme NF-EN 13399.

[0007] Les compositions selon l’invention peuvent donc être qualifiées de stables au stockage à 180°C pendant 3 jours, en particulier dans les conditions d’évaluation dans la norme NF-EN 13399. De manière avantageuse, les compositions bitumineuses selon l’invention, quelle que soit la variante de mise en œuvre, présentent, après stockage à 180°C pendant 3 jours, une différence de températures bille anneau mesurée selon la norme NF-EN 13399, inférieure ou égale à 5°C et présentent, après stockage à 180°C pendant 3 jours, une différence de pénétrabilités à l’aiguille à 25°C, mesurée selon la norme NF-EN 13399, inférieure ou égale à 26 1/10 mm. En particulier, les compositions bitumineuses selon l’invention, quelle que soit la variante de mise en œuvre, présentent, après stockage à 180°C pendant 3 jours, une différence de températures bille anneau mesurée selon la norme NF-EN 13399, inférieure ou égale à 5°C et présentent, après stockage à 180°C pendant 3 jours, une différence de pénétrabilités à l’aiguille à 25°C, mesurée selon la norme NF-EN 13399, inférieure ou égale à 9 1/10 mm. Aussi, les compositions bitumineuses selon l’invention correspondent à une classe 2, selon la norme EN 14023. [0008] Selon la norme NF-EN 13399, un échantillon de la composition bitumineuse dont la stabilité est à évaluer est maintenu dans un récipient vertical à la température de 180 °C, pendant trois jours. Après refroidissement de l’échantillon, cet échantillon est divisé en trois parties égales. Les deux portions (également nommées parties) extrêmes (supérieure et inférieure) sont ensuite analysées pour évaluer des différences éventuelles de leurs caractéristiques. La différence considérée de températures bille anneau ou de pénétrabilités à l’aiguille à 25°C est la différence constatée entre la valeur obtenue pour la partie supérieure (notée Pene H ou TBA H dans les exemples) et la partie inférieure (notée Pene B ou TBA B dans les exemples), après stockage à 180°C pendant 3 jours. En particulier, de manière préférée, on vise des compositions bitumineuses de classe 2 en différence de températures bille anneau (inférieure ou égale à 5°C) et aussi une classe 2 en différence de pénétrabilités (inférieure ou égale 9 1/10 mm). On peut également noter que dans le cas de compositions qui sont vraiment instables, on voit clairement visuellement une quantité plus importante de polymère dans la portion supérieure de l’échantillon, de sorte qu’il n’est pas nécessaire de mesurer les Pene H, Pene B, TBA H et TBA B.

[0009] De manière avantageuse, la masse de déchets plastiques présents dans une composition bitumineuse selon l’invention représente de 0,7 à 8 % massique, et préférentiellement de 0,9 à 6 % massique, de la masse de la composition bitumineuse.

[0010] Cette masse est équivalente à la masse de particules de déchets plastiques qui est incorporée ou ajoutée, dans la composition bitumineuse, et qui est donc nécessaire à sa préparation.

[0011] En général, la partie polymérique des déchets plastiques représente de 0,5 à 7 % massique, et préférentiellement de 0,7 à 5 % massique, de la composition bitumineuse.

[0012] Le plus souvent, la partie polymérique représente de 75 à 90% massique, et préférentiellement 75 à 85% massique, et notamment de 80 à 85 % massique, de la masse des déchets plastiques.

[0013] De manière préférée, dans les compositions bitumineuses selon l’invention, les déchets plastiques sont répartis en domaines d’une taille moyenne inférieure à 14 m, notamment en domaines d’une taille moyenne inférieure à 10 pm et, de préférence, en domaines d’une taille moyenne dans la gamme allant 0,1 à 8 pm. Dans les compositions bitumineuses selon l’invention, les déchets plastiques sont répartis en domaines dont le D90 est inférieur à 20 pm, notamment inférieur à 18 pm, et de préférence appartenant à la gamme allant de 2 et 15 pm. De manière particulièrement préférée, dans les compositions bitumineuses selon l’invention, les déchets plastiques sont répartis en domaines d’une taille moyenne dans la gamme allant 0,1 à 8 pm et présentant un D90 dans la gamme allant de 2 et 15 pm. La taille moyenne et le D90 des domaines peuvent, en particulier, être déterminés en utilisant un microscope optique par réflexion de fluorescence sous excitation UV, en particulier à une longueur d’onde de 470 nm. De préférence, l’image analysée comprendra au moins 50 domaines, avantageusement au moins 100 domaines, de manière à être représentative de la composition bitumineuse analysée. Par taille moyenne, on entend la moyenne arithmétique des tailles mesurées sur une image obtenue par microscopie optique, en particulier avec un microscope optique par réflexion de fluorescence sous excitation UV, en particulier à une longueur d’onde de 470 nm. La taille d’un domaine correspond à la plus grande taille mesurable pour le domaine considéré, sur l’image obtenue par microscopie optique, en particulier avec un microscope optique par réflexion de fluorescence sous excitation UV, en particulier à une longueur d’onde de 470 nm. Le D90 est défini comme étant la taille des domaines pour lequel 90% en nombre des domaines ont une taille inférieure ou égale à cette valeur. Par exemple, un microscope et une méthode telle que décrite dans les exemples pourront être utilisés, pour obtenir l’image qui est analysée, pour le calcul la taille moyenne et le D90 des domaines que forment les déchets plastiques au sein de la composition bitumineuse.

[0014] Dans le cadre de l’invention, les déchets plastiques sont, en particulier, issus d’emballage(s) alimentaire(s), et notamment de briques alimentaires.

[0015] Selon des modes de réalisation particuliers des compositions bitumineuses selon l’invention, la partie polymérique des déchets plastiques comprend au moins un polymère thermoplastique choisi parmi le polyéthylène, l’éthylène alcool vinylique et le polypropylène. C’est les polymères les plus couramment utilisés dans les emballages alimentaires, en association avec des feuilles d’aluminium. [0016] De manière préférée, la partie polymérique des déchets plastiques ne comprend pas de polyéthylène haute densité (HDPE). En particulier, la partie polymérique comprend du polyéthylène basse densité (LDPE) et non du polyéthylène haute densité, ni un mélange polyéthylène haute densité/ polyéthylène basse densité, ce qui est plus favorable à l’obtention d’une stabilité optimale à haute température.

[0017] Dans les compositions bitumineuses selon l’invention, la base bitume représente, généralement, au moins 60 % massique, de préférence au moins 70 % massique, voire au moins 79 % massique, préférentiellement de 90 à 99,5 % massique, en particulier de 92% à 99,3 % massique, et notamment de 94 à 99,1 % massique, de la masse de la composition bitumineuse. En particulier, la base bitume représente de 90 à 99,5 % massique, notamment de 92% à 99,3 % massique, et de préférence de 94 à 99,1 % massique, lorsque la composition bitumineuse ne comprend pas d’autre composant polymérique, voire pas d’autres additifs, que la part polymérique des déchets plastiques.

[0018] Il est également possible qu’une composition bitumineuse selon l’invention comprenne, en outre, un ou plusieurs polymères additionnels choisis parmi les polymères oléfiniques et les élastomères, notamment parmi les polymères oléfiniques et les élastomères réticulés ou réticulables, représentant, de préférence, de 0,05 à 10 % en masse, préférentiellement de 0,1 à 8 % en masse, et de manière encore plus préférée de 0,3 à 6 % en masse, de la masse de la composition bitumineuse.

[0019] Selon des modes de réalisation particuliers des compositions bitumineuses selon l’invention, les particules de déchets plastiques se trouvent, avant incorporation dans la composition bitumineuse, sous la forme d’agglomérats issus de déchets multicouches, lesdits déchets multicouches comprenant au moins une couche d’aluminium associée à au moins une couche de polymère thermoplastique.

[0020] L’invention vise également un procédé de préparation d’une composition bitumineuse, en particulier telle que décrite dans le cadre de l’invention, comprenant l’incorporation, dans une base bitume, sous mélange et chauffage, de particules de déchets plastiques qui comprennent une partie polymérique et de l’aluminium et dans lequel l’aluminium représente de préférence de 10 à 25 % massique, et préférentiellement de 15 à 20 % massique, de la masse des déchets plastiques incorporés.

[0021] De manière avantageuse, le mélange est réalisé pendant un temps et sous une agitation adaptée, pour obtenir une répartition homogène et une dispersion des déchets pastiques au sein de la composition bitumineuse obtenue.

[0022] En général, l’incorporation et le mélange sont réalisés, sous chauffage à une température appartenant à la gamme allant de 120 à 200°C, et préférentiellement à la gamme allant de 150 à 180°C.

[0023] Selon des modes de réalisation particuliers, l’incorporation des déchets plastiques et le mélange sont réalisés, sous chauffage à une température supérieure à la température de fusion de la partie polymérique des déchets plastiques. Une telle mise en œuvre permet de faciliter la répartition des déchets plastiques dans la composition bitumineuse.

[0024] En particulier, le procédé selon l’invention comprend une étape de mélange de la composition bitumineuse sous agitation à une vitesse de 100 à 600 tours/minutes, préférentiellement de 200 à 400 tours/minutes et pendant une durée de 2 à 30 heures, préférentiellement de 6 à 24 heures. Une telle étape de mélange permet, notamment, de répartir les déchets plastiques dans ladite composition. Cette étape est nommée dans les exemples « étape d’homogénéisation ».

[0025] Le procédé selon l’invention peut comprendre, en outre, une étape préalable de réduction de la taille des particules de déchets plastiques, après leur incorporation dans la base bitume, sous agitation à une vitesse de 2000 à 6000 tours/minutes, préférentiellement de 4000 à 5000 tours/minutes et pendant une durée de 5 à 60 minutes, préférentiellement de 15 à 30 minutes. Cette étape est optionnelle et est nommée dans les exemples « étape de broyage ». Elle est réalisée avant l’étape dite d’homogénéisation.

[0026] Les compositions bitumineuses selon l’invention trouvent différentes applications. Aussi, l’invention a également pour objet :

- l’utilisation d'une composition bitumineuse selon l’invention, pour préparer un revêtement d'étanchéité, une membrane ou une couche d'imprégnation ; ainsi que les procédés de préparation d’un tel revêtement d'étanchéité, d’une telle membrane ou d’une telle une couche d'imprégnation ;

- les liants bitumineux comprenant une composition bitumineuse selon l’invention ;

- l’utilisation d'une composition bitumineuse selon l’invention, en tant que liant bitumineux dans un enrobé bitumineux comprenant une composition bitumineuse selon l’invention, des granulats, et éventuellement des charges minérales et/ou synthétiques ; ainsi que les procédés de préparation d’un tel enrobé bitumineux ;

- l’utilisation d'une composition bitumineuse selon l’invention, en tant que liant bitumineux dans un asphalte comprenant une composition bitumineuse selon l’invention, et des charges minérales et/ou synthétiques ; ainsi que les procédés de préparation d’un tel asphalte ;

- ainsi que l’utilisation d'une composition bitumineuse selon l’invention, en tant que liant bitumineux dans un enduit superficiel, un enrobé à chaud, un enrobé à froid, un enrobé coulé à froid, une grave émulsion ou une couche de roulement, qui comprend une composition bitumineuse selon l’invention des granulats et/ou des fraisats de recyclage ; ainsi que les procédés de préparation d’un tel enduit superficiel, enrobé à chaud, enrobé à froid, enrobé coulé à froid, d’une telle grave émulsion ou couche de roulement.

Définitions et Méthodes

[0027] Les quantités des différents composants présents dans une composition bitumineuse selon l’invention sont données en % massique, par rapport à la masse totale de la composition (nommés ci-après % m/m), à moins qu’il n’en soit spécifié autrement.

[0028] Les normes mentionnées dans le cadre de l’invention correspondent à la version en vigueur à la date du premier janvier 2021 , à moins qu’il n’en soit spécifié autrement.

Description des modes de réalisation

Bitume

[0029] L'invention concerne les compositions de bitume modifié par ajout d’au moins un additif ou adjuvant, également nommées compositions bitumineuses. Celles-ci peuvent comprendre un ou plusieurs bitumes. Le ou les bitumes présents dans les compositions bitumineuses selon l’invention sont nommés « base bitume » et constitue(nt) une teneur majoritaire de la composition, c’est-à-dire représente(nt) en général au moins 60% en masse, de la masse totale de la composition bitumineuse, et de préférence au moins 70 %, ou au moins 79%, ou au moins 80%, voire au moins 89%, au moins 90 %, au moins 91 %, au moins 92 %, au moins 93 %, au moins 94 %, au moins 95%, au moins 96%, au moins 97%, au moins 98%, voire au moins 99% en masse de la masse totale de la composition bitumineuse. 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. Dans le cadre de l’invention, le ou les bitumes utilisés sont avantageusement choisis parmi les bitumes provenant du raffinage du pétrole brut, en particulier les 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 distillats et de produits lourds provenant de la distillation sous vide de résidus atmosphériques provenant de la distillation du pétrole. Ce procédé permet d'obtenir un bitume soufflé, ou semi-soufflé ou oxydé ou rectifié à l'air ou rectifié partiellement à l'air. Différents bitumes obtenus par les procédés de raffinage peuvent être combinés dans les compositions selon l’invention, pour obtenir le meilleur compromis, en termes de performances techniques. Dans les procédés conventionnels de fabrication des compositions bitumineuses, on opère à des températures de fabrication comprises entre 90°C et 230°C, de préférence entre 120°C et 200°C, et sous agitation pendant une durée d'au moins 10 minutes, de préférence comprise entre 30 minutes et 10 heures, plus préférentiellement entre 1 heure et 6 heures. On entend par température de fabrication, la température de chauffage du ou des bitumes avant mélange avec les additifs. La température et la durée du chauffage varient selon la quantité de bitume utilisée et sont définies par la norme NF EN 12594. Les bitumes soufflés peuvent être fabriqués dans une unité de soufflage, en faisant passer un flux d'air et/ou d'oxygène à travers un bitume ou mélange de bitumes de départ. Cette opération peut être menée en présence d'un catalyseur d'oxydation, par exemple de l'acide phosphorique. Généralement, le soufflage est réalisé à des températures élevées, de l'ordre de 200 à 300°C, pendant des durées relativement longues typiquement comprises entre 30 minutes et 2 heures, en continu ou par lots. La durée et la température de soufflage sont ajustées en fonction des propriétés visées pour le bitume soufflé et en fonction de la qualité du bitume de départ.

[0030] Parmi les bitumes utilisables selon l'invention, on peut également citer les bitumes de recyclage.

[0031] Les bitumes peuvent être des bitumes de grade dur ou mou, et notamment un bitume de grade 35/50, 10/20, 20/30, 70/100 ou 160/220, ou un mélange de tels bitumes.

[0032] Les bases bitume utilisables dans le cadre de l'invention ont, de préférence, une pénétrabilité, mesurée à 25°C selon la norme EN 1426, de 5 à 330 1/10 mm, de préférence entre 10 à 220 1/10 mm, plus préférentiellement de 10 à 120 1/10 mm. De manière bien connue, la mesure dite de « pénétrabilité à l'aiguille » est réalisée au moyen d'un test normalisé NF EN 1426 à 25°C (Pene). Cette caractéristique de pénétrabilité est exprimée en dixièmes de millimètre (dmm ou 1/10 mm). La pénétrabilité à l'aiguille, mesurée à 25°C, selon le test normalisé NF EN 1426, représente la mesure de la pénétration dans un échantillon de bitume, au bout d'un temps de 5 secondes, d'une aiguille dont le poids avec son support est de 100 g.

Particules de déchets plastiques utilisées

[0033] Dans le cadre de l’invention, il est proposé d’intégrer des déchets plastiques à base d’aluminium dans des compositions bitumineuses. Avec de tels déchets plastiques à base d’aluminium, une bonne compatibilité bitume/déchets plastiques, et donc une bonne stabilité au stockage des compositions bitumineuses obtenues, ont été constatées.

[0034] Les déchets plastiques à base d’aluminium sont, en particulier, issus du recyclage d’emballages alimentaires, et, plus précisément, de briques alimentaires. De nombreuses briques alimentaires, notamment pour produits laitiers, desserts sucrés, aliments semi-liquides gras ou autres, sont constitués d’un assemblage multicouche d’une ou plusieurs feuilles de papier, d’un ou plusieurs films plastiques, le plus souvent avec au moins une couche de polyoléfine et en particulier de polyéthylène, et d’une ou plusieurs feuilles d’aluminium. Les déchets multicouches comprenant au moins une couche d’aluminium associée à au moins une couche de polymère thermoplastique, en particulier choisi parmi le polyéthylène, l’éthylène alcool vinylique et le polypropylène, sont particulièrement adaptés pour être utilisés pour la fabrication des compositions bitumineuses selon l’invention.

[0035] Une fois collectés, les emballages alimentaires usagés, et notamment les briques alimentaires, sont soumis à un ou plusieurs traitements qui conduisent en général à des déchets plastiques sous la forme de particules, qui comprennent une partie polymérique et de l’aluminium. Dans le cadre de l’invention, ces déchets sont qualifiés de déchets plastiques ou de plastiques recyclés, bien que de tels déchets comprennent une part d’aluminium. Par déchets, on entend qu’ils sont issus d’une première utilisation. Les déchets bruts ont fait l’objet d’un traitement conduisant à la forme de particules, qui vont être introduites dans les compositions bitumineuses selon l’invention. En général, l’aluminium représente de 10 à 25 % massique, et préférentiellement de 15 à 20 % massique, de la masse des particules de déchets plastiques utilisées dans le cadre de l’invention.

[0036] La partie polymérique comprend, en général, voire est constituée d’un ou plusieurs polymères thermoplastiques, notamment choisis parmi le polyéthylène, l’éthylène alcool vinylique et le polypropylène. Le plus souvent, la partie polymérique des particules de déchets plastiques utilisées dans le cadre de l’invention représente de 75 à 90% massique, et préférentiellement de 80 à 85 % massique, de la masse des particules de déchets plastiques. De manière avantageuse, les particules de déchets plastiques comprennent de 75 à 90% massique, et préférentiellement de 80 à 85 % massique d’un ou plusieurs polymères thermoplastiques, notamment choisis parmi le polyéthylène, l’éthylène alcool vinylique et le polypropylène.

[0037] De manière préférée, la partie polymérique des particules de déchets plastiques utilisées dans le cadre de l’invention ne comprend pas de polyéthylène haute densité. En particulier, la partie polymérique comprend du polyéthylène basse densité et non du polyéthylène haute densité, ni un mélange polyéthylène haute densité/ polyéthylène basse densité, ce qui est plus favorable à l’obtention d’une stabilité optimale à haute température, des compositions bitumineuses obtenues.

[0038] Le traitement des déchets, et notamment d’emballages alimentaires, peut inclure, une opération ou plusieurs opérations de séparation, de broyage, d’agglomération, d’extrusion, ou autre ...

[0039] Un des traitements qui est, souvent, mis en œuvre a pour objectif de séparer le papier du reste de l’emballage, qui comprend donc, essentiellement, la partie polymérique et l’aluminium de l’emballage initial.

[0040] Des déchets plastiques, à base d’aluminium, utilisables dans le cadre de l’invention sont, notamment, décrits dans la publication « Recycling of postconsumer multilayer Tetra Pak® packaging with the Selective Dissolution- Precipitation process », Ressources, Conservation & Recycling 165, 2021 , 105268 (9 pages).

[0041] Dans le cadre de l’invention, les déchets plastiques, qui vont être introduits dans les compositions bitumineuses selon l’invention, se trouvent, avant leur introduction, sous une forme fragmentée, que l’on nomme dans le cadre de l’invention particules. Par particules, on entend que les déchets plastiques se trouvent, avant leur introduction dans les compositions bitumineuses selon l’invention, sous la forme d’éléments discrets de petite taille, c’est-à-dire d’une taille inférieure à 1 cm, de préférence inférieure à 7 mm, notamment dans la gamme allant de 100 microns à 7 mm. Dans le cadre de l’invention, la taille mesurée correspond à la plus grande taille d’une particule, étant donné que cette dernière peut être de forme irrégulière.

[0042] En vue de leur revalorisation, les déchets plastiques peuvent subir une ou plusieurs opérations de mise en forme, conduisant à la formation d’agrégats ou d’agglomérats qui peuvent se présenter sous la forme de particules de forme et de taille irrégulières. Ils peuvent également subir une opération d’extrusion conduisant alors, à des particules de forme et de taille plus régulières, voire éventuellement de compositions différentes, si un composé est ajouté lors de l’extrusion.

[0043] Les déchets plastiques qui vont être introduits dans les compositions bitumineuses selon l’invention peuvent donc se trouver, avant leur introduction, sous la forme d’extrudats, ou, de préférence, d’agrégats ou d’agglomérats, nommés dans le cadre de l’invention génériquement particules.

[0044] Les particules de déchets plastiques qui vont être introduites dans les compositions bitumineuses selon l’invention comprennent de l’aluminium en feuille ou feuillet. L’aluminium se trouve, dans les particules de déchets plastiques, sous la forme de fragments des couches initiales d’aluminium présentes dans l’emballage.

[0045] Dans le cadre de l’invention, il a été démontré que l’introduction de particules de déchets plastiques comprenant de l’aluminium conduisait à des compositions bitumineuses stables au stockage. Les résultats présentés dans les exemples montrent également que la substitution d’une partie du bitume par de telles particules de déchets plastiques était compatible avec le maintien de l’utilité de la composition en tant que composition bitumineuse. En particulier, les propriétés majeures détaillées dans la norme EN12591 , en particulier la TBA et la Pénétrabilité, sont conservées, après stockage à haute température.

[0046] Au final, dans les compositions bitumineuses, les déchets plastiques sont répartis dans ladite composition et perdent la forme et la taille de particules qu’ils présentaient avant leur introduction. Les déchets plastiques introduits forment, au final, dans ladite composition des domaines discrets. En particulier, la répartition des déchets plastiques est homogène, au sein de la composition bitumineuse.

Autres additifs polymériques éventuels

[0047] Les compositions bitumineuses selon l’invention peuvent, également, inclure un ou plusieurs polymères additionnels. En particulier, un polymère oléfinique et/ou un élastomère, notamment un élastomère réticulé ou réticulable, peu(ven)t être également incorporé(s)/présent(s) dans les compositions bitumineuses selon l’invention.

[0048] Les compositions bitumineuses selon l’invention peuvent, notamment, comprendre un ou plusieurs polymères oléfiniques notamment choisis parmi : (a1 ) les copolymères statistiques ou séquencés, de préférence statistiques, d'éthylène et d'un monomère choisi parmi l'acrylate 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;

(b1 ) les terpolymères statistiques ou séquencés, de préférence statistiques, d'éthylène, d'un monomère A choisi parmi l'acétate de vinyle, les acrylates d'alkyle en C1 à C6 et les méthacrylates d'alkyle en C1 à C6 et d'un monomère B choisi parmi l'acrylate de glycidyle et le méthacrylate de glycidyle ; en particulier lesdits terpolymères 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 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;

(c1 ) les copolymères résultant du greffage d'un monomère B choisi parmi l'acrylate de glycidyle et le méthacrylate de glycidyle, sur un substrat polymérique ; en particulier le substrat polymérique est choisi parmi les polyéthylènes, notamment les polyéthylènes basse densité, les polypropylènes, les copolymères statistiques ou séquencés, de préférence statistiques, d'éthylène et d'acétate de vinyle et les copolymère statistiques ou séquencés, de préférence statistiques, d'éthylène et d'acrylate d'alkyle en C1 à C6 ou méthacrylate d'alkyle en C1 à C6, comprenant de 40% à 99,7% en masse, de préférence de 50% à 99% en masse d'éthylène ; de préférence lesdits copolymères greffés comprenant de 0,5% à 15% en masse, de préférence de 2,5% à 15% en masse de motifs greffés issus du monomère B.

[0049] Les compositions bitumineuses selon l’invention peuvent, en particulier, comprendre un ou plusieurs élastomères, notamment choisi(s) parmi les élastomères réticulés ou réticulables. Les élastomères réticulés seront introduits sous leur forme réticulable dans les compositions selon l’invention et réticulés in situ. De tels élastomères connus pour être incorporés dans une composition bitumineuse sont, notamment, les copolymères SB (copolymère à blocs du styrène et du butadiène), SBS (copolymère à blocs styrène-butadiène- styrène), SIS (styrène-isoprène-styrène), SBS* (copolymère à blocs styrène -butadiène- styrène en étoile), SBR (styrène-b-butadiène-rubber), EPDM (éthylène propylène diène modifié).

[0050] Selon certains modes de réalisation particuliers, une composition bitumineuse selon l’invention comprend de 0,05% à 10% en masse, de préférence de 0,1 % à 8% en masse et préférentiellement de 0,3 à 6% en masse, par rapport à la masse totale de ladite composition bitumineuse, de polymère(s) additionnel(s), choisis parmi les polymères oléfiniques et/ou les élastomères, en particulier choisis parmi les polymères oléfiniques et/ou les élastomères réticulés ou réticulables, et avantageusement choisis parmi ceux précisément décrits dans la présente section.

Compositions selon l’invention

[0051] Les quantités préférées des différents composants présents dans les compositions selon l’invention sont données ci-après. Ces quantités pourront être utilisées indépendamment les unes des autres. Bien entendu, elles pourront être utilisées en combinaison et toutes les combinaisons possibles des gammes spécifiées ci-après sont envisagées dans le cadre de l’invention. A titre d’exemple, les gammes de % massique les plus larges données pour chacun des composants pourront être utilisées en combinaison, ou encore les gammes de % massique intermédiaires données pour chacun des composants pourront être utilisées en combinaison, ou encore les gammes de % massique les plus restreintes données pour chacun des composants pourront être utilisées en combinaison.

[0052] De manière avantageuse, les compositions selon l’invention comprennent, voire sont constituées de :

- un bitume,

- des déchets plastiques, comprenant une partie polymérique et de l’aluminium, qui représentent de 0,7 à 8 % massique, et préférentiellement de 0,9 à 6 % massique, de la masse de la composition bitumineuse, avec l’aluminium représentant de préférence de 0,1 à 1 ,5% massique, et préférentiellement de 0,2 à 1 % massique, de la masse de la composition bitumineuse.

[0053] De manière avantageuse, les compositions selon l’invention comprennent, voire sont constituées de :

- un bitume,

- des déchets plastiques, comprenant une partie polymérique et de l’aluminium, qui représentent de 0,7 à 8 % massique, et préférentiellement de 0,9 à 6 % massique, de la masse de la composition bitumineuse, avec l’aluminium représentant de préférence de 0,1 à 1 ,5% massique, et préférentiellement de 0,2 à 1 % massique, de la masse de la composition bitumineuse,

- de 0,1 % à 8% en masse et préférentiellement de 0,3 à 6% en masse, par rapport à la masse totale de ladite composition bitumineuse, d’un ou plusieurs polymère(s) additionnel(s), choisi(s) parmi polymères oléfiniques et/ou les élastomères, en particulier choisis parmi les polymères oléfiniques et/ou les élastomères réticulés ou réticulables, et, de préférence parmi ceux spécifiquement décrits dans la présente description.

[0054] Dans les compositions selon l’invention, la partie polymérique des déchets plastiques représente, avantageusement, de 0,5 à 7 % massique, et préférentiellement de 0,7 à 5 % massique, de la composition bitumineuse.

[0055] De préférence, la partie polymérique des déchets plastiques comprend au moins un polymère thermoplastique choisi parmi le polyéthylène, l’éthylène alcool vinylique et le polypropylène. De manière préférée, la partie polymérique des déchets plastiques ne comprend pas de polyéthylène haute densité. En particulier, la partie polymérique comprend du polyéthylène basse densité, et non du polyéthylène haute densité, pas plus qu’un mélange polyéthylène haute densité/ polyéthylène basse densité.

[0056] Dans les compositions bitumineuses selon l’invention, les déchets plastiques sont répartis en domaines dont le D90 est inférieur à 20 pm, notamment inférieur à 18 pm, et de préférence appartenant à la gamme allant de 2 et 15 pm.

[0057] Dans les compositions selon l’invention, les déchets plastiques forment des domaines discrets. En particulier, dans les compositions bitumineuses selon l’invention, les déchets plastiques sont répartis en domaines d’une taille moyenne inférieure à 14 m, notamment en domaines d’une taille moyenne inférieure à 10 pm et, de préférence, en domaines d’une taille moyenne dans la gamme allant 0,1 à 8 pm.

[0058] De manière avantageuse, les domaines discrets sont répartis de manière homogène au sein de la composition bitumineuse selon l’invention.

[0059] Les compositions bitumineuses selon l’invention sont stables au stockage à haute température, malgré la présence des déchets plastiques. De manière avantageuse, les compositions bitumineuses selon l’invention, quelle que soit la variante de mise en œuvre, présentent, après stockage à 180°C pendant 3 jours, une différence de températures bille anneau mesurée selon la norme NF-EN 13399, inférieure ou égale à 5°C et présentent, après stockage à 180°C pendant 3 jours, une différence de pénétrabilités à l’aiguille à 25°C, mesurée selon la norme NF-EN 13399, inférieure ou égale à 26 1/10 mm, et de préférence inférieure ou égale à 9 1/10 mm.

Préparation des compositions bitumineuses selon l’invention et procédé de préparation selon l’invention

[0060] Les compositions bitumineuses de l'invention peuvent être préparées par tout procédé connu de l'homme du métier. En règle générale, ces procédés comprennent le mélange des composants et le chauffage du mélange obtenu. Le bitume peut être chauffé avant mélange. Habituellement, le bitume est chauffé avant mélange, et le ou les additifs sont additionnés au bitume sans avoir été préalablement chauffé(s). Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, on prépare une composition de bitume en mettant en contact :

- un bitume ;

- la masse souhaitée de particules de déchets plastiques ;

- éventuellement un ou plusieurs autre(s) additif(s), notamment un ou plusieurs polymères additionnels tels que décrits dans la présente description.

[0061] En particulier, le mélange des composants suivants est réalisé, sous chauffage et sous agitation :

- un bitume,

- des particules de déchets plastiques comprenant une partie polymérique et de l’aluminium, introduits en quantité telle pour que les déchets plastiques représentent, de préférence, de 0,7 à 8 % massique, et préférentiellement de 0,9 à 6 % massique, de la masse de la composition bitumineuse finale obtenue, avec l’aluminium représentant de préférence de 0,1 à 1 ,5% massique, et préférentiellement de 0,2 à 1 % massique, de la masse de la composition bitumineuse finale obtenue,

- éventuellement, un ou plusieurs polymères additionnels, choisis parmi les polymères oléfinique(s) et/ou les élastomères, en particulier choisis parmi les polymères oléfiniques et/ou les élastomères réticulables, conduisant dans la composition finale à un élastomère réticulé, et, de préférence, choisi(s) parmi ceux spécifiquement décrits dans la présente description ; le(s)dit(s) polymère(s) additionnel(s) est(sont) introduit(s) en quantité telle pour représenter, de préférence, de 0,05% à 10% en masse, de préférence de 0,1 % à 8% en masse et préférentiellement de 0,3 à 6% en masse, de la masse de la composition bitumineuse finale obtenue.

[0062] Le mélange du bitume et des particules de déchets plastiques, voire du ou des autre(s) additif(s) présent(s), peut être réalisé à une température allant de 120 à 200°C, et préférentiellement allant de 150 à 180°C.

[0063] Un tel mélange est réalisé sous agitation, de manière à faciliter la dispersion et la bonne distribution des particules de déchets plastiques introduites dans le bitume qui va constituer la matrice de la composition, éventuellement en association avec le(s) polymère(s) additionnel(s). Les conditions sont adaptées pour conduire à l’obtention d’un mélange homogène et à la répartition des déchets plastiques. En particulier, au final, les déchets plastiques se trouvent sous la forme de domaines de petite taille. De manière classique, l’homme du métier ajustera le temps et la puissance de l’agitation, ainsi que la température de mélange, en particulier en fonction du bitume, voire du ou des polymère(s) additionnel(s), pour avoir un mélange en fusion, et de la taille et de la quantité des particules de déchets plastiques. De manière avantageuse, le mélange est effectué de manière à favoriser une bonne répartition des déchets plastiques, voire du ou des polymère(s) additionnel(s), dans la composition bitumineuse finale obtenue. En particulier, les conditions de mélange, et notamment, la température de chauffage, le temps et la puissance d’agitation, sont choisies, pour qu’au final dans la composition bitumineuse obtenue, les déchets plastiques soient répartis en domaines dont le D90 est inférieur à 20 pm, notamment inférieur à 18 pm, et de préférence appartenant à la gamme allant de 2 et 15 pm. De manière avantageuse, dans les compositions bitumineuses selon l’invention, les déchets plastiques sont répartis en domaines d’une taille moyenne inférieure à 14 pm, notamment en domaines d’une taille moyenne inférieure à 10 pm et, de préférence, en domaines d’une taille moyenne dans la gamme allant 0,1 à 8 pm. Ainsi, les conditions de mélange sont adaptées pour obtenir, de manière avantageuse, des compositions bitumineuses selon l’invention, qui, présentent, après stockage à 180°C pendant 3 jours, une différence de températures bille anneau mesurée selon la norme NF-EN 13399, inférieure ou égale à 5°C et présentent, après stockage à 180°C pendant 3 jours, une différence de pénétrabilités à l’aiguille à 25°C, mesurée selon la norme NF-EN 13399, inférieure ou égale à 26 1/10 mm, et de préférence inférieure ou égale à 9 1/10 mm.

[0064] En général, et ce de manière connue de l’homme du métier, le bitume ou mélange de bitumes utilisé pour la fabrication de la composition est préalablement chauffé et agité, avant incorporation des autres constituants de la composition. L’incorporation des déchets plastiques est, en général, réalisée, alors que le bitume est maintenu à une température appartenant à la gamme allant de 120 à 200°C, et préférentiellement à la gamme allant de 150 à 180°C.

[0065] Les constituants peuvent être introduits en même temps ou de manière séquencée. Un chauffage est maintenu tout au long du procédé, et la température de chauffage peut être modulée au cours du procédé. L’agitation peut être maintenue ou interrompue par intermittence si besoin, ou modulée au cours du procédé.

[0066] Selon des modes de réalisation particuliers, l’incorporation des déchets plastiques et le mélange sont réalisés, sous chauffage à une température supérieure à la température de fusion de la partie polymérique des déchets plastiques. Une telle mise en œuvre permet de faciliter la répartition des déchets plastiques dans la composition bitumineuse.

[0067] En particulier, le procédé selon l’invention comprend une étape d’homogénéisation qui permet, notamment, de répartir les déchets plastiques dans ladite composition. Une telle étape est notamment une étape de mélange des différents constituants, sous agitation à une vitesse de 100 à 600 tours/minutes, préférentiellement de 200 à 400 tours/minutes et pendant une durée de 2 à 30 heures, préférentiellement de 6 à 24 heures, alors que le mélange est chauffé à une température appartenant à la gamme allant de 120 à 200°C, et préférentiellement à la gamme allant de 150 à 180°C.

[0068] Le procédé selon l’invention peut comprendre, en outre, une étape préalable à cette étape d’homogénéisation, lors de laquelle une agitation plus importante est appliquée. Notamment, un mélange peut être effectué, sous agitation à une vitesse de 2000 à 6000 tours/minutes, préférentiellement de 4000 à 5000 tours/minutes et pendant une durée de 5 à 60 minutes, préférentiellement de 15 à 30 minutes. Cette étape est optionnelle et a pour but de réduire, notamment lorsque les particules de déchets plastiques introduites sont de plus grande taille, la taille desdites particules de déchets plastiques, après leur incorporation dans la base bitume.

[0069] Il est, également, possible de réduire la taille des particules de déchets plastiques avant leur introduction dans la composition bitumineuse, ce qui est non préférée, pour des questions pratiques.

[0070] Dans le procédé selon l’invention, sont, utilisés un ou plusieurs bitume(s), des particules de un ou plusieurs déchets plastiques, voire un ou plusieurs polymère(s) additionnel(s), correspondant aux descriptions données précédemment dans les parties correspondantes. Les élastomères réticulés seront introduits sous forme réticulable dans les compositions selon l’invention et réticulés in situ.

[0071] Bien entendu, dans le procédé, les quantités utilisées de bitume, particules de déchets plastiques, voire de polymère(s) additionnel(s) éventuellement présent(s), seront ajustées par l’homme du métier pour obtenir au final les quantités souhaitées dans la composition finale, et en particulier celles mentionnées dans la précédente partie relative aux compositions selon l’invention.

[0072] Les caractéristiques décrites dans les précédentes sections s’appliquent également aux procédés de préparation selon l’invention. Ainsi, les composants mis en jeu dans le procédé de préparation seront, de préférence, choisis, parmi ceux précédemment décrits et introduits dans des proportions permettant de conduire aux quantités données pour la description des compositions bitumineuses selon l’invention.

[0073] Les compositions bitumineuses susceptibles d’être obtenues par de tels procédés font également partie intégrante de l’invention.

Utilisation et mise en œuvre des compositions bitumineuses selon l’invention

[0074] Diverses utilisations des compositions bitumineuses obtenues selon l'invention sont envisagées. En particulier, les compositions bitumineuses selon l'invention peuvent être utilisées en tant que liant bitumineux. Le liant bitumineux ou la composition bitumineuse selon l'invention peut à son tour être employé(e) pour préparer une association avec des granulats, notamment routiers. S'agissant des applications routières, l'invention vise 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 voirie.

[0075] Par enrobé bitumineux, on entend, un mélange d'un liant bitumineux avec des granulats et éventuellement des charges minérales et/ou synthétiques. L'enrobé bitumineux comprend un liant bitumineux tel que décrit dans le cadre de l’invention, et éventuellement des charges minérales et/ou synthétiques, de préférence choisies parmi des fines, du sable, des gravillons et des fraisats de recyclage. Les granulats sont des granulats minéraux et/ou synthétiques, notamment, des fraisats de recyclage, de dimensions supérieures à 2 mm, de préférence comprises entre 2 mm et 20 mm.

[0076] Aussi, l’invention a également pour objet un procédé de préparation d’un enrobé bitumineux comprenant le mélange à chaud d’une composition bitumineuse selon l’invention, avec des granulats, et éventuellement des charges minérales et/ou synthétiques.

[0077] Le liant bitumineux selon l’invention, peut, avantageusement être utilisé pour préparer un enduit superficiel, un enrobé à chaud, un enrobé à froid, un enrobé coulé à froid ou une grave émulsion. S'agissant des applications routières, l'invention vise également des asphaltes comme matériaux pour fabriquer et recouvrir des trottoirs.

[0078] Par asphalte, on entend, un mélange de liant bitumineux avec des charges minérales et/ou synthétiques. Un asphalte comprend une composition bitumineuse telle que décrite dans le cadre de l’invention et des charges minérales telles que des fines, du sable ou des gravillons et/ou des charges synthétiques. Les charges minérales sont constituées de fines (particules de dimensions inférieures à 0,063 mm), de sable (particules de dimensions comprises entre 0,063 mm et 2 mm) et éventuellement de gravillons (particules de dimensions supérieures à 2 mm, de préférence comprises entre 2 mm et 4 mm). Les asphaltes présentent 100% de compacité et sont principalement utilisés pour fabriquer et recouvrir des trottoirs, alors que les enrobés possèdent une compacité inférieure à 100% et sont utilisés pour fabriquer des routes. Contrairement aux enrobés, les asphaltes ne sont pas compactés au rouleau lors de leur mise en place.

[0079] Aussi, l’invention a également pour objet un procédé de préparation d’un asphalte comprenant le mélange à chaud d’une composition bitumineuse selon l’invention, avec des charges minérales et/ou synthétiques.

[0080] Un autre aspect de l'invention concerne l'utilisation d'une composition de bitume dans diverses applications industrielles, notamment pour préparer un revêtement d'étanchéité, une membrane ou une couche d'imprégnation. S'agissant des applications industrielles des compositions bitumineuses, on peut citer la fabrication de membranes d'étanchéité, de membranes anti-bruit, de membranes d'isolation, des revêtements de surface, des dalles de moquette, des couches d'imprégnation.

[0081] Les caractéristiques décrites en lien avec la composition bitumineuse et/ou le procédé de préparation d’une composition selon l’invention s’appliquent aux utilisations, produits et procédés décrits dans la présente section. Les exemples ci-après, en référence aux Figures annexées, permettent d’illustrer l’invention, mais n’ont aucun caractère limitatif.

Brève description des dessins [0082] [Fig. 1] La figure 1 présente des photographies mettant en évidence l’aspect et la forme de particules de déchets plastiques utilisées dans les exemples. A droite, les graduations sont en centimètres.

[0083] [Fig. 2] La figure 2 présente une image obtenue par microscopie par réflexion de fluorescence sous UV d’une composition bitumineuse selon l’invention comprenant 1 % m/m de déchets plastiques, l’échelle figurant en bas à droite correspondant à 200 pm.

[0084] [Fig. 3] La figure 3 présente une image obtenue par microscopie par réflexion de fluorescence sous UV d’une composition bitumineuse hors invention comprenant 1 % m/m de déchets plastiques, l’échelle figurant en bas à droite correspondant à 200 pm.

[0085] [Fig. 4] La figure 4 présente une image obtenue par microscopie par réflexion de fluorescence sous UV d’une composition bitumineuse selon l’invention comprenant 3% m/m de déchets plastiques, l’échelle figurant en bas à droite correspondant à 200 pm.

[0086] [Fig. 5] La figure 5 présente une image obtenue par microscopie par réflexion de fluorescence sous UV d’une composition bitumineuse hors invention comprenant 3% m/m de déchets plastiques, l’échelle figurant en bas à droite correspondant à 200 pm.

[0087] [Fig. 6] La figure 6 présente l’évolution de la recouvrance élastique (%), en fonction de la contrainte (kPa) pour une composition bitumineuse selon l’invention et d’une composition bitumineuse hors invention.

[0088] [Fig. 7] La figure 7 présente l’évolution de la recouvrance élastique (%), en fonction de la contrainte (kPa) pour différentes compositions bitumineuses comprenant différents % massiques de déchets plastiques à base d’aluminium.

[0089] Sur la figure 6 et la figure 7, PE-Alu désigne le déchet plastique utilisé dans les exemples selon l’invention.

EXEMPLES

Evaluation des compositions [0090] Les propriétés des compositions bitumineuses sont mesurées au moyen des méthodes suivantes :

[0091] - Pénétrabilité à l’aiguille à 25°C (Pene) : unité = 1/10mm, norme EN 1426.

[0092] - Température de ramollissement bille et anneaux (TBA) : unité = °C, norme EN1427.

[0093] - Stabilité : on évalue la stabilité au stockage à 180°C pendant 3 jours, en mesurant la différence de pénétrabilité et la différence de TBA selon la norme EN 13399. Les critères de stabilité concernant les variations de TBA et de Pene tolérées sont ceux donnés dans la norme EN 14023 relative aux bitumes modifiés polymères. Dans les cas d’instabilité marquée, l’inhomogénéité est constatée visuellement, la portion supérieure contenant alors des agglomérats de polymère visibles à l’œil nu.

[0094] - Les compositions obtenues ont également été observées par microscopie en mode de réflexion de fluorescence sous excitation UV, ce qui a permis d’observer la répartition et la taille moyenne des domaines formés par les déchets plastiques au sein de la composition bitumineuse.

[0095] Pour cela, un microscope Olympus BX51 a été utilisé en mode réflexion à fluorescence UV à une longueur d’onde de 470 nm. Les images ont été visualisées et acquises grâce à l’utilisation d’une caméra numérique couleur Olympus DP72 CCD (2/3 pouce) à haute résolution (12Mpixels), refroidie par effet Peltier. Une goutte de composition bitumineuse a été déposée sur une lame en verre. Celle-ci a été recouverte d’une lamelle. L’observation de la structure a ensuite été réalisée grâce à un objectif de grossissement x10 et les images ont été capturées par la caméra. Le traitement d’image a été réalisé sur les images obtenues avec l’objectif x10 et grâce au logiciel ImageJ selon les étapes suivantes : 1 ) Sélection de la zone de traitement, 2) Transformation de l’image JPEG en image 8bit par codage de chaque pixel en niveaux de gris, 3) Soustraction du fond par un algorithme de type Rolling Ball, 4) Application d’un filtre médian pour rendre les contours plus nets, 5) Seuillage de type Max Entropy pour obtenir une image binaire.

[0096] A partir de l’image binaire, ont été déterminés le nombre de domaines formés par les déchets plastiques au sein de la composition bitumineuse, la taille de chacun d’entre eux (la taille correspondant à la dimension la plus grande d’un domaine mesuré sur l’image), ce qui permet de calculer la taille moyenne (moyenne arithmétique de toutes les tailles mesurées), le D90 (la taille maximale de 90% des domaines triés par ordre croissant de tailles) et le Dmax (la taille du domaine le plus grand).

[0097] - Certaines compositions ont également été caractérisées par d’autres essais de l’EN 12591 , par un essai rhéologique de fluage-recouvrance de type MSCRT selon la norme EN16659, avant et après vieillissement par RTFOT (de l’anglais « Rolling Thin Film Oven Test » selon l’EN 12607-1 ).

[0098] L’essai MSCRT consiste en une succession d’essais de fluage-recouvrance à des niveaux de contrainte croissants réalisés sur un seul échantillon à 60°C. 10 cycles Fluage/recouvrance ont été répétés à chaque seuil de contrainte. Durant chaque cycle, la contrainte a été appliquée pendant 1s, puis la composition recouvrait pendant 9s. Les niveaux de contrainte oO appliqués dans cet ordre et sans temps de repos étaient : 25, 50, 100, 200, 400, 800, 1600, 3200, 6400, 12800 et 25600 Pa. L’objectif de l’essai était d’évaluer la capacité de résistance d’une composition vis-à-vis de la déformation permanente. Cette déformation permanente est définie par les critères de complaisance non-recouvrable Jnr et du pourcentage de recouvrance élastique sr. Les deux critères sont calculés à partir des données expérimentales :

- La complaisance non-recouvrable Jnr en kPa' ¹ qui mesure la déformation permanente normalisée par la contrainte.

- Le pourcentage de recouvrance élastique er en % qui caractérise le pourcentage de déformation recouvrée par rapport à la déformation totale. Mathématique 1 avec :

[0099] Ytot : Déformation totale après la 1 s de fluage. ytot = yr + yacc.

[0100] y _r : Déformation recouvrable après 9s de recouvrance.

[0101] Yacc : Déformation non recouvrable après 9s de recouvrance (ou permanente ou accumulée) [0102] T : Contrainte appliquée durant le cycle de fluage-recouvrance.

Composants

[0103] Deux bases bitumes ont été utilisées :

- Une base bitume de grade 35/50 ayant une pénétrabilité Pene de 43 1/10 mm et une TBA de 52,2°C.

- Une base bitume de grade 70/100 ayant une pénétrabilité Pene de 83 1/10 mm et une TBA de 45,6°C.

[0104] Les déchets plastiques incorporés dans les compositions bitumineuses selon l’invention à base d’aluminium (nommé PE-Alu) se trouvaient sous la forme de particules issues de briques alimentaires Tetra Pak®. Les particules de déchets plastiques se présentaient sous forme d’agglomérats de taille variable. La taille des agglomérats se situait entre 1 et 7 mm, environ.

[0105] La teneur en aluminium a été déterminée par Analyse Thermogravimétrique (ATG) sous azote (chauffe de 25°C à 1000°C à 20°C/min sous N2 20ml/min).

[0106] Les déchets plastiques, qui ont été introduits dans la base bitume, ont également été analysés par calorimétrie à balayage différentielle (DSC). Le programme utilisé était le suivant :

1 ) 25 à 250 °C, 10 K/min, N2 50 ml/min, première chauffe,

2) 250 °C, pallier 10 min, N2 50 ml/min,

3) 250 à 25°C, -10 K/min, N2 50 ml/min, refroidissement,

4) 25 °C, pallier 10 min, N2 50 ml/min,

5) 25 à 250 °C, 10 K/min, N2 50 ml/min, deuxième chauffe.

[0107] Pour les analyses ATG et DSC, une à deux particules du déchet plastique ont été mises dans la capsule de mesure.

[0108] Les caractéristiques des différentes particules de déchets plastiques, avant leur introduction, dans le bitume sont présentées dans le Tableau 1 . Tableau 1

[0109] D’autres déchets plastiques sans aluminium, également sous forme de particules, ont également été incorporés à titre de comparaison : des particules de déchets plastiques de film de polyéthylène aggloméré (comparatif 1 ), des particules de LDPE recyclé, greffé avec de l’acide maléique, qui aurait pu influencer la compatibilité avec le bitume (comparatif 2).

Préparation des compositions bitumineuses

[0110] Les compositions bitumineuses ont été réalisées dans un réacteur, équipé de moyens de chauffage et d’un mélangeur Silverson® L5. Les déchets plastiques ont été introduits dans une base bitume, alors que celle-ci était maintenue à 180°C et sous agitation à 200 tours/minutes.

[0111] Après introduction, le mélange bitume/déchet plastique a été soumis ou pas à une opération de broyage sous une agitation de 5000 tours/minutes d’une durée variable, puis à une agitation à 200 ou 300 tours/minutes pendant une durée variable, correspondant à une étape d’homogénéisation. Durant toute la durée du procédé, le mélange était maintenu à 180°C. Les conditions des différents protocoles mis en œuvre sont détaillées dans le Tableau 2 ci-après : Tableau 2

Compositions bitumineuses préparées et évaluation

1) Compositions comprenant 1% m/m de déchets plastiques [0112] Le Tableau 3 présente les propriétés des différentes compositions bitumineuses réalisées selon le protocole 1 .

Tableau 3

[0113] NA : inhomogénéité constatée visuellement. [0114] Il ressort du Tableau 3 que l’incorporation des déchets plastiques ne comprenant pas d’aluminium (comparatifs 1 et 2) a conduit à des compositions bitumineuses qui ne sont pas stables au stockage. Par contre, les compositions bitumineuses selon l’invention sont stables au stockage. 2) Etude de l’influence du procédé de préparation

[0115] Le Tableau 4 présente les propriétés de différentes compositions bitumineuses, incorporant 1 % m/m de déchets plastiques (une selon l’invention et une hors invention) réalisées selon le protocole 3. Il ressort que l’allongement de l’étape d’homogénéisation (passage de 5 à 24 heures) n’a amélioré en rien la stabilité de la composition hors invention. L’analyse des images obtenues par microscopie en mode réflexion de fluorescence sous excitation UV, a été effectuée, pour déterminer la taille moyenne des domaines D, la taille maximale Dmax et le D90 des domaines formés par les déchets plastiques dans les compositions bitumineuses.

Tableau 4

[0116] NA : inhomogénéité constatée visuellement.

[0117] Les images de microscopie UV ont montré, également, que les domaines formés par les déchets plastiques dans le bitume sont bien plus petits dans la composition selon l’invention où les déchets plastiques comprennent de l’aluminium, alors dans les deux cas, le procédé comprenait une étape de broyage préalable du mélange bitume/déchets plastiques.

[0118] Par ailleurs, on peut noter que la TBA est plus élevée dans le cas de la composition selon l’invention, par rapport au bitume seul, qui présente une TBA de 52,2°C.

[0119] La figure 6 présente l’évolution de la recouvrance élastique er (%) des deux compositions, en fonction de la contrainte (kPa). Il ressort que les performances en termes de recouvrance élastique sont bien meilleures, avec la composition bitumineuse selon l’invention. 3) Variation de la quantité de déchets plastiques incorporés

[0120] Différentes compositions bitumineuses ont été réalisées avec le déchet plastique, en incorporant un % m/m de déchets plastiques variant de 1 à 5% m/m et en faisant varier le protocole de préparation. [0121] Le Tableau 5 présente les propriétés de différentes compositions bitumineuses, avec précision du protocole et du % m/m de déchets plastiques introduits.

Tableau 5 [0122] Une analyse d’images par microscopie de fluorescence UV, a été effectuée, pour analyser la taille des domaines formés par les déchets plastiques dans la composition bitumineuse comprenant 3% m/m de déchets plastiques, préparée selon le protocole 2bis (figure 4). La taille moyenne des domaines D était de 4,2 pm, la taille maximale Dmax de 12,6 pm, le nombre de domaines de 385 et le D90 de 5,6 pm (figure 4). A titre de comparaison, l’incorporation de 3% de déchets plastiques correspondant au comparatif 1 (sans aluminium), préparée selon le protocole 3, a conduit à une composition instable, avec une taille moyenne des domaines D de 15,1 pm, une taille maximale Dmax de 79,8 pm, le nombre de domaines de 212 et un D90 de 36,4 pm (figure 5). [0123] Il ressort du Tableau 5 qu’en adaptant le procédé de fabrication, il est possible d’obtenir une composition bitumineuse qui est stable au stockage, c’est- à-dire qui présente des variations de TBA et de Pene selon la norme NF-EN 13399 qui sont faibles et conformes aux critères établis par la norme NF-EN 14023 relative aux bitumes modifiés polymère, à savoir que la différence des Pene mesurées selon la norme NF-EN 13399 est inférieure ou égale à 9 (1/10 mm) et la différence des TBA mesurées selon la norme NF EN 13399 est inférieure ou égale à 5°C. La formulation à 5% de PE-Alu aggloméré est stable au stockage, ce qui est remarquable pour une polyoléfine dans un bitume.

[0124] A partir de 3% en PE-Alu, on constate qu’un procédé incluant une étape d’homogénéisation de 24h est préférable pour obtenir la stabilité au stockage et permet d’augmenter la TBA d’une manière plus marquée. Cette observation est particulièrement visible à une concentration de 5%.

[0125] Par ailleurs, il ressort des résultats obtenus en mettant en œuvre différents procédés pour l’incorporation du déchet plastique, avec une teneur de 3% m/m, qu’un procédé de préparation sans étape de broyage préalable (protocole 4) a permis d’obtenir des compositions bitumineuses qui sont stables au stockage.

[0126] La figure 7 présente l’évolution de la recouvrance élastique er (%) en fonction de la contrainte (kPa), pour les compositions bitumineuses selon l’invention comprenant 1 % et 5% m/m de déchets plastiques à base d’aluminium réalisées selon le protocole 3 et celle comprenant 3% m/m, réalisée selon le protocole 2bis. Il ressort que les performances en termes de recouvrance élastique sont bien meilleures, que celles du bitume seul qui a une recouvrance élastique er (%) de zéro quelle que soit la contrainte appliquée. Il ressort également de cette figure que la recouvrance élastique est dépendante du % massique de déchets plastiques incorporés.

4) Utilisation d’une autre base bitume

[0127] Le déchet plastique a été introduit dans l’autre base bitume 70/100, en utilisant le protocole 1 . Comme dans le cas du bitume 35/50, le déchet plastique a pu être introduit à hauteur de 1 à 5% m/m, sans perte de stabilité au stockage à 180°C, pour conduire à une composition bitumineuse stable, mais ce en utilisant, dans tous les cas, le protocole 1 . [0128] Le Tableau 6 présente les propriétés des différentes compositions bitumineuses obtenues.

Tableau 6