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Procédé de traitement des huiles, goudrons et brais dérivés du charbon en vue d'en modifier les viscosités à des tempé- ratures déterminées.
Un inconvénient de l'emploi du goudron de houille dans certaines circonstances pour lesquelles il est sujet aux influ- ences des conditions de la température atmosphérique réside dans le fait que le goudron peut se ramollir indûment lors- qu'il est exposé, par exemple à la chaleur du soleil, et dur- cir indûment par temps froids.
Oet inconvénient se rencontre lors de l'emploi du gou- eorn de houille à l'établissement des revêtements de routes; lorsqu'il est utilisé comme enduit pour l'imperméabilisation, ou comme constituant dans la fabrication des couvertures, ces emplois étant ci-après désignés généralement par l'expression "établissement des routes et usages analogues".
Le ramollissement du goudron par temps chauds peut condui- re à des difficultés, par exemple sur la surface des routes.,
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et son durcissement par temps froids peut provoquer la rup- ture ou la désintégration de la surface eimentée par le gou- dron.
Oe qui précède est plus techniquement défini en disant que la relation entre la température et la mobilit6 du goudron ne convient pas pour l'établissement des routes et les emplois analogues.
Les demandeurs ont étudié la relation liant la températu- re à la mobilité des goudrons et des substances analogues et ont découvert que cette relation peut, pour semblables substances visqueuses, être traduite par l'expression.
MT" = K dans laquelle M représente la mobilité ou consistance, T la température en degrés Fahrenheit, et n et K des constantes.
Les valeurs de ces constantes varient avec le type d'instrument employé à la mesure de la. mobilité de la matière.
Exprimée en logarithmes, l'expression devient:
Log M + n log T = log K qui est l'équation d'une droite dont n indique l'inclinaison.
En raison de l'existence de cette relation, il est uniquement nécessaire, de déterminer la mobilité du liquide visqueux à deux températures quelconques pour définir la relation existante entre la température et la mobilité.
Cette détermination peut s'obtenir à l'aide de tout appareil connu approprié, les déterminations ou mesures de la mobilité ( ou de la consistance) étant effectuées à deux températures appropriées.
Il est avantageux de traduire le résultat par un diagramme logarithmique, ce qui procure un critermium facile pour la comparaison des effets de deux traitements différents du goudron.
Lors de la distillation d'un goudron, ou de l'accroissement de la proportion de brai dans celui-ci on constate que le diagramme se modifie en ce que son inclinaison sur l'axe des ordonnées s'ccroit, et que, lorsqu'un goudron est dilué par
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addition d'huiles de goudron, l'inclinaison diminue.
D'autre part, les demandeurs ont trouvé que le diagramme logarithmique de la relation température-mobilité d'un goudron donné n'est pas sensibl.ement altéré dans son inclinaison sur les ordonnées en y dispersant un corps solide, tel du bitume, ou une substance hétérogène semi-solide, mais se trouve simplement écarté de l'intersection de l'axe des ordonnées et de celui des abscisses.
A supposer par exemple qu'une ligne telle que A dqàessin annexé représente le diagramme logarithmique d'un goudron donné, l'effet d'y disperser une certaine proportion d'une substance solide finement divisée est de substituer la ligne B à la ligne A dans le diagramme, les lignes A et ± étant sensiblement para- llèles, et, en accroissant la proportion de l'addition, la ligne B est encore remontée, par exemple à l'endroit de la ligne.2,, Si le goudron est distillé, le diagramme logarithmique prendra une inclinaison plus importante que celle de la ligne A et pourra , par exemple, être représenté, par la ligne D.
Il est évident que la susceptibilité d'un goudron de modifier sa mobilité avec les variations de la température sera représentée graphiquement par l'inclinaison du diagramme logarithmique température-mobilité, une plus grande inclinaison du diagramme représentant une modification plus prononcée de la mobilité avec la variation de température.
Pour ce qui concerne l'emploi du goudron pour l'établissement des routes et usages analogues, il n'est pas efficace de distiller le goudron jusqu'à formation d'un brai. Bien que ce prooessus puisse conduire à un accroissement relativement faible dans la dureté de la matière pour une température estivale élevée, on constate également par temps froids un accroissement important, disproportionné, dans la dureté du produit distillé.
Afin de remédier aux difficultés auxquelles conduit l'usage du goudron dans la confection des routes, et les emplois analo-
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gués, des bitumes asphaltiques ou'asphaltes ont été mélangés au goudron de houille, et ces mélanges de goudron et de bitumes sont employés sur une grande échelle dans semblables applications.
Ce procédé d'adaptation du goudron pour l'emploi à la confection des routes et usages analogues présente comme dé- savantage que les bitumes asphaltiques et asphaltes sont re- lativement coûteux et doivent généralement être importés.
Si les diagrammes logarithmiques précités proviennent d'un goudron et d'un mélange de ce goudron avec du bitume, on remarque que les deux diagrammes sont sensiblement para- llèles, l'inclinaison du diagramme ne se modifiant pas par l'addition du bitume. Le mélange se présente donc comme une dispersion d'une substance solide ou semi-solide plutot que comme une matière analogue au goudron, tel du brai, qui con- duit à une modification de l'inclinaison du diagramme logarith- mique, ainsi qu'il a été précédemment indiqué.
Par conséquent, afin de produire une matière appropriée à la confection des routes, et des buts analogues, à partir du goudron, les demandeurs ont déterminé qu'il était nécessaire de modifier la relation température-mobilité du goudron, d'une manière telle que le diagramme logarithmique soit modifié quant à sa distance à l'intersection des ordonnées et des abscisses, mais ne soit pas sensiblement modifié quant à son inclinaison sur les ordonnées; qu'en outre, cette modification dans la distance soit une quantité réglée.
Antérieurement, diverses propositions ont été présentées pour la réalisation de la solution ou dispersion de matières bitumineuses, par exemple du charbon dans du goudron, des huiles et des substances analogues, dans le but d'obtenir des matières semblables à des composés de brai ou succédanés ou dans le but d'extraire le bitume du charbon ou des substances analogues, ou bien encore pour obtenir une solution du charbon dans le goudron ou substances similaires.
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Par exemple,, on a proposé (Brevet anglais Dumble n 17799 de
1896) d'épaissir des liquides ou substances visqueuses de nature goudronneuse ou bitumineuse, en les mélangeant à du charbon bitu- mineux ou une matière semblable et en les portant à une tempéra- ture inférieure à celle du point de volatilisation des huiles les plus légères.
On a également proposé (Brevet anglais Wilton n 2292 de 1902) de confectionner un composé de brai ou un succédané en mélangeant du poussier de charbon ou du bitume avec du goudron ou des substances similaires et de distiller ensuite le mélange ou de chauffer ce dernier au degré voulu.
Dans un autre brevet, (Brevet anglais Rutgerswerke, Aktien- goselleschaft, n 131588) on a décrit un procédé d'obtention de constituants bitumineux partir du charbon, dans lequel le charbon est chauffé avec du goudron de houille à point d'ébulli- tion élevé à une température au dessus de 300 0, après quoi la solution obtenue est distillée.
Dans un autre brevet, (Brevet anglais Koppers Company @ n 268372) on a proposé.de dissoudre du charbon en morceaux dans des huiles de goudron de houille et des substances semblables, à une température d'environ 300 C, de faon à réaliser une solu- tion qui peut être utilisée telle quelle ou subir un traitement subséquent, et dans laquelle la proportion de charbon par rapport à l'huile peut varier d'une partie en poids de charbon pour une à dix parties en poids d'huile.
Toutefois, on n'a pas su jusqu'ici comment produire'une matière pour la confection, des routes e buts analogues qui possède les qualités nécessaires comme il est défini plus haut, @ par dispersion, de charbon ou de substances bitumineuses analo- gues dans le goudron.
Oonformément à la présente invention on peut, en controlant la proportion des constituants, la température de mélange et la relation température-mobilité du produit' résultant, réaliser une dispersion de charbon bitumineux, ou matière semblable, dans le
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goudron, dispersion qui possède les qualités requises pour la confection des routes et les buts analogues et qui est aussi bonne ou meilleure que les mélangea de goudron et bitumes actuel- lement employés à ces usages.
On peut en outre obtenir cette matière en employant des quantités relativement faibles de charbon à bas prix de revient, ou d'une substance bitumineuse analogue, en remplacement de quan- tités plus importantes de bitume ou de bitume asphaltique, plus cher et qui n'est pas produit dans le pays. De cette façon, l'invention permet de fabriquer plus économiquement une matière également bonne pour la confection des routes et semblables buts.
L'invention consiste à disperser du charbon ou une matière bitumineuse analogue, dans du goudron de houille, à une tempé- rature d'environ 300 C, dans une proportion n'excédant pas 15% de la dispersion finale, de manière que cette dispersion finale présente une consistance Hutchinson moindre que 100 secondes à des températures de 1220 Fahrenheit et au dessus.
La nature du charbon, ou substance analogue et celle du goudron, employa règlent naturellement, dans une certaine mesure, les proportions et la température à utiliser, comme intervient également la consistance du produit résultant.
Les proportions nécessaires pour former un produit de con- sistance donnée, comparativement par exemple à un mélange donné de goudron et de bitume, peuvent être déterminées par comparai- son des diagrammes logarithmiques ainsi qu'expliqué ant6rieure- ment, ou en employant un appareil du genre de l'appareil Hutchin- son pour l'essai des goudrons ou la mesure des consistances.
Par exemple, si l'on désire obtenir une matière dont la consis- tance, mesurée à l'appareil Hutchinson, soit de 50 secondes à une température de 1220 Fahrenheit, pour un goudron donné, il suffit de confectionner quelques dispersions d'essai de pour- contages variables à environ 300 C avec le charbon- ou tout autre matière bitumineuse à employer, pour déterminer le mélange par-
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ticulier présentant une consistance de 50 secondes à 122
Fahrenheit. Dès que cette détermination est faite, on connaît les proportions exactes donnant une matière présentant la même rela- tion température-mobilité qu'un mélange goudron-bitume dont la consistance est de 50 secondes à 122 Fahrenheit.
Des produits dont la consistance Hutchinson est de 100 secon- des à 122 Fahrenheit ne conviennent pas à la confection des routes ou des usages analogues, et ne rentrent pas dans le cadre de l'invention.
La température d'environ 300 C à employer xxxxxx peut, si c'est nécessaire, $vairer dans des limites rapporchées- 50 c- en plus ou en moins, suivant les matières employées et la facili- té d'obtention de la dispersion.
La tourbe est un exemple de matière bitumineuse analogue au charbon bitumineux qui peut être employée dans le processus
Un goudron approprié à l'emploi dans le processus de l'inven- tion peut être préparé d'une manière connue, à partir de goudron brut, soit par distillation partielle de ce goudron brut afin d'éliminer les huiles les plus légères qui se perdraient dans l'exécution du procédé à environ 300 C, ou soit par distillat-ion totale du goudron et réglage subséquent de la consistance du brai résiduel en ajoutant, dans la mesure voulue, des huiles de goudron. Un goudron approprié à l'invention est analogue à celui couramment obtenu dans les distilleries de goudron et les usines à gaz en vue de l'emploi à la confection des routes.
Attendu que la température de dispersion (environ 300 C) est de beaucoup plus élevée que le point d'ébullition des produits de distillation les plus volatils du goudron, ces der- niers ne jouent évidemment aucun rôle dans la dispersion et ne sont pas en présence dans des proportions appréciables dans le produit final. Par suite ils peuvent avantageusement être séparés avant . emploi du goudron dans le procédé.
L'exemple ci-après illustre l'un des modes d'exécution de l'invention:
A supposer que l'on se propose de produire un succéda
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d'un mélange de goudron et bitume donne, dont le diagramme logarithmique température-mobili té est sensiblement parallèle à celui du goudron initial, il suffit d'obtenir une mobilité identique à une température quelconque du fait qu'il s'en suit que la mobilité sera analogue à d'autres températures.
Le mélange goudron bitume dont on désire un succédané
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con tenait par exemple 80% de bitume asphaltique mélangé au goudron.
Ce mélange présente une consistance de 39 secondes à 77 Fahrenheit. Une dispersion de charbon dans du goudron ayant la même consistance à 77 Fahrenheit servira par conséquent de succédané au mélange de goudron-bitume pour la confection de
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routes et buts analogues, sa relation tl3mpérature-mobili té étant analogue à celle du mélange goudron-bitume à toutes températures.
Semblable dispersion est obtenue en dispersant , à 300 c, 6 parties en poids de charbon Durham dans 94 parties de goudron provenant d'une cornue horizontale , dont l'eau et des huilés los plus volatiles ont été éliminées et qui présente une densité de 1. 20.
On pourraitencore former une dispersion intermédiaire dans le goudron, par exemple à 30% de charbon, à 300 C, et mélanger, à 150- 200 0 une partie aliquote de la diapersion intermédiaire avec une autre proportion de goudron pour donner une dispersion finale de 6 de charbon.
Revendications.
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:.. ==} =.'.. = =..;. = .,!-= =..::..:=..::.. = .!- =. :::..t.=*=
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l.- Un procédé de prep3.ra.tion d'une matière perfectionnée pour la confection des routes et buta analogues, qui consiste 'à. disperser du ch <1,rb".!1, ou une 9utre 1n::tière bitumineuse analgue, d'1ns du goudron de houille à une température d'environ 3000 dans une proportion n'exc6d::tnt pas 15% de la dispersion finale, li dispersion finale présentant une consistance Hutchin- /1/- Lnt son inférieure , 100 secondes à la tempéra bure de 1220 Fabren L,t72 heit et FLU dessuso heit dessus.
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.- Des dispersions de charbon bitumineux ot 11"1 tière bi tuminl'1USe analosue, (l'ms du i3ou:'l.ron de" houille, nour la confection do routes et buts <m1oues, dans lesquelles la proportion de charbon dispersé n'exèède pas ''..3% de in di8persion finale et, la o",osist.9.l1ce de 1. dispersion est ini';jr1.onro j i à 100 secondes à l'appareil Hutchinsôn, à des ten:p,;r'1t,ur9s 'la 122 Fahrenheit et "tu dessus.
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3.- Un procède de préparation d'un fJucc9d<mÓ do '.J,)191l:;E1f3 de goudron et de bitume a,r3phlticlue ou (l,' "tWLi!lq]. t'3, TIplv5T4 à 1, confection des routes ou buts s8.y;bl'1bles, -l-)nsitint a disperser dans le goudron une proportion tell* de charbon ou matière bitumineuse analogue (m'exc,54aYit '?'1S 113;1 du r.1:n::mge final) que l'on obtienne à une t7m;cértura donnée iane c'.jlsi8tance Hutoliinson <ssale à celle du ro61.'Hlge de goudron et d'asphalbe biturDil1eux ou d'asphalte que Il dispersion -l,::i
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remplacer.
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4.- Les dispersions de charbon ou Tiabière bitllmil1(llO'3 'HJ';11'!:U9, 1qnn du goudron obtenues cOl'Lfon!J)11Jent 9tl processus üie ma :revF,n3icztion 3.
, 15. - Un procedd de préparation d'un goudron perfectionne
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en substance tel que décrit dans l'exemple donne.