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COMPOSITION POUR PLAQUES DE PLATRE
ET PRODUITS OBTENUS
La présente invention concerne une composition à base de plâtre pouvant
être utilisée pour former des produits pour la construction, en particulier
pouvant
être utilisée pour former des plaques ou des carreaux de plâtre destinés
notamment à la formation et/ou l'habillage des cloisons ou plafonds de
bâtiments,
ou pour former des joints, etc. L'invention concerne également l'utilisation
d'une
telle composition pour la fabrication desdits produits, ainsi que les produits
obtenus.
La matière première des compositions à base de plâtre utilisées pour
fabriquer des produits pour la construction est un sulfate de calcium di-
hydraté
(ou gypse), d'origine naturelle ou synthétique. Ce sulfate de calcium, sous
forme
de poudre, subit généralement une cuisson qui le déshydrate en sulfate de
calcium semi-hydraté ou en sulfate de calcium anhydre ou en un mélange de ces
deux formes, ce produit déshydraté étant communément appelé plâtre. En
mélangeant ce plâtre avec de l'eau on obtient une gâchée qui se solidifie en
reformant du sulfate de calcium di-hydraté. Par de telles étapes successives
de
déshydratation et de réhydratation, le plâtre peut être moulé, façonné pour
obtenir
diverses formes, notamment des plaques (communément appelées par extension
plaques de plâtres), ou encore des joints, etc. Ces plaques sont généralement
formées d'un coeur à base de plâtre, ce coeur pouvant être revêtu le cas
échéant
d'une ou de plusieurs couches, par exemple de protection et/ou de
renforcement,
notamment d'une feuille de renfort (par exemple à base de fibres ou en carton)
sur chaque face.
Les plaques de plâtre de même que les joints réalisés doivent répondre à
différentes exigences liées à leur utilisation pour la construction, en
particulier
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doivent être conformes aux exigences réglementaires en matière de résistance
au
feu.
Afin d'améliorer cette résistance, il est notamment connu pour les plaques
de plâtre d'ajouter à la composition de plâtre divers additifs, permettant le
cas
échéant de limiter ou de retarder la variation dimensionnelle (ou retrait) des
plaques sous l'effet de la chaleur, tels que la vermiculite, la perlite, la
silice
cristalline, ou encore des additifs sous forme de matériaux argileux, de
composés
du bore ou du silicium ou de l'aluminium, etc. La mise en oeuvre de certains
additifs peut néanmoins s'avérer délicate ou ces additifs peuvent entrainer un
surcoût important, l'amélioration de la résistance au feu pouvant en outre
rester
faible.
Il est également connu et usuel d'incorporer des fibres de verre dans les
plaques de plâtre afin notamment de maintenir la cohésion du coeur en cas de
retrait sous l'effet de la chaleur. L'incorporation et la manipulation des
fibres de
verre rendent néanmoins la fabrication des plaques plus complexe et coûteuse.
Il existe en outre des applications qui exigent une résistance au feu plus
importante que celle des plaques de plâtre classiquement utilisées.
La présente invention a donc cherché à mettre au point un produit amélioré
à base de plâtre, en particulier de type plaque ou carreau de plâtre ou joint,
présentant une stabilité dimensionnelle particulièrement satisfaisante à haute
température et plus spécialement à très haute température, tout en restant de
réalisation simple, ce produit nécessitant le cas échéant moins de fibres de
verre
voire pouvant être réalisé sans fibres de verre tout en conservant une bonne
stabilité dimensionnelle à haute et à très haute température.
Ce but est atteint grâce à la composition à base de plâtre selon l'invention,
caractérisée en ce qu'elle comprend (comme additif, permettant d'améliorer la
stabilité dimensionnelle/de limiter le retrait à haute température, en
particulier à
très haute température) de la boéhmite nanométrique et/ou du trihydroxyde
d'aluminium nanométrique. Avantageusement, ladite composition comprend
(initialement), en pourcentages en poids (ou pourcentages massiques) par
rapport au mélange total sec:
- de 55 à 99.9%, en particulier de 55 à 98%, en poids de plâtre,
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- de 0.1 à 10% en poids de boéhmite nanométrique et/ou de trihydroxyde
d'aluminium nanométrique.
Sauf mention contraire dans la présente invention, les pourcentages en
poids sont donnés par rapport au mélange total sec (ou extrait sec, le mélange
total sec comprenant notamment le plâtre, la boéhmite et/ou le trihydroxyde
d'aluminium, et éventuellement de la vermiculite, des fibres et un ou des
additifs
comme mentionnés ultérieurement), c'est-à-dire le mélange dénué de (ou après
extraction de) tout médium liquide éventuel servant à la dispersion des
composants, en particulier dénué d'eau. La composition est formée à partir des
composants indiqués, (généralement mélangés) dans les taux donnés par rapport
au mélange en sec.
La composition peut également comprendre un ou plusieurs additifs et/ou
composants supplémentaires habituellement utilisés dans ce domaine et/ou
facilitant la mise en oeuvre de la composition et/ou améliorant sa résistance,
notamment au feu, et/ou améliorant d'autres propriétés, comme précisé
ultérieurement. En particulier la composition peut également comprendre :
- de 0 à 10 "Yo en poids d'au moins un ou plusieurs additifs (notamment tels
que précisés ultérieurement) choisis en particulier parmi la vermiculite, des
fibres
minérales et/ou réfractaires, de la silice, de l'argile (d'autres additifs
possibles tels
que des agents tensioactifs, des agents retardateurs ou accélérateurs de
prise,
etc. étant également listés ultérieurement), etc.
La présente invention concerne également la préparation d'une
composition ( ignifugée , ou présentant une tenue au feu améliorée, dans le
sens notamment où elle présente une meilleure stabilité dimensionnelle à haute
température) à base de plâtre, comprenant une étape consistant à préparer un
mélange à base (au moins) de plâtre et de boéhmite nanométrique et/ou de
trihydroxyde d'aluminium nanométrique et/ou à ajouter à une composition à base
de plâtre de la boéhmite nanométrique et/ou du trihydroxyde d'aluminium
nanométrique. Elle concerne également un procédé de fabrication d'un élément
de construction (en particulier de faible épaisseur relativement à sa surface,
tel
qu'une plaque) utilisant la composition selon l'invention, et selon lequel on
forme
par mélange (selon l'étape de préparation précédente) une composition à base
de
plâtre comprenant de la boéhmite nanométrique et/ou du trihydroxyde
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d'aluminium nanométrique, puis on met en forme ladite composition, en
particulier
par extrusion et/ou moulage, avant séchage éventuel. L'invention concerne
également un procédé d'ignifugation d'un produit à base de gypse/plâtre, formé
à
partir d'une composition à base de plâtre, dans lequel on ajoute à ladite
composition à base de plâtre de la boéhmite nanométrique et/ou du trihydroxyde
d'aluminium nanométrique. Dans les procédés précédemment mentionnés, l'ajout
de la boéhmite nanométrique et/ou du trihydroxyde d'aluminium nanométrique (à
un taux préférentiel de 0.1 à 10 % en poids de boéhmite nanométrique et/ou de
trihydroxyde d'aluminium nanométrique par rapport au mélange total sec formant
la composition) peut se faire le cas échéant initialement dans le mélange à
base
de plâtre ou ultérieurement dans la composition avant la mise en forme
définitive
de la partie du produit (généralement le coeur du produit) basée sur cette
composition.
La présente invention concerne également l'élément de construction (par
exemple la plaque ou le joint) obtenu à partir de la composition et/ou de l'un
ou
l'autre des procédés précédents et présentant une tenue au feu améliorée. La
présente invention concerne également plus généralement l'utilisation de
boéhmite nanométrique et/ou de trihydroxyde d'aluminium nanométrique
(notamment l'utilisation de la composition décrite précédemment) pour la
fabrication de produits à base de plâtre.
La présente invention a mis en évidence que l'ajout de boéhmite
nanométrique et/ou de trihydroxyde d'aluminium nanométrique à une composition
à base de plâtre permet de conférer à un produit (à base de gypse) préparé à
partir de cette composition, des propriétés de résistance ou tenue au feu,
notamment une stabilité dimensionnelle à haute température, et plus
spécialement à très haute température (supérieure à 850 C, en particulier
supérieure à 900 C, voire supérieure à 1000 C), améliorées, et permet en
particulier de substituer avec avantages (et ceci d'autant plus que les
performances sont évaluées à très haute température) tout ou partie des
composants habituellement ajoutés en vue d'améliorer la résistance au feu,
tels
que les fibres de verre, ou la vermiculite (lesquels ne permettent pas le cas
échéant d'obtenir une stabilité dimensionnelle suffisante à très haute
température).
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Par la suite dans la présente invention, on entend notamment par plâtre un
sulfate de calcium hydratable (par exemple obtenu par cuisson d'un gypse),
constitué en particulier (notamment en majorité ou en totalité) de sulfate de
calcium semi-hydraté, quelle que soit sa forme cristalline, et/ou
éventuellement de
5 sulfate de calcium anhydre, ces composants pouvant être d'origine
naturelle ou
synthétique, ce sulfate de calcium hydratable pouvant également inclure
quelques
impuretés telles que du Si02, du MgO, etc. On peut utiliser notamment tout
plâtre
convenant à la préparation des plaques de plâtre classiques.
Par boéhmite, on entend un oxyhydroxyde d'aluminium (encore appelé
monohydrate d'alumine, ou encore (mono)hydroxyde d'oxyde d'aluminium) de
formule A10(OH) (en particulier le polymorphe gamma); par trihydroxyde
d'aluminium, on entend un (tri)hydroxyde d'aluminium (encore appelé
(tri)hydrate
d'alumine, ou encore (tri)hydrate d'oxyde d'aluminium) de formule Al(OH)3 ;
par
composant (boéhmite et/ou trihydroxyde d'aluminium) nanométrique, on entend
des particules (de ou formant ce composant) présentant une dimension ou taille
inférieure à 950 nanomètres, de préférence inférieure à 750 nm, et notamment
inférieure à 500 nm, quelle que soit la forme de ces particules.
On appelle taille d'une particule son diamètre équivalent, c'est-à-dire le
diamètre de la sphère qui se comporterait de manière identique lors de
l'analyse
granulométrique des particules (ou de la poudre formée desdites particules)
formant (initialement) le composant considéré, la distribution granulométrique
(ensemble des tailles de particules) étant mesurée en particulier par
granulométrie laser.
Dans la présente invention, x% en poids de composant (boéhmite et/ou
trihydroxyde d'aluminium) nanométrique signifie que la composition incorpore
x%
en poids de particules de ce composant présentant une taille inférieure à 950
nm
(de préférence inférieure à 750 nm, et notamment inférieure à 500 nm),
d'autres
particules de ce composant de taille supérieure pouvant toutefois être
présentes
dans la composition (en d'autres termes, x% de composant nanométrique signifie
x% de particules (de ce composant) nanométriques/ de taille inférieure à 950
nm).
Le cas échéant les répartitions ou distributions de taille sont données en
utilisant
les percentiles D10, D50 ou D90; Dy signifie que y% des particules de
l'ensemble
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de particules considéré (ou de la poudre considérée) présentent une taille
inférieure à Dy, et (100-y)% présentent une taille supérieure.
Comme indiqué précédemment, la taille des particules est mesurée par
granulométrie laser, par exemple à l'aide d'un granulomètre commercialisé sous
la référence Partica LA-950 par la société Horiba, les poudres étant analysées
dans l'eau, sans utilisation d'ultra-sons.
Comme indiqué précédemment, l'ajout de boéhmite nanométrique ou de
trihydroxyde d'aluminium nanométrique permet d'améliorer significativement la
résistance au feu et/ou de diminuer significativement la quantité de
composants
usuels tels que les fibres de verre ou la vermiculite (employés jusqu'à
présent à
cet effet, à des taux par exemple de l'ordre de 0.8% pour les fibres de verre
et de
l'ordre de 3% pour la vermiculite, avec les inconvénients vu précédemment),
une
telle amélioration n'étant pas obtenue en cas d'utilisation d'autres composés
à
base d'aluminium de formule différente et/ou présentant une dimension des
particules supérieure (par exemple de l'ordre de quelques microns), l'effet
obtenu
avec ces autres composés étant significativement moindre, voire négligeable en
l'absence d'autres composants ou additifs favorisant l'effet recherché.
L'ajout de
boéhmite nanométrique est également particulièrement préféré par rapport à
l'ajout de trihydroxyde d'aluminium dans la présente invention.
De préférence, la teneur en boéhmite nanométrique et/ou en trihydroxyde
d'aluminium nanométrique dans la composition de plâtre définie selon
l'invention
est supérieure à 0.2 %, notamment supérieure à 0.3 %, en particulier
supérieure à
0.4 %, voire supérieure à 0.5 % en poids, voire même supérieure à 0.7% en
poids. De préférence également, la teneur en l'un et/ou l'autre de ces
composés
est inférieure à 8 %, notamment inférieure à 7%, en particulier inférieure à
6%,
voire inférieure à 5%, voire encore inférieure à 4% ou à 3%, ou encore le cas
échéant inférieure à 2.5% en poids.
En outre, la taille des particules de boéhmite nanométrique et/ou de
trihydroxyde d'aluminium nanométrique est avantageusement inférieure à 750
nanomètres, voire inférieure à 500 nm, voire même inférieure à 400 nm,
notamment inférieure à 300 nm, en particulier inférieure à 200 nm. Elle est
également avantageusement supérieure à 20 nm, notamment supérieure à 50 nm,
en particulier supérieure à 60 nm, voire supérieure à 80 nm.
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De façon également préférée, le facteur de forme (défini comme le rapport
L/I entre la plus grande dimension L et la plus grande dimension I dans le
plan
perpendiculaire à L) des particules de boéhmite nanométrique et/ou de
trihydroxyde d'aluminium nanométrique est inférieur à 15, en particulier
inférieur à
10, ce facteur étant également de préférence supérieur à 2, notamment
supérieur
à 3. En particulier, les particules de boéhmite nanométrique et/ou de
trihydroxyde
d'aluminium nanométrique se présentent avantageusement sous forme de
plaquettes de forme sensiblement parallélépipédique. La forme des particules
est
notamment déterminée par microscope électronique à balayage.
Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, la composition selon
l'invention comprend de 0.5 à 6% en poids de particules de boéhmite présentant
une taille inférieure à 750 nm, de préférence de taille comprise entre 20 et
500
nm.
La boéhmite nanométrique est particulièrement préférée dans la présente
invention pour obtenir les plaques recherchées présentant notamment une
stabilité dimensionnelle particulièrement satisfaisante à très haute
température.
La composition à base de plâtre est généralement préparée en mélangeant
les différents composants de façon à obtenir une poudre (notamment dispersable
dans l'eau avant utilisation) ou une pâte plus ou moins fluide (notamment une
composition prête à l'emploi), les composants se présentant sous forme solide
ou
sous forme de suspension ou dispersion notamment, et de l'eau étant le cas
échéant ajoutée. La composition à base de plâtre (obtenue) selon l'invention
peut
ainsi se présenter sous forme solide (poudre, etc) ou liquide (dispersion,
etc.).
La boéhmite (respectivement le trihydroxyde d'aluminium) peut notamment
être introduite dans le mélange ou dans la pâte sous forme de poudre (en
particulier de particules présentant une taille inférieure à 950 nm) ou sous
forme
de suspension colloïdale (dispersion dans l'eau ou un acide notamment). Selon
un mode de réalisation avantageux, cet additif (boéhmite et/ou trihydroxyde
d'aluminium) est introduit sous forme de suspension colloïdale comprenant par
exemple entre 5 et 50% de boéhmite nanométrique et/ou de trihydroxyde
d'aluminium nanométrique, et entre 50 et 95% en poids d'un médium tel que de
l'eau ou un acide.
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Comme déjà évoqué, le plâtre utilisé peut être tout plâtre habituel ; il peut
être sous forme de poudre ou déjà sous forme de pâte formée par mélange avec
de l'eau. Plus largement, le mélange dans lequel la boéhmite nanométrique
et/ou
le trihydroxyde d'aluminium nanométrique est ajouté peut être tout mélange
-- préexistant à base de plâtre, incorporant le cas échéant d'autres additifs.
La
proportion de plâtre dans la composition est d'au moins 55 % en poids afin
d'obtenir une résistance mécanique suffisante.
De l'eau est au besoin rajoutée à la composition selon l'invention afin de
permettre sa mise en oeuvre et sa transformation pour obtenir par exemple un
-- élément de construction (tel qu'une plaque). Le cas échéant, au moins une
partie
de l'eau peut être ajoutée sous forme de mousse (ou éventuellement un
moussage peut être opéré dans la composition liquide) afin notamment de
réduire
le poids de la plaque de plâtre. Divers types d'agents moussants peuvent être
ajoutés pour l'obtention de la mousse, tels que des tensioactifs ioniques
et/ou
-- des tensioactifs non ioniques, leur taux étant par exemple compris entre
0.01 et 2
% en poids de la composition.
Outre le plâtre, la boéhmite nanométrique et/ou le trihydroxyde d'aluminium
nanométrique, et le(s) médium(s) (eau) présent(s) le cas échéant, la
composition
selon l'invention peut également comporter de la vermiculite. La vermiculite
-- (formée en particulier d'un silicate d'alumine, de fer, de magnésium et de
potassium) peut être expansée ou non et contribue à améliorer la tenue au feu
des produits obtenus. De préférence, le taux de vermiculite (en particulier
non
expansée) reste inférieur à 10% en poids de la composition.
La composition selon l'invention peut également comporter des fibres, en
-- particulier des fibres minérales et/ou réfractaires, lesdites fibres étant
de
préférence des fibres de verre. Ces fibres peuvent être courtes (de l'ordre de
3 à
6 mm en moyenne), longues (de l'ordre de 10 à 24 mm en moyenne), ou de
dimensions intermédiaires. Elles peuvent se présenter sous forme non liée ou
sous forme d'un réseau de fibres entrecroisées, tel qu'un mat de fibres ou un
-- tissu. Ces fibres contribuent à accroitre la résistance mécanique des
produits
obtenus, en particulier à haute température. De préférence, le taux de fibres
reste
inférieur à 10% en poids de la composition. Alternativement ou conjointement,
des fibres (sous forme de voile, tissu, mat, etc.) ou d'autres renforts
(feuille de
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carton, etc.) peuvent être prévus dans les produits obtenus à partir de la
composition selon l'invention, notamment dans les plaques, par exemple en
surface de la composition de plâtre mise en forme et éventuellement durcie,
afin
de renforcer le produit final obtenu.
D'autres additifs ou composants peuvent également être présents dans la
composition selon l'invention (apportés le cas échéant par certains autres
composants ou ajoutés indépendamment dans la composition). Ces additifs
peuvent être par exemple un ou des agents suivants: agent hydrofuge (silicone,
huile, cire, amidon, polymère par exemple de type alcool polyvinylique (PVOH),
acétate de polyvinyle (PVAc), styrène-butadiène (SBR), etc), accélérateur de
prise (fine poudre de gypse, sulfate de potassium, etc.) ou retardateur de
prise
(de type protéine ou acide carboxylique par exemple), inhibiteur de
déformation
ou agent d'anti-affaissement (amidons, éthers de cellulose, polymères de type
PVOH, PVAc, SBR, etc.), inhibiteur de recalcination (de type sucre, amidon,
acide
borique, etc), stabilisateur de mousse, tensioactif ou agent moussant, liant,
bactéricide, fongicide, agent biocide, ajusteur de pH, agent colorant,
retardateur
de flamme et/ou remplisseur, agent collant ou agent de renforcement ou de
protection (par exemple amidon (natif ou non prégélifié)), agent fluidifiant
ou
dispersant (lignosulfonate, mélamine formaldehyde, polycarboxylate, etc.),
agent
épaississant, agent autonivelant, ou encore un ou d'autres additifs
habituellement
utilisés dans les compositions de plâtre, etc. Du carbonate de calcium CaCO3
peut également être présent le cas échéant notamment dans des compositions
destinées à la formation de joints (joints utilisés notamment entre les
plaques de
plâtre).
Comme déjà évoqué, l'invention concerne également l'utilisation d'une
composition selon l'invention pour la fabrication d'un objet, par exemple
moulé ou
extrudé, en particulier pour la fabrication d'un carreau de plâtre ou d'une
plaque
de plâtre, ou encore pour la fabrication de joints, et concerne les objets
(moulés
ou extrudés) tels que les carreaux ou les plaques ou les joints, comprenant
(ou
obtenus à partir de) une telle composition.
Les plaques (ou carreaux ou panneaux) de plâtre sont par exemple
obtenues par un procédé, de préférence continu, comprenant les étapes
suivantes :
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- préparation d'une pâte par mélange des différents constituants de la
composition de plâtre comme déjà évoqué (cette composition devant former le
coeur de la plaque), par exemple dans un mélangeur ;
- dépôt de cette pâte sur un (premier) matériau de renfort (par exemple de
5 type carton(s) et/ou réseau(x) de fils) ou coulage dans un moule,
- dépôt sur la pâte (notamment sur sa face supérieure), d'un (le cas
échéant second) matériau de renfort (identique ou différent le cas échéant du
premier matériau de renfort),
- séchage éventuel.
10 A l'issue du procédé on obtient ainsi une plaque dans laquelle le coeur
est
une composition à base de gypse (initialement à base de plâtre).
D'autres étapes peuvent également être prévues, telles qu'une étape de
découpe des plaques, etc.
L'invention concerne également les joints ou les plaques de plâtre (ou les
carreaux) obtenues, les dimensions des plaques variant généralement selon leur
destination. A titre d'exemple, les plaques de plâtre destinées à la
fabrication de
cloisons peuvent atteindre 5 m en longueur et 1.20 m en largeur et leur
épaisseur
peut varier entre 6 et 35 mm. Généralement, ces plaques présentent une densité
comprise entre 0.5 et 2.0 g/cm3, de préférence entre 0.6 et 1.0 g/cm3.
Ces plaques peuvent être munies de renfort(s) (à base notamment de
fibres minérales ou réfractaires ou cellulosiques) en surface, par exemple
sous
forme de voile(s), tissu(s), papier(s), mat(s), grille(s), etc. ou combinaison
de ces
différents éléments de renforcement.
On observe que les produits selon l'invention sont enrichis en aluminium
(observation par analyse chimique), présentent des nodules, constitués en
particulier d'aluminium et d'oxygène, mêlés à la structure en gypse
(observation
par microscope électronique à balayage), et présentent une perte de masse aux
environs de 220-320 C pour les produits à base de trihydroxyde d'aluminium et
aux environs de 400-500 C pour les produits à base de boéhmite (observation
par analyse thermogravimétrique (ATG)).
La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails et
caractéristiques avantageuses de l'invention apparaitront à la lecture des
exemples ci-dessous, donnés à titre illustratif et non limitatif.
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Préparation des échantillons et mesures pour les exemples 1 à 11 selon
l'invention et les exemples de référence 1 à 6:
Des plaques de plâtre de 20 cm x 25 cm ont été préparées en mélangeant
100 parts en poids de plâtre avec 0.6 parts d'amidon (commercialisé sous la
référence Cargill C Plus par la société Cargill) et le cas échéant avec les
matières
sèches (dans des quantités exprimées également en parts en poids (pour 100
parts en poids de plâtre)) données dans les tableaux 1 à 3 ci-après, et avec
de
l'eau déminéralisée, puis en ajustant la densité du mélange avec de l'eau
moussée (obtenue en mélangeant de l'eau et environ 1% en poids par rapport à
l'eau d'agent moussant à base de sodium alkyl éther sulfate commercialisé sous
la référence Millifoam C par la société Huntsman Corporation) pour obtenir des
plaques ayant une densité de 0.85 0,02 après séchage pendant 19 minutes
dans un four à micro ondes (à la puissance de 750W) puis pendant environ 12
heures en étuve à 40 C (afin d'obtenir un durcissement complet des plaques).
Des échantillons ayant la forme de parallélépipèdes, de longueur égale à
200 mm et de largeur égale à 150 mm ont été prélevés (notamment par découpe)
et placés dans un four avec une vitesse de montée en température programmée
selon la norme IS0834, la variation dimensionnelle de la largeur de
l'échantillon
étant enregistrée en continu. Après environ 13 minutes, la température
atteignant
700 C, on a mesuré le cas échéant le retrait de l'échantillon R700. Après 60
minutes, la température atteignant 945 C, on a mesuré le retrait de
l'échantillon
R945. Après 120 minutes, la température atteignant 1049 C, on a mesuré le
retrait de l'échantillon R1049.
Dans le tableau 1, on a comparé les résultats obtenus à très haute
température à partir des compositions suivantes, ce tableau donnant les
valeurs
de retrait (ou variation dimensionnelle) exprimées en pourcentages.
Exemple de référence 1:
Aucune matière sèche n'a été rajoutée à la composition de plâtre, d'amidon
et d'eau précitée.
Exemple de référence 2:
On a ajouté dans la composition (avant ajustement de la densité du
mélange) 3 parts en poids de vermiculite crue de taille principalement
comprise
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entre 250 et 710 pm (commercialisée sous la référence Vermiculite grade Micron
par la société EFISOL).
On a observé (tableau 1) une amélioration de la stabilité dimensionnelle à
des températures atteignant 945 et 1049 C avec l'ajout de la vermiculite.
Exemple de référence 3:
On a procédé comme dans l'exemple de référence 2 en ajoutant cette fois
5 parts en poids (au lieu de 3) de vermiculite.
Cependant, les mesures de retrait n'ont pas pu être faites (ND signifiant
non déterminable), les échantillons s'étant effondrés au cours du test.
Exemple de référence 4:
Au lieu d'augmenter la vermiculite comme dans l'exemple précédent, on a
procédé comme dans l'exemple de référence 2 en ajoutant cette fois 0.8 parts
en
poids de fibres de verre de 12 mm de longueur commercialisées sous la
référence
Duracore SF Plus type M300 par la société Johns Mansville, et 2.5 parts en
poids
d'un agent fluidifiant (sous forme d'un sel de sodium d'un acide
polynaphtalène
sulfoné) commercialisé sous la référence Prolétor PNS 747L par la société
Protex.
On a observé une amélioration de la stabilité dimensionnelle pour des
températures atteignant 945 C avec l'ajout des fibres en plus de la
vermiculite,
cet ajout de fibres étant en revanche sans conséquences à plus haute
température.
Exemple 1 selon l'invention:
Au lieu d'augmenter la vermiculite comme dans l'exemple de référence 3
ou d'ajouter des fibres comme dans l'exemple de référence 4, on a procédé
comme dans l'exemple de référence 2 en ajoutant cette fois 1 part en poids
(pour
100 parts en poids de plâtre), soit environ 0.96% en poids par rapport à la
composition sèche totale (ou mélange sec total), de boéhmite nanométrique
(incorporée sous forme d'une suspension colloïdale comprenant de 7 à 9 % en
poids de boéhmite, et appelée B1-sol dans les tableaux) formée de particules
présentant (toutes) une taille inférieure à 500 nm (et en particulier d'un
taux
important de particules de taille inférieure à 200 nm), ces particules se
présentant
sous forme de plaquettes ayant notamment un facteur de forme de l'ordre de 10.
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On a observé une amélioration significative de la stabilité dimensionnelle à
très haute température (supérieure à 900 C - ici à 945 C -, voire à 1000 C -
ici à
1049 C) des produits selon l'invention par rapport à ceux obtenus à partir de
mélanges utilisant seulement la vermiculite et/ou les fibres de verre pour
améliorer la stabilité dimensionnelle. Cet exemple montre également que l'on
peut
le cas échéant réduire ou se passer des fibres pour améliorer la stabilité
dimensionnelle à haute et très haute température grâce à la solution selon la
présente invention.
Exemple 2 selon l'invention:
On a procédé comme dans l'exemple de référence 4 en diminuant le taux
de vermiculite et en ajoutant 1 part en poids de boéhmite nanométrique `131-
sor
citée dans l'exemple 1 (soit au moins environ 0.94% en poids de boéhmite
nanométrique par rapport au mélange total sec).
Là encore, on a observé une amélioration significative de la stabilité
dimensionnelle à très haute température, par rapport au mélange de l'exemple
de
référence 4 comprenant plus de vermiculite et ne comprenant pas de B1-sol.
L'ajout de la boéhmite nanométrique selon l'invention permet donc également de
réduire (voire d'éliminer) la vermiculite utilisée tout en préservant et
améliorant à
très haute température la stabilité dimensionnelle des produits.
Exemple 3 selon l'invention:
On a procédé comme dans l'exemple de référence 4 en ajoutant 5 parts en
poids (pour 100 parts en poids de plâtre) de trihydroxyde d'aluminium A(OH)3
commercialisé sous la référence APYRAL 200 par la société Nabaltec (et appelé
ATH3 dans le tableau 1) et présentant un D50 de (taille de 50 % des particules
inférieure à) environ 600 nanomètres (soit au moins environ 2.2% en poids de
trihydroxyde d'aluminium nanométrique par rapport au mélange total sec),
environ
35% en poids des particules présentant une taille inférieure à 500 nm.
Là encore, on a observé une amélioration significative de la stabilité
dimensionnelle à très haute température, par rapport au mélange de l'exemple
de
référence 4.
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Tableau 1
ref.1 ref.2 ref.3 ref.4 ex.1 ex.2 Ex. 3
Vermicul ite 3 5 3 3 1.5 3
Fibres 0.8 0.8 0.8
Fluidifiant 2.5 2.5 2.5
B1 sol 1 1
ATH 3 5
R945 7.2 6.2 ND 4.9 4.4 3.9 4.0
R1049 18.6 13.5 ND 13.8 10.7 10.8 8.8
Dans le tableau 2, on a comparé les résultats obtenus à partir des
compositions suivantes utilisant différentes présentations de boéhmite
nanométrique, l'exemple de référence 4 précédant étant également repris à
titre
de comparaison, ce tableau donnant les valeurs de retrait exprimées en
pourcentages.
Exemple 4 selon l'invention :
On a procédé comme dans l'exemple de référence 4 précédent en ajoutant
1 part en poids de poudre de boéhmite nanométrique (appelée B3 poudre dans le
tableau) présentant des particules sous forme de sphères présentant (toutes)
une
taille inférieure à 500 nm (et en particulier un taux important de particules
de taille
inférieure à 200 nm), soit au moins environ 0.93% en poids de boéhmite
nanométrique par rapport au mélange total sec, ces particules présentant un
facteur de forme de l'ordre de 1.
Exemple 5 selon l'invention :
On a procédé comme dans l'exemple 4 en remplaçant la poudre B3 par le
même taux d'une autre poudre de boéhmite nanométrique (appelée B2 poudre
dans le tableau) présentant cette fois des particules sous forme de bâtonnets
présentant (toutes) une taille inférieure à 500 nm (et en particulier un taux
important de particules de taille inférieure à 200 nm), ces particules
présentant un
facteur de forme de l'ordre de 2.
Exemple 6 selon l'invention :
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On a procédé comme dans l'exemple 4 en remplaçant la poudre B3 par le
même taux d'une autre poudre de boéhmite nanométrique (appelée B1 poudre
dans le tableau) présentant cette fois des particules sous forme de plaquettes
présentant (toutes) une taille inférieure à 500 nm (et en particulier un taux
5 important de particules de taille inférieure à 200 nm), ces particules
présentant un
facteur de forme de l'ordre de 10.
Exemple 7 selon l'invention :
On a procédé comme dans l'exemple 4 en remplaçant la poudre B3 par le
même taux de la boéhmite nanométrique `131-sor vue précédemment.
10 On a observé une amélioration de la stabilité dimensionnelle à haute et
très haute température des produits obtenus à partir des compositions selon
l'invention, par rapport à ceux obtenus à partir du mélange de l'exemple de
référence 4, d'autant plus importante que le facteur de forme est supérieur à
2, et
également améliorée lorsque la boéhmite est introduite sous forme de
suspension
15 colloïdale par rapport à un ajout sous forme de poudre.
Tableau 2
ref. 4 ex. 4 ex. 5 ex. 6 ex. 7
Vermicul ite 3 3 3 3 3
Fibres 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
Fluidifiant 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
B1 sol 1
B1 poudre 1
B2 poudre 1
B3 poudre 1
R700 1.5 1.1 1.1 0.7 1.1
R945 4.9 4.6 4.1 3.6 3.6
R1049 13.8 13.0 11.3 11.6 9.8
Dans le tableau 3, on a comparé les résultats obtenus à partir des
compositions suivantes utilisant différents taux de boéhmite nanométrique (en
reprenant comme point de départ l'exemple 1 selon l'invention vu
précédemment),
et on a également comparé ces résultats avec ceux obtenus avec du trihydroxyde
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d'aluminium non nanométrique ou de la boéhmite non nanométrique, ce tableau
donnant les valeurs de retrait exprimées en pourcentages.
Exemple 8 selon l'invention :
On a procédé comme dans l'exemple 1 en ajoutant cette fois 2 parts en
poids (au lieu d'une part) de boéhmite nanométrique B1-sol, soit environ 1.9%
en
poids de boéhmite nanométrique par rapport au mélange sec total.
Exemple 9 selon l'invention :
On a procédé comme dans l'exemple 1 en ajoutant cette fois 3 parts en
poids (au lieu d'une part) de boéhmite nanométrique B1-sol, soit environ 2.81%
en poids de boéhmite nanométrique par rapport au mélange sec total.
Exemple 10 selon l'invention :
On a procédé comme dans l'exemple 1 en ajoutant cette fois 5 parts en
poids (au lieu d'une part) de boéhmite nanométrique B1-sol et en ajoutant 0.6
parts en poids de l'agent fluidifiant (pour ajuster la viscosité) utilisé dans
l'exemple de référence 4, toute la vermiculite étant en outre supprimée de la
composition, soit environ 4.71% en poids de boéhmite nanométrique dans la
composition par rapport au mélange sec total.
On a observé avec les exemples 1, 8, 9 et 10 selon l'invention que
l'amélioration de la stabilité dimensionnelle à très haute température est
d'autant
plus importante que le taux de boéhmite (ici colloidale) dans la composition
selon
l'invention augmente. Comme dans le tableau 1, on a observé également que
l'ajout de boéhmite nanométrique permet parallèlement de réduire (voire
d'éliminer) la vermiculite utilisée tout en préservant et améliorant à très
haute
température la stabilité dimensionnelle des produits.
Exemple 11 selon l'invention :
On a procédé comme dans l'exemple 10 en remplaçant la boéhmite
nanométrique B1-sol par le même taux d'une boéhmite sous forme de poudre
(appelée B4 poudre dans le tableau) présentant cette fois un D50 d'environ 2.7
pm, environ 20% en poids des particules de cette boéhmite présentant une
taille
inférieure à 750 nm (soit au moins environ 0.94% en poids de boéhmite
nanométrique par rapport au mélange total sec), l'agent fluidifiant ayant été
retiré
car superflu.
Exemple de référence 5:
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On a procédé comme dans l'exemple 11 en remplaçant la boéhmite B4-
poudre par un trihydroxyde d'aluminium Al(OH)3, commercialisé sous la
référence
SH500 par la société Alcan (et appelé ATH1 dans le tableau 3), présentant un
D50 d'environ 50 à 60 microns et ne présentant pas de particules de taille
inférieure à 1 micron.
Exemple de référence 6:
On a procédé comme dans l'exemple 1 en remplaçant la boéhmite
nanométrique par une boéhmite, commercialisée sous la référence PURAL NF
par la société Sasol (et appelé B5 poudre dans le tableau 3), présentant un
D50
d'environ 8-10 microns et ne présentant pas de particules de taille inférieure
à 1
micron.
On a observé une forte amélioration de la stabilité dimensionnelle à très
haute température pour les produits selon l'invention par rapport aux produits
obtenus à partir de compositions utilisant de la boéhmite non nanométrique ou
du
trihydroxyde d'aluminium non nanométrique (c'est-à-dire formé(s) de particules
de
taille supérieure à celle considérée dans la présente invention).
Tableau 3
ex 1 ex8 ex 9 ex.10 ex.11 ref 5 ref
6
Vermiculite 3 3 3 3
Fibres
Fluidifiant 0.6
B1 sol 1 2 3 5
B4 poudre 5
ATH1 5
B5 poudre 1
R945 4.4 3.8 3.4 2.6 4.6 6.6 8.0
R1049 10.7 9.1 6.9 3.5 7.9 16.9 17.6
Exemple 12 selon l'invention :
Afin de tester une composition destinée à la formation de joints de plaques
de plâtre, des plaques de plâtre de 20 cm x 25 cm ont été préparées en
mélangeant 100 parts en poids d'un mélange sec comprenant 71.1% en poids de
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plâtre, 24.0% en poids de carbonate de calcium, et 4.9% en poids de poudre B3
(décrite dans l'exemple 4) avec 48 parts d'eau déminéralisée pour obtenir des
plaques ayant une densité de 1.12 0,02 après séchage pendant 48 h à l'air
libre.
Des échantillons ayant la forme de parallélépipèdes, de longueur égale à
200 mm et de largeur égale à 150 mm ont été prélevés (notamment par découpe)
et placés dans un four avec une vitesse de montée en température programmée
selon la norme IS0834, la variation dimensionnelle de la largeur de
l'échantillon
étant enregistrée en continu. Après 60 minutes, la température atteignant 945
C,
on a mesuré le retrait de l'échantillon R945. La valeur de retrait obtenue
était de
3.1%. Après 120 minutes, la température atteignant 1049 C, on a mesuré le
retrait de l'échantillon R1049. La valeur de retrait obtenue était de 4.9%.
Exemple de référence 7:
On a procédé comme dans l'exemple 12 en remplaçant le mélange sec par
un mélange comprenant 75% en poids de plâtre et 25% en poids de carbonate de
calcium. Les valeurs de retrait obtenues étaient de 6.8% pour R945 et 9.2
%pour
R1049.
On a donc observé une forte amélioration de la stabilité dimensionnelle à
très haute température pour les produits selon l'invention par rapport aux
produits
obtenus à partir de compositions n'utilisant pas de boéhmite nanométrique ou
du
trihydroxyde d'aluminium nanométrique.
La composition selon l'invention peut notamment être utilisée avec
avantages pour obtenir des plaques de plâtre résistant au feu et destinées à
la
formation et/ou l'habillage des cloisons ou plafonds de bâtiments.
