Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02950081 2016-11-23
WO 2015/197984 PCT/FR2015/051716
1
COMPOSITION POUR JOINTS
La présente invention concerne une composition pour joints pouvant être
utilisés pour former des produits pour la construction, en particulier pouvant
être utilisés pour jointer (ou jointoyer) des plaques ou des carreaux de
plâtre
destinés notamment à la formation et/ou l'habillage des cloisons ou plafonds
de
bâtiments.
Les joints, de même que les plaques de plâtre, doivent répondre à
différentes exigences liées à leur utilisation pour la construction, en
particulier
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, les fibres de verre 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 existe en outre des applications qui exigent une résistance au feu plus
importante. La résistance globale des cloisons ou plafonds à base de plaque
de plâtre peut notamment être améliorée en utilisant un joint présentant une
résistance au feu améliorée.
La présente invention a donc cherché à mettre au point un joint amélioré
à base de carbonate de calcium présentant une stabilité dimensionnelle
particulièrement satisfaisante à haute température.
CA 02950081 2016-11-23
WO 2015/197984 PCT/FR2015/051716
2
Ce but est atteint grâce à la composition à base de carbonate de
calcium selon l'invention, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre de la
boéhmite nanométrique et/ou du trihydroxyde d'aluminium nanométrique. Un
tel additif permet notamment d'améliorer la stabilité dimensionnelle et/ou de
limiter le retrait à haute température. Avantageusement, ladite composition
comprend (initialement), en pourcentages en poids par rapport au mélange
total sec:
- de 50 à 99%, en particulier de 55 à 98%, de carbonate de calcium,
- de 0,1 à 10% en poids, de préférence de 1 à 10% en poids, en
particulier entre 3 et 8% en poids, de boéhmite nanométrique et/ou de
trihydroxyde d'aluminium nanométrique,
- au moins un additif, en particulier organique, notamment au moins un
additif permettant la prise chimique de ladite composition après mise en
forme ou liant.
Le ou les additifs permettant la prise chimique de la composition (ou la
liaison des particules entre elles) après mise en forme, ou liant(s), sont le
plus
souvent organiques. Ils sont normalement présents dans la composition (extrait
sec) à hauteur de 0,5 à 10 % en poids de ladite composition en particulier de
1
à 10% en poids de ladite composition.
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 carbonate de calcium, la boéhmite et/ou le
trihydroxyde d'aluminium, 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, ce(s) additif(s) pouvant également être un
ou des additifs minéraux, 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.
CA 02950081 2016-11-23
WO 2015/197984 PCT/FR2015/051716
3
En particulier la composition peut également comprendre de 0 à 30% en
poids, de préférence entre 0 et 25% en poids, par exemple entre 0 et 20% en
poids, d'au moins un ou plusieurs additifs minéraux.
Les additifs organiques et minéraux sont par exemple décrits
maintenant, étant entendu que la liste ci-après n'est ni restrictive, ni
exhaustive
au regard de la portée de la présente invention et qu'une composition selon
l'invention peut comprendre un ou plusieurs des additifs listés ci-après.
Une composition avantageuse selon l'invention peut notamment
comprendre du sulfate de calcium hydraté (semi-hydraté ou dihydraté) ou
encore anhydre, en une quantité cependant inférieure à 30% en poids de ladite
composition (extrait sec), et de préférence en une quantité inférieure à 15%
en
poids de ladite composition, voire inférieure à 10% ou même à 5% en poids.
Une composition avantageuse selon l'invention peut notamment
comprendre de la dolomie, en une quantité cependant inférieure à 30% poids
de ladite composition (extrait sec), et de préférence en une quantité
inférieure
à 15% en poids de ladite composition, voire inférieure à 10% ou même à 5%
en poids.
Une composition avantageuse selon l'invention peut également
comprendre du talc ou des particules de mica, incluses en faible proportion,
généralement égale ou inférieure à 5%, notamment égale ou inférieure à 2%
en poids de la composition.
Une argile notamment sous forme de bentonite peut également être
incorporée dans une composition selon l'invention pour l'épaissir. La quantité
de cette argile est généralement inférieure à 5%, voire inférieure à 2%, en
poids de la composition.
Un éther cellulosique, et/ou un agent d'épaississement autre (tel qu'un
polyacrylamide, etc.), peut alternativement ou en complément être également
utilisé pour augmenter la viscosité d'une composition selon l'invention dans
une quantité le plus souvent inférieure à 1%, voire inférieure à 0,7% en poids
de la composition, en particulier si une argile est également incorporée.
Une composition avantageuse selon l'invention peut également
comprendre des polymères ou résines aptes à servir de liant (comme déjà
évoqué) comme additifs organiques. Selon l'invention on peut notamment
CA 02950081 2016-11-23
WO 2015/197984 PCT/FR2015/051716
4
incorporer dans les compositions de l'alcool polyvinylique comme indiqué dans
le document GB 2048235 A, ou encore de l'acétate de polyvinyle, ou un
mélange de ces deux polymères, ou des copolymères styrène/acryliques ou
éthylène/ acétate de vinyle, etc.
Une composition selon la présente invention peut également
comprendre des ingrédients secondaires comme un ou des agents
antimoussants, un ou des composés antibactériens ou biocides, un ou des
agents de rétention d 'eau, ou un ou des agents retardateurs de prise (acides
organiques notamment), voire un ou des pigments colorés.
De façon bien connue, les compositions selon l'invention peuvent donc
être fournies sous forme de poudres sèches pour être ultérieurement
mélangées avec de l'eau sur le lieu de leur application pour donner une pâte
visqueuse sous forme d'enduit.
Alternativement, elles peuvent être mélangées avec de l'eau par le
fabricant ou le détaillant -qui peut alors utiliser des machines de mélange-,
pour former un enduit, vendu dans des récipients hermétiques.
Une teneur massique typique en eau est comprise dans la plage de 28 à
40% en poids dans l'enduit, ce qui correspond approximativement à des
rapports massique eau/poudre (extrait sec) de 0,4 à 0,6.
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), comprenant une étape consistant à préparer un mélange à
base (au moins) de carbonate de calcium et de boéhmite nanométrique et/ou
de trihydroxyde d'aluminium nanométrique et/ou à ajouter à une composition à
base de carbonate de calcium 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 un joint,
utilisant la
composition selon l'invention, et selon lequel on forme par mélange (selon
l'étape de préparation précédente) une composition à base de carbonate de
calcium comprenant de la boéhmite nanométrique et/ou du trihydroxyde
d'aluminium nanométrique, puis on met en forme ladite composition, en
particulier par mélange/malaxage avec de l'eau puis application à la spatule,
CA 02950081 2016-11-23
WO 2015/197984 PCT/FR2015/051716
au couteau à enduire, à la taloche ou à la platoire avant séchage. L'invention
concerne également un procédé d'ignifugation d'un produit, en particulier d'un
joint, formé à partir d'une composition à base de carbonate de calcium, dans
lequel on ajoute à ladite composition de la boéhmite nanométrique et/ou du
5 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 carbonate de calcium ou
ultérieurement dans la composition avant la mise en forme définitive de la
partie du produit basée sur cette composition.
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 carbonate de calcium, en particulier
de joints à base de carbonate de calcium.
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 carbonate de calcium permet de conférer à un produit
préparé à partir de cette composition, des propriétés de résistance ou tenue
au
feu, notamment une stabilité dimensionnelle à haute température (à partir de
500 C et en particulier supérieure à 900 C, voire supérieure à 1000 C),
améliorées.
Par la suite dans la présente invention, on entend notamment par
carbonate de calcium, tout carbonate de calcium (CaCO3) pouvant être
d'origine naturelle ou synthétique, ce carbonate de calcium pouvant cependant
inclure quelques impuretés. On peut utiliser notamment tout carbonate de
calcium convenant à la préparation des joints classiques pour plaques de
plâtre.
Par composition à base de carbonate de calcium, on entend toute
composition dans laquelle le carbonate de calcium est le composant majoritaire
CA 02950081 2016-11-23
WO 2015/197984 PCT/FR2015/051716
6
en poids et notamment toute composition dans laquelle le carbonate de
calcium représente plus de 50 % en poids du mélange sec.
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 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
CA 02950081 2016-11-23
WO 2015/197984 PCT/FR2015/051716
7
sous la référence Partica LA-950 par la société Horiba, les poudres étant
analysées dans l'eau, sans utilisation d'ultra-sons.
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 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 9 %, notamment inférieure à 8% 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.
Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, la composition
selon l'invention comprend de 0,5 à 8% en poids de particules de boéhmite,
toutes les particules présentant une taille inférieure à 750 nm, de préférence
une taille comprise entre 20 et 500 nm.
La boéhmite (respectivement le trihydroxyde d'aluminium) peut
notamment être introduite dans la composition selon l'invention ou dans un
enduit selon l'invention sous forme de poudre ou sous forme de suspension
colloïdale (dispersion dans l'eau ou un acide notamment).
Des fibres (sous forme de voile, tissu, mat, etc.) ou d'autres renforts
(feuille de carton, etc.) peuvent être prévus dans les produits obtenus à
partir
de la composition selon l'invention; la composition peut être par exemple
utilisée en une ou plusieurs couches pour former un joint, ou pour coller un
renfort ou une partie ou bande de joint, et peut également servir à réaliser
la
couche de finition recouvrant un renfort ou une partie ou bande de joint, etc.
CA 02950081 2016-11-23
WO 2015/197984 PCT/FR2015/051716
8
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 carbonate de
calcium (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.
Afin de tester les performances d'une composition selon l'invention
destinée à la formation de joints de plaques de plâtre, des plaques de 20 cm x
25 cm ont été préparées avec de l'enduit Placomix Premium, enduit à joint
pour plaques de plâtre, commercialisé par la société Placoplatre et comportant
majoritairement du carbonate de calcium mélangé notamment à la quantité
d'eau nécessaire à sa préparation.
Une première plaque est préparée avec l'enduit seul, comme exemple
de référence. Une deuxième plaque selon l'invention est préparée comprenant
en outre une poudre (poudre B3 dans le tableau) de particules de bohémite
nanométrique présentant (toutes) une taille inférieure à 500 nm (et en
particulier un taux important de particules de taille inférieure à 200 nm)
dans
les proportions indiquées dans le tableau 1.
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. Lorsque la température atteint
500 C puis 700 C, on mesure les retraits de l'échantillon notés respectivement
R500 puis 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. Les valeurs
de retrait (ou variation dimensionnelle), exprimées en pourcentages, sont
données dans le tableau 1.
CA 02950081 2016-11-23
WO 2015/197984 PCT/FR2015/051716
9
Exemple de Exemple selon
référence l'invention
Placomix Premium 100 parties en poids 100 parties en poids
Poudre B3 - 3 parties en poids
R500 0,4 0,1
R700 0,5 0,1
R945 3,7 2,0
R1049 10,6 2,3
Tableau 1
Comme indiqué dans le tableau 1, l'ajout de boéhmite nanométrique
permet d'améliorer significativement la stabilité dimensionnelle à haute
température des compositions à base de carbonate de calcium sur une gamme
de température allant de 500 C à plus de 1000 C.
La composition selon l'invention peut notamment être utilisée avec
avantages pour obtenir des joints de plaques de plâtre pour la formation et/ou
l'habillage des cloisons ou plafonds de bâtiments, ou encore comme joint ou
enduit de jointoiement notamment pour faire une étanchéité autour de tuyaux
ou câbles traversant les dalles ou les murs, etc.
'
