Brevet FR2495131A1 — publié le 19820604

La présente invention se rapporte à la préparation de panneaux de carton- plâtre possédant des propriétés hydrophobes, pour l'industrie du bâtiment, préparation dans laquelle, comme dans la production normale de pan- neaux de construction, on applique une bouillie aqueuse de plâtre sur une pièce continue de carton se déplaçant horizontalement et cette bouillie recouvre la face anté- rieure et les bords du panneau de plâtre. Le carton su- périeur destiné à la face postérieure du panneau de plâtre est couché sur la masse de la bouillie aqueuse de plâtre et collé sur les parties latérales en sail- lie du carton inférieur. A la bouillie de plâtre on mé- lange entre autres des additifs qui confèrent aux pan- neaux de carton-plâtre, après chauffage et séchage, des propriétés hydrofuges, de sorte qu'ils peuvent être ex- posés à des humidités plus fortes que les panneaux de construction de la technique antérieure. On a déjà tenté à de nombreuses reprises de rendre les matériaux Ge constructionet en particulier le plâtre, résistant à l'eau. Dans de nombreuses publications, on décrit l'addition au plâtre de substances possédant des propriétés hydrofuges, entre autres également de la chaux. Les produits utilisés au cours de ces dernières années sont surtout des silicones, des émulsions de cire de pa- rafine, des cérésines, des ozoquérites, des bitumes, des émulsions de résine et même des silicates hydro-solubles. A part ces derniers, l'efficacité de ces additifs rela- tiverent à la résistance à l'eau doit être attribuée principalement à leur aptitude à provoquer des difficul- tés mécaniques au mouvement de l'eau. L'effet de ces ad- ditifs dépend principalement de la dimension et de la répartition des sphirules de l'émulsion. Dans de nombreux brevets on décrit des effets d'hydrofugation du plâtre qui seraient obtenus par des combinaisons d'additifs, par exemple une cire et/ou de l'asphalte ou de la farine de mals avec du permanganate de potassium des matières thermo-plastiques insolubles dans l'eau avec du pétrole et de l'asphalte naturelle, du goudron de houille et des polymères A base d'acétate de vinyle et de chlorure de vinyle; un mélange de savon de résine et de métal al- calin, d'in sel de métal alcalino-terreux hydrosoluble et d'un résidu de pétrole, de la résine de pin avec du goudron de nouille; un mélange de résidus de pétrole et de résine, des izocyanates aromatiques; des organo- hydrogéno-poilysiloxane; des émulsions de cire-asphalte; une addition d'alcool polyvinylique et de composants métalliques ainsi qu'une addition d'une émulsion aqueuse d'asphalte/cire en combinaison avec du plâtre calciné et de petites quantités d'un borate. Dans les procédés visant à l'imprégnation ou & l'hydrofugation de pannrmeaux de carton-plttre, les pro- blèmes d'adhérence entre le carton et le plâtre cons- tituent un point supplémentaire important. On a cons- taté que la plus grande partie des agents hydrofugeants s'opposait à une liaison solide ou conduisait lors de l'action subséquente de l'humidité à des décollements entre le carton et le noyau de plâtre; d'autrepart, indépendamment de ces problèmes d'adhérence, ces addi- tifs ont un effet défavorable sur la qualité du carton. Par ailleurs, on constate dans les panneaux de carton- platre des valeurs amoindries de résistance mécanique, la résistance à l'eau diminue dans le temps. Dans le brevet DE N 1 266 200, on décrit un procédé pour pré- parer des parnneaux de construction en plâtre, hydrofl- ges et revêtus de papier. On moule une bouillie aqueuse de plâtre entre des feuilles continues de papier et on utilise, à cet effet, une masse hydrofugeante, une émul- 0 sion tall-oil, un hydrocarbure aliphatique cireux et une huile siccative et/ou un ester d'acide gras et du pentarirtritole. Cette émulsion est appliquée sur des papiers et chauffée dans un four à une température d'au moins 130 C. Toutefois, cette imprégnation en surface présen- te des inconvénients: si la couche de papDier est endom- maee ou bien simplement s'il existe des fuites aux joints d'étanchéité ds corduius qui traversent le panneau de construction ou si le plâtre est exposé à l'humidité de l'air ou à l'eau de condensation. Selon les procédés décrits dans les brevets DD 125861 et 130 133 on imprègne des pièces finies à base de béton, de plâtre et d'argile, après séchage et avant refroidissement, par de l'huile de pararfine, afin de les rendre étanches à l'eau sous pression. Dans ce même but, on propose dans le bre- vet DD 132 426 un procédé d'imprégnation à l'état fondu. On ajoute aux matières premières de la semoule de para- fine ou des granulés de paraffne-bitume etaprès fabri- cation, on sèche les pièces finies. L'agent d'imprégna- tion fondu pénètre dans les petits pores, se refroidit et les bouche. Cependant, la pratique a montré que pour parvenir à une résistance suffisante à l'eau dans le cas du plâtre, il fallait ajouter au moins 15 % environ en poids de paraffine. Le prix élevé de la matière fait que ce procédé n'est pas économique. Dans la demande de bre- vet DE 2 614 594, on utilise également entre autres de la paraffine. Pour assurer une mise en oeuvre économique, on prépare et on utilise des émulsions. La teneur en ma- tière solide de l'agent hydrofugeant, par rapport au plâtre (émi-nitrate), est de 5 % en poids. On utilise, entre autres, des émulsions de paraffine dont on revendi- que la préparation et la composition. Pour' les produc- teurs de panneaux de carton-plâtre, les inconvénients résident dans la nécessité de disposer d'une installa- tion de préparation d'émulsions, de conserver en magasin au moins cinq produits chimiques et de faire appel à du personnel qualifié pour l'opération technologique com- pliquée de dosage des composants. Si, par contre, on achète l'émulsion dans une fabrique chimiqueil faut transporter en supplément jusqu'à 65 % d'eau; en outre, la stabilité et l'aptitude à la conservation de cette émulsion est limitée et dans les périodes de gel il faut isoler les réservoirs. La présente invention a pour objet la préparation économique de panneaux de carton-plâtre hydrophobes dans toute la masse, avec une mise en oeuvre aussi réduite que possible des additifs hydrofugeants, les panneaux devant, en outre, posséder des propriétés techniques en cons- truction équivalant à celles des panneaux de carton- plâtre normaux et pouvoir être exposés dans des locaux dans lesquels l'humidité relative de l'air est supé- rieure à 75 %. L'invention concerne donc un procédé pour rendre hydrofuge le plâtre, et en particulier pour préparer des tpanneaux de carton-plâtre, procédé qui garantit l'adhérence du ?latre/carton et la résistance à l'humi- dité, quelquefois élevée, de l'air environnant. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée ci- après. Les problèmes exposés ci-dessus sont résolus J.5 conformément à l'invention par un procédé dans lequel on ajoute à l'eau, en m9me temps que le plâtre, des ci- res dures ou des cires dures en combinaison avec des hydrocarbures solides, en tant qu'agents hydrofugeants, et on mélange pour obtenir une bouillie homogène, ou bien on ajoute l'a.gnt hydrofugeant à la bouillie aqueu- se de plâtre. L'opération de prise qui suit et l'adhé- rence plâtre/carton au mouillé ne sont pas affectées. Il y a présence simultanée du dihydrate, de la cire dure et de l'eau. Lors du traitement thermique subsé- quent, la température du séchoir est réglée de manière que, à des températures de matière allant jusqu'à 60 C environ, le panneau de carton-plâtre sèche presque com- plètement avec formation d'espaces creux. Les panneaux doivent ensuite être chauffés un court moment à une température allant jusqu'à 85 C environ afin que la cire dure ou la combinaison de cire dure fonde et, assistée par la pression de vapeur de l'humidité résiduelle, puisse pénétrer dans les esnaces creux existants. Il se produit alors des réactions chimiques et des for- mations de liaison entre l'agent hydrofugeant et le liant. Ces réactions se caractérisent par des saponifi- cations parsielles du fait que les groupes carboxyles 249r,1 i 1 de l'agent hydrofugeant réagissent avec les cations du liant dans les conditions de la courte phase de chauffage. On parvient à une amélioration supplémentaire de la liaison et de l'adhérence en raison de la formation de liaisons physiques entre l'additif hydrofugeant et le liant résultant du caractère polaire des groupements esters, et le bon effet d'imprégnation correspond à l'utilisation de mélanges com- binés dans des proportions appropriées avec fixation à la fois de groupes hydrophobes et de groupes hydrophiles. L'effet hydrofugeant résulte de l'effet d'écran provoqué sur la structure du dihydrate par l'agent sulfu- geant ce qui a pour conséquence que la force d'aspiration capillaire typique du plâtre est fortement amoindrie et inhibée pour la plus grande part. On peut utiliser comme additifs des cires dures telles que la cire de lignite ou la cire de carnauba, seules ou en combinaison avec des hydrocarbures solides dont le point de solidification est de 500C. Les additifs présentent avantageusement un point de fusion de 65 à 900C, de préférence de 75 à 880C, et une dilatation en volume de 5,0 à 12,8 %, de préférence de 6,5 à 11,5 % dans l'intervalle de fusion, ainsi qu'une viscosité à l'état fondu à 900C de 15 à 7OcPo, de préférence de 25 à 55 cPo. Lorsqu'on tient compte de la préparation conformément à l'invention des panneaux de carton-plâtre, on a constaté qu'il était avantageux d'utiliser l'agent hydrofugeant à l'état de granulés fins à des dimensions de grains de 0,063 à 0,8 mm et mieux encore de 0,1 à 0,5 mm. On parvient à des effets d'hydrofugation particulièrement marqués en utilisant des combinaisons contenant des propor- tions d'au moins 10 % d'hydrocarbures solides car la dimi- nution de la viscosité à l'état fondu qui résulte de ces Proportions crée les conditions favorables pour les réac- tions dont il a été question ci-dessus. Pour parvenir aux caractéristiques physiques de constructions favorables pour les panneaux de carton-plâtre, il faut faire varier la composition dans l'intervalle de à 25 % de cire dure et de 10 à 75 % d'hydrocarbures solides en fonction des modifications utilisées du système CaSO - H20. Les composants prévus dans chaque cas sont fondus, mélangés à l'état liquide et pulvérisés sous forme de gra- nulés fins.L'utilisation de granulés fins d'une combinaison de cire dure avec des hydrocarbures solides, par exemple dans le cas d'un mélange avec de la cire de paraffine, con- duit à porter le point de fusion dans un intervalle de traitement thermique favorable pour la fabrication des pan- neaux de carton-plâtre et, comme on l'a déjà signalé, à diminuer la viscosité à l'état fondu de l'agent hydrofugeant, en facilitant la pénétration dans les espaces creux formés par l'eau qui se dégage et en créant les conditions favo- rables pour une réaction chimique de saponification rapide. Dans ces conditions, et comparativement aux proportions des agents hydrofugeants de ce type usuel dans la pratique et indiqués dans la littérature technique pour le traitement ou la fabrication de panneaux de carton-plâtre, les propor- tions des additifs nécessaires sont abaissées à un niveau inhabituel antérieurement, inférieur à 4 % en moids. Avec des proportions d'environ 3 % en Doids du mélange cire- paraffine par rapport à la a-antité de pDlâtre (émi-hvdrate) mise en oelivre,on prépare les panneaux de carton-plâtre hydrophobes selon l'invention. Les propriétés correspondent celles d'un panneau de construction normale mais en outre on constate une excellente résistance à l'eau. Ces faits sont confirmés par des mesures faites sur quatre échantil- lons (400 mm x 300 mm) prélevés à des endroits différents sur une quantité sélectionnée en production d'environ 100 m2 de panneaux de carton-plâtre produit. L'absorption d'humidité est en moyenne de 1,48 % au bout de deux heures, de 4,1 % au bout de vingt-quatre heures, de 6,5 % au bout de quatre- vingt seize heures et de 6,8 % au bout de cent vingt heures. L'eau d'immersion a été changée toutes les vingt-quatre heures. Tndépendamment de ces valeurs favorables, l'agent hydrofugeant apporte simultanément une meilleure résistance des arêtes aux surchauffes de courte durée au séchoir. On peut obtenir d'autres améliorations des résistances méca- niques, de la résistance à l'eau entre autres propriétés, dans les conditions indiquées ci-dessus, si le plâtre utilisé comme liant demande moins d'eau pour atteindre la consistance voulue pour l'application, en permettant ainsi de parvenir à une structure plus dense. Ce résultat est possible, par exemple, si l'on utilise comme liant de l'asphalte-émihydrate ou de l'anhydrite II, ou si on ajoute des fluidifiants à l'émihydrate normal. Mais on a encore obtenu des résultats positifs en ajoutant à la bouillie de plâtre des substances porogènes qui diminuent la densité apparente du panneau fini. Certes, comparativement aux pan- neaux de construction normaux, les résistances à la flexion sont légèrement diminuées mais le caractère hydrophobe des panneaux légers préparés dans ces conditions répondent aux exigences posées pour la mise en place dans des endroits humides. REVENDICATIONS I - Procédé de préparation d'un plâtre hydrophobe pour panneaux de cartonplâtre, caractérisé en ce que l'on introduit dans l'eau un mélange d'émihydrate et/ou d'un anhydrite et des additions de cires dures ou de cire de carnauba ou de combinaisons contenant des cires dures avec des hydrocarbures solides à l'état solide et fine- ment divisé et, après la prise du plâtre, le produit obtenu est soumis par un traitement thermique à une réaction chimique dans laquelle il se forme des liaisons physiques et chimiques et partielles entre les groupes polaires de la cire dure et les cations du liant. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les combinaisons à base de cire dure consistent en 90 à 25 % de cire dure et 10 à 75 % d'hydrocarbures solides. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, pour les combinaisons à base de cire dure, on mélange les composants ind viduels à l'état fondu. 20.4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on transforme la masse spongieuse de cire dure ou de la combinaison à base de cire dure en granulés fins par pulvérisation. - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on utilise des cires dures ou des combinaisons à base de cire dure présentant un indice d'acide supérieur à 5, et, de préférence, de 10 à 35 et qui, dans les conditions d'un traitement thermique du plâtre durci, participent à une réaction de saponifica- tion partielle avec le liant. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 5, caractérisé en ce que la saponification partielle est réalisée à des températures supérieures à 6000. 7 - Procédé selon l'une des revendications 1, 2, 4 et 5, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre les cires dures ou la cire de carnauba et/ou leurs combi- naisons avec des hydrocarbures solides, sous forme de granulés à une dimension de grain de 0,065 à 0,8 mm de préférence de 0,1 à 0,5 mm. 8 - Procédé selon l'une des revendications 1, 2, 4, 5 et 7,caractérisé en ce que les additifs presentent un point de fusion de 65 à 9000 C, de préférence de 75 à 88 C, et une dilatation en volume de 5,0 à 12,8 %, de préférence de 6,5 à 11,5 % dans l'intervalle de fusion, ainsi qu'une viscosité à l'état fondu à 900 C de 15 à 7OcPo, de préférence de 25 à 55 cPo. 9 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce quepour parvenir à une structure particulière- ment dense, on utilise, en outre, des substances fluidi- fiantes telles que des résines de mélanine. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour la fabrication de carton-plâtre hydro- phobe léger, on ajoute des substances porogènes ou mous- santes.