Brevet FR2568569A1 — publié le 19860207

Procédé de fabrication de panneaux de plâtre faisant in- tervenir des produits amylacés. L'invention a pour objet un procédé de fabrication de panneaux de plâtre. Elle vise également et ce, à titre de produits in- dustriels nouveaux, certaines matières premières qui peu- vent être mises en oeuvre dans le cadre de cette fabrica- tion. Elle vise enfin l'application à ce procédé de cer- tains produits amylacés. Les panneaux de plâtre jouent un rôle important en tant qu'éléments de construction dans l'industrie du bâti- ment. Ils comprennent une âme de plâtre disposée entre deux feuilles de papier ou de carton. On les fabrique en continu en formant un ruban "sandwich" constitué par du plâtre préalablement gâché et disposé entre les deux feuilles de papier ou carton, l'ensemble étant entrainé par un tapis roulant. Il est connu d'introduire dans le plâtre, au moment du gâchage, une certaine quantité, c'est-à-dire gé- néralement de l'ordre de 0,3 à 1 Z, d'amidon préalablement soumis à des opérations de dégradation telles que l'hydro- lyse acide ou enzymatique, l'oxydation, la dextrinifica- tion, l'amidon ainsi dégradé pouvant en outre avoir été soumis à des modifications chimiques telles que l'estéri- fication ou l'éthérification. L'amidon ainsi traité migre vers l'interface plâtre-carton et agit à la fois comme agent de collage entre l'âme de plâtre et les feuilles de carton et comme colloide protecteur pour les cristaux de plâtre de la sur- face de l'âme de plâtre au moment de l'opération de sécha- ge à laquelle sont soumis les panneaux proprement dits; ces derniers sont obtenus par découpage du ruban sandwich, découpage qui devient possible lorsque ledit ruban a at- teint une rigidité suffisante grâce à la prise du plâtre qui se produit au bout de quelques minutes après la forma- tion du ruban sandwich. Pendant l'opération de séchage qui dure quelques dizaines de minutes, la température des plaques est portée à environ 85'C. Ce procédé connu donne satisfaction sur le plan des qualités de la liaison plâtre-carton, c'est-à-dire sur le plan des caractéristiques mécaniques des panneaux obte- nus, mais il subisse le préjudice du prix de la modifica--tion chimique des amidons mis en oeuvre et trai- tés comme indiqué plus haut. Il a bien été tenté d'utiliser des amidons natifs ainsi que de la fécule native mais les résultats enregis- trés étaient désastreux sur le plan de l'adhérence entre l'âme de plâtre et les feuilles de carton. Le mérite de la Société Demanderesse était donc d'autant plus grand d'avoir pu montrer qu'il devenait pos- sible d'avoir recours à un amidon natif, plus précisément à l'amidon de blé natif dès lors que celui-ci répondait à des caractéristiques préalables impératives de granulomé- trie. Il s'ensuit que le procédé de fabrication de pan- neaux de plâtre conforme à l'invention est caractérisé par le fait que l'on introduit dans le plâtre, à partir duquel sont fabriqués les panneaux et avant gâchage, à titre d'a- gent de collage et de colloide protecteur, une quantité de matière amylacée qui représente de 0,2 à 2 Z en poids par rapport à la masse de plâtre mise en oeuvre, ladite ma- tière amylacée comportant, d'une part, une proportion d'au moins 30 Z, de préférence d'au moins 45 Z en poids de par- ticules d'amidon natif de blé de dimension inférieure à ,7 p et, d'autre part, une proportion d'au plus 20 Z en poids de particules d'amidon natif de blé de dimension supérieure à 35 P, les proportions de ces deux fractions granulométriques étant déterminée par une méthode d'ana- lyse A. Suivant un mode de réalisation avantageux du sus- dit procédé, l'amidon natif de blé mis en oeuvre confor- mément à l'invention est intimement incorporé au plâtre avant l'opération de gâchage, le mélange ainsi obtenu qui est prêt à l'usage et qui peut également contenir un accé- lérateur de prise constituant un produit industriel nou- veau. Le susdit amidon natif dont l'invention vise l'ap- plication au susdit procédé peut également être mis en oeuvre par introduction préalable dans l'eau de gâchage. La susdite méthode d'analyse A est effectuée au moyen d'un compteur de particules dénommé "Coulter Counter", modèle TA II, commercialisé par la Société Coultronics et dont le principe et le fonctionnement sont décrits dans la norme AFNOR X11670 de juillet 1979. Dans cet appareil, un liquide électrolyte conte- -nant en suspension les particules à identifier est aspiré à travers un tube calibré de part et d'autre duquel sont plongés deux électrodes reliées à une source de courant continu. Lorsqu'une particule traverse ce tube, la diminu- tion du volume d'électrolyte provoque durant le temps de passage une augmentation brutale de la résistance propor- tionnelle au volume du liquide déplacé, donc au volume de la particule. Si l'intensité du courant est maintenue constante, le volume de la particule est alors proportion- nel à la variation de tension. Chaque particule est donc comptée à son volume connu. Les informations sont répar- ties dans 16 canaux de progression géométrique de réseau 1,26 en diamètre. L'étalonnage de l'appareil s'effectue avec des grains monodimensionnels de pollen. Dans le cadre de l'utilisation du susdit compteur de particules pour la sélection de la matière amylacée mise en oeuvre selon l'invention, c'est-à-dire pour déter- miner si elle répond aux deux conditions de répartition granulométrique indiquées plus haut, on prépare tout d'a- bord une suspension de la matière amylacée pour la mesure au Coulter Counter. Pour préparer cette suspension, on introduit dans un bécher, par exemple un bécher de 250 ml de contenance, une quantité de 100 ml d'eau distillée filtrée au préala- ble sur filtre Millipore de 0,22 microns. On ajoute ensui- te 10 g de l'amidon à analyser. On agite et homogénéise énergiquement pendant 1 minute, par exemple à l'aide du dispositif d'homogénéisation connu sous l'appellation "Ultra Turrax". On prélève ensuite 2 ml de la suspension ainsi obtenue et on les introduit dans un bécher contenant 50 ml d'électrolyte constitué, par exemple, par une solution aqueuse de NaCl à 1 Z (poids/volume) et on homogénéise à l'aide d'un agitateur mécanique. On prélève 2 ml de ce mélange et on les introduit dans le vase de mesure contenant 200 ml du susdit électro- lyte. On place le vase de mesure dans une cuve à ultra- sons; on fait agir les ultrasons pendant 30 secondes. On procède à l'analyse granulométrique de la sus- pension ainsi obtenue dans le Coulter Counter. Pour la détermination de l'importance de la frac- tion granulométrique de dimension inférieure à 10,7,p. on utilise un tube calibré de 140 p. Pour la détermination de l'importance de la frac- tion granulométrique de dimension supérieure à 35 p, on utilise un tube calibré de 400 p. D'autres aspects de l'invention apparaissent dans la suite de la description et dans les exemples dans les- quels sont décrits des modes de réalisation avantageux. Se proposant, par conséquent, de fabriquer des panneaux de plâtre, conformément à l'invention, on s'y prend comme suit ou de façon équivalente. On peut avoir recours à du plâtre semi-hydrate dont la prise et accélérée et ramenée à environ 2 à 3 mi- nutes par incorporation d'un agent accélérateur de prise qui peut être du gypse broyé et qui est mis en oeuvre à raison d'environ 0,1 à 0,5 Z en poids par rapport à la masse de plâtre. De plus, conformément à l'invention, on introduit dans le plâtre une proportion de 0,2 à 2 Z de matière amy- lacée répondant à la définition donnée ci-dessus. Sur le plan pratique, une telle matière amylacée est sélectionnée parmi les amidons dits "Amidon B", qui sont obtenus dans les amidonneries de blé, au cours de l'extraction du gluten; cet amidon B ou amidon "second" est constitué essentiellement par une proportion prépon- dérante de petits granules et contient d'autres produits tels que des pentosanes et des protéines. On rappelle que l'autre fraction d'amidon natif obtenue en amidonnerie de blé est constituée par l'amidon A qui est plus raffiné et qui renferme surtout de gros granules (voir notamment l'ouvrage "Starch Production Technology" de I.A. Radley, publié en 1976). Pour vérifier si un amidon natif de blé du type B donné convient, on le soumet à l'analyse granulométrique décrite plus haut. Le plâtre, l'agent accélérateur de prise et l'ami- don sélectionné sont mélangés intimement, puis le mélange est gâché avec une quantité appropriée d'eau --de l'ordre de 100 parties de plâtre pour 70 parties en poids d'eau-- dont la température est voisine de 40'C, jusqu'à obtention d'une pâte homogène. On forme alors le ruban sandwich et on découpe les panneaux après la prise, c'est-à-dire au bout d environ 5 minutes, ces panneaux étant ensuite soumis à un cycle de séchage pouvant comporter trois phases successives comme connu. Dans les exemples qui suivent, on a opéré avec quelques centaines de grammes de plâtre en respectant les proportions d'amidon, d'agent accélérateur et d'eau indi- quées plus haut. Après avoir effectué un mélange intime des consti- tuants, la poudre renfermant l'amidon et l'agent accéléra- teur est gâchée pendant 1 minute environ à l'aide d'une spatule et avec la quantité appropriée d'eau, jusqu'à ob- tention d'une pâte homogène. La préparation est rapidement déposée dans un mou- le contenant déjà, à sa partie intérieure, une des deux feuilles cartonnées, l'ensemble étant posé sur un support inerte. Après avoir appliqué la feuille cartonnée supé- rieure, il est nécessaire d'exercer une certaine pression telle que celle rencontrée industriellement lors de la confection des panneaux de plâtre, La plaquette est mise sur chant après 5 minutes environ et, une fois l'hydratation terminée, démoulée après 15 à 20 minutes. L'humidité de la plaquette est ramenée à 3 Z envi- ron par une opération de séchage en deux étapes de 20 mi- nutes chacune, à 180'C en atmosphère saturée en vapeur d'eau pour la première et à 110'C en atmosphère sèche pour la seconde, l'ensemble étant suivi d'un reconditionnement suffisant (24 à 48 heures) à température ambiante. Le collage plâtre-carton est estimé par un test de défibrage. On pratique, à l'aide d'un couteau, notamment du type de ceux appelés "cutter" dans la technique, une incision en forme de croix au centre de chacune des faces de la plaquette de plâtre. On essaie ensuite de séparer, à l'aide du même couteau, le carton du plâtre. Une note qualifiant l'adhérence et allant de 0 à pour chaque face, est exprimée en fonction du défibrage obtenu, c'est-à-dire: - le défibrage total reçoit la note 10 et correspond à une adhérence très bonne, - le défibrage moyen reçoit la note 5 et correspond à une adhérence insuffisante, 7 2568569 - le défibrage nul reçoit la note 0 et correspond à une adhérence nulle. Une valeur de 15 pour la somme des notes enregis- trées pour les deux faces est considérée comme la limite industrielle inférieure acceptable d'adhérence entre le plâtre et les faces cartonnées. Dans tous les exemples qui suivent, le mode opéra- toire ci-dessus mentionné est maintenu; seule la qualité de l'amidon utilisé change. EXEMPLE 1: témoin. On réalise tout d'abord une plaquette témoin à partir d'un amidon de mais fluidifié par voie acide et séché, couramment utilisé dans la fabrication industrielle des plaques de plâtre. La valeur du collage illustrée par la somme des notes pour les deux faces est de 20 et correspond à une adhérence excellente. Il est impossible de décoller les feuilles carton- nées du plâtre. EXEMPLE 2 L'amidon utilisé est un amidon de mais non fluidi- fié, séché. Cet exemple montre la nécessité du traitement d'hydrolyse de l'amidon pour l'obtention d'un bon collage. Le spectre granulométrique de cet amidon est le suivant: - particules - particules > 35 = o0. La somme des notes enregistrées pour les deux faces est 4. L'adhérence est nulle. Les cartons se détachent très facilement du plâtre. EXEMPLE 3 L'amidon retenu est un amidon de blé standard sé- ché, caractérisé par une teneur massique en particules fines inférieures à 10,7 microns de 19 Z et une teneur 8 2568569 massique en grosses particules supérieures à 35 microns de 1 z. La somme des notes enregistrées pour les deux faces est égale à 8; l'adhérence est insuffisante. On note seulement un début d'accrochage des fibres de papier sur le plâtre. EXEMPLE 4 L'amidon essayé est un amidon du type A comportant une majorité de grosses particules. La teneur massique de cet amidon en particules in- férieures à 10,7 microns est de 2 Z, celle en particules supérieures à 35 microns de 2 Z. La somme des notes pour les deux faces est égale à 1 et l'adhérence est nulle. Le comportement de cet amidon est équivalent à celui mentionné dans l'exemple 2. EXEMPLE 5 L'amidon sélectionné correspond à la fraction fine, c'est-à-dire la fraction 8, d'un amidon de blé, ob- tenue selon la technique rappelée ci-dessus. Le produit est dans ce cas non séché et introduit dans le plâtre sous sa forme liquide dans l'eau de gâchage. La teneur massique de cet amidon en particules inférieures à 10, 7 microns est de 55Z, celle en particules supérieures à 35 microns de 0 Z. La somme des notes pour les deux faces est égale à et l'adhérence est excellente. Les résultats sont identiques à ceux de l'exemple témoin 1. EXEMPLE 6 Cet exemple comprend six essais correspondant à autant d'amidons différents séchés et montre l'importance d'avoir-une teneur massique en particules fines (inférieu- res à 10,7 microns) suffisante et une teneur massique en particules supérieures à 35 microns limitée. Les résultats sont réunis dans le tableau I. TABLEAU I Essais a b c d e f Pourcentage de particules inferieures à 55 60 25 60 51 71 ,7 microns (tube de 140 p Pourcentage de particules supérieures à 8 16 25 7 10 35 microns (tube de 400 1p) Somme des notes enregistrees pour 19 15 13 19 18 9 lss deux faces Adhérence très bonne insuf. très très insuf. bonne bonne bonne En suite de quoi et quel que soit le mode de réa- lisation adopté, on dispose ainsi d'un procédé de fabrica- tion de panneaux de plâtre dont les caractéristiques ré- sultent suffisamment de ce qui précède et à l'aide duquel on obtient avec un moindre coût, un collage au moins équi- valent à celui obtenu avec les amidons dégradés de l'art antérieur. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de panneaux de plâtre caractérisé par le fait que l'on introduit dans le plâtre, à partir duquel sont fabriqués les panneaux et avant ga- chage, à titre d'agent de collage et de colloide protec- teur, une quantité de matière amylacée représentant de 0.2 à 2 Z en poids par rapport à la masse de plâtre mise en oeuvre, ladite matière amylacée comportant, d'une part, une proportion d'au moins 30 Z, de préférence d'au moins 45 Z en poids de particules d'amidon natif de blé de di- mension inférieure à 10,7 p et, d'autre part, une pro- portion d'au plus 20 Z en poids de particules d'amidon natif de blé de dimension supérieure à 35 p. la présence de ces deux fractions granulométriques étant déterminée par une méthode d'analyse A. 2. Produit industriel nouveau constitué par un mélange intime comportant du'plâtre semi-hydrate et de 0,2 à 2 Z en poids par rapport à la masse de plâtre d'amidon natif de blé conforme à celui qui est défini à la revendi- cation 1. 3. Application à la fabrication de panneaux de plâtre, à titre d'agent de collage et de colloide protec- teur, d'une matière amylacée comportant, d'une part, une proportion d'au moins 30 X.Z, de préférence d'au moins 45 Z en poids de particules d'amidon natif de blé de dimension inférieure à 10,7 p et, d'autre part, une proportion d'au plus 20 / en poids de particules d'amidon natif de blé de dimension supérieure à 35 p, la présence de ces deux fractions granulométriques étant déterminée par une méthode d'analyse A.