Brevet FR2680781A1 — publié le 19930305

La présente invention concerne essentiellement une composition adjuvante contenant un agent moussant, notamment utilisable dans l'industrie du bâtiment et des travaux publics pour la fabrication et la préfabrication de matériaux légers et aLLégés, à base de liant hydraulique. Cette composition adjuvante selon L'invention permet d'améliorer la qualité des mousses obtenues du point de vue de leur stabilité et de leur faculté particuLière de s'incorporer dans des liants hydrauLiclues, en particulier Les bétons, mortiers, en permettant ainsi la abri cati on de matériaux légers et allégés, ainsi que des mortiers et enduits isolants, ayant d'excellentes performances mécaniques. IL est bien connu, selon La technoLogie actuelle de fabrication des mortiers celluLaires, que ta stabilité des performances mécaniques et autres de ces matériaux dépend essen.iellement de La qualité de la ousse fabriquée, notamment dans un générateur de mousses spécifique et de sa plus ou moins grande attitude à s 'incorporer dans les élances liants + sabLe + eau. Selon L'ar antérieur, d'une façon générale, il est utilisé des agents moussants à base de tensioactifs de synthèse, tels les lauryléthersulfates de sodium, en combinaison avec des stabilisants de mousses en solution dans un alcool, généralement les glycols éthers. Les produits moussants existants nécessitent complémen- tairement l'utiLisation d'adjuvants fLuidifiants ou superpLastifiants que lton incorpore dans Les mortiers primaires. Cette utiLisation complémentaire des fluidifiants ou superplastifiants nécessite une maîtrise parfaite du dosage en eau, ce qui, en centrale de béton prêt à l'emploi, est difficilement réalisable, malgré les soins apportés, compte tenu des variations inévitables de la qualité des sables et de leur teneur en eau. On sait qu'un excès d'eau provoque une ségrégation des mortiers. A l'inverse, un dosage en eau insuffisant aura pour conséquence la production de mortiers trop fermes dans lesquels la mousse se "casse" et ne peut s'incorporer valablement. Les problèmes rencontrés, selon l'art antérieur, se traduisent par des chutes importantes de résistances mécaniques, mortiers trop "mous", et par des hétérogénéités des mélanges, qui entraînent une instabilité de la mousse, avec comme conséquence la difficulté de contrôle des volumes du matériau mis en oeuvre. Différentes tentatives ont été faites pour surmonter certains de ces problèmes et on a en particulier proposé l'utili- sation de compositions renfermant des sels de triéth2nolamine. C'est ainsi que le brevet SU-1 114 644 a proposé, pour essayer d'améliorer le rapport de phase et la stabilité de La mousse dans l'aération de mélanges de gypses, d'utiliser des agents moussants contenant de L'eau et des sels de triethanolamine d'alkylsulfate à chaîne en C7-C15. Par ailleurs, le brevet européen EP-A-O 296 94, a proposé un agent moussant composé de deux composés A et B, le composé A contenant en particulier environ 42 % d'un seL de triétanolamine d'alkylsulfate à channe grasse de la forme CH3(CH2)10CH20 S03 NH(C2H4OH)3 et B contenant en particulier un alcool gras en C14 ou un mélange d'alcools gras en C10-C16. Le mélange de ces deux composants nécessite une agitation de plusieurs heures, ce qui constitue un inconvénient industriel. Le demandeur a maintenant trouvé de nouvelles compositions adjuvantes contenant de nouveaux agents moussants, permettant de résoudre pour la première fois L'ensemble des problèmes non résolus par les produits de l'art antérieur et en particulier de produire des mousses plus fines, de plus grande stabilité, et dont les parois des bulles d'air sont plus résistantes, rigidifiées et peuvent donc s'incorporer mieux aux bétons sans être détruites lors du malaxage. La présente invention a encore pour but de résoudre un nouveau problème technique consistant en la fourniture d'une nouvelle composition adjuvante améliorant Les résistances mécaniques des matériaux légers ou allégés fabriques, en particulier à base de liant hydrauLique, tels que ciments, chaux, platres et anhydrites. La présente invention a encore pour but de fournir une nouvelle composition adjuvante permettant de préparer des matériaux légers ou allégés peu sensibles à l'absorption d'eau et dont l'iso- lation thermique est ainsi améliorée. La présente invention a encore pour but de fournir une composition adjuvante dont la compatibilité et la synergie entre les constituants permettent l'optimisation de leur activité en même temps que la réalisation particulièrement simple d'un mélange homo génie, La présente invention a encore pour but de fournir une nouvelle composition adjuvante permettant la fabrication de matériaux légers et allégés, tels que mortiers ou bétons cellulaires, par temps froid, c' est-à-dire à des températures inférieures a 50C, plus facilement, en raison d'une meilleure fluidité en solution aqueuse et en l'absence de formation de dépôt. Ces problèmes techniques sont résolus pour ta première fois par la présente invention simultanément, d'une manière aisée, utilisabLe à l'échelle industrieLLe. Ainsi, selon un premier aspect, la présente invention fournit une composition adjuvante contenant au moins un agent moussant, notamment utilisable dans l'industrie du batiment et des travaux publics pour la fabrication et la préfabrication de matériaux légers et allégés, à base de liant hydraulique, en particulier de ciment, chaux, platre, anhydrite, ainsi que des mortiers et enduits isolants, caractérisée en ce qu'au moins un desdits agents moussants est un dérivé protéinique appartenant à la famille des sels de condensat d'acide gras et de protéine(s) et des hydrolysats de protéines. Selon un mode de réalisation avantageux de L'invention, le sel de condensat d'acide gras et de protéine(s) est un sel alcalin par exemple un sel de potassium ou de préférence un sel de triéthanolamine. Selon un mode de réalisation de L'invention, l'acide gras dudit condensat est un acide gras en C12-C18. A titre de protéines dans ledit condensat, on peut utiliser tout type de protéine. Cependant, des résultats exceptionnels, inattendus, sont obtenus en utilisant à titre de protéine du collagène, et encore de préférence des hydrolysats de collagène. Des hydrolysats de collagène particulièrement préférés sont ceux pour lesquels Les peptides obtenus par l'hydrolyse du collagène ont un faible poids moléculaire moyen, avantageusement inférieur à 1 000 environ, par exemple compris entre 100 et 1 000. Un exemple particulièrement prré est L'empLoi de peptides de collagène ayant un poids moléculaire moyen environ égal à 300. Selon un mode de réalisation préféré de L'invention, on utilise à titre de sel alcalin de condensat d'acide gras et de protéine(s), un sel de potassium. De préférence, on utiLise un sel de triéthanoeamine de condensat d'acide gras et de protéine(s). Ces sels répondent aux formules suivantes ou M désigne un métal alcalin, et de préférence le potassium (M=K) et pour le sel de triéthanolamine dans lesquelles R représente les chaînes latérales des acides aminés des protéines, en particulier des peptides du collagène, n représente un nombre entier, déterminé par la nature et le poids moléculaire de la protéine, avantageusement compris entre 3 et 5, m est un nombre entier compris entre 6 et 16, en particulier 10. On utilisera avantageusement comme sel de condensat d'acide gras et de protéine(s) le produit répondant à ta formule encore plus avantageusement, le sel de triéthanolamine du même condensat ou R désigne une channe Latérale des acides aminés du collagène. Lorsque l'agent moussant protéinique est un hydrolysant de protéines, il s'ag''i-- avantageusement d'un hydrolysat partiel de protéines du collagène. De façon préférée, cet hydrolysat partiel répond à la formule suivante dans laquelle p est un entier compris entre 8 et Il et R représente les chaînes latérales d'acides aminés du collagène On utilisera également avantageusement un se de cet acide, par exemple un sel alcalin, par exemple le sel de sodium ou p et R ont les significations données ci-dessus. Avantageusement, ces hydrolysats de protéines sont choisis parmi Les produits présentant une masse molaire comprise entre 500 et 2 000. Selon un mode de réalisation avantageux de L'invention, l'agent moussant contient en outre un tensioactif anionique, en particulier un alkyléthersulfate et/ou un alkylsulfate et/ou un alkylarylsulfonate dans lesquels les chaînes alkyle sont des chaînes grasses dérivant en particulier d'alcool gras en C12-C18. Ces alkyléthersulfates, alkylsulfates ou alkylarylsulfo notes sont avantageusement des sels alcalins, en particulier des sels de sodium ou de façon préférée des sels d'alcanolamine en particulier des sels de triéthanolamine. Selon une caractéristique avantageuse, les alkyléthersulfates de triéthanolamine comprennent une partie alkyléther résultant de la condensation de deux groupements oxyde d'éthylène sur un alcool gras, de préférence un alcool en C12 ou C14 ou un mélange de ces alcools. Selon une autre caractéristique avantageuse, les alkylarylsulfonates de triéthanolamine présentent une chaîne alkyle grasse, par exemple une chaîne dodécyle. De façon avantageuse, la composition de l'invention contient des agents plastifiants et des agents stabilisants. A titre d'agent plastifiant, on peut utiliser par exemple des dérivés du naphtalène sulfonate. Dans une variante préférée, on utilise à titre d'agent plastifiant un mélange d'alcools gras éthoxylés. Avantageusement le mélange d'alcools gras éthoxylés sera constitué d'un mélange d'alcools gras éthoxylés en C8 à C18 contenant majoritairement des alcools en C12 à C16. De façon préférée le mélange d'alcools gras comprendra 20 à 50 % de chaînes en C12 et 20 à 50 % de chaînes en C16. Ce mélange plastifiant sera incorporé à la composition à des doses telles que cet agent plastifiant joue en même temps le rôle d'agent stabilisant. Selon une variante de réalisation avantageuse, la composition adjuvante est sous forme liquide par incorporation des agents moussants et des agents plastifiants et stabilisants dans une base solvante. Cette base solvante contient avantageusement un alcool, en particulier un alcool ou un diol inférieur en C1-C8, par exemple de l'alcool isobutylique, du monopropylèneglycol ou un sel d'un de ces alcools, par exemple de l'acétate de butylglycol. La composition selon l'invention contient en outre avan tageusement un composé destiné à agir comme renforçateur de mousse et viscosifiant, permettant d'obtenir un enrobage optimal des bulles d'air. On pourra choisir un produit de type amphotère et plus particulièrement un produit de la famille des diéthanolamides sur base d'huile de coprah. Mais le demandeur a découvert que des résultats améliorés se trouvaient obtenus en utilisant comme agent renforçateur de la mousse des oxydes d'amine utilisés généralement en cosmétologie pour leurs propriétés moussantes. Des résultats particulièrement favorables ont été observés en utilisant l'oxyda de la diméthyllaurylamine. Avantageusement, les compositions selon l'invention contiennent en masse de 6 à 30 % (exprimé en matière active de ces produits) d'agents moussants constitués au moins partiellement de dérivés protéiniques appartenant à la famille des sels de condensat d'acide gras et de protéine(s) et des hydrolysats de protéines. Avantageusement, ces dérivés protéiniques représentent 3 à 20 % (exprimé en matière active de ces produits) de la composition moussante, selon l'invention, les autres agents moussants étant constitués d'un sel d'alkylsulfate ou d'alkyléthersulfate ou dralkyl- arylsulfonate, ou d'un mélange de ces produits. L'agent plastifiant et stabilisant de la mousse, avantageusement constitué d'un mélange d'alcools gras éthoxylés, représente avantageusement, exprimé en matière active, 6 à 23 % en poids de la composition adjuvante. L'agent renforçateur de moussa, avantageusement constitué d'oxyde de diméthyllaurylamine, représente avantageusement, exprimé en matière active de ce produit, 5 à 20 % en poids de la composition moussante. La base solvante représente de 8 à 17 % en poids de la composition adjuvante selon l'invention. L'eau représente le solde de la composition. Enfin, différents additifs pourront être contenus dans la composition, en particulier des agents ayant des propriétés mouillantes et hydrotropiques à base de sel d'éthyl-2-hexyl sulfate, ainsi que des tensio-actifs amphotères à structure bétaique, présentant une excellente résistance aux alcalis, notamment dans les mortiers à pH supérieur à 13. Ces ajouts représentent avantageusement 1,5 à 3 %, exprimé en poid de matière active, par rapport à la composition adjuvante. Les compositions selon l'invention sont préparées classiquement dans des conditions où l'on mélange les différents ingrédients en évitant le moussage lors de leur mélange, en jouant en particulier sur les débits d'injection et en équipant la cuve de mélange avec agitateur à hélice d'une pompe centrifuge de recirculation externe. La boucle de recirculation doit être remplie d'eau, l'ensemble ayant été purgé de l'air qu'il contient. A titre d'exemples non limitatifs de composition selon l'invention, on préparera une composition contenant les proportions suivantes exprimées en poids de matière sèche des différents constituants. - Agent moussant a) Sel de triéthanolamine de produits de condensation d'acide gras en C12 et de peptide de collagène ayant un poids moléculaire moyen d'environ 300 .................. 3-20 % b) Laurylsulfate de triéthanolamine ................. 3-15 % - Agent plastifiant mélange d'alcools gras éthoxylés en C8-C18 contenant majoritairement des C12-C16, et de préférence 20 à 50 % de C12 et 20 à 50 % de C16 .............. 6-23 % - Base solvante a) alcool isobutylique . 8-17 % b) eau ............... solde à 100 % D'autres exemples avantageux de compositions selon l'invention comprennent en outre des additifs à propriété mouillante et hydrotopique et/ou des agents renforçateurs de mousse, en particulier ceux cités précédemment dans les proportions citées précédemment. Les compositions adjuvantes de l'invention se présentent sous forme concentrée. On prépare habituellement une quantité d'un litre qui est ensuite diluée dans 60 litres à 80 litres d'eau pour la production de mousses de manière habituelle dans un générateur de mousses, comme cela est bien connu de l'homme de l'art. La mousse ainsi produite elle-même incorporée dans le matériau contenant le liant hydraulique en vue de la fabrication de matériaux légers et allégés, ainsi que des mortiers, enduits isolants, de manière habituelle bien connue de l'homme de l'art. Grâce à la composition adjuvante selon l'invention, on obtient les avantages techniques déterminants précédemment énoncés, à savoir, notamment 1. Les mortiers cellulaires dans lesquels l'adjuvant est incorporé se fabriquent plus aisément sans qu'il soit nécessaire d'ajouter des adjutonts fluidifiants ou superplastifiants. 2. La mousse produite par le générateur à partir d'une solution d'un litre d'adjuvant dilué dans 60 litres à 80 litres d'eau est plus fluide et plus légère et s'incorpore rapidement dans les mortiers. 3. Les bulles d'air sont plus stables ; les parois des bulles sont plus résistantes. 4. Les résistances mécaniques des mortiers cellulaires durcis sont nettement majorées en raison d'une distribution granulométrique particulière des bulles d'air et de la dispersion homogène des grains de ciment qui se trouvent ainsi mieux hydratés. 5. Les mortiers cellulaires durcis sont moins sensibles à l'absorption d'eau ; la conductivité thermique des matériaux produits avec ces mortiers cellulaires est ainsi plus performante. Mieux encore, la formulation du présent exemple est compatible avec des produits hydrofuges de type stéarate ou oléate, ce qui permet d'obtenir des mortiers et bétons totalement non absorbants d'eau. 6. La fabrication des mortiers cellulaires par temps froid, à 5 degrés par exemple, est beaucoup plus facile, car l'adjuvant dissous dans l'eau reste très fluide et ne forme pas de dépôt. 7. L'optimisation de l'activité des différents composants du fait de la compatibilité totale entre les différents constituants de la composition. 8. Une préparation industrielle aisés ne necessitant pas de recours à une acitation violente puisqu'un simple brassage conduit à un mélange homogène. 9. Une absence d'influence des eaux dures sur .'action de la formulation selon L'invention. 10. Le coût de fabrication des mortiers cellulaires est très sensiblement diminué, car L'ajout d'adjuvants fluidifiant ou plastifiant dans le mortier primaire n'est plus indispensable. L'invention couvre aussi les produits, en particulier les matériaux Légers et allégés, à base de liant hydraulique, en particulier ciment, chaux, plâtre, anhydrite, ainsi que mortiers, enduits isolants, cnractérisés en ce qu'ils sont obtenus par L'emploi d'une composition adjuvante selon L'invention. REVENDICATIONS I. Composition adjuvante contenant au moins un agent moussant, notamment utilisable dans l'industrie du bâtit et des travaux publics pour la fabrication et la préfabrication de matériaux légers et allégés, à base de liant hydraulique, en particulier de ciment, chaux, platre, anhydrite, ainsi que des portiers et enduits isolants, caractérisée en ce qu'au moins un desdits agents moussants est un dérivé protéinique appartenant à La fille des sels de condensat d'acide gras et de protéine(s) et des rydrolysats de protéines. 2 Composition selon la revendication 1, carac erisee en ce que le dérivé protéinique est un sel de condensat d'avide gras et de protéine(s), avantageusement un sel alcalin ou un sel de triéthanolamine. 3. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce que L'acide gras précité est un acide gras en C12-C18. 4. Composition selon L'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que les protéines précitées comprennent du collagène, de préférence des hydrolysats de collagène, ont les peptides ont un faible poids moléculaire moyen avantageusement inférieur à 1 000 environ, encore de préférence compris entre 100 et 1 000. 5. Composition selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que Le sel de condensat d'acide ras et de protéines répond à la formule ou où M représente un métal alcalin, m est un entier compris entre 6 et 16, en par.iculier m = O n est un entier déterminé par la nature et le poids moléculaire de la protéine, avantageusement compris entre 3 et 5 R représente les channes latérales des acides aminés des protéines, en particulier des peptides du collagène. 6. Composition selon L'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le sel de condensat d'acide gras et de protéine(s) répond à l'une des formules suivantes ou 7. Compositicn selon la revendication 1, carac nrisée en ce que le dérivé protéinique est un hydrolysât de protéines. 8. Composition selon La revendication 7, carac-ersee en ce que le dérivé protéinique est un hydrolysat partiel de protéines du collagène répondant å la formule suivante où p est un entier compris entre 8 et 11 et R représente des chaînes latérales d'acides aminés du collagène ou se trouvant sous la forme d'un sel de cet acide, en particulier un sel acalin. 9. Composition selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce cue L'agent moussant contient en outre au moins un tensioactif anionique choisi parmi les alkylsulfates, les alkyléthersulfates, Les alkylarylsulfonates dérivant d'alcool gras en C12-C18. 10. Composition selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend un agent plastifiant. 11. Composition selon la revendication 10, caractérisée en ce que ledit agent plastifiant est un mélange d'alcools gras éthoxylés. 12. Composition selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une base solvante. 13. Composition selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'elle contient en outre un agent ranforçateur de mousse. 14. Composition selon la revendication 13, caractérisée en ce que l'agent renforçateur de mousse est un oxyde d'amine, en particulier l'oxyda de la diméthyllaurylamine. 15. Composition selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'elle contient les proportions suivantes en poids - Agent moussant a) Sel de triéthanolamine de produits de condensation d'acide gras en C12 et de peptide de collagène ayant un poids moléculaire moyen d'environ 300 .................. 3-20 % b) Laurylsulfate de triéthanolamine ................. 3-15 % - Agent plastifiant mélange d'alcools gras éthoxylés en C8-C18 contenant majoritairement des C12-C16, et de préférence 20 à 50 % de C12 et 20 à 50 % de C16 ....................... 6-23 % - Base solvante a) alcool isobutylique .............................. 8-17 % b) eau ....................................... solde à 100 % 16. Produits, en particulier matériaux légers et allégés, à base de liant hydraulique, en particulier de ciment, chaux, plâtre, anhydrite, ainsi que mortiers, enduits isolants, caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par l'emploi d'une composition adjuvante selon l'une quelconque des revendications I à 15.