Brevet FR2897863A1 — publié le 20070831

L'invention concerne un procédé d'hydrofugation d'un produit à base de gypse formé à partir d'une composition à base de plâtre, une composition hydrofugée à base de plâtre, ainsi que l'utilisation d'une telle composition pour la fabrication d'objets moulés ou extrudés, comme les carreaux de plâtre ou les plaques de plâtre. La matière première, le gypse, qu'il soit d'origine naturelle ou synthétique, est un sulfate de calcium di-hydraté. Ce gypse, sous forme de poudre, subit d'abord une cuisson qui le déshydrate en sulfate de calcium semihydraté ou en sulfate de calcium anhydre ou en un mélange de ces deux formes. Ce produit déshydraté est appelé plâtre. En mélangeant ce plâtre avec de l'eau on obtient une gâchée qui se solidifie en reformant du gypse (sulfate de calcium di-hydraté). Afin d'obtenir une gâchée apte à être coulée pour permettre la mise en forme du produit désiré, on emploie un excès d'eau dans la gâchée. Pendant le séchage du produit cette eau excédentaire est évaporée, ce qui laisse des micropores dans le produit. Cette porosité est responsable de la reprise en eau du produit pendant, par exemple, une immersion. La réduction de cette reprise en eau du produit fait l'objet de la présente invention. Le cas échéant, on peut ajouter à la gâchée des additifs appropriés comme des accélérateurs de prise, des retardateurs de prise, des produits d'allégement, des modificateurs de rhéologie, des charges, des fibres, d'autres additifs fonctionnels comme l'amidon, l'huile de silicone, la cire ou tout autre additif usuel dans le domaine. Le gypse étant un produit poreux et hydrophile, il est susceptible de reprendre de l'eau lorsqu'il se trouve en présence d'eau. L'absorption d'eau dans des produits à base de gypse formés à 30 partir d'une composition à base de plâtre se traduit notamment par une diminution des résistances mécaniques et une possibilité de déformation de ces objets sous contrainte. De ce fait, il est recherché de diminuer la reprise en eau du gypse, afin de conférer aux produits à base de gypse des propriétés de stabilité mécanique compatibles avec leur mise en oeuvre. L'utilisation d'organosilicones pour conférer des propriétés d'hydrofugation en masse à des compositions à base de gypse est décrite, par exemple, dans les brevets EP 0 171 018 et US 5 814 411 où l'agent hydrofugeant est introduit avec de la mousse. Un procédé d'hydrofugation du plâtre par ajout d'un alkylhydrogénopolysiloxane et de gomme guar est décrit dans la demande 10 W099/50200. La demande DE 102 20659 décrit des compositions à base de gypse comprenant des siloxanes et des dérivés éthérifiés d'amidon. On a maintenant trouvé que l'ajout d'un composé comprenant un polysiloxane, et d'au moins un composé comprenant un amidon prégélifié à une 15 composition à base de plâtre permet de conférer à un produit à base de gypse préparé à partir de cette composition, des propriétés d'hydrofugation élevées, c'est à dire de réduire significativement son absorption d'eau en comparaison avec une formulation ne contenant pas d'amidon prégélifié. De manière surprenante, on a en effet trouvé que l'ajout d'amidon 20 prégélifié permet de diminuer significativement la quantité de silicone nécessaire pour obtenir cette réduction d'absorption d'eau, alors que ce n'est pas le cas si on utilise de l'amidon natif. En effet, on a constaté que, lors de la fabrication d'une plaque de plâtre, l'amidon natif que l'on ajoute traditionnellement dans la gâchée, qui est un amidon natif partiellement 25 hydrolysé, n'a pas d'influence majeure sur la réduction d'absorption d'eau de la plaque. Avantageusement, on a également trouvé que l'ajout d'amidon prégélifié permet d'obtenir des résultats en termes d'hydrofugation équivalents à ceux obtenus par l'addition de guar, voire supérieurs, tout en permettant 30 d'optimiser les coûts de production. L'invention a donc pour objet, selon un premier aspect, un procédé d'hydrofugation d'un produit à base de gypse forrné à partir d'une composition à base de plâtre, caractérisé en ce que l'on ajoute à ladite composition au moins un composé comprenant un polysiloxane et au moins un composé comprenant un amidon prégélifié. Selon un aspect préféré, ledit polysiloxane peut être choisi, par 5 exemple, parmi les hydrogénopolysiloxanes linéaires ou cycliques, de formules (I) ou (Il) ci-dessous, R2 R2 R2 SiO H R2 SiO R2 n R2 SiO 10 ou leurs mélanges, dans lesquelles : - RI et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment un radical alkyle en C1-C8, linéaire ou ramifié ; un radical alcoxy en C1-C4 ; un 15 radical cycloalkyle ; un radical aryle ou aralkyle , éventuellement substitué par au moins un radical alkyle en Ci-C4 ; ou un radical alkylène comportant une ou plusieurs doubles liaisons ; - n, m, p et q sont des nombres entiers compris entre 0 et 300, avec 1 L'amidon peut également être réticulé à l'aide d'un agent de réticulation ou encore sous l'effet d'un rayonnement ionisant, selon des techniques usuelles. Le composé comprenant un amidon prégélifié peut être sous 5 forme de poudre ou de solution dans l'eau. De préférence, le composé comprenant un amidon prégélifié est présent dans la composition à raison de 0,025% à 2% en poids par rapport à la poudre de plâtre, en particulier à raison de 0,10% à 1% par rapport à la poudre de plâtre. 10 La composition de plâtre à laquelle sont ajoutés le composé comprenant un polysiloxane et le composé comprenant un dérivé d'amidon prégélifié peut également contenir au moins un additif habituellement utilisé dans le domaine, tel que, par exemple un agent fluidifiant ou dispersant, un agent moussant, un agent retardateur de prise, un agent accélérateur de prise, 15 un agent anti-retrait à haute température, un agent liant, un amidon natif, un agent adhésif, un inhibiteur de recalcination, de la cire, un agent épaississant, un agent antiaffaissement, un agent autonivelant, un agent biocide, un agent d'ajustement du pH, un colorant, un matériau de renforcement, un agent retardateur de flamme ou une charge. 20 Selon un aspect ultérieur, l'invention concerne également un procédé d'hydrofugation tel que défini ci-dessus, comprenant une étape consistant à préparer un mélange à base de plâtre, d'eau , d'au moins un composé comprenant un polysiloxane et d'au moins un composé comprenant un amidon prégélifié, lesdits composés étant tels que définis plus haut . 25 L'invention concerne également une composition hydrofugée à base de plâtre, comprenant au moins un composé comprenant un polysiloxane et au moins un composé comprenant un amidon prégélifié tels que définis plus haut. L'invention concerne également un procédé de préparation d'une 30 composition hydrofugée à base de plâtre, comprenant une étape consistant à préparer un mélange à base de plâtre, d'eau , d'au moins un composé comprenant un polysiloxane, et d'au moins un composé comprenant un amidon prégélifié, lesdits composés étant tels que définis plus haut. Selon un aspect ultérieur, I"invention concerne également l'utilisation d'une telle composition pour la fabrication d'un objet moulé ou 5 extrudé, par exemple, pour la fabrication d'un carreau de plâtre ou d'une plaque de plâtre, ainsi que les objets moulés ou extrudés, par exemple, les carreaux ou les plaques comprenant une telle composition. En effet, le procédé d'hydrofugation et la composition hydrofugée selon l'invention permettent d'obtenir des produits à base de gypse dont les 10 propriétés d'hydrofugation satisfont les normes en vigueur. A cet égard, on se référera à la norme NF EN 520 qui définit respectivement les classes d'absorption d'eau Hl, H2 et H3 pour une absorption totale d'eau égale ou inférieure à 5% (classe H1), égale ou inférieure à 10% (classe H2), et égale ou inférieure 25% (classe H3), après 2 h 15 d'immersion dans l'eau. En particulier, le procédé d'hydrofugation et la composition hydrofugée selon l'invention peuvent être utilisées pour la fabrication de plaques dites à absorption réduite d'eau de classe H1, H2 ou H3 selon la norme NF EN 520, ou tout autre type de plaque à base de gypse et dans 20 laquelle une réduction de l'eau en masse ou une réduction de l'eau surfacique est désirée, telles que, par exemple, les plaques renforcées par des fibres (par exemple, fibres synthétiques, fibres cellulosiques, fibres de verre, fibres minérales) ou par des grilles, ou des voiles, ou par une combinaison de ces différents éléments de renforcement. 25 De tels types de plaques sont décrits, par exemple, dans les pré-normes Pr NF EN 15283-1 (plaques de plâtre armées d'un tissu) et Pr NF 15283-2 (plaques de plâtre fibrées). L'invention a également pour objet un produit comprenant en association au moins un composé comprenant un polysiloxane et au moins un 30 composé comprenant un amidon prégélifié tels que définis plus haut, pour une utilisation conjointe dans un procédé d'hydrofugation d'un produit à base de gypse formé à partir d'une composition à base de plâtre. Par utilisation conjointe , on entend l'utilisation d'au moins un composé comprenant un polysiloxane et d'au moins un composé comprenant un amidon prégélifié pour obtenir les propriétés d'hydrofugation voulues, c'est-à-dire une diminution de la reprise en eau du produit, le composé comprenant un polysiloxane et le composé comprenant un amidon prégélifié pouvant être introduits simultanément ou séparément dans la composition à base de plâtre . L'exemple ci-dessous illustre l'invention de manière non limitative. Exemple 1 : 1) préparation de plaquettes On prépare un mélange de poudres constitué de (quantités exprimées pour l kg de plâtre) : - 1 kg de plâtre (à base de gypse naturel) - 4,25 g de poudre d'amidon prégélifié ou de guar - 4,7 g d'amidon (Collofilm 121, Amylum, Tate & Lyle) -0,05 g d'agent retardateur de prise (PlastRetard, SICIT) que l'on ajoute à un mélange liquide composé de 740 g d"eau, de 2,9 g d'agent fluidifiant (Proxmat M115-40, Synthron) et d'huile de silicone (H68, Rhodia, France) (voir quantités dans le tableau 1 ci-dessous). On mélange à l'aide d'un disque disperseur de 8 cm de diamètre à 1500-2500 tours/min. On ajoute 52 g d'une mousse, préparée à partir de 2 g d'agent moussant (Millifoam, Huntsman) dans 200 ml d'eau, durant le malaxage à l'aide d'un disque disperseur de 8 cm de diamètre à 1000 tours/min pendant 1 à 1,5 min. On remplit avec ce mélange des moules en silicone de 6 plaquettes de dimension voulue. Au début de la prise, on racle la surface des moules pour éliminer l'excès de gâchée. On procède au démoulage après durcissement complet. On obtient ainsi des plaquettes de gypse de dimension 150 x 75 x 12 mm, qui sont séchées de manière accélérée au four à micro-ondes pendant environ 25 min jusqu'à une humidité résiduelle d'environ 3%, puis soumises à un séchage jusqu'à poids constant en étuve à 40 C. 2) mesure de la reprise en eau Les mesures de reprise en eau par immersion ont été réalisées selon la norme NF EN 520. Brièvement, les plaquettes sont immergées dans l'eau (23 2 C) pendant 2h 2 min et on détermine l'augmentation de leur masse, en pourcentage. Les résultats sont rapportés dans le tableau 1 ci-dessous. Tableau 1 Silicone Amidon Guar Reprise en eau (g/kg de plâtre) prégélifié (g /kg de plâtre) (% massique) (g/ kg de plâtre) Formulation 4,4 - - 4,9 comparative 1 silicone seul Formulation 2 1,7 4,25 - 1,5 avec amidon prégélifié (Solvitose H8, AVEBE) Formulation 3 1,7 4,25 - 1,5 avec amidon prégélifié (Paselli WA, AVEBE) Formulation 1,7 - 4,25 1,6 comparative 4 avec guar (Rhoximat 3407, RHODIA) 5 Les résultats montrent que les formulations 2 et 3 selon l'invention, qui contiennent du silicone et de l'amidon prégélifié, présentent une reprise en eau inférieure à celle obtenue avec la formulation comparative 1, contenant du silicone seul en quantité plus importante. De plus, elles présentent une reprise en eau inférieure à la formulation comparative 4, qui contient la même quantité de silicone, mais contient du guar à la place de l'amidon prégélifié. REVENDICATIONS 1. Procédé d'hydrofugation d'un produit à base de gypse formé à partir d'une composition à base de plâtre, caractérisé en ce que l'on ajoute à ladite composition au moins un composé comprenant un polysiloxane et au moins un composé comprenant un amidon prégélifié. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit polysiloxane est choisi parmi les hydrogénopolysiloxanes linéaires ou cycliques, de formules (I) ou (Il) ci-dessous, 10 R2 R2 SiO Si R1 (I) H R2 m - R2 SiO R2 n R2 R2 R2 SiO H q ou leurs mélanges, dans lesquelles : - RI et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment un radical alkyle en C1-C8, linéaire ou ramifié ; un radical alcoxy en C1-C4 ; un radical cycloalkyle ; un radical aryle ou aralkyle , éventuellement substitué par 20 au moins un radical alkyle en Cl-C4 ; ou un radical alkylène comportant une ou plusieurs doubles liaisons ; - n, m, p et q sont des nombres entiers compris entre 0 et 300, avec 1 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le composé comprenant un polysiloxane est sous forme d'une huile ou d'une émulsion huile dans eau. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 5 caractérisé en ce que ledit composé comprenant un polysiloxane est présent dans la composition à raison de 0,01% à 1,5% en poids par rapport à la poudre de plâtre. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit composé comprenant un polysiloxane est présent dans la composition à 10 raison de 0,05% à 0,25% en poids par rapport à la poudre de plâtre. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le composé comprenant un amidon prégélifié provient de la prégélification d'amidon de maïs, d'amidon de blé, d'amidon de pomme de terre, d'amidon de patate douce, d'amidon de tapioca, d'amidon de manioc, 15 d'amidon de riz, d'amidon de maïs cireux ou leurs mélanges, ou de farines les contenant. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le composé comprenant un amidon prégélifié est présent dans la composition à raison de 0,025% à 2% en poids par rapport à la poudre 20 de plâtre. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le composé comprenant un amidon prégélifié est présent dans la composition à raison de 0,10% à 1% par rapport à la poudre de plâtre. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, 25 caractérisé en ce que la composition à base de plâtre comprend en outre au moins un additif choisi parmi un agent fluidifiant ou dispersant, un agent moussant, un agent retardateur de prise, un agent accélérateur de prise, un agent anti-retrait à haute température, un agent liant, un amidon natif, un agent adhésif, un inhibiteur de recalcination, de la cire, un agent épaississant, un 30 agent antiaffaissement, un agent autonivelant, un agent biocide, un agent d'ajustement du pH, un colorant, un matériau de renforcement, un agent retardateur de flamme et une charge. 10. Procédé d'hydrofugation d'un produit à base de gypse formé à partir d'une composition à base de plâtre, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à préparer un mélange à base de plâtre, d'eau , d'au moins un composé comprenant un polysiloxane, et d'au moins un composé comprenant un amidon prégélifié, lesdits composés étant tels que définis dans l'une des revendications 1 à 8. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on ajoute au moins un additif choisi parmi un agent fluidifiant ou dispersant, un agent moussant, un agent retardateur de prise, un agent accélérateur de prise, un agent anti-retrait à haute température, un agent liant, un amidon natif, un agent adhésif, un inhibiteur de recalcination, de la cire, un agent épaississant, un agent antiaffaissement, un agent autonivelant, un agent biocide, un agent d'ajustement du pH, un colorant, un matériau de renforcement, un agent retardateur de flamme et une charge. 12. Composition hydrofugée à base de plâtre, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un composé comprenant un polysiloxane et au moins un composé comprenant un amidon prégélifié . 13. Composition selon la revendication 12, caractérisée en ce que ledit composé comprenant un polysiloxane est choisi parmi les hydrogénopolysiloxanes linéaires ou cycliques, de formules (I) ou (Il) ci-dessous,- R2 SiO R2 - R2 SiO H R2 Sig R1 R2 n P q R2 SiO H ou leurs mélanges, dans lesquelles : - RI et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment un radical alkyle en C1-C8, linéaire ou ramifié ; un radical alcoxy en C1-C4; un radical cycloalkyle ; un radical aryle ou aralkyle , éventuellement substitué par au moins un radical alkyle en C1-C4 ; ou un radical alkylène comportant une ou plusieurs doubles liaisons ; - n, m, p et q sont des nombres entiers compris entre 0 et 300, avec 1 14. Composition selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisée en ce que le composé comprenant un polysiloxane est sous forme 15 d'une huile ou d'une émulsion huile dans eau. 15. Composition selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisée en ce ledit composé comprenant un amidon prégélifié provient de la prégélification d'amidon de maïs, d'amidon de blé, d'amidon de pomme de terre, d'amidon de patate douce, d'amidon de tapioca, d'amidon de 20 manioc, d'amidon de riz, d'amidon de maïs cireux ou leurs mélanges, ou de farines les contenant. 16. Composition selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisée en ce ledit composé comprenant un polysiloxane est présent dans la composition à raison de 0,01% à 1,5% en poids par rapport à la poudre de plâtre, et en ce que le composé comprenant un amidon prégélifié est présent dans la composition à raison de 0,025% à 2% en poids par rapport à la poudre de plâtre. 17. Procédé de préparation d'une composition hydrofugée à base de plâtre selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à préparer un mélange à base de plâtre, d'eau , d'au moins un composé comprenant un polysiloxane, et d'au moins un composé comprenant un amidon prégélifié. 18. Utilisation d'une composition selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, pour la fabrication d'un objet moulé ou extrudé. 19. Utilisation selon la revendication 18, pour la fabrication d'un carreau de plâtre ou d'une plaque de plâtre. 20. Objet moulé, carreau ou plaque comprenant une composition hydrofugée à base de plâtre, dans lequel ladite composition comprend au moins un composé comprenant un polysiloxane et au moins un composé comprenant un amidon prégélifié, telle que définie dans l'une quelconque des revendications 12 à 16. 21. Produit comprenant en association au moins un composé comprenant un polysiloxane et au moins un composé comprenant un amidon prégélifié, pour une utilisation conjointe dans un procédé d'hydrofugation d'un produit à base de gypse formé à partir d'une composition à base de plâtre. 22. Produit selon la revendication 21, caractérisé en ce que ledit composé comprenant un composé polysiloxane est choisi parmi les hydrogénopolysiloxanes linéaires ou cycliques, de formules (I) ou (II) ci-dessous,30R2 SiO R2 R2 Si RI (I) R2 R2 R2 R2 SiO H n m R2 R2 ù SiO SiO - - R2 -p -H - q ou leurs mélanges, dans lesquelles : - RI et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment un radical alkyle en C1-C8, linéaire ou ramifié ; un radical alcoxy en C1-C4 ; un radical cycloalkyle ; un radical aryle ou aralkyle , éventuellement substitué par au moins un radical alkyle en C1-C4 ; ou un radical alkylène comportant une ou plusieurs doubles liaisons ; - n, m, p et q sont des nombres entiers compris entre 0 et 300, avec 1 23. Produit selon l'une des revendications 21 ou 22, caractérisé en ce que ledit composé comprenant un amidon prégélifié provient de la prégélification d'amidon de maïs, d'amidon de blé, d'amidon de pomme de terre, d'amidon de patate douce, d'amidon de tapioca, d'amidon de manioc, d'amidon de riz, d'amidon de maïs cireux ou leurs mélanges, ou de farines les contenant.