Brevet FR2934283A1 — publié le 20100129

DALLE ACOUSTIQUE PERFOREE DEPOLLUANTE L'invention a pour objet une nouvelle dalle acoustique perforée qui présente l'avantage d'assurer la dépollution de l'air sous irradiation lumineuse dans le visible et dans l'ultraviolet, en particulier par photocatalyse. Les dalles acoustiques sont des produits bien connus qui sont destinés à être appliqués sur les murs ou les plafonds. Les dalles acoustiques concernées par l'invention sont des dalles perforées et revêtues sur toute la surface de leur face arrière, c'est-à-dire de leur face non visible, d'un voile non tissé. Le support peut être de nature variable et se présente en général le plus souvent sous forme de plaques de plâtre, mais également, dans certains cas, sous la forme de plaques de métal, de plaques de bois ou de plaques de PVC et plus largement de tout type de matériau. Les plaques de l'invention ont de nombreuses applications, en particulier dans les bâtiments publics, les gares, aérogares, hôpitaux, crèches, bureaux etc... Le principe de la photocatalyse consistant à détruire les différents polluants organiques présents dans l'air est un principe également bien connu. En pratique, la réaction photocatalytique est initiée en activant un solide semi-conducteur et notamment le TiO2, par des rayonnements UV à une longueur d'ondes inférieure à 380 nm ou des rayonnements visibles (en fonction des caractéristiques du TiO2) provoquant des changements électroniques au sein du semi-conducteur et conduisant, en présence d'air à la création de radicaux oxygénés à la surface du semi-conducteur. Ces radicaux attaquent les composés organiques adsorbés sur le semi-conducteur et par succession de réactions chimiques impliquant l'eau et l'oxygène de l'air, dégradent les composés organiques jusqu'à ce que le carbone des chaînes carbonées soit complètement transformé en dioxyde de carbone. L'idée de conférer à des dalles acoustiques des propriétés photocatalytiques est déjà connue et a notamment été décrite dans le document WO 99/51345 du Demandeur. En particulier, ce document décrit la possibilité d'appliquer sur le support constitutif d'une dalle acoustique, une peinture à base de TiO2. Bien que satisfaisant en termes de dépollution, une telle solution interdit la réfection du plafond ou du mur dans la mesure où l'application d'une nouvelle couche de peinture sur la composition photocatalytique annihilera les effets de celle-ci. Il est donc nécessaire dans ce cas d'appliquer une nouvelle couche de peinture photocatalytique, opération particulièrement coûteuse. Compte tenu de ces inconvénients majeurs, cette solution n'a jamais été mise en oeuvre. Pour contourner ce problème, une seconde solution aurait pu être d'incorporer directement dans le support l'agent photocatalyseur, en l'espèce le TiO2. Toutefois, cette solution n'est pas pleinement satisfaisante dans la mesure où l'effet photocatalytique serait effectif uniquement à proximité des perforations et non sur l'ensemble de la surface de la dalle. En outre, une telle solution serait susceptible de concerner uniquement les dalles de plâtre et non les dalles de bois ou de métal. Le document US 2006/0137276 Al décrit l'idée d'incorporer dans des plaques de plâtre de la zéolithe. La zéolithe aura pour effet d'adsorber le polluant, mais contrairement à ce qui est indiqué, il n'y aura pas de régénération de la zéolithe puisque que la zéolithe n'est pas un semi conducteur. Elle ne se comporte donc pas comme un agent photocatalyseur et ne détruit pas, au contact des rayonnements UV ou visible, les agents polluants préalablement fixés. En fonctionnant selon un mécanisme d'adsorption, l'efficacité de la zéolithe est ainsi indépendante du rayonnement auquel elle est soumise. En d'autres termes, même si la zéolithe assure une dépollution efficace, cette efficacité, à court terme, est limitée en raison du phénomène de saturation. Pour cette raison, le Demandeur s'est focalisé sur le développement d'une dalle acoustique dépolluante par phénomène de photocatalyse, qui ne présente pas les inconvénients des dalles décrites dans le document WO 99/51345. Le Demandeur a constaté que de manière toute à fait surprenante, l'application de TiO2 directement sur le voile non tissé de la dalle conférait à ladite dalle une activité dépolluante particulièrement efficace. 30 En d'autres termes, l'invention a pour objet une dalle acoustique comprenant un support perforé dont l'une des faces est recouverte sur toute sa surface, d'un voile non tissé. La dalle se caractérise en ce que le voile est recouvert sur au moins une face d'une composition photocatalytique comprenant au moins un agent photocatalyseur. 35 En d'autres termes, l'invention consiste à avoir appliqué la composition photocatalytique non plus sur la face avant de la dalle, directement sur le support, mais sur au moins une des faces d'un voile non tissé rapporté sur la face arrière de la dalle. Une telle configuration évite le problème de la réfection de la dalle tout en assurant une activité photocatalytique optimale, en particulier dans les bureaux en lumière du jour ou en lumière artificielle. En effet, dans les deux cas, le spectre du rayonnement est constitué d'UV et de lumière visible permettant d'activer le phénomène de photocatalyse. Comme déjà dit, la composition à base d'au moins un agent photocatalyseur est appliquée sur au moins une des faces du voile. Dans un premier mode de réalisation, la composition est appliquée sur la face du voile en regard du support. En pratique, la composition est appliquée à raison de 2 à 50 g/m2, avantageusement de l'ordre de 4 à 12 g/m2. L'application de la couche se fait notamment par couchage, pulvérisation ou équivalent. Dans un second mode de réalisation, la composition est appliquée sur les deux faces du voile, en particulier par imprégnation ou équivalent. Dans cette hypothèse, la composition photocatalytique est appliquée à raison de 2 à 100 g/m2, avantageusement entre 8 et 20 g/m2. S'agissant de la composition à base d'agent photocatalyseur, celle-ci contient outre l'agent photocatalyseur, au moins un agent liant, en particulier un agent liant inorganique. L'agent photocatalyseur est notamment choisi dans le groupe comprenant les oxydes métalliques, les oxydes alcalino-terreux, les oxydes d'actinide et les oxydes de terre rare. Avantageusement, l'agent photocatalyseur est du dioxyde de titane (TiO2) de préférence anatase. En pratique, les particules de dioxyde de titane ont un diamètre compris entre 10 et 30 nm. Dans un mode de réalisation préféré, le TiO2 à une surface spécifique supérieure à 225 m2/g et une taille de particules de l'ordre de 15 nm. Avantageusement, le TiO2 est le TiO2 commercialisé par la société Kronos sous la marque KRONOS� VLP 7000. 4 Dans un mode de réalisation particulier, la composition photocatalytique contient en outre des particules adsorbantes telles que par exemple de la zéolithe. Les particules adsorbantes telles que par exemple la zéolithe représentent en pratique entre 1 et 50% en poids de la composition photocatalytique, avantageusement entre 5 et 25%. S'agissant du liant inorganique, celui-ci se présente avantageusement sous la forme d'une dispersion colloïdale aqueuse de dioxyde de silice comprenant des particules de silice aptes à se lier entre-elles après avoir enrobé l'agent photocatalyseur. 10 Plus précisément, par "dispersion colloïdale aqueuse de dioxyde de silice SiO2", on désigne une dispersion de particules de silice amorphe de surface spécifique élevée chargée négativement dans l'eau. En pratique, la surface spécifique des particules de silice est supérieure à 80 m2/g, avantageusement 100 m2/g pour une granulométrie des particules comprise entre 25 et 30 nm. De même, elle est supérieure à 300 m2/g, 15 avantageusement 350 m2/g pour une granulométrie des particules comprises entre 4 et 6 nm. Les particules de silice présentent à leur surface des groupes OH et des ions OH- qui forment une double couche électrique conférant auxdites particules des propriétés autoliantes. 20 Dans un mode de réalisation avantageux, les particules de SiO2 représentent de 20 à 50% en poids de la dispersion colloïdale aqueuse et ont un diamètre compris entre 10 et 50 nm, de préférence compris entre 20 et 30 nm. Le Demandeur a constaté qu'on obtenait des résultats particulièrement efficaces avec une 25 composition photocatalytique contenant de 10 à 60 parts (en sec), avantageusement 50 parts en sec d'une dispersion aqueuse colloïdale de SiO2 contenant entre 20 et 50% en poids de SiO2 de taille comprise entre 10 et 50 nm, avantageusement comprise entre 20 et 30 nm, le complément à 100% étant constitué par du TiO2 et, le cas échéant des particules adsorbantes. 30 Dans un mode de réalisation particulier, le complément à 100% est constitué de 25 à 45 parties de TiO2 et de 5 à 25 parties de particules adsorbantes, telles que notamment la zéolithe. 35 Si nécessaire et en fonction de la demande, la composition photocatalytique peut en outre contenir des pigments, en particulier les pigments noirs. Selon une autre caractéristique, le support perforé est avantageusement un support en 5 plâtre. Il peut néanmoins également se présenter sous la forme d'une plaque de bois, d'une plaque de métal ou d'une plaque de PVC. L'invention et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation suivant, à l'appui des figures annexées. 10 La figure 1 est une représentation schématique d'une boucle de photocatalyse. La figure 2 correspond à la courbe donnant la concentration de toluène en fonction du temps de l'air traité par différents type de dalle, dont la dalle de l'invention sous rayonnement UV. 15 La figure 3 correspond à la courbe donnant la concentration de toluène en fonction du temps de l'air traité par différents type de dalle, dont la dalle de l'invention en l'absence de tout rayonnement. La figure 4 correspond à la courbe donnant la concentration de toluène en fonction du temps de l'air traité par différents type de dalle, dont la dalle de l'invention sous 20 rayonnement visible Dans cet exemple, on compare l'efficacité dépolluante d'une dalle de l'invention, en lumière UV ou visible, avec celle d'une dalle acoustique commercialisée par la société KNAUF sous la marque CLEANEO et des dalles standard. 25 Sur la figure 1, on a représenté une boucle de photocatalyse dans laquelle sont réalisés les essais. Pour l'essentiel, la boucle de photocatalyse est constituée d'un tunnel (1) de volume égal à 0,1 m3 dans lequel circule de l'air pulsé, provenant de l'entrée (2) au moyen d'un ventilateur (3) à un débit de 150 m3/h. Le tunnel contient en outre trois 30 lampes UV (4) de puissance 24W ou une lampe émettant dans le visible positionnées à proximité de la dalle acoustique à tester (5). L'injection d'agent polluant, en pratique du toluène, se fait à l'entrée (6) tandis que le dioxyde de carbone formé débouchant à l'extrémité (7) est détecté par infrarouge par un moyen (8), l'information étant ensuite analysée par un ordinateur (9). 35 Les produits testés sont les suivants : - Plaque de plâtre CLEANEO Mustev commercialisée par KNAUF contenant de la zéolithe, selon brevet US 2006/0137276 Al, - Non tissé dépose 20 g/m2: : dalle de l'invention perforée, en plâtre, recouverte sur sa face arrière d'un voile non tissé recouvert de 20 g/m2 de la composition photocatalytique suivante : 10 g SiO2 (SNOWTEX� 50), 8g de TiO2 de la marque KRONOS� VLP 7000, 2g de zéolithe. - Plaque acoustique standard sans non tissé : commercialisée par la société LAFARGE, dépourvue de voile non tissé sur la face arrière de la dalle, - Plaque acoustique standard avec non tissé non déposé : commercialisée par la société LAFARGE munie d'un voile non tissé sur la face arrière de la dalle, - Non-tissé dépose 8 g/m2 + zéolithe: dalle perforée en plâtre selon l'invention recouverte sur sa face arrière d'un voile non tissé recouvert de 8 g/m2 de la composition photocatalytique suivante : 4 g SiO2 (SNOWTEX� 50), 3.2 g de TiO2 de la marque KRONOS� VLP 7000, 0.8 g de zéolithe - Non-tissé dépose 8 g/m2 + double zéolithe : dalle perforée en plâtre selon l'invention recouverte sur sa face arrière d'un voile non tissé recouvert de 8 g/m2 de la composition photocatalytique suivante : 4 g SiO2 (SNOWTEX� 50), 2.4 g de TiO2 de la marque KRONOS� VLP 7000, 1.6 g de zéolithe Figure 2 : Cette figure montre que sous irradiation UV, la dalle de l'invention est celle qui dégrade le plus le toluène et qui génère le plus de CO2 par photocatalyse, et ce, grâce à l'action combinée de la zéolithe, qui fixe le polluant à proximité du TiO2, qui agit par photocatalyse. Le produit CLENEO fixe également le polluant grâce à la présence de zéolithe. En revanche, il n'y a pas régénération de la zéolithe du fait de l'absence d'agent photocatalytique. La très faible génération de CO2 est probablement due au fait que les plaques de plâtre ne sont pas constituées de carbonates de calcium pur et qu'il se produit un phénomène de carbonatation de la plaque au contact des UV. En aucun cas il ne peut s'agir d'un phénomène de photocatalyse. Les plaques standards LAFARGE avec et sans voile et dépourvues d'agent photocatalyseur et de zéolithe ont une activité dépolluante non significative. Figure 3 : La figure 3 montre qu'en l'absence d'UV, l'efficacité de la dalle de l'invention est supérieure à celle de la dalle CLENEO. En d'autres termes, même en l'absence de lumière, le phénomène de dépollution subsiste. 10 Figure 4 : Dans cette expérience, les rayonnements UV ont été remplacés par de la lumière visible dont le spectre était compris entre 400 et 700 nm. 15 Comme le montre la figure, la dalle de l'invention présente une très bonne éfficacité de dépollution toujours sur le même principe, combinaison de l'effet adsorbant de la zéolithe avec l'effet photocatalyseur du TiO2. De l'ensemble de ces résultats, on déduit que la dalle de l'invention, avec ou sans zéolithe 20 peut être utilisée dans les bureaux en lumière du jour ou lumière artificielle, ces deux sources comprenant à la fois des UV (en faible proportion) et des rayonnements visibles (en forte proportion). L'invention et les avantages qui en découlent ressortent donc bien de la description qui 25 précède. On note en particulier la mise au point d'une plaque acoustique apte à assurer la dépollution de l'air ambiant en particulier dans des bureaux, sans saturation aucune des sites de dépollution.5 REVENDICATIONS1/ Dalle acoustique comprenant un support perforé dont l'une des faces est recouverte sur toute sa surface, d'un voile non tissé, caractérisée en ce que le voile est recouvert sur au moins une face d'une composition photocatalytique comprenant au moins un agent photocatalyseur. 2/ Dalle selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition photocatalytique est appliquée sur la face du voile en regard du support. 3/ Dalle selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition photocatalytique est appliquée sur une face à raison de 2 à 50 g/m2, avantageusement de l'ordre de 4 à 12 g/m2. 15 4/ Dalle selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition photocatalytique est appliquée sur les deux faces du voile. 5/ Dalle selon la revendication 4, caractérisée en ce que la composition photocatalytique est appliquée par imprégnation à raison de 2 à 100 g/m2, avantageusement 8 à 20 g/m2. 6/ Dalle selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'agent photocatalyseur est du TiO2 ayant une surface spécifique supérieure à 225 m2/g et une taille de particules de l'ordre de 15 nm 25 7/ Dalle selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en que la composition photocatalytique contient en outre des particules adsorbantes. 8/ Dalle selon la revendication 7, caractérisée en ce que les particules adsorbantes représentent entre 1 et 50% en poids de la composition photocatalytique, 30 avantageusement entre 5 et 25%. 9/ Dalle selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la composition photocatalytique contient, en tant qu'agent liant, une dispersion colloïdale aqueuse de SiO2 contenant entre 20 et 50% en poids de SiO2 de taille comprise entre 10 et 50 nm, 35 avantageusement comprise entre 20 et 30 nm. 2010/ Dalle selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition photocatalytique contient de 10 à 60 parts (en sec), avantageusement 50 parts en sec d'une dispersion aqueuse colloïdale de SiO2 contenant entre 20 et 50% en poids de SiO2 de taille comprise entre 10 et 50 nm, avantageusement comprise entre 20 et 30 nm, le complément à 100% étant constitué par du TiO2 et éventuellement des particules adsorbantes. 11/ Dalle selon la revendication 10, caractérisée en ce que le complément à 100% est constitué de 25 à 45 parties de TiO2 et de 5 à 25 parties de particules adsorbantes, telles 10 que notamment la zéolithe. 12/ Dalle selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le support est en plâtre, en bois, en métal ou en PVC.