Brevet FR2937031A1 — publié le 20100416

i La présente invention concerne la réalisation de compositions photocatalytiques servant à la purification des eaux de piscines et/ou des eaux de bassins intérieurs et extérieurs. Elle concerne également les procédés de purification des eaux de piscines ou des eaux de bassins intérieurs et / ou extérieurs par l'utilisation desdites compositions photocatalytiques appliquées sur différents supports. Les revêtements photocatalytiques sont connus pour leurs qualités autonettoyantes, pour la destruction des polluants atmosphéri- io ques tels que les solvants organiques et les oxydes d'azote, ainsi que pour la destruction des bactéries, des microorganismes, algues et champignons divers, sous l'action des ultraviolets. Divers procédés existent également décrivant l'utilisation de la photocatalyse pour la dépollution des effluents aqueux provenant du 15 lavage du matériel et des machines en viticulture ou pour la production d'eau potable dans les régions désertiques. Actuellement pour détruire les microorganismes, bactéries, algues ou champignons contenus dans l'eau des piscines ou l'eau des bassins, une méthode connue consiste à filtrer l'eau pour en retirer les 20 matières organiques solides et soit d'y ajouter des oxydants puissants tels que par exemple les hypochlorites ou hypobromites de sodium ou de potassium ou soit de générer ces produits par électrolyse de chlorure ou de bromure. La solution que propose l'invention est la purification de 25 l'eau par un procédé photocatalytique utilisant de préférence le rayonne-ment solaire ou un autre rayonnement ultraviolet artificiel et permettant ainsi de se passer des produits oxydants dangereux pour l'environnement et la santé humaine. A cet effet l'invention propose la réalisation d'une composi- 30 tion photocatalytique pouvant, après son application en tant que revête-ment, être utilisée en milieu aqueux à l'intérieur comme à l'extérieur des bâtiments avec d'excellentes propriétés photocatalytiques et mécaniques à court terme comme à long terme et permettre son utilisation pour la purification des eaux de bassins et de piscines. 35 La présente invention a pour objet une composition photo-catalytique pour purification des eaux de piscines et / ou des eaux de bassins extérieurs ou intérieurs caractérisée en ce que la composition photocatalytique comprend au moins un sol de dioxyde de titane photoca- 2 talytique ainsi qu'au moins un sol de silice possédant des propriétés auto-liantes. L'invention propose également un procédé permettant d'obtenir une surface photocatalytique caractérisé en ce que l'on applique sur la surface à traiter la composition photocatalytique, ladite composition photocatalytique formant une couche adhérente à la surface des éléments à revêtir, le support ainsi obtenu étant ensuite utilisé pour la purification des eaux de piscines et / ou des eaux bassins extérieurs et / ou intérieurs en irradiant la surface photocatlytique à l'aide d'un rayonnement ultravio- io let de type A d'origine naturelle (lumière solaire) ou artificielle (lampes UVA). L'invention a également pour objet un procédé de revête-ment d'une piscine ou d'un bassin caractérisé en ce que l'on applique de 10 ml à 100 ml, préférentiellement de 20 ml à 60 ml de composition pho- ts tocatalytique selon l'invention par mètre carré de surface sur les éléments à revêtir. L'invention concerne aussi un procédé de purification des eaux de piscines et / ou des eaux de bassins extérieurs ou intérieurs caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : 20 i) immersion dans ladite eau de la composition photocatalytique selon l'invention ; ii) exposition à un rayonnement ultraviolet de type A à l'aide d'un rayonnement solaire ou d'un rayonnement artificiel à l'aide d'une lampe de type UVA ; 25 iii) décomposition des matières organiques et / ou des microorganismes contenus dans ladite eau. Par Lampe de type UVA on entend par exemple une source de rayonnement artificiel telles que des lampes disponibles dans le commerce sous l'appellation black light ou black light blue, ainsi que toute 30 lampe dont une partie du rayonnement est comprise entre 320 et 400 nm. Enfin l'invention concerne l'utilisation de la composition photocatalytique selon l'invention pour purifier une eau. Par le terme � eau �, on entend selon l"invention toutes les phases aqueuses, et en particulier les eaux de piscines, de fontaines, de 35 cascades artificielles, de barrages, ou encore tout type d'eau circulant dans des canalisations. Par le terme � piscine �, on entend selon l"invention toutes les piscines privées ou publiques. 3 Par le terme � bassin extérieur �, on entend selon 1"invention tous les bassins capables de contenir de l'eau. A titre d'exemple, on peut citer les fontaines, cascades artificielles, réservoirs d'eau, citernes ouvertes. Par le terme � bassin intérieur �, on entend selon 1"invention tous les bassins capables de contenir de l'eau et convenant pour l'intérieur des bâtiments. A titre d'exemple, on peut citer les baignoires, lavabos, éviers, WC, chauffe-eaux, carrés de douche. Par le terme � propriétés autoliantes�, on entend selon io 1"invention des propriétés des particules de silice à former entre-elles des liaisons physicochimiques. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description et des exemples donnés à titre purement illustratifs et non limitatifs qui vont suivre. 15 L'invention concerne une composition photocatalytique pour purification des eaux de piscines et / ou des eaux de bassins extérieurs ou intérieurs caractérisée en ce que la composition photocatalytique comprend au moins un sol de dioxyde de titane photocatalytique ainsi qu'au moins un sol de silice possédant des propriétés autoliantes. 20 La composition photocatalytique selon l'invention comprend au moins un sol de dioxyde de titane photocatalytique ainsi qu'un sol de silice possédant des propriétés autoliantes. Par sol de dioxyde de titane on entend selon l'invention une dispersion colloïdale de dioxyde de titane, le dioxyde de titane pouvant 25 être de forme anatase ou rutile. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention le dioxyde de titane est de forme anatase. Selon l'invention, le sol de dioxyde de titane est lié grâce à un sol de silice pour obtenir un revêtement ayant une bonne durabilité à 30 long terme, les particules nanométriques de dioxyde se trouvant incluses entre les particules de silice liées entre-elles. Par sol de silice on entend selon l'invention une dispersion colloïdale de silice de diamètre moyen de particules compris entre 7 et 40 nm, de préférence entre 10 et 20 nm. 35 Lorsque la piscine ou le bassin à traiter doit être remis en service rapidement dans les jours qui suivent l'application du revêtement photocatalytique, les propriétés mécaniques immédiates, après séchage du revêtement, peuvent être améliorées en modifiant, la composition photoca- 4 talytique selon l'invention grâce à l'addition supplémentaire d'un liant polymère filmogène. La composition photocatalytique selon l'invention peut comprendre en outre au moins un liant filmogène de préférence choisi dans le groupe comprenant les polymères ou copolymères acryliques, styrène-acryliques ou vinyliques ainsi que les polysiloxanes. Selon une variante, la composition selon l'invention comprend en proportions pondérales : - de 2 à 10 %, de préférence de 3 à 8% de sol de dioxyde de titane calao culé en matière sèche - de 5 à 20%, de préférence de 8 à 15% de sol de silice calculé en matière sèche de 0 à 20%, de préférence de 5 à 15% de liant filmogène calculé en matière active 15 La composition photocatalytique selon l'invention peut comprendre en outre des additifs de conformation, de préférence choisis dans le groupe comprenant les charges minérales, les pigments, les agents antimousse, les agents dispersants, les agents mouillants, les agents épaississants, les coalescents, les agents de conservation et leurs mélan- 20 ges. Selon une autre caractéristique de l'invention la composition peut contenir également des charges minérales et où des pigments, en particulier des pigments minéraux. Les pigments minéraux ne sont pas décomposés par la ré- 25 action de photocatalyse et ont pour fonction de colorer la composition et ainsi permettre de réaliser un revêtement coloré permettant de modifier l'esthétique du support. Les charges minérales permettent d'abaisser le coût de la composition et de faciliter son séchage. 30 Les charges minérales ajoutées à la composition peuvent avantageusement être choisies parmi les charges couramment utilisées par l'homme de métier telles que le carbonate de calcium, la silice ou le kaolin, ainsi que leurs mélanges. Selon une autre caractéristique de l'invention, la composi- 35 tion ainsi obtenue peut comprendre des additifs de conformation couramment utilisés dans l'industrie des peintures et vernis comme des agents antimousse, des agents dispersants, des agents mouillants, des agents épaississants, des coalescents et des agents de conservation. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la composition peut comprendre en outre en proportions pondérales : - de 0 à 1% d'agent mouillant 5 - de 0 à 1% d'agent antimousse - de 0 à 4% d'agent coalescent - de 0 à 20% de charges minérales - de 0 à 2% de pigment - de 0 à 0,5% d'agent biocide io Selon une autre caractéristique de l'invention la composition photocatalytique peut contenir un promoteur d'adhérence. La composition photocatalytique selon l'invention peut comprendre en outre un promoteur d'adhérence de préférence choisi par-mi le groupe comprenant les titanates, les zircoaluminates et les silanes. 15 D'autres promoteurs d'adhérence peuvent aussi convenir selon l'invention. La composition selon l'invention est de préférence réalisée de manière conventionnelle par exemple par mélange des différents éléments compris dans ladite composition. 20 Par exemple les différentes matières premières de ladite composition sont mélangées entre-elles à l'aide des moyens conventionnels utilisés par l'homme de métier jusqu'à l'obtention d'un mélange homogène selon les méthodes habituelles de production d'une peinture ou d'un verni. 25 De préférence la composition selon l'invention est une dispersion. La composition selon l'invention ainsi obtenue, peut être conservée en récipient clos et stockée plusieurs mois voire plusieurs an-nées sans problème particulier de sédimentation, de ségrégation ou de dé- 30 gradation bactérienne. L'invention a également pour objet un procédé de revête-ment d'une piscine ou d'un bassin caractérisé en ce que l'on applique de 10 ml à 100 ml, préférentiellement de 20 ml à 60 ml de composition photocatalytique selon l'invention par mètre carré de surface sur les éléments 35 à revêtir. Pour que le procédé conforme à l'invention puisse donner entière satisfaction il est nécessaire d'appliquer la composition sur les éléments des piscines ou des bassins intérieurs ou extérieurs à l'aide des 6 moyens conventionnels d'application utilisés par l'homme de métier tels que par exemple, la brosse, le rouleau, la pulvérisation à l'aide d'un pistolet pneumatique, par exemple d'un pistolet moyenne pression de type Airmix�, ou encore de type Airless�. De préférence ladite application est réalisée à la brosse, au rouleau ou à l'aide d'un moyen de pulvérisation de type pneumatique, moyenne pression par exemple de type Airmix�, ou de type Airless�. Après séchage, le film obtenu recouvre la surface des éléments des piscines ou bassins intérieurs ou extérieurs . io A titre d'exemple, le support du revêtement peut être par exemple dans un bac d'ornement ou une fontaine extérieure en pierre ou en béton le fond et les bords du bac lui-même ou dans une piscine les parois de la piscine, ou encore l'escalier donnant dans la piscine. Le revêtement photocatalytique peut également être appli- 15 qué à l'intérieur d'un élément faisant partie du système de filtration ou à l'intérieur d'une partie de la tuyauterie de filtration dans lesquels sera aménagé un système d'irradiation par ultraviolets de type A. Selon l'invention on applique entre 10 ml et 100 ml, préférentiellement de 20 ml à 60 ml de composition photocatalytique par mètre 20 carré de surface à recouvrir. A l'application cette composition s'étale de manière homo-gène sur la surface à revêtir et forme après séchage un film dont l'épaisseur est en règle générale comprise entre 10 et 40 �m. Le film ainsi obtenu selon les compositions et le procédé se-25 lon l'invention présente alors de bonnes caractéristiques mécaniques et des propriétés photocatalytiques. En particulier la composition selon l'invention forme un film qui lorsqu'il est immergé dans l'eau et soumis à un rayonnement ultraviolet de type A, sous l'effet du rayonnement solaire ou d'un rayonnement 30 artificiel permet la décomposition des matières organiques ainsi que des bactéries contenues dans l'eau. Aussi, l'invention a également pour objet un procédé de pu- rification des eaux de piscines et / ou des eaux de bassins extérieurs ou intérieurs caractérisée en ce qu'il comprend les étapes suivantes : 35 iv) immersion dans ladite eau de la composition photocatalytique selon l'invention ; 7 v) exposition à un rayonnement ultraviolet de type A ou d'un rayonnement solaire ou d'un rayonnement artificiel à l'aide d'une lampe de type UVA ; vi) décomposition des matières organiques et / ou des microorga-5 nismes contenue dans ladite eau. A titre d'exemple, on peut citer comme source de rayonne-ment artificiel des lampes de type UVA disponibles dans le commerce sous l'appellation black light ou black light blue, ainsi que toute lampe dont une partie du rayonnement est comprise entre 320 et 400 nm. io L'invention a également pour objet l'utilisation de la composition photocatalytique selon l'invention pour purifier une eau. Les caractéristiques du procédé et du revêtement photocatalytique qui font l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux exemples ci-dessous de compositions pouvant être appliquées 15 par le procédé conforme à l'invention. Les exemples décrits ci-dessous illustrent l'invention saris en limiter la portée. EXEMPLE 1 Composition selon l'invention Fournisseur Masse en g Solvant Eau 500,00 Agent mouillant Envirogem 360 Air Products 2,00 Agent antimousse Clerol PLB 847 Cognis 2,00 Pigment 1 Millenium S 5-300 Millenium 260,00 Liant Betol KS 402 Woellner 200,00 Agent épaississant Rhéolate 678 Elementis 33,00 Biocide Acticide MBS Thor 3,00 Total 1 000,00 20 25 30 EXEMPLE 4 Composition selon l'invention Fournisseur Masse en g Solvant Eau 317,00 Agent mouillant Envirogem 360 Air Products 5,00 Agent antimousse Clerol PLB 847 Cognis 2,00 Pigment Millenium S 5-300 Millenium 200,00 Charge Durcal 1 Omya 100,00 Liant 1 Craymull 2423 Cray Valley 100,00 Liant 2 Betol KS 402 Woellner 150,00 Liant 3 Silres BS 1306 Wacker 100,00 Agent coalescent Dowanol PNB Dow Chemicals 8,00 Agent épaississant Rhéolate 678 Elementis 15,00 Biocide Acticide MBS Thor 3,00 Total 1 000,00 EXEMPLE 2 Composition selon l'invention Fournisseur Masse en g Solvant Eau 317,00 Agent mouillant Envirogem 360 Air Products 5,00 Agent antimousse Clerol PLB 847 Cognis 2,00 Pigment Millenium S 5-300 Millenium 250,00 Liant 1 Acronal S 790 BASF 100,00 Liant 2 Betol KS 402 Woellner 200,00 Liant 3 Baysilone WA Momentive 100,00 Agent coalescent Dowanol PNB Dow Chemicals 8,00 Agent épaississant Rhéolate 678 Elementis 15,00 Biocide Acticide MBS Thor 3,00 Total 1 000,00 EXEMPLE 3 Composition selon l'invention Fournisseur Masse en g Solvant Eau 170,00 Agent mouillant Envirogem 360 Air Products 5,00 Agent antimousse Clerol PLB 847 Cognis 2,00 Pigment Millenium S 5-300 Millenium 300,00 Liant 1 Craymull 2423 Cray Valley 150,00 Liant 2 Betol KS 402 Woellner 200,00 Liant 3 Silres BS 45 Wacker 150,00 Agent coalescent Dowanol PNB Dow Chemicals 10,00 Agent épaississant Rhéolate 678 Elementis 10,00 Biocide Acticide MBS Thor 3,00 Total 1 000,00 8 Il est à noter que les différents constituants de ces compositions sont désignés sous leur référence commerciale. Les natures chimiques de ces constituants sont les suivan-tes : Envirogem 360: Agent mouillant : produit de réaction de l'octanol 1 avec l'épichlorhydrine et le 2-mercaptoéthanol Acronal S790 : Dispersion aqueuse de polymère styrène acrylique Craymuli 2423 : Dispersion aqueuse de polymère styrène acrylique Clerol PLB 847: Agent antimousse copolymère d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de propylène Millénium S5-300 : Sol de dioxyde de titane photocatalytique Durcal 1 : Carbonate de calcium pulvérulent Betol KS 402 : Sol de silice Silres BS 45 : émulsion de silicone Silres BS 1306 : émulsion de silicone Baysilone émulsion WA : émulsion de silicone Rhéolate 678 : épaississant polyuréthane Acticide MBS : Microbiocide à base d'izotiazolone Dowanol PNB : éther de glycol La composition conforme à l'exemple 1 est particulièrement avantageuse dans la mesure où elle peut être appliquée facilement à l'aide d'un pistolet pneumatique ou d'un pistolet moyenne pression de type Airmix�. Elle est destinée à des supports de type béton ou pierre naturelle. Les compositions conformes à l'exemple 2, 3 et 4 sont parti- culièrement avantageuses dans la mesure où elles comportent en plus un caractère hydrophobe en limitant également, de cette manière, l'encrassement et l'accrochage des microorganismes ainsi que la tachabilité. Elles peuvent être appliquées également sur des supports de type polychlorure de vinyle tels que ceux utilisés pour les intérieurs de piscines. REVENDICATIONS1°) Composition photocatalytique pour purification des eaux de piscines et / ou des eaux de bassins extérieurs ou intérieurs caractérisée en ce que la composition photocatalytique comprend au moins un sol de dioxyde de titane photocatalytique ainsi qu'au moins un sol de silice possédant des propriétés autoliantes. 2°) Composition photocatalytique selon la revendication 1, Io caractérisée en ce que elle comprend en outre au moins un liant filmogène de préférence choisi dans le groupe comprenant les polymères ou copolymères acryliques, styrène-acryliques ou vinyliques ainsi que les polysiloxanes. 15 3°) Composition photocatalytique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que elle comprend en outre des additifs de conformation, de préférence choisis dans le groupe comprenant les charges minérales, les pigments, les agents antimousse, les agents dispersants, les agents mouillants, les agents 20 épaississants, les coalescents, les agents de conservation et leurs mélanges. 4°) Composition photocatalytiqueùselon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 25 caractérisée en ce que elle comprend en outre un promoteur d'adhérence de préférence choisi parmi le groupe comprenant les titanates, les zircoaluminates et les silanes. 30 5°) Composition photocatalytique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que elle comprend en proportions pondérales : - de 2% à 10 %, de préférence de 3% à 8% de sol de dioxyde de titane 35 calculé en matière sèche ; - de 5% à 20%, de préférence de 8% à 15% de sol de silice calculé en matière sèche ; ii - de 5% à 20%, de préférence de 8% à 15% de liant filmogène calculé en matière active. 6°) Composition photocatalytique selon l'une des revendications 1 à 5, 5 caractérisée en ce que elle comprend en outre en proportions pondérales : - de 0 à 1% d'agent mouillant - de 0 à 1% d'agent antimousse - de 0 à 4% d'agent coalescent ro - de 0 à 20% de charges minérales - de 0 à 2% de pigment - de 0 à 0,5% d'agent biocide - de 0 à 1% de promoteur d'adhérence 15 7°) Procédé de revêtement d'une piscine ou d'un bassin caractérisé en ce que l'on applique de 10 ml à 100 ml, préférentiellement de 20 ml à 60 ml de composition photocatalytique selon l'une des revendication 1 à 6 par mètre carré de surface sur les éléments à revêtir. 20 8°) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les éléments à revêtir sont choisis dans le groupe comprenant les éléments intérieurs des piscines et les bassins intérieurs et / ou extérieurs. 25 9°) Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l'application est réalisée à la brosse, au rouleau ou à l'aide d'un moyen de pulvérisation de type pneumatique, moyenne pression par exemple de type 30 Airmix�, ou de type Airless�. 10°) Procédé de purification des eaux de piscines et / ou des eaux de bassins extérieurs et ou intérieurs caractérisée en ce qu'il comprend les étapes suivantes : 35 vii) immersion dans ladite eau de la composition photocatalytique selon l'un des revendication 1 à 6 ;512 viii) projection d'un rayonnement ultraviolet de type A ou d'un rayonnement solaire ou d'un rayonnement artificiel à l'aide d'une lampe de type UVA ; ix) décomposition des matières organiques et / ou des microorganismes contenues dans ladite eau. 11°) Utilisation de la composition photocatalytique selon l'un des revendications 1 à 6 pour purifier une eau.