Brevet FR3022905A1 — publié le 20160101

COMPOSITION POUR JOINTS La présente invention concerne une composition pour joints pouvant être utilisés pour former des produits pour la construction, en particulier pouvant être utilisés pour jointer des plaques ou des carreaux de plâtre destinés notamment à la formation et/ou l'habillage des cloisons ou plafonds de bâtiments. Les joints, de même que les plaques de plâtre, doivent répondre à différentes exigences liées à leur utilisation pour la construction, en particulier doivent être conformes aux exigences réglementaires en matière de résistance au feu. Afin d'améliorer cette résistance, il est notamment connu pour les plaques de plâtre d'ajouter à la composition de plâtre divers additifs, permettant le cas échéant de limiter ou de retarder la variation dimensionnelle (ou retrait) des plaques sous l'effet de la chaleur, tels que la vermiculite, la perlite, la silice cristalline, les fibres de verre ou encore des additifs sous forme de matériaux argileux, de composés du bore ou du silicium ou de l'aluminium, etc. La mise en oeuvre de certains additifs peut néanmoins s'avérer délicate ou ces additifs peuvent entrainer un surcoût important, l'amélioration de la résistance au feu pouvant en outre rester faible. Il existe en outre des applications qui exigent une résistance au feu plus importante. La résistance globale des cloisons ou plafonds à base de plaque de plâtre peut notamment être améliorée en utilisant un joint présentant une résistance au feu améliorée. La présente invention a donc cherché à mettre au point un joint amélioré à base de carbonate de calcium présentant une stabilité dimensionnelle particulièrement satisfaisante à haute température. Ce but est atteint grâce à la composition à base de carbonate de calcium selon l'invention, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre de la boéhmite nanométrique et/ou du trihydroxyde d'aluminium nanométrique. Un tel additif permet notamment d'améliorer la stabilité dimensionnelle et/ou de limiter le retrait à haute température. Avantageusement, ladite composition comprend (initialement), en pourcentages en poids par rapport au mélange total sec : - de 50 à 99%, en particulier de 55 à 98%, de carbonate de calcium, - de 0,1 à 10% en poids, de préférence de 1 à 10% en poids, en particulier entre 3 et 8% en poids, de boéhmite nanométrique et/ou de trihydroxyde d'aluminium nanométrique, - au moins un additif, permettant la prise chimique de ladite composition après mise en forme. Le ou les additifs permettant la prise chimique de la composition après mise en forme sont le plus souvent organiques. Ils sont normalement présents dans la composition (extrait sec) à hauteur de 0,5 à 10 % en poids de ladite composition en particulier de 1 à 10% en poids de ladite composition. Sauf mention contraire dans la présente invention, les pourcentages en poids sont donnés par rapport au mélange total sec (ou extrait sec, le mélange total sec comprenant notamment le carbonate de calcium, la boéhmite et/ou le trihydroxyde d'aluminium, c'est-à-dire le mélange dénué de (ou après extraction de) tout médium liquide éventuel servant à la dispersion des composants, en particulier dénué d'eau. La composition est formée à partir des composants indiqués, (généralement mélangés) dans les taux donnés par rapport au mélange en sec. La composition peut également comprendre un ou plusieurs additifs et/ou composants supplémentaires habituellement utilisés dans ce domaine et/ou facilitant la mise en oeuvre de la composition et/ou améliorant sa résistance, notamment au feu, et/ou améliorant d'autres propriétés. En particulier la composition peut également comprendre de 0 à 30% poids, de préférence entre 0 et 25% poids, par exemple entre 0 et 20% poids, d'au moins un ou plusieurs additifs minéraux. Les additifs organiques et minéraux sont par exemple décrits maintenant, étant entendu que la liste ci-après n'est ni restrictive, ni exhaustive au regard de la portée de la présente invention et qu'une composition selon l'invention peut comprendre un ou plusieurs des additifs listés ci-dessous: Une composition avantageuse selon l'invention peut notamment comprendre du sulfate de calcium hydraté (semi-hydratée ou dihydratée) ou encore anhydre, en une quantité cependant inférieure à 30% poids de ladite composition (extrait sec), et de préférence en une quantité cependant inférieure à 15% poids de ladite composition, voire inférieure à 10% ou même 5% poids. Une composition avantageuse selon l'invention peut notamment comprendre de la dolomie, en une quantité cependant inférieure à 30% poids de ladite composition (extrait sec), et de préférence en une quantité cependant inférieure à 15% poids de ladite composition, voire inférieure à 10% ou même 5% poids. Une composition avantageuse selon l'invention peut également comprendre du talc ou des particules de mica, incluses en faible proportion, habituellement égale ou inférieure à 5%, notamment égale ou inférieure à 2% en poids de la composition. Une argile notamment sous forme de bentonite peut également être incorporée dans une composition selon l'invention pour l'épaissir. La quantité de cette argile est généralement inférieure à 5%, voire inférieure à 2%, en poids de la composition. Un éther cellulosique peut alternativement ou en complément être également utilisé pour augmenter la viscosité d'une composition selon l'invention dans une quantité le plus souvent inférieure à 1°A, voire inférieure à 0,7% en poids de la composition, en particulier si une argile est également incorporée. Une composition avantageuse selon l'invention peut également comprendre des polymères ou résines aptes à servir de liant. Selon l'invention on peut notamment incorporer dans les compositions de l'alcool polyvinylique comme indiqué dans le document GB 2048235 A, ou encore de l'acétate de polyvinyle ou un mélange de ces deux polymères. Une composition selon la présente invention peut également comprendre des ingrédients secondaires comme des agents antimoussants, des composés antibactériens voire un pigment coloré. De façon bien connue, les compositions selon l'invention peuvent donc 5 être fournies sous forme de poudres sèches pour être ultérieurement mélangées avec de l'eau sur le lieu de leur application pour donner une pâte visqueuse sous forme d'enduit. Alternativement, elles peuvent être mélangées avec de l'eau par le fabricant ou le détaillant -qui peut alors utiliser des machines de mélange-, 10 pour former un enduit, vendu dans des récipients hermétiques. Une teneur massique typique en eau est comprise dans la plage de 28 à 40% dans l'enduit, ce qui correspond approximativement à des rapports massique eau/poudre (extrait sec) de 0,4 à 0,6. La présente invention concerne également la préparation d'une 15 composition (« ignifugée », ou présentant une tenue au feu améliorée, dans le sens notamment où elle présente une meilleure stabilité dimensionnelle à haute température), comprenant une étape consistant à préparer un mélange à base (au moins) de carbonate de calcium et de boéhmite nanométrique et/ou de trihydroxyde d'aluminium nanométrique et/ou à ajouter à une composition à 20 base de carbonate de calcium de la boéhmite nanométrique et/ou du trihydroxyde d'aluminium nanométrique. Elle concerne également un procédé de fabrication d'un élément de construction, en particulier un joint, utilisant la composition selon l'invention, et selon lequel on forme par mélange (selon l'étape de préparation précédente) une composition à base de carbonate de 25 calcium comprenant de la boéhmite nanométrique et/ou du trihydroxyde d'aluminium nanométrique, puis on met en forme ladite composition, en particulier par mélange/malaxage avec de l'eau puis application à la spatule, au couteau à enduire, à la taloche ou à la platoire avant séchage. L'invention concerne également un procédé d'ignifugation d'un joint, formé à partir d'une 30 composition à base de carbonate de calcium, dans lequel on ajoute à ladite composition de la boéhmite nanométrique et/ou du trihydroxyde d'aluminium nanométrique. Dans les procédés précédemment mentionnés, l'ajout de la boéhmite nanométrique et/ou du trihydroxyde d'aluminium nanométrique, à un taux préférentiel de 0,1 à 10 % en poids de boéhmite nanométrique et/ou de trihydroxyde d'aluminium nanométrique par rapport au mélange total sec formant la composition, peut se faire le cas échéant initialement dans le mélange à base de carbonate de calcium ou ultérieurement dans la composition avant la mise en forme définitive de la partie du produit basée sur cette composition. La présente invention concerne également plus généralement l'utilisation de boéhmite nanométrique et/ou de trihydroxyde d'aluminium nanométrique (notamment l'utilisation de la composition décrite précédemment) pour la fabrication de produits à base de carbonate de calcium, en particulier de joints à base de carbonate de calcium. La présente invention a mis en évidence que l'ajout de boéhmite nanométrique et/ou de trihydroxyde d'aluminium nanométrique à une composition à base de carbonate de calcium permet de conférer à un produit préparé à partir de cette composition, des propriétés de résistance ou tenue au feu, notamment une stabilité dimensionnelle à haute température (à partir de 500°C et en particulier supérieure à 900°C, voire supérieure à 1000°C), améliorées. Par la suite dans la présente invention, on entend notamment par carbonate de calcium, tout carbonate de calcium (CaCO3) pouvant être d'origine naturelle ou synthétique, ce carbonate de calcium pouvant cependant inclure quelques impuretés. On peut utiliser notamment tout carbonate de calcium convenant à la préparation des joints classiques pour plaques de plâtre. Par composition à base de carbonate de calcium, on entend toute composition dans laquelle le carbonate de calcium est le composant majoritaire en poids et notamment toute composition dans laquelle le carbonate de calcium représente plus de 50 % en poids du mélange sec. Par boéhmite, on entend un oxyhydroxyde d'aluminium (encore appelé monohydrate d'alumine, ou encore (mono)hydroxyde d'oxyde d'aluminium) de formule A10(OH) (en particulier le polymorphe gamma); par trihydroxyde d'aluminium, on entend un (tri)hydroxyde d'aluminium (encore appelé (tri)hydrate d'alumine, ou encore (tri)hydrate d'oxyde d'aluminium) de formule Al(OH)3 ; par composant (boéhmite et/ou trihydroxyde d'aluminium) nanométrique, on entend des particules (de ou formant ce composant) présentant une dimension ou taille inférieure à 950 nanomètres, de préférence inférieure à 750 nm, et notamment inférieure à 500 nm, quelle que soit la forme de ces particules. On appelle taille d'une particule son diamètre équivalent, c'est-à-dire le diamètre de la sphère qui se comporterait de manière identique lors de l'analyse granulométrique des particules (ou de la poudre formée desdites particules) formant (initialement) le composant considéré, la distribution granulométrique (ensemble des tailles de particules) étant mesurée en particulier par granulométrie laser. Dans la présente invention, x% en poids de composant (boéhmite et/ou trihydroxyde d'aluminium) nanométrique signifie que la composition incorpore x% en poids de particules de ce composant présentant une taille inférieure à 950 nm (de préférence inférieure à 750 nm, et notamment inférieure à 500 nm), d'autres particules de ce composant de taille supérieure pouvant toutefois être présentes dans la composition (en d'autres termes, x% de composant nanométrique signifie x% de particules (de ce composant) nanométriques/ de taille inférieure à 950 nm). Le cas échéant les répartitions ou distributions de taille sont données en utilisant les percentiles D10, D50 ou D90; Dy signifie que y% des particules de l'ensemble de particules considéré (ou de la poudre considérée) présentent une taille inférieure à Dy, et (100-y)% présentent une taille supérieure. Comme indiqué précédemment, la taille des particules est mesurée par granulométrie laser, par exemple à l'aide d'un granulomètre commercialisé sous la référence Partica LA-950 par la société Horiba, les poudres étant analysées dans l'eau, sans utilisation d'ultra-sons. L'ajout de boéhmite nanométrique est également particulièrement préféré par rapport à l'ajout de trihydroxyde d'aluminium dans la présente invention. De préférence, la teneur en boéhmite nanométrique et/ou en trihydroxyde d'aluminium nanométrique dans la composition définie selon l'invention est supérieure à 0,2 %, notamment supérieure à 0,3 %, en particulier supérieure à 0,4 %, voire supérieure à 0,5 % en poids, voire même supérieure à 0,7% en poids. De préférence également, la teneur en l'un et/ou l'autre de ces composés est inférieure à 9 %, notamment inférieure à 8% en poids. En outre, la taille des particules de boéhmite nanométrique et/ou de trihydroxyde d'aluminium nanométrique est avantageusement inférieure à 750 nanomètres, voire inférieure à 500 nm, voire même inférieure à 400 nm, notamment inférieure à 300 nm, en particulier inférieure à 200 nm. Elle est également avantageusement supérieure à 20 nm, notamment supérieure à 50 nm, en particulier supérieure à 60 nm, voire supérieure à 80 nm. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, la composition selon l'invention comprend de 0,5 à 8% en poids de particules de boéhmite, toutes les particules présentant une taille inférieure à 750 nm, de préférence une taille comprise entre 20 et 500 nm. La boéhmite (respectivement le trihydroxyde d'aluminium) peut notamment être introduite dans la composition selon l'invention ou dans un enduit selon l'invention sous forme de poudre ou sous forme de suspension colloïdale (dispersion dans l'eau ou un acide notamment). Des fibres (sous forme de voile, tissu, mat, etc.) ou d'autres renforts (feuille de carton, etc.) peuvent être prévus dans les produits obtenus à partir de la composition selon l'invention, par exemple la composition peut être utilisée à la fois pour coller une bande de joint et pour réaliser la couche de finition recouvrant la bande de joint. On observe que les produits selon l'invention sont enrichis en aluminium (observation par analyse chimique), présentent des nodules, constitués en particulier d'aluminium et d'oxygène, mêlés à la structure en carbonate de calcium (observation par microscope électronique à balayage), et présentent une perte de masse aux environs de 220-320°C pour les produits à base de trihydroxyde d'aluminium et aux environs de 400-500°C pour les produits à base de boéhmite (observation par analyse thermogravimétrique (ATG)). La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails et caractéristiques avantageuses de l'invention apparaitront à la lecture des exemples ci-dessous, donnés à titre illustratif et non limitatif. Afin de tester les performances d'une composition selon l'invention destinée à la formation de joints de plaques de plâtre, des plaques de 20 cm x 25 cm ont été préparées avec de l'enduit Placomix Premium, enduit à joint pour plaques de plâtre, commercialisé par la société Placoplatre et comportant majoritairement du carbonate de calcium mélangé à la quantité d'eau nécessaire à sa préparation. Une première plaque est préparée avec l'enduit seul, comme exemple de référence. Une deuxième plaque selon l'invention est préparée comprenant en outre une poudre (poudre B3 dans le tableau) de particules de bohémite nanométrique présentant (toutes) une taille inférieure à 500 nm (et en particulier un taux important de particules de taille inférieure à 200 nm) dans les proportions indiquées dans le tableau 1. Des échantillons ayant la forme de parallélépipèdes, de longueur égale à 200 mm et de largeur égale à 150 mm ont été prélevés (notamment par découpe) et placés dans un four avec une vitesse de montée en température programmée selon la norme 1S0834, la variation dimensionnelle de la largeur de l'échantillon étant enregistrée en continu. Lorsque la température atteint 500°C puis 700°C, on mesure les retraits de l'échantillon notés respectivement R500 puis R700. Après 60 minutes, la température atteignant 945°C, on a mesuré le retrait de l'échantillon R945. Après 120 minutes, la température atteignant 1049°C, on a mesuré le retrait de l'échantillon R1049. Les valeurs de retrait (ou variation dimensionnelle), exprimées en pourcentages, sont données dans le tableau 1. Exemple de Exemple selon référence l'invention Placomix® Premium 100 parties en poids 100 parties en poids Poudre B3 - 3 parties en poids R500 0,4 0,1 R700 0,5 0,1 R945 3,7 2,0 R1049 10,6 2,3 Tableau 1 Comme indiqué dans le tableau 1, l'ajout de boéhmite nanométrique 5 permet d'améliorer significativement la stabilité dimensionnelle à haute température des compositions à base de carbonate de calcium sur une gamme de température allant de 500°C à plus de 1000°C. La composition selon l'invention peut notamment être utilisée avec avantages pour obtenir des joints de plaques de plâtre pour la formation et/ou 10 l'habillage des cloisons ou plafonds de bâtiments. REVENDICATIONS1. Composition à base de carbonate de calcium, caractérisée en ce qu'elle 5 comprend de la boéhmite nanométrique et/ou du trihydroxyde d'aluminium nanométrique. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend : - de 50 à 99% en poids de carbonate de calcium, 10 - de 0,1 à 10% en poids de particules de boéhmite et/ou de trihydroxyde d'aluminium de taille inférieure à 950 nm. - au moins un additif, de préférence organique. 3. Composition selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce qu'elle comprend: 15 - de 0,5 à 10 % d'au moins un additif organique permettant la prise chimique de ladite composition après mise en forme. 4. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un additif minéral. 5. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée 20 en ce que la taille des particules de boéhmite nanométrique et/ou de trihydroxyde d'aluminium nanométrique est inférieure à 750 nm, notamment inférieure à 500 nm, et plus particulièrement inférieure à 400 nanomètres, et est avantageusement supérieure à 20 nanomètres. 6. Enduit comprenant la composition selon l'une des revendications 25 précédentes, mélangée avec de l'eau. 7. Enduit selon la revendication précédente, dans lequel la teneur massique en eau est comprise entre 28 et 40%. 8. Utilisation de boéhmite nanométrique et/ou de trihydroxyde d'aluminium nanométrique, en particulier d'une composition selon l'une des revendications 1 à 30 5, pour la fabrication d'un produit, à base de carbonate de calcium, en particulier pour la fabrication d'un joint. 9. Procédé d'ignifugation d'un produit formé à partir d'une composition à base de carbonate de calcium, dans lequel on ajoute à la composition de la boéhmite nanométrique et/ou du trihydroxyde d'aluminium nanométrique. 10. Elément de construction, en particulier joint, obtenu à partir d'une composition selon l'une des revendications 1 à 5 et/ou obtenu à partir d'un enduit selon l'une des revendications 6 ou 7.