Brevet FR3024138A1 — publié le 20160129

COMPOSITION DE MORTIER POUR ENDUIT OU REVETEMENT D' INTERIEUR La présente invention porte sur une composition de mortiers sèche ou en pâte pour enduit ou revêtement d'intérieur possédant des propriétés de purificateur de l'air ambiant. L' air à l' intérieur des bâtiments est un mélange de polluants physiques, chimiques et/ ou biologiques qui peuvent avoir différentes origines. Les matériaux de construction, produits de finition utilisés et le mobilier sont notamment à l'origine des émissions de composés organiques volatils (COV) tels que par exemple les hydrocarbures éventuellement halogénés, les alcools, les acides organiques, les esters ou les aldéhydes, comme le formaldéhyde, acétaldéhyde, l'hexanal ... Les COV possèdent une tension de vapeur à température ambiante suffisamment élevée et ils peuvent donc être presque totalement à l'état de vapeur dans l'air ambiant. Ils peuvent être émis de ces matériaux ou produits pendant des durées plus ou moins longues, qui vont de plusieurs jours à plusieurs années selon la nature et le type de matériau ou produit dont ils sont issus. Les panneaux de particules, bois agglomérés ou contre-plaqués, textiles utilisés pour le mobilier ou la décoration, revêtements de murs ou de sols synthétiques ou préfabriqués, vernis, colles...sont connus pour émettre du formaldéhyde. Il est recommandé par exemple d'aérer de façon importante les pièces pendant ou après l'utilisation de ces produits. La réglementation en matière de protection contre les émissions indésirables de produits pouvant présenter des risques pour la santé devient de plus en plus stricte et impose de réduire le plus possible l'émission des polluants. Dans ce but, il est possible parfois d'agir à la source en évitant leur production. Dans certains cas, ceci n'est pas possible et il est alors nécessaire d'agir après la formation des polluants, soit par des techniques destructives telles que les procédés d'oxydation, d'irradiation ou les procédés biologiques soit par des techniques récupératives comme l' adsorption, la condensation, les procédés membranaires ou l'absorption. Les matériaux de construction possédant des fonctions de purificateurs d'air utilisés jusqu'à présent utilisent principalement ces deux types de technologies: on citera par exemple l'oxydation photocatalytique avec des 3024138 2 particules d'oxyde de titane qui peuvent être incorporées dans des compositions de mortiers, ou l'utilisation d'adsorbants ou chimisorbants, capables de piéger les COV et notamment les aldéhydes. L'inconvénient des procédés mettant en jeu l'oxydation catalytique est principalement la 5 nécessité d'avoir une source de lumière adéquate dans la pièce pour que le processus se fasse efficacement. En ce qui concerne les procédés utilisant des agents adsorbants, il est notamment connu de déposer sur le support une composition qui forme un film qui contient un agent apte à réagir avec le formaldéhyde et par conséquent à le piéger. Parmi ces composés susceptibles 10 de piéger les aldéhydes, on peut citer les composés à méthylènes actifs, les tannins, les amides, les hydrazides. Toutefois, il est indispensable lorsque ces composés sont utilisés sur des revêtements décoratifs qu'ils n'aient aucun impact négatif sur l'aspect esthétique du revêtement. L'agent apte à piéger les aldéhydes ne doit pas laisser de traces ni provoquer de décoloration de la 15 surface sur laquelle il est placé. D'autre part, cet agent ne doit pas dégager d'odeurs nauséabondes, ni provoquer des émissions qui seraient opposées à l'effet recherché. Il doit par conséquent rester stable dans les conditions d'utilisation du matériau dans lequel il est incorporé ou sur lequel il est déposé. 20 Des agents piégeurs de formaldéhyde couramment utilisés appartiennent à la famille des acétoacétamides. Lorsque de tels composés sont introduits dans des matrices cimentaires pour enduits de finition, une forte odeur d'ammoniac due à l'hydrolyse de l'amide en conditions alcalines est détectée après quelques jours dans la pièce. Ce type de composés ne peut 25 donc pas être utilisé pour l'application recherchée. Cette odeur disparait si on utilise l'agent piégeur à base d'acétoamide dans des conditions de pH neutre, par exemple dans un enduit à base de plâtre. En revanche, même dans ces conditions, on note après quelques jours une décoloration jaune-brune sur la surface de l'enduit, ce qui n'est pas acceptable au niveau de 30 l'aspect esthétique. Il est donc nécessaire d' utiliser d' autres types d' agents susceptibles de piéger les aldéhydes qui ne présentent pas les inconvénients précités pour des utilisations dans des mortiers alcalins et/ou décoratifs. C'est dans ce cadre que s'inscrit la présente invention. 3024138 3 La présente invention porte sur une composition de mortier sèche ou en pâte pour enduit ou revêtement d'intérieur comprenant au moins un liant, au moins des granulats, agrégats, sables et/ou fillers et au moins un additif, un desdits additifs étant un agent sous forme de poudre, susceptible de piéger 5 des aldéhydes, et choisi parmi les aminoalcools. Cet additif est également appelé agent dépolluant. Il est directement incorporé dans la composition de mortier, sans modifier les propriétés physiques et mécaniques telles que le temps de prise ou la résistance mécanique du mortier. La composition de mortier selon la présente invention peut se 10 présenter sous forme pulvérulente et on parle alors de composition sèche. Ale peut également se présenter sous la forme d'une dispersion et on parlera alors d'une composition de mortier en pâte. L'agent dépolluant est préférentiellement un aminoalcool primaire de formule RIR21=3-C-NH2, dans lequel R1, R2 et FF sont des groupements alkyles 15 comprenant de 1 à 6 atomes de carbone (C1-06), des atomes d'hydrogène ou des groupements hydroxyles -OH, au moins un des groupements R1, R2 ou R3 comprenant un groupement hydroxyle. De façon préférée, l'agent dépolluant est choisi parmi le 2-amino-2- méthy1-1-propanol, le 2-amino-2-méthy1-1,3-propanediol, le 20 t ri s(hydroxymét hyl)-aminomét hane, le 2-ami no-2-ét hy1-1,3-propanediol. L'agent dépolluant a une capacité d'absorption telle qu'il permet d'absorber les aldéhydes présents dans une pièce et par conséquent de purifier l'air intérieur. Les aldéhydes qui sont absorbés par l'agent dépolluant sont le formaldéhyde, l'acétaldéhyde, le propionaldéhyde, le cronotaldéhyde, 25 le butyraldéhyde, le benzaldéhyde, le valéraldéhyde ou l'héxaldéhyde. La composition de mortier comprend au moins un liant, minéral ou organique, qui peut être un liant hydraulique, une source de sulfate de calcium, un liant phosphomagnésien, de la chaux et/ou des dispersions de polymères ou des poudres redi spersi bl es. 30 Le liant minéral est choisi parmi les liants hydrauliques, les sources de sulfate de calcium, la chaux et/ou les liants phosphomagnésiens. Parmi les liants hydrauliques, on peut citer les ciments Portland, les ciments alumineux, les ciments sulfoalumineux, les ciments bélitiques, les laitiers de haut fourneau, les ciments de mélange pouzzolaniques comprenant éventuellement 3024138 4 des cendres volantes, des fumées de silice, du calcaire, du schiste calciné et/ ou des pouzzolanes naturelles ou calcinées. Il est possible d' utiliser dans la composition de mortier selon la présente invention ce type de liant, seul ou en mélange. Parmi les sources de sulfate de calcium, on peut citer le plâtre 5 ou hémihydrate, le gypse et/ ou l'anhydrite. Lorsque le liant est organique, il est choisi parmi les dispersions de polymères ou les poudres redispersibles. On peut citer les polymères ou co-polymères acryliques et/ ou vinyliques, les copolymères de styrène et de butadiène, les copolymères de styrène et d'acide acrylique, les copolymères 10 d'acétate de vinyle et d' éthylene, les copolymères d'acétate de vinyle et de versatate de vinyle, et leurs dérivés. La quantité de liant, minéral ou organique, représente entre 1 et 95 % en poids de la quantité totale des différents constituants de la composition de mortier sèche ou en pâte. 15 La composition de mortier sèche ou en pâte contient des granulats, agrégats, sables, et/ ou fillers calcaires et/ ou silicieux. Ces composés jouent notamment sur la rhéologie, la dureté ou l'aspect final du produit. Leur teneur est généralement comprise entre 1 et 95%poids par rapport au poids total de la composition. 20 La composition de mortier sèche ou en pâte selon la présente invention comprend avantageusement, en plus de l'agent dépolluant, des additifs qui sont des agents rhéologiques tels que les plastifiants ou les superplastifiants, des agents rétenteurs d'eau, des agents épaississants, des agents de protection biocides, des agents dispersants, des agents hydrofuges de masse, 25 des pigments, des accélérateurs et/ou retardateurs, et d'autres agents permettant d'améliorer la prise, le durcissement et/ ou la stabilité du mortier ou béton après application, d'ajuster la couleur, la maniabilité, la mise en oeuvre ou l'imperméabilité. La teneur totale en additifs varie entre 0,001%et 5%en poids par rapport au mélange total des constituants de la composition 30 de mortier. La présente invention porte également sur un procédé de préparation de la composition de mortier sèche ou en pâte décrite ci-dessus. Selon un mode de réalisation, l'agent dépolluant susceptible de piéger les aldéhydes 3024138 5 est directement mélangé avec le liant, les granulats, agrégats, sables et/ ou fillers et éventuels autres additifs lors de la préparation de la composition de mortier. Il est également possible d'ajouter l'agent dépolluant directement dans une composition de mortier déjà préparée comprenant au moins un 5 liant, au moins des granulats, agrégats, sables et/ou fillers et des éventuels additifs. Cet ajout peut être réalisé avant ou au moment du gâchage de la composition de mortier avec de l'eau dans le cas d' une composition sèche. Un des avantages de l'agent dépolluant utilisé dans les compositions de mortier selon l'invention est notamment qu'il se présente sous forme de poudre, ce 10 qui lui permet d'être incorporé au même titre que d'autres constituants de la composition de mortier. La présente invention porte aussi sur un revêtement d'intérieur pour sols, parois murales et/ou plafonds obtenu à partir d'une composition de 15 mortier sèche gâchée avec de l'eau ou une composition de mortier en pâte puis durcie. Un tel revêtement contient entre 5 et 50g/ m2 d' agent dépolluant sous forme de poudre susceptible de piéger les aldéhydes et choisi parmi les ami noal cool s comme décrit ci-avant. Le revêtement selon la présente invention permet d'absorber et par 20 conséquent de dépolluer pendant plusieurs années une pièce dans laquelle il est déposé. Sa durée de fonctionnement est donc tout à fait compatible avec une utilisation habituelle d'un revêtement d'intérieur, puisqu'elle est de plusieurs années. L'invention porte également sur l'utilisation d'un tel revêtement pour réduire la quantité d'aldéhydes dans l'air intérieur d'un 25 bâtiment. De façon très avantageuse, les produits obtenus à partir de la composition de mortier sèche ou en pâte selon la présente invention n'ont pas d' odeur d' ammoniac. 30 3024138 6 Les exemples ci-après illustrent l' invention sans en limiter la portée. Exemple 1 : Enduit intérieur à base de ciment comprenant du tris(hydroxyméthyl)-aminométhane piégant les formaldéhydes. 5 On ajoute 1% en poids de tris(hydroxyméthyl)-aminométhane à un enduit intérieur à base de ciment commercialement disponible sous le nom Weber.star. 220. Les performances d'élimination de polluants du type formaldéhyde contenus 10 dans une phase gazeuse avec cette composition selon l'invention sont mesurées et sont comparées avec une composition d'enduit intérieur du même type (Weber.Star 220) sans additif susceptible de piéger les formaldéhydes. Une chambre de test vide, sans échantillon d'enduit a également été testée, à titre d' étalonnage. 15 Les différents échantillons sont testés suivant la méthode décrite dans la norme ISD 16000-23, avec les conditions suivantes et dans trois chambres de test en parallèle : -le polluant est injecté à l'entrée de chacune des chambres comprenant 20 chaque échantillon, à une concentration d'environ 90 ppbv (partie par milliard, en volume) -l'humidité relative de la chambre de test est de 49%9 -la température de la chambre de test est de 23°C, -le débit d'air comprenant le polluant est de 1,6 l/ min, 25 -la surface de chaque échantillon est de 0,2 m2 (chaque chambre comprend deux morceaux de 380 mm*270 mm chacun) -le volume de la chambre est de 28,2 I. Chaque test consiste à placer chacun des échantillons d'enduit dans une 30 chambre, à envoyer de façon continue un flux d'air pollué par des formaldéhydes à travers la chambre, de façon à ce que la surface de l'échantillon soit balayée en continu par un flux d'air pollué et à mesurer en sortie de la chambre la concentration en formaldéhyde présent dans l'air 3024138 7 sortant. La circulation d'air pollué à travers la chambre est maintenue pendant 320 heures. La figure 1 représente l'évolution de la concentration en formaldéhyde dans 5 l'air sortant de la chambre en fonction du temps pour les différents échantillons testés. Comme prévu, l'air sortant de la chambre sans échantillon d'enduit (courbe représentée par les symboles en forme de triangles) n'évolue pas dans le temps: la concentration en formaldéhyde reste stable (environ 90 ppbv). 10 Dans la chambre comprenant l'enduit intérieur Weber.star 220, sans additif susceptible de piéger les polluants (courbe représentée par les symboles en forme de carrés), la concentration en formaldéhyde augmente régulièrement pour atteindre le niveau de polluant compris dans l'air entrant après environ 180 minutes. Au démarrage du test, la concentration en formaldéhyde est 15 relativement faible (moins de 20 ppbv) ce qui peut s'expliquer par une absorption physique du polluant dans les pores de la matrice d'enduit. On note en revanche que la concentration en formaldéhyde reste stable et inférieure à 5 ppbv pendant toute la durée du test dans la chambre qui comprend l'échantillon selon la présente invention, c'est-à-dire l'échantillon 20 de Weber.star 220 comprenant 1% en poids de tris(hydroxyméthyl)- aminométhane (courbe représentée par les symboles en forme de losange). L'enduit obtenu à partir de la composition de mortier comprenant l'agent piégeur de formaldéhyde est par conséquent suffisamment réactif pour éliminer la totalité du polluant introduite pendant toute la durée du test. 25 Exemple 2 : Détermination de la capacité de sorption de formaldéhyde d'un enduit intérieur à base de ciment comprenant 1% d'agent susceptible de piéger le formaldéhyde. 30 Des tests ont été réalisés pour déterminer la capacité de sorption d'un enduit intérieur commercialisé sous le nom Weber. star 220, auquel on a ajouté 1%en poids de tris(hydroxyméthyl)-aminométhane, comme décrit dans la norme ISD 16000-23. 3024138 8 L'enduit une fois durci a été broyé manuellement dans un mortier et a été tamisé. Les fractions d'une taille comprise entre 1 et 4 mm ont été placées dans un tube en verre d'un diamètre intérieur de 20 mm, pour remplir 123 mm dans le tube. La quantité de matière broyée dans le tube en verre est 5 de 34,99 g. Un flux d'air pollué par des formaldéhydes est envoyé dans le tube comprenant l'échantillon et en parallèle dans un tube témoin sans échantillon, avec un débit de 1,6 1/ min. La concentration en formaldéhyde dans l'air entrant dans les tubes est d'environ 2000 ppbv. Les tests sont effectués à une température de 23°C. Les concentrations en formaldéhydes 10 sont mesurées dans le flux d'air sortant de chacun de ces tubes, de façon continue. La figure 2 représente la quantité de formaldéhyde absorbée en fonction du temps. Le test a été arrêté après 240 heures (soit 10 jours), alors que la 15 capacité maximale de sorption de l'échantillon d'enduit testé n'était toujours pas atteinte. Au moment de l'arrêt, la quantité d'enduit introduite (soit 34,99 g) avait piégé 28,6 mg de formaldéhyde. Par conséquent, 1 g d'enduit selon la présente invention, soit comprenant 1% en poids de tris(hydroxyméthyl)-aminométhane peut piéger au moins 8,82 mg 20 de formaldéhyde. Exemple 3: Estimation de la performance à long terme d'un enduit comprenant 1%en poids de tris(hydroxyméthyl)-aminométhane 25 A partir des tests réalisés à l'exemple 2 qui permettent de déduire que la capacité de sorption est d'au moins 0,82 mg de formaldéhyde par gramme d'enduit, du fait qu'on utilise 3 kg d'enduit par m2, des paramètres utilisés dans le modèle de pièce témoin AgBB (l'abréviation AgBB correspondant à « Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten » qui est un 30 comité allemand représentant les autorités allemandes de santé publique en charge des émissions de vOC dans les matériaux de construction), et en considérant une concentration en formaldéhyde à l'état d'équilibre de 50 pg/ m3 (ce qui signifie qu'il y a en permanence 1,5 mg de formaldéhyde dans la pièce), on peut déterminer que l'enduit dans cette pièce permet de 3024138 9 piéger la quantité totale de formaldéhydes émis pendant une durée d'au moins 16 ans. Pour effectuer ce calcul, les données suivantes ont été utilisées : 5 -capacité de sorption de formaldéhyde de l'enduit : au moins 0,82 mg par gramme d'enduit -surface revêtue de l'enduit : 43,4 m2 -consommation d'enduit : 3 kg/ m2 -quantité d'enduit dans la pièce : 130,2 kg 10 -volume de la pièce : 30 m3 -débit d'air échangé dans la pièce : 0,5 l/ h 15 Exemple 4 : Evaluation de la décoloration Un enduit intérieur de finition à base de plâtre comprenant 30 %en poids d' hémihydrate Ca9D4, 69 %en poids de sable calcaire et soit 1 %en poids de tris(hydroxymethyl)aminométhane soit 1 % en poids d'acétoacétamide est 20 mélangé avec 25 %poids d'eau et est appliqué sur une épaisseur de 2 mm sur une plaque en fibrociment. Un échantillon témoin sans aucun agent piégeur et avec le même enduit intérieur à base de plâtre est également préparé de la même façon. Le degré de décoloration (jaunissement) est évalué en mesurant les paramètres colorimétriques L*, a*, b* avec un spectrophotomètre CM- 25 3610d de la marque Konica Minolta (illuminant D65 dans le système CIE Lab 1976) après stockage en intérieur dans des conditions ambiantes pendant 1 jour, 20 jours et 40 jours. Comme on peut le constater dans le tableau 1 et sur la figure 3 qui représente 30 l'évolution du paramètre b* en fonction du temps pour les différents échantillons testés, la couleur reste stable pour l'échantillon témoin qui ne contient pas d'agent piégeur et pour l'échantillon qui contient le tris(hydroxyméthyl)aminométhane. En revanche, l'échantillon qui comprend 1 %en poids d' acétoacétamide comme agent piégeur a tendance à jaunir avec le temps. 3024138 10 L*, a*, b* Après 1 j our L*, a*, b* Après 20 jours L*, a*, b* Après 40 j ours Echantillon témoin sans agent 90,14 89,58 89,24 piégeur 0,3 0,25 0,27 3,06 2,88 2,88 Echantillon comprenant 1 %poids 89,23 89,06 88,37 d' acét oacét ami de 0,23 -0,06 -0,19 3,68 4,77 5,87 Echantillon comprenant 1 %poids 89,12 89,17 89,37 de 0,33 0,29 0,26 tris(hydroxymethyl)aminométhane 3,37 3,27 3,2 Tableau 1 5 Exemple 5 : Emissions d' ammoniac Un échantillon d'un enduit intérieur à base de ciment commercialement disponible sous le nom Weber.star 220 est mélangé soit avec 1 %en poids de tris(hydroxymethyl)aminométhane soit avec 1 %en poids d' acétoacétamide et 10 avec de l' eau. 100g de chacun des échantillons frais sont placés dans des dessicateurs fermés. Après 24 heures, la concentration an ammoniac dans l'air à l' intérieur du dessicateur est mesurée avec des tubes Draeger détecteur d'ammoniac 5/a, et avec une pompe Draeger Accuro. Les mesures réalisées ont montré 15 que l'air du dessicateur dans lequel l'échantillon comprenant comme agent piégeur l'acétoacétamide contenait 40 ppm d'ammoniac. Aucune trace d'ammoniac n'a été détectée dans l'air du dessicateur qui contenait l' échantillon d' enduit avec le t ri s(hydroxymét hyl)aminomét hane. 20 REVENDICATIONS1. Composition de mortier sèche ou en pâte pour enduit ou revêtement d'intérieur comprenant au moins un liant, au moins des granulats, agrégats, sables et/ ou des fillers et au moins un additif caractérisée en ce qu'au moins un additif est un agent sous forme de poudre susceptible de piéger des aldéhydes tels que le formaldéhyde, l'acétaldéhyde, le propionaldéhyde, le cronotaldéhyde, le butyraldéhyde, le benzaldéhyde, le valéraldéhyde ou I' héxaldéhyde et est choisi parmi les aminoalcools. 2. Composition selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit agent est un aminoalcool primaire de formule RIR2R3-C-NH2, dans lequel R1, R2 et R3 sont des groupements alkyles comprenant de 1 à 6 atomes de carbone, des atomes d'hydrogène ou des groupements hydroxyles -OH, au moins un des groupements R1, R2 ou R3 comprenant un groupement hydroxyle. 3. Composition selon la revendication 2 caractérisé en ce que ledit agent est choisi parmi le 2-amino-2-méthyl-1-propanol, le 2-amino-2-méthy1-1,3- propanediol, le tris(hydroxyméthyl)-aminométhane, le 2-amino-2-éthyl1,3-propanediol. 4. Composition selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le liant est choisi parmi: -un liant hydraulique choisi parmi les ciments Portland, les ciments alumineux, les ciments sulfoalumineux, les ciments bélitiques, les laitiers de haut fourneau, les ciments de mélange pouzzolaniques comprenant éventuellement des cendres volantes, des fumées de silice, du calcaire, du schiste calciné et/ou des pouzzolanes naturelles ou calcinées, seuls ou en mélange, - une source de sulfate de calcium choisi parmi le plâtre ou hémihydrate, le gypse et/ou l'anhydrite, - de la chaux, -les liants phosphomagnésiens et/ ou - un liant organique choisi parmi les dispersions de polymères ou les poudres redispersiblesles telles que les polymères ou co-polymères acryliques et/ ou vinyliques, les copolymères de styrène et de butadiène, les copolymères de styrène et d'acide acrylique, les 3024138 12 5 5. 10 15 6. 20 7. 258. 9. 30 copolymères d'acétate de vinyle et d'éthylene, les copolymères d'acétate de vinyle et de versatate de vinyle, et leurs dérivés, la teneur en liant représentant entre 1 et 95%en poids du mélange total des constituants. Composition selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des additifs qui sont des agents rhéologiques tels que les plastifiants ou les superplastifiants, des agents rétenteurs d'eau, des agents épaississants, des agents de protection biocides, des agents dispersants, des agents hydrofuges de masse, des pigments, des accélérateurs et/ ou retardateurs, et d'autres agents permettant d'améliorer la prise, le durcissement et/ou la stabilité du mortier ou béton après application, d'ajuster la couleur, la maniabilité, la mise en oeuvre ou l'imperméabilité, la teneur totale en additifs variant entre 0,001% et 5% en poids par rapport au mélange total des constituants. Procédé de préparation de la composition de mortier sèche ou en pâte selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'agent susceptible de piéger les aldéhydes est directement mélangé avec le liant, les granulats, agrégats, sables et /ou fillers et autres éventuels additifs. Revêtement d'intérieur pour sols, parois murales et/ ou plafonds obtenu à partir d'une composition de mortier sèche gâchée avec de l'eau ou une composition de mortier en pâte selon l'une des revendications 1 à 6, une fois durcie. Revêtement selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il contient entre 5 et 50g/ m2 d'agent sous forme de poudre susceptible de piéger les aldéhydes choisi parmi les aminoalcools. Utilisation du revêtement selon l'une des revendications 8 ou 9 pour réduire la quantité d'aldéhydes dans l'air intérieur d'un bâtiment.