Brevet FR3059662A1 — publié le 20180608

PROCEDE DE FABRICATION DE PLAQUES DE PLATRE La présente invention concerne un procédé de fabrication de plaques de plâtre, une plaque de plâtre obtenue par ce procédé, ainsi que son utilisation pour l'aménagement intérieur dans les bâtiments. Le plâtre, de formule chimique CaSO4, 1/2 H20, résulte de la calcination du gypse naturel ou synthétique. En présence d'eau, le gypse calciné subit une réaction d'hydratation et se transforme à nouveau en dihydrate de sulfate de calcium (CaSO4.2 H20 : gypse). Le plâtre en tant que tel est donc un matériau de choix du point de vue du recyclage. Si le recyclage des déchets de plâtre internes est une voie qui a été développée dans les usines de fabrication de plaques de plâtre comme alternative durable à l'enfouissement, des difficultés persistent pour intégrer l'ensemble des recyclés dans la filière de recyclage. Les plaques de plâtre sont des panneaux comprenant une couche de plâtre entre deux feuilles de parement généralement en carton. Industriellement, le procédé de fabrication de plaques de plâtre comprend trois étapes principales : la mise en forme, la prise et le séchage. Lors de l'étape de mise en forme de la plaque de plâtre, une gâchée est réalisée en continu dans un mélangeur à partir de plâtre, d'eau et d'autres ingrédients spécifiques pour adapter les propriétés de la gâchée et/ou du produit final. Il est notamment connu d'ajouter des agents moussant ou de la mousse directement afin de réduire la densité des plaques de plâtre. Des agents hydrofuges peuvent être ajoutés au plâtre pour améliorer sa résistance à l'humidité. L'utilisation de siloxanes, tels que des 3059662 2 polyalkylhydrogénosiloxanes, sont notamment connus pour hydrofuger le plâtre dans la masse. Après hydrolyse, par exemple sous l'effet de la chaleur et/ou du pH, les polyalkylhydrogénosiloxanes conduisent la formation de réseaux polyalkylhydrogénosiloxaniques hydrophobes (polysiloxanes réticulés). De tels produits 5 de plâtre hydrofuges posent d'énormes problèmes au recyclage, surtout lorsque l'agent hydrofugeant utilisé est à base de siloxanes. Une fois réticulés, ces agents hydrofuges, même à de très faibles concentrations, ont en effet tendance à casser les mousses introduites pour réguler la densité des plaques de plâtre. Afin d'éviter la production de produits non conformes qui affecteraient la productivité, il est généralement nécessaire 10 de limiter, voire d'éviter, l'utilisation de recyclés hydrofuges. La stabilité de la mousse étant extrêmement sensible à la présence de polysiloxanes réticulés, la proportion de tels recyclés hydrofuges dans les procédés de fabrication de plaques de plâtre est bien inférieure à 1 % en poids du total de plâtre. Il en va de même pour les recyclés externes dont la composition n'est pas maîtrisée. 15 Afin de réduire davantage l'impact environnemental de l'industrie plâtrière, il existe une forte demande pour pouvoir augmenter la part de recyclé dans les procédés de fabrication. Cela passe notamment par l'intégration de l'ensemble des recyclés de plâtre, notamment les recyclé hydrofuges et les recyclés externes, dans la filière de recyclage. Dans ce contexte, la Demanderesse propose un procédé de fabrication de 20 plaques de plâtre comprenant : - la préparation d'une mousse à partir d'un mélange comprenant de l'eau et un agent moussant ; - la préparation d'une gâchée principale comprenant de l'eau, du plâtre et la mousse préparée précédemment ; et - la mise en forme de la gâchée principale pour obtenir la plaque de plâtre ; 3059662 3 caractérisé en ce que l'agent moussant comprend des sels de sulfonates d'alpha-oléfine et en ce que le plâtre comprend du recyclé hydrofuge. Le terme « plâtre » au sens de la présente invention désigne en général aussi bien le plâtre pris, c'est-à-dire le dihydrate de sulfate de calcium (CaSO4, 2 H20), que le 5 plâtre non pris, c'est-à-dire l'hémihydrate de sulfate de calcium (CaSO4, 1/2 H20). L'expression « plaque de plâtre » désigne par exemple le produit fini formé par du plâtre pris mais également une plaque de plâtre en cours de fabrication dans laquelle le plâtre n'est pas entièrement pris. Dans certain cas le terme « plâtre » sera cependant compris au sens strict, c'est-à-dire désignant l'hémihydrate de sulfate de calcium. Cela 10 est évident par exemple lorsque le terme « plâtre » est utilisé en référence à la matière première pour la préparation des gâchées. De même, lorsqu'il est fait référence à une quantité par rapport au poids sec de plâtre, ce dernier est considéré sous sa forme hémihydrate de sulfate de calcium. L'expression « recyclé hydrofuge » au sens de la présente invention désigne 15 du plâtre recyclé à partir de produits à base de plâtre hydrofuge ou comprenant des produits de plâtre hydrofuges, notamment des plaques de plâtre ou des carreaux de plâtre hydrofuges. Un tel recyclé hydrofuge désigne notamment du plâtre recyclé comprenant des polysiloxanes réticulés. La quantité de polysiloxanes réticulé peut varier en fonction de l'origine du recyclé. Il peut contenir typiquement au moins 5 ppm, 20 voire au moins 10 ppm ou au moins 50 ppm et jusqu'à 10000 ppm, voire jusqu'à 5000 ppm ou jusqu'à 1000 ppm en poids de polysiloxanes réticulés par rapport au poids sec de plâtre. La Demanderesse a remarqué qu'il était possible de stabiliser la mousse introduite dans la gâchée principale par l'utilisation d'un agent moussant comprenant 3059662 4 des sels de sulfonates d'alpha-oléfine, et ce indépendamment de la proportion de recyclé hydrofuge contenu dans le plâtre. Le procédé selon l'invention permet donc l'utilisation d'une plus grande proportion de recyclés hydrofuges ou de recyclés externes (dont la composition n'est pas maîtrisée et peut varier considérablement). 5 La gâchée principale comprend typiquement, pour 100 parts en poids de plâtre, 40 à 200 parts, de préférence 50 à 150 parts d'eau, et 2 à 10 parts de mousse obtenue à partir d'un mélange d'eau et d'un agent moussant comprenant des sels de sulfonates d'alpha-oléfine. Le plâtre utilisé dans le procédé selon l'invention comprend généralement 10 au moins 1 %, de préférence au moins 5 %, plus préférentiellement au moins 10 %, voire au moins 15 % ou au moins 20 %, et jusqu'à 50 %, voire jusqu'à 40 % ou jusqu'à 30 % en poids de recyclé hydrofuge par rapport au poids sec total de plâtre. L'agent moussant comprend typiquement au moins 50 %, de préférence au moins 60 %, voire au moins 70 %, au moins 80 % ou au moins 90 % et jusqu'à 100 %, 15 voire jusqu'à 95 % en poids de sels de sulfonates d'alpha-oléfine. Dans un mode de réalisation particulier, l'agent moussant est choisi parmi les sels de sulfonates d'alpha-oléfine, à l'exclusion de tout autre agent moussant. Les sels de sulfonates d'alpha-oléfine selon l'invention sont typiquement obtenus à partir d'alpha-oléfines ayant une chaîne carbonée en C10 à C20, de préférence 20 C12 à C18, plus préférentiellement de C14 à C16, ou d'un mélange de telles alpha- oléfines, selon des procédés connus de sulfonation (par exemple par réaction avec du trioxyde de soufre suivi d'une hydrolyse puis neutralisation). De tels sels de sulfonates d'alpha-oléfine peuvent contenir des sels solubles dans l'eau d'acides monosulfonique 3059662 5 d'oléfine, d'acides disulfonique d'oléfine, d'acide monosulfonique d'hydroxyalkane, d'acides disulfonique d'hydroxyalkane, et leurs mélanges. Le cation des sels de sulfonates d'alpha-oléfine est généralement un ion sodium mais d'autres sels de métal alcalin, des sels d'ammonium ou d'autres sels solubles dans l'eau peuvent également 5 être utilisés. La mousse est obtenue à partir d'eau comprenant typiquement 0,01 %, voire 0,05 %, ou 0,1 % à 2 %, voire 1 %, ou 0,8 % d'agent moussant, par mélange avec de l'air dans un générateur de mousse statique ou dynamique. La quantité d'air introduite est déterminée en fonction de la masse volumique souhaitée pour la mousse. Elle 10 présente généralement une masse volumique de 50, voire 80 ou 100 g/L à 300, voire 250 ou 200 g/L. La gâchée principale peut comprendre d'autres additifs, notamment des additifs de processabilité permettant d'adapter les propriétés de la gâchée en fonction des conditions de fabrication ainsi que d'autres agents fonctionnels permettant de 15 modifier les propriétés finale de la plaque de plâtre. Les additifs de processabilité bien connus de l'homme du métier peuvent être notamment des agents d'adhésion, des accélérateurs de prise, des retardateurs de prise, des agents fluidifiants. Les agents fonctionnels également bien connus de l'homme du métier peuvent être des agents biocides, des agents hydrofugeants, des agents anti-feu ou des agents de renforcement. 20 Il est à noter que, contrairement à ce que l'on pourrait penser, l'utilisation de recyclé hydrofuge pour la production de plaques de plâtre n'apporte aucune propriété hydrofuge aux plaques de plâtre ainsi produites. L'utilisation d'un agent hydrofugeant est donc nécessaire pour la fabrication de plaques de plâtre hydrofuges, même lorsque le plâtre comprend du recyclé hydrofuge. Or, il a été observé que l'utilisation conjointe 3059662 6 d'un agent hydrofugeant et de recyclé hydrofuge dans la fabrication de plaque de plâtre a un effet synergique négatif sur la stabilité des mousses obtenues avec des agents moussants classiques utilisés dans l'industrie plâtrière tels que les agents moussants de type alkyléthersulfates ou alkylsulfates. Le procédé selon l'invention mettant en oeuvre 5 un agent moussant comprenant des sels de sulfonates d'alpha-oléfine n'est au contraire pas significativement affecté par la présence simultanée d'agents hydrofugeants et de recyclé hydrofuge. Le procédé selon l'invention est donc particulièrement avantageux pour la fabrication de plaques de plâtre hydrofuges à partir de plâtre comprenant du recyclé hydrofuge. 10 Ainsi, dans un mode de réalisation particulier, la gâchée principale comprend un agent hydrofugeant. Celui-ci peut être ajouté soit à la mousse avant son introduction dans la gâchée principale, soit à la gâchée principale au moment de sa préparation. La gâchée principale comprend typiquement de 0,01 parts, voire 0,1 parts ou 0,5 parts à 5 parts, voire 2 parts ou 1 parts d'un agent hydrofugeant pour 100 parts en 15 poids de plâtre. L'agent hydrofugeant est de préférence choisi parmi les polyalkylhydrogénosiloxanes, notamment parmi les polyméthylhydrogénosiloxanes (PMEIS). Les polyalkylhydrogénosiloxanes sont des agents hydrofugeants bien connus de l'industrie plâtrière, et décrits par exemple dans US 5,135,805, US 5,624,418 ou WO 99/50200. Les polyalkylhydrogénosiloxanes selon l'invention présentent de 20 préférence le motif de répétition suivant -[SiH(R)-O]-, dans lequel R est un alkyl en Cl- C4, de préférence un méthyl. La gâchée principale peut également comprendre, pour 100 parts en poids de plâtre, chacun des additifs suivants indépendamment ou en combinaisons : 3059662 7 - 0,05 à 3 parts d'accélérateur de prise, par exemple le sulfate de calcium hydraté ou le sulfate de potassium ; - 0,05 à 15 parts d'un agent d'adhésion, par exemple un poly(acétate de vinyl), un poly(alcool vinylique), un amidon, notamment préalablement traité avec un acide 5 ou pré-gélatinisé, une dextrine ou une farine végétale, notamment de blé ou de maïs ; - 0,001 à 10 parts d'un biocide, par exemple les carbamates, tel que le 3-iodoprop-2- yn-l-yl butylcarbamate, ou les complexes de pyrothione ; - 0,1 à 20 parts d'au moins un agent anti-feu, par exemple la vermiculite, la silice, 10 notamment de dimension micrométrique ou une argile ; et/ou - 0,05 à 20 parts d'au moins un agent de renforcement, par exemple des fibres de polymère, des fibres minérales, notamment en verre, ou végétales. Le procédé de fabrication d'une plaque de plâtre selon l'invention comprend de préférence une étape de formage, une étape de prise et une étape de séchage, ladite 15 étape de formage comprenant : - la fourniture d'une première feuille de parement; - le déversement d'une gâchée principale; - la fourniture d'une seconde feuille de parement ; et - le formage de la plaque de plâtre à l'aide d'un extrudeur ; 20 dans lequel gâchée principale comprenant de l'eau, du plâtre et une mousse obtenue à partir d'un mélange d'eau et d'agent moussant, caractérisé en ce que l'agent moussant comprend des sels de sulfonates d'alpha-oléfine et en ce que le plâtre comprend du recyclé hydrofuge. 3059662 8 La Fig. 1 illustre de manière schématique un exemple de ligne industrielle de fabrication de plaque de plâtre. Une première feuille de parement 1 formant généralement la face avant de la plaque de plâtre (face visible lors du montage de la plaque) est entraînée par une courroie de transport. La gâchée principale est déversée à 5 partir d'un mélangeur principal 4 sur la première feuille de parement. Une deuxième feuille de parement 5 est amenée au-dessus de la gâchée principale au niveau de l'extrudeur principal 6. Une bande de plâtre est extrudée à l'épaisseur voulue par l'extrudeur principal 6 qui répartit la gâchée principale pour former la couche qui donnera le corps de la plaque. Après le transport de la bande de plâtre pendant une 10 durée appropriée pour permettre une prise suffisante du plâtre, la bande de plâtre est coupée à la dimension souhaitée par un couteau rotatif 7. La plaque est ensuite généralement retournée pour éviter d'endommager la face avant de la plaque et transportée vers une série de séchoirs à étage 8 pour compléter la prise du plâtre et éliminer l'eau excédentaire avant d'être conditionnée et envoyée en zone de stockage 9. 15 Pour améliorer les propriétés mécaniques des plaques de plâtre, il est également connu de former une couche de plâtre plus dense sur une face, ou sur les deux faces, et éventuellement sur les bords de la plaque de plâtre. Pour cela, une première couche de gâchée plus dense, appelée couche de roller coating, est déversée et formée sur la première feuille de parement, en amont du déversement de la gâchée 20 principale qui forme alors une deuxième couche appelée corps de la plaque de plâtre. Eventuellement, une deuxième couche de gâchée plus dense, pour former une deuxième couche de roller coating, est déversée sur la couche de gâchée principale en amont de la deuxième feuille de parement. Dans ce mode de réalisation, le procédé de fabrication d'une plaque de plâtre selon l'invention comprend une étape de formage, une étape de 25 prise et une étape de séchage, ladite étape de formage comprenant: 3059662 9 - la préparation d'une gâchée principale; - la préparation d'une gâchée secondaire; - optionnellement, la préparation d'une gâchée tertiaire, celle-ci pouvant être identique ou différente de la gâchée secondaire; 5 - la fourniture d'une première feuille de parement; - le déversement de la gâchée secondaire sur la première feuille de parement, ladite gâchée secondaire formant une première couche de plâtre; - le déversement de la gâchée principale sur la première couche de plâtre, ladite gâchée principale formant une deuxième couche de plâtre; 10 - optionnellement, le déversement de la gâchée tertiaire sur la deuxième couche de plâtre, ladite gâchée tertiaire formant une troisième couche de plâtre; - la fourniture d'une seconde feuille de parement sur la deuxième gâchée ; et - le formage de la plaque de plâtre à l'aide d'un extrudeur ; dans lequel gâchée principale comprend de l'eau, du plâtre et une mousse obtenue à 15 partir d'un mélange d'eau et d'agent moussant, caractérisé en ce que l'agent moussant comprend des sels de sulfonates d'alpha-oléfine et en ce que le plâtre comprend du recyclé hydrofuge. En référence à la Fig. 1, la gâchée secondaire est alors déversée en continu à partir d'un mélangeur secondaire 2 sur la première feuille de parement 1 et formée en 20 une première couche homogène par un ensemble de rouleaux 3. Cette première couche donnera la couche de roller coating. A une distance déterminée permettant une prise suffisante de la première couche, la gâchée principale est ensuite déversée à partir du mélangeur principal 4 sur la première couche. Le procédé suit ensuite sont cours comme décrit plus haut. Après prise et séchage, la première gâchée forme donc une couche de 25 roller coating alors que la gâchée principale forme le corps de la plaque. 3059662 10 La gâchée secondaire, de même que la gâchée tertiaire, destinée à la couche de roller coating peut être préparée indépendamment ou, comme illustré sur la Fig.1, elle peut être obtenue à partir de la gâchée principale. Dans ce dernier cas, une conduite permet d'acheminer une partie de la gâchée principale depuis le mélangeur principal 4 5 jusqu'au mélangeur secondaire 2. Il est alors nécessaire d'y ajouter un agent anti- mousse et éventuellement un agent fluidifiant pour casser au moins en partie la mousse présente dans la gâchée principale et obtenir une couche de roller coating ayant la densité souhaitée, plus dense que la couche principale formant le corps de la plaque. De façon alternative, la gâchée principale peut être obtenue à partir de la gâchée secondaire. 10 Dans ce cas, la gâchée secondaire est préparée dans le mélangeur secondaire et une conduite permet d'acheminer une partie de la gâchée secondaire depuis le mélangeur secondaire jusqu'au mélangeur principal. La gâchée secondaire peut, comme pour la gâchée principale, comprendre des additifs tels que mentionnés ci-dessus. Ces additifs sont généralement ajoutés dans la gâchée secondaire dans des proportions équivalentes 15 à celles mentionnées pour la gâchée principale. Certains ajouts peuvent être également réalisés au niveau du mélangeur principal pour ajuster les propriétés de la gâchée principale. En particulier, une première mousse peut être introduite dans la gâchée secondaire au niveau du mélangeur secondaire tandis qu'une seconde mousse peut être introduite dans la gâchée principale au niveau du mélangeur principal. Lesdites 20 première et deuxième mousses peuvent être identiques ou différentes (notamment en terme de masse volumique et/ou de taille de bulles) et sont généralement introduites en quantités différentes dans les gâchées respectives. La présente invention concerne également une plaque de plâtre obtenue par le procédé tel que défini ci-dessus. La plaque de plâtre a généralement une épaisseur de 25 6 à 25 mm, de préférence 10 à 20 mm. 3059662 11 L'utilisation de recyclé hydrofuge dans la fabrication des plaques de plâtre avec le procédé selon l'invention n'affecte pas significativement les propriétés des plaques de plâtre obtenues. Lorsque des plaques de plâtre hydrofuges sont fabriquées, celles-ci satisfont notamment les propriétés d'hydrofugation requise, à savoir : 5 - absorption d'eau REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication de plaques de plâtre comprenant : - la préparation d'une mousse à partir d'un mélange comprenant de l'eau et un agent moussant ; - la préparation d'une gâchée principale comprenant de l'eau, du plâtre et la mousse préparée précédemment ; et la mise en forme de la gâchée principale pour obtenir la plaque de plâtre ; caractérisé en ce que l'agent moussant comprend des sels de sulfonates d'alpha-oléfine et en ce que le plâtre comprend du recyclé hydrofuge. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sels de sulfonates d'alpha-oléfine ont une longueur de chaîne de C10 à C20, de préférence de C12 à C18, plus préférentiellement de C14 à C16. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les sels de sulfonates d'alpha-oléfine sont choisis parmi les sels solubles d'acides monosulfonique d'oléfine, d'acides disulfonique d'oléfine, d'acide monosulfonique d'hydroxyalkane, d'acides disulfonique d'hydroxyalkane, et leurs mélanges. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les sels de sulfonates d'alpha-oléfine sont des sels de métal alcalin ou des sels d'ammonium, de préférence des sels de sodium. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le plâtre comprend 1 à 50 % en poids de recyclé hydrofuge par rapport au poids sec total de plâtre. 3059662 18 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le recyclé hydrofuge comprend 5 ppm à 10000 ppm en poids de polysiloxanes réticulés par rapport au poids sec de plâtre. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un 5 agent hydrofugeant est ajouté soit à la mousse avant son introduction dans la gâchée principale, soit à la gâchée principale au moment de sa préparation. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'agent hydrofugeant est choisi parmi les polyalkylhydrogénosiloxanes. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que 10 ledit procédé comprenant une étape de formage, une étape de prise et une étape de séchage, caractérisé en ce que l'étape de formage comprend: - la fourniture d'une première feuille de parement; - le déversement de la gâchée principale; - la fourniture d'une seconde feuille de parement; et 15 - le formage de la plaque de plâtre à l'aide d'un extrudeur. 10. Plaque de plâtre obtenue selon l'une des revendications 1 à 9.