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FR3002769A1 - Composition de mortier anti-poussiere - Google Patents

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FR3002769A1
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Saint Gobain Weber SA
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Abstract

La présente invention porte sur une composition pulvérulente à base de liant comprenant au moins un liant minéral, un additif anti-poussière qui est un composé organique azoté, phosphoré ou sulfuré comprenant au moins 8 atomes de carbone, et des granulats, agrégats et/ou sable, ou autres charges inertes, sur le procédé de préparation d'une telle composition et sur des matériaux de construction obtenus après gâchage de ladite composition.

Description

COMPOSITION DE MORTIER ANTI-POUSSIERE La présente invention est relative à une composition à base de liant minéral, comprenant un additif anti-poussière, à son procédé de préparation et à l'utilisation d'une telle composition dans le domaine des produits de construction, comme par exemple en tant que mortiers-colles, enduits de façades, enduits intérieurs ou de sols, chapes, joints.... Ces compositions à base de liant hydraulique comprennent différents ingrédients sous forme de poudre et sont généralement stockées à l'état pulvérulent dans des sacs. Lors de la mise en oeuvre sur chantiers, ces sacs sont vidés et la poudre est mélangée avec de l'eau : on parle d'opération de gâchage. Une fois gâché, le produit ainsi obtenu peut être appliqué sur le support choisi. Les particules présentes dans ces compositions ont des tailles qui peuvent varier de quelques micromètres à quelques millimètres et certaines d'entre elles sont susceptibles de produire d'importantes émissions de poussières, particulièrement gênantes pour l'utilisateur lors de la manipulation du produit lorsqu'il est à l'état pulvérulent. La réduction des émissions de poussières est par conséquent une préoccupation majeure dans ce domaine. Les demandes WO 2006/084588 et EP 1783 105 proposent d'utiliser une substance organique hydrocarbonée telles que des huiles minérales ou huiles paraffiniques comme additifs anti-poussière. La demande WO 2012/017169 décrit l'utilisation d'un additif fluide comprenant un composé hydrocarboné de type huile comprenant des groupes esters. Toutefois, les réglementations évoluent et certaines huiles d'hydrocarbures utilisées aujourd'hui présentent un risque important par inhalation. Il existe donc un besoin de mettre au point de nouvelles compositions à base de liant hydraulique comprenant d'autres types d'additifs anti-poussières, n'ajoutant pas de risques EHS (Environnement, Hygiène Et Sécurité) sur les produits finis, et conservant les qualités d'usages recherchées comme par exemple les propriétés mécaniques, notamment les propriétés d'adhérence. C'est dans ce cadre que s'inscrit la présente invention.
Les inventeurs ont découvert de manière surprenante que l'ajout, en tant qu'additif, d'un composé hydrocarboné à chaine longue, c'est-à-dire comprenant au moins 8 atomes de carbone, et comprenant un hétéroatome choisi parmi l'azote, le soufre ou le phosphore dans des compositions pulvérulentes permettait avantageusement de réduire les émissions de poussières lors de leur utilisation. La présente invention porte sur une composition pulvérulente à base de liant comprenant au moins : -un liant minéral, -un additif anti-poussière qui est un composé choisi parmi : - les amines aliphatiques de formule NR1R2R3 dans laquelle les groupements R1, R2 et R3, identiques ou différents, représentent l'hydrogène ou des radicaux hydrocarbonés linéaires, alkyles ou alkylènes, non substitués par un groupement hydroxyle, éventuellement ramifiés, saturés ou insaturés, le nombre total d'atomes de carbone desdites amines étant supérieur ou égal à 8, au moins un des groupements R1, R2 et R3 étant différent de l'hydrogène, - les phosphates de formule P(0)(0R1')(0R2')(0R3'), les esters de phosphites de formule P (0R1')(0R2')(0R3'), les phosphines de formule PR1'R2'R3' ou les phosphonates de formule P(0)(0R1')(0R2')(R3') dans laquelle les groupements R1', R2' et R3' représentent des radicaux hydrocarbonés, alkyles ou alkylènes, non substitués par un groupement hydroxyle, éventuellement ramifiés, saturés ou insaturés, le nombre total d'atomes de carbone desdits phosphates étant supérieur ou égal à 8, - les sulfures de formule SRI "R2" dans laquelle les groupements R1", R2" représentent l'hydrogène ou des radicaux hydrocarbonés, alkyles ou alkylènes, non substitués par un groupement hydroxyle, éventuellement ramifiés, saturés ou insaturés, le nombre total d'atomes de carbone desdits sulfures étant supérieur ou égal à 8, au moins un des groupements R"1 et R"2 étant différent de l'hydrogène et - des granulats, agrégats et/ou sable, ou autres charges inertes. 3002 769 3 L'ajout de cet additif anti poussière ne modifie pas les performances mécaniques ou physicochimiques, notamment les performances d'adhérence, des produits obtenus à partir de cette composition. 5 Les composés utilisés comme additifs anti-poussière présentant l'avantage d'être moins polaires que les alcools par exemple, puisqu'ils ne comprennent pas de groupement hydroxyle donc de liaisons -OH. Plus la chaine hydrocarbonée est longue, moins le composé est polaire et meilleures seront ses performances en tant qu'additif anti-poussière. 10 On entend par radical hydrocarboné « alkyle », un radical monovalent linéaire ou cyclique, provenant de l'enlèvement d'un atome d'hydrogène dans la molécule d'un hydrocarbure. On entend par radical hydrocarboné « alkylène », un radical bivalent provenant de l'enlèvement de deux atomes d'hydrogène sur deux atomes de carbone différents 15 d'un hydrocarbure saturé. De façon préférée, l'additif anti-poussière est un composé choisi parmi les amines aliphatiques de formule NR1R2R3, ou les phosphates de formule P(0)(0R1')(0R2')(0R3') dans lesquelles les groupements R1, R2, R3, et R1', R2' R3' 20 identiques ou différents, représentent des radicaux hydrocarbonés linéaires, alkyles ou alkylènes, non substitués par un radical hydroxyle, éventuellement ramifiés, saturés ou insaturés, comprenant un nombre total d'atomes de carbone supérieur ou égal à 8. 25 La teneur en additif dans la composition selon la présente invention est comprise entre 0,1 et 2% en poids par rapport au poids total de la composition, de préférence entre 0,4 et 1,5% en poids. De façon préférée, l'additif anti-poussière comprend au moins un composé 30 organique avec un hétéroatome tel que décrit ci-dessus comprenant plus de 12 atomes de carbone, et encore plus préférentiellement plus de 16 atomes de carbone.
A titre d'exemple de composés azotés utilisables selon la présente invention, on peut citer la tributylamine, la tripenthylamine, la trihexylamine, la N,N- diméthylhexadécylamine, la N,N-diméthyltétradécylamine, la N,N- diméthyldodécaneamine, la N,N-diméthyloctadécylamine, la N-éthyldidécylamine, la N-méthyldidodécylamine, la N,N-diéthylhexadécylamine, la N-méthyl-Noctyldécan-1-amine, la N-éthyl-N-heptyldodécan-1-amine, la N-éthyl-Nhexyldodécan-1-amine, l'octylamine, la décylamine, la N-méthyl-N-octylamine, la N-éthyl-N-décylamine. A titre de composés phosphorés utilisables dans la présente invention, on peut citer le tris(2-éthylhexyl) phosphate, le bis(2-ethylhexyl) phosphite, le tris(2-éthylhexyl) phosphite, le trioctyle phosphate, le tributyle phosphate, le tributyle phosphite, le tétraisopropylméthylène diphosphonate. A titre d'exemple de composés soufrés utilisables selon la présente invention, on peut citer le N-amyl sulfide, le dioctyl sulfide, 1,8-octanedithiol , le lauryl sulfate 15 d'ammonium. L'additif selon la présente invention peut être un mélange de plusieurs composés organiques comprenant le même hétéroatome, l'un au moins un des composés présents dans le mélange comprenant au moins 8 atomes de carbone et étant 20 défini tel que décrit précédemment. L'additif anti-poussière selon la présente invention peut également comprendre, en plus du ou des composés organiques comprenant un hétéroatome décrits ci-dessus, un composé permettant de réduire encore davantage la polarité de l'additif. La 25 teneur de ce composé varie préférentiellement entre 0,1 et 1% poids par rapport au poids total de la composition, et de préférence entre 0,1 et 0,40% poids. De façon préférée, ce composé est miscible avec le composé organique comprenant l'hétéroatome. Il est par exemple choisi parmi les huiles minérales, les huiles de paraffine, les polyoléfines ou leurs mélanges. Un additif constitué d'un mélange 30 d'huile et de composé organique comprenant un hétéroatome tel que défini précédemment permet avantageusement d'être moins visqueux qu'un additif uniquement à base d'huile. L'ajout d'huile est particulièrement avantageux dans les cas où l'additif anti-poussière est un composé organique comprenant entre 8 et 16 atomes de carbone. L'additif est de façon préférée sous forme liquide à température ambiante. Il peut se présenter sous la forme d'une émulsion, si ses constituants ne sont pas miscibles. De façon préférée, la phase continue, encore appelée phase dispersante de l'émulsion, est formée par le constituant qui est le moins polaire. La composition selon la présente invention comprend un liant minéral qui est au moins un composé choisi parmi un liant hydraulique, une source de sulfate de calcium ou de la chaux. Le liant hydraulique est choisi, de préférence, 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. Le liant hydraulique peut être constitué d'un des ciments cité ci-dessus, ou bien être un mélange. Le sulfate de calcium peut être du plâtre ou hémihydrate, du gypse ou de l'anhydrite.
La composition selon la présente invention comprend également des granulats, agrégats et/ou sables, ou autres charges inertes qui jouent notamment sur la rhéologie, l'épaisseur, la dureté, la densité, l'aspect final et la perméabilité du matériau de construction obtenu. Les granulats, agrégats et/ou sables sont généralement formés de sables siliceux, calcaires et/ou silico-calcaires et ont une granulométrie variant entre 100 pm et 3 mm. Les charges inertes peuvent par exemple être des billes de polystyrène ou de perlite, de la vermicullite ou des granulats de verre expansé.
La composition selon la présente invention peut en outre comprendre une poudre de polymère hydrodispersible et/ou un latex. Une poudre de polymère hydrodispersible est une poudre de polymère qui, lorsqu'elle est mélangée dans un milieu aqueux, se divise en petites particules, formant une dispersion stable dans l'eau. On citera par exemple les polymères thermoplastiques comme les copolymères éthyléniques, vinyliques, styréniques, acryliques ou esters acryliques, les polymères élastomères, comme les copolymères de styrène et de butadiène ou les nitriles.
Le terme « latex » désigne en particulier les polymères latex classiquement utilisés dans les matériaux de construction. On peut citer par exemple les latex élastomères, les latex thermoplastiques et les latex thermodurcissables. On entend par latex une émulsion ou dispersion aqueuse d'une ou plusieurs substances polymères naturelles ou synthétiques.
De préférence, la poudre de polymère de polymère hydrodispersible et/ou le latex comprend un polymère tel que le polyéthylène, le polyisoprène, le polystyrène, le polychlorure de vinyle, un polybutadiène ou un de ses dérivés, un dérivé de l'acide polyacrylique, le polyacétate de vinyle, le polylaurate de vinyle, le polyversatate de vinyle, un copolymère d'acétate de vinyle et d'éthylène, un dérivé de copolymère de styrène et d'acide acrylique, ou un copolymère de styrène et de butadiène. De façon classique, la composition peut comprendre entre 0 et 20% poids, de préférence entre 0 et 5% poids de poudre de polymère hydrodispersible et/ou de latex.
La composition selon la présente invention peut comprendre en outre des charges appelées fillers, calcaires ou siliceux, de granulométrie généralement inférieure à 150 pm. Elle peut comprendre également des agents rhéologiques, des agents rétenteurs d'eau, des agents entraîneurs d'air, des agents épaississants, des agents de protection biocides, des fongicides, des agents dispersants, des pigments, des accélérateurs et/ou des retardateurs, ainsi que d'autres agents pour améliorer la prise, le durcissement, la stabilité des produits après application et notamment pour ajuster la couleur, l'ouvrabilité, la mise en oeuvre ou l'imperméabilité. La teneur en additifs et adjuvants varie classiquement entre 0,1 et 10% en poids par rapport au poids total de la composition.
La présente invention porte également sur un procédé de préparation de la composition décrite ci-dessus. L'additif est mélangé avec les autres constituants de ladite composition par toute technique connue de l'homme de l'art. Selon un mode de réalisation préférée, quand la composition comprend des granulats, agrégats et/ou sables ou charges inertes, l'additif est d'abord mélangé avec ces constituants. Le mélange obtenu après ajout est ensuite mélangé avec les autres constituants, c'est-à-dire avec le liant minéral et les éventuels autres additifs présents.
La présente invention porte également sur les matériaux de construction à base de liant minéral tels que des mortiers, des enduits, des plâtres, des chapes ou des joints de carrelage comprenant la composition décrite ci-dessus, une fois mélangée avec de l'eau.
Les exemples ci-dessous illustrent l'invention sans en limiter la portée. Exemples Une composition Cl de mortier sec est préparée en mélangeant les constituants suivants (les pourcentages donnés correspondent à des pourcentages massiques) : 40% de ciment Portland type CEM I, 53,55% de sable de taille de grain inférieure à lmm, 5% de latex Vinnapas N 5010RE (Wacker), 0.45% d'éther de cellulose, 1% de formiate de calcium. A partir de cette composition Cl de référence, on prépare les compositions C2 à C8, en ajoutant différents composés comprenant des hétéroatomes et liquides à 30 température ambiante, et de pureté supérieure à 90%, seuls ou en mélange avec une huile minérale : -1% dibutylamine par rapport à la masse totale de la composition C1. On obtient ainsi la composition C2, non conforme à l'invention. -1% de tributanolamine par rapport à la masse totale de la composition C1. On obtient ainsi la composition C3, non conforme à l'invention. -1% de tripentylamine par rapport à la masse totale de la composition C1. On obtient ainsi la composition C4. -0.8% de tripentylamine et 0.3% d'huile minérale Sivano 1 de Cogelsa (viscosité ISO VG d'une valeur de 22 cSt à 40°C) par rapport à la masse totale de la composition C1. On obtient ainsi la composition C5. -1% de N-diméthylhexadécylamine par rapport à la masse totale de la composition C1. On obtient ainsi la composition C6 selon la présente invention. - 1% de tris(2-éthylhexyl) phosphate par rapport à la masse totale de la composition C1. On obtient ainsi la composition C7 selon la présente invention. - 1% de tris(2-éthylhexyl) phosphate et 0,3% d'huile minérale Sivano 1 de Cogelsa (viscosité ISO VG d'une valeur de 22 cSt à 40°C) par rapport à la masse totale de la composition C1. On obtient ainsi la composition C8 selon la présente invention.
L'efficacité des additifs à réduire les émissions de poussière des mortiers est qualifiée en observant la quantité de poussière émise lors d'une chute de 100g de mortier sec dans un tube transparent de hauteur 50cm disposé verticalement. Les compositions de mortiers sont notées en fonction de la poussière générée par cette chute : la note « 0 » équivaut à une forte émission de poussière correspondant à l'échantillon de Cl de référence sans agent anti-poussière. On observe après la chute du mortier dans le tube, une poussière épaisse remontant hors du tube. La note « ++ » équivaut à une faible émission de poussière remontant de moins de la moitié de la hauteur du tube. La note « + » équivaut aux cas intermédiaires : un dégagement de poussière remontant au-dessus de la moitié de la hauteur du tube. Les résultats obtenus pour les compositions Cl à C8 sont résumés dans le tableau 1.
Réduction des Réduction des Réduction des émissions de émissions de émissions de poussières après 10 minutes poussières après 7 jours poussières après 28 jours Composition Cl 0 0 0 (référence) Composition C2 + 0 0 Composition C3 0 0 0 Composition C4 ++ ++ + Composition C5 ++ ++ ++ Composition C6 ++ ++ ++ Composition C7 ++ + + Composition C8 ++ ++ + Tableau 1 On note un effet notable de la réduction de poussières lorsqu'on utilise des additifs anti-poussière comprenant des chaînes hydrocarbonées longues (supérieures à 8 atomes de carbone) et un hétéroatome.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS1. Composition pulvérulente à base de liant caractérisée en ce qu'elle comprend au moins: -un liant minéral, -un additif anti-poussière qui est un composé choisi parmi : - les amines aliphatiques de formule NR1R2R3 dans laquelle les groupements R1, R2 et R3, identiques ou différents, représentent l'hydrogène ou des radicaux hydrocarbonés linéaires, alkyles ou alkylènes, non substitués par un groupement hydroxyle, éventuellement ramifiés, saturés ou insaturés, le nombre total d'atomes de carbone desdites amines étant supérieur ou égal à 8, au moins un des groupements R1, R2 et R3 étant différent de l'hydrogène, - les phosphates de formule P(0)(0R1')(0R2')(0R3'), les esters de phosphites de formule P (0R1')(0R2')(0R3'), les phosphines de formule PR1'R2'R3' ou les phosphonates de formule P(0)(0R1')(0R2')(R3') dans laquelle les groupements R1', R2' et R3' représentent des radicaux hydrocarbonés, alkyles ou alkylènes, non substitués par un groupement hydroxyle, éventuellement ramifiés, saturés ou insaturés, le nombre total d'atomes de carbone desdits phosphates étant supérieur ou égal à 8, - les sulfures de formule SRI "R2" dans laquelle les groupements R1", R2" représentent l'hydrogène ou des radicaux hydrocarbonés, alkyles ou alkylènes, non substitués par un groupement hydroxyle, éventuellement ramifiés, saturés ou insaturés, le nombre total d'atomes de carbone desdits sulfures étant supérieur ou égal à 8, au moins un des groupements R"1 et R"2 étant différent de l'hydrogène, et des granulats, agrégats et/ou sable ou autres charges inertes.
  2. 2. Composition selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'additif anti- poussière est un composé choisi parmi les amines aliphatiques de formule NR1R2R3 ou les phosphates de formule P(0)(0R1')(0R2')(0R3') dans lesquelles les groupements R1, R2, R3, et R1', R2' R3' identiques ou différents,représentent des radicaux hydrocarbonés linéaires, alkyles ou alkylènes, non substitués par un groupement hydroxyle, éventuellement ramifiés, saturés ou insaturés, le nombre total d'atomes de carbone étant supérieur ou égal à 8.
  3. 3. Composition selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que ledit additif est un composé comprenant plus de 12 atomes de carbone, de préférence plus de 16 atomes de carbone.
  4. 4. Composition selon la revendication 1 à 3 caractérisée en ce que la teneur dudit additif est comprise entre 0,1 et 2% en poids par rapport au poids total de la composition, de préférence entre 0,4 et 1,5% en poids.
  5. 5. Composition selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'additif est un mélange de plusieurs composés organiques comprenant le même hétéroatome, l'un au moins un des composés présents dans le mélange comprenant au moins 8 atomes de carbone.
  6. 6. Composition selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que l'additif comprend en outre un composé permettant de réduire la polarité du ou des composés organiques comprenant un hétéroatome.
  7. 7. Composition selon la revendication 6 caractérisé en ce que la teneur en composé permettant de réduire la polarité est comprise entre 0,1 et 1% poids par rapport au poids total de la composition, de préférence entre 0,1 et 0,40% poids.
  8. 8. Composition selon l'une des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce que ledit composé permettant de réduire la polarité est choisi parmi les huiles minérales, les huiles paraffiniques, les polyoléfines ou leurs mélanges.
  9. 9. Composition selon l'une des revendications 5 à 8 caractérisée en ce que l'additif est sous forme d'émulsion.
  10. 10. Composition selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le liant minéral est au moins un composé 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, de la chaux.
  11. 11. Composition selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une poudre de polymère hydrodispersible et/ou un latex.
  12. 12. Composition selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des charges ou fillers, calcaires ou siliceux.
  13. 13.Composition selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des agents rhéologiques, des agents rétenteurs d'eau, des agents entraîneurs d'air, des agents épaississants, des agents de protection biocides, des fongicides, des agents dispersants, des pigments, des accélérateurs et/ou des retardateurs.
  14. 14. Procédé de préparation d'une composition selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'additif est d'abord ajouté aux sables, granulats et/ou agrégats ou charges inertes présents dans la composition, le mélange obtenu étant ensuite mélangé avec le liant minéral et les additifs ou adjuvants éventuellement présents.
  15. 15. Matériaux de construction à base de liant minéral tels que des mortiers, des enduits, des plâtres, des chapes ou des joints de carrelage comprenant la composition selon l'une des revendications 1 à 12 mélangée avec de l'eau.
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