TITRE : MATERIAU A BASE DE PLATRE

L’invention se rapporte à un matériau à base de plâtre, en particulier un mélange sec ou humide, une plaque de plâtre ou un carreau de plâtre destinés à l’aménagement intérieur de bâtiments d’habitation, ainsi qu’à son utilisation pour le confort à l’intérieur des bâtiments.

Le confort à l'intérieur des bâtiments, en particulier en matière de qualité de l'air, est de plus en plus au cœur des préoccupations des occupants et des constructeurs.

Les composés organiques volatils (COV) sont des substances chimiques à base de carbone et d'hydrogène présents dans l’air à l’état gazeux. La directive n°2010/75 de l’union européenne du 24 novembre 2010 les définit comme tout composé organique ayant une pression de vapeur de 0,01 kPa ou plus à une température de 293,15 K ou ayant une volatilité correspondante dans les conditions d'utilisation particulières. Ils comprennent des substances chimiques de diverses natures comme des alcanes, des alcènes tels que les terpènes, des alcynes, des alcools, des aldéhydes tels que le formaldéhyde, l’acétaldéhyde, le propionaldéhyde, le cronotaldéhyde, le butyraldéhyde, le benzaldéhyde, le valéraldéhyde, l’héxaldéhyde ou l’heptanaldehyde, des cétones, des éthers tels que les éthers de glycols, des hydrocarbures aromatiques tels que le benzène et le toluène, ou des hydrocarbures halogénés tels que le tétrachloroéthylène et le dichlorobenzène. Des COV sont présents dans la plupart des peintures, matériaux de construction, dissolvants, détergents, combustibles, ainsi que dans les résines, vernis ou colles utilisés pour le mobilier ou les appareils électriques, ou encore dans les fumées de cigarettes. Ces COV se retrouvent dans l’air ambiant des bâtiments et, même si leur quantité paraît faible, ils peuvent à la longue incommoder les personnes qui y sont exposées voire affecter leur santé. En particulier, certains COV peuvent provoquer des réactions allergiques, des problèmes respiratoires, des nausées ou des maux de tête.

Ces dernières années, la proportion de COV émise par les matériaux précités a fortement diminué du fait d’une réglementation plus stricte. Pour autant, les matériaux alternatifs à faible, ou sans, émission de COV présentent souvent un coût plus élevé et des niveaux de performance plus faible.

Parallèlement aux efforts réalisés pour maîtriser l’émission de COV, différents moyens permettant de réduire la quantité de COV dans l'air ambiant ont été proposés. Ainsi, certains matériaux de construction à propriétés purificatrices d’air existants font par exemple appel à la technique de l’oxydation photocatalytique avec l’utilisation de particules d’oxyde de titane. L’inconvénient principal de ces matériaux est la nécessité d’avoir une source de lumière appropriée pour que le processus se fasse efficacement. Il a également été proposé d’incorporer des agents fixateurs ou chimisorbant (scavenger) dans les matériaux de construction pour réduire la quantité de COV dans l’air ambiant à l’intérieur des bâtiments. On peut citer comme exemples les composés à méthylènes actifs, tels que l’acétoacétamide, les tannins, les aminoalcools, les amides et les hydrazides. Si ces agents peuvent permettre de piéger efficacement certains COV (en particulier les aldéhydes tels que le formaldéhyde), ils s'avèrent généralement inefficaces pour piéger d'autres composés organiques volatils (tels que xylène, toluène, éthylbenzène, décane, etc).

Un autre type de problématique rencontré dans les bâtiments est lié à l'humidité, laquelle peut être importante dans certaines pièces et entraîner notamment des moisissures ; inversement un air trop sec ou des variations importantes d'humidité peuvent également nuire au confort des occupants. Il est connu pour remédier aux problèmes d'humidité d'utiliser d'autres types de composés captant les molécules d'eau (qui sont polaires), par exemple des minéraux de type montmorillonite composés de silicate d’aluminium et de magnésium, ce genre de composés n’ayant par contre aucun effet sur le piégeage d'une grande partie des composés organiques volatils qui sont pour nombre d'entre eux apolaires (tels que : xylène, éthylbenzène, décane, etc). En outre, il n'est souvent pas suffisant de simplement capter les molécules d'eau, le relargage d'eau pouvant également être recherché dans le cas où l'air est ou devient trop sec.

La résolution de ces différentes problématiques oblige donc le cas échéant à combiner différents types de solutions et/ou composés, parfois antinomiques.

La présente invention vise ainsi à proposer un matériau à base de plâtre, en particulier pour l’aménagement intérieur, et notamment pour l'utilisation comme enduit de sous- couche ou comme enduit de finition, cet enduit étant destiné par exemple à niveler et/ou protéger une surface à revêtir avant l'application de la couche de peinture (à caractère généralement principalement esthétique), cet enduit possédant à la fois des propriétés de purification de l'air ambiant eu égard aux différents types de composés volatils organiques (COV) pouvant s’y trouver et des propriétés de régulation de l’humidité, la purification relative aux COV ne se limitant pas qu'à celle du formaldéhyde mais concernant également d’autres COV en particulier apolaires (tels que le xylène, toluène, éthylbenzène, décane...), et les COV captés par le matériau à base de plâtre ne subissant pas en outre de désorption à température ambiante, et les propriétés de régulation de l’humidité ne consistant pas seulement en des propriétés de captage d’humidité mais permettant tour à tour de capter l'excès d'humidité et de re-libérer cette humidité si en revanche l’air devient trop sec et/ou lorsque l’on ventile la pièce.

Ce but est atteint grâce au matériau selon l'invention. La présente invention porte donc sur un matériau à base de plâtre caractérisé en ce qu'il comprend un charbon actif, présentant (initialement, avant incorporation dans le matériau) :

- une surface spécifique supérieure ou égale à 875 m ² /g et inférieure ou égale à 1300 m ² /g et/ou un indice d’iode supérieur ou égal à 900 mg/g et/ou une capacité de sorption d’au moins 7 mg de toluène par g de charbon actif, et

- une variation de masse moyenne A _m(S) en sorption d'au moins 2% et une variation de masse A _m(D4) après 4 cycles de sorption/désorption d’au plus 1.5%.

Les caractéristiques du charbon actif précité sélectionné selon l’invention sont celles du charbon actif initial (c'est-à-dire non encore incorporé dans le matériau), tel qu'il est ajouté dans le matériau.

Le charbon actif utilisé dans le matériau selon l'invention peut être (initialement) de type granulaire (ou sous forme granulaire ou de granulés), c'est-à-dire formé de particules de formes irrégulières dans une gamme de taille principalement de l’ordre de 0,2 mm à 5 mm, ou sous forme de poudre, c’est-à-dire formé de particules de taille inférieure, généralement inférieure à 400 mpi, par opposition à d’autres formes de charbon actif existantes, par exemple sous forme extrudée (de forme régulière). Lorsque du charbon actif granulaire est utilisé, les particules de charbon actif sont en particulier majoritairement (à au moins 90% en poids, en particulier à au moins 95% en poids, voire 100% en poids) de taille (plus grande dimension de chaque particule) comprise entre 0.2 mm et 5 mm (bornes incluses), en particulier comprise entre 0.2 et 2 mm, voire notamment à au moins 90% en poids de taille comprise entre 0.42 mm et 1.7 mm (bornes incluses), la taille des particules étant évaluée en particulier par tamisage (notamment à l'aide de tamis référencés 12 et 40 en taille de Mesh US). Lorsque du charbon actif en poudre est utilisé, les particules de charbon actif sont en particulier majoritairement (à au moins 90% en poids, en particulier à au moins 95% en poids, voire 100% en poids) de taille (plus grande dimension de chaque particule) inférieure à 400 pm (bornes incluses), en particulier comprise entre 1 et 400 pm, voire notamment à au moins 90% en poids de taille comprise entre 10 et 200 pm (bornes incluses), la taille des particules étant évaluée en particulier à l’aide d’un tamis à jet d’air selon la norme ASTM-D-5158-93.

Préférentiellement, la masse volumique (également appelée usuellement densité) du charbon actif sélectionné est en outre relativement élevée, participant le cas échéant à une activité importante dudit charbon dans la présente invention, cette masse volumique (masse volumique apparente) étant supérieure ou égale à 400 kg/m ³ , de préférence supérieure ou égale à 440 kg/m ³ , voire supérieure ou égale à 500 kg/m ³ , voire supérieure ou égale à 530 ou 540 kg/m ³ , la masse volumique apparente du charbon actif utilisé étant déterminée en faisant le rapport de la masse d'un volume donné du matériau, sur ledit volume.

Le charbon actif incorporé dans la composition de matériau à base de plâtre selon l'invention est sélectionné de façon à présenter une porosité particulière se traduisant notamment par une surface spécifique supérieure ou égale à 875 m ² /g et inférieure ou égale à 1300 m ² /g et/ou par un indice d’iode supérieur ou égal à 900 mg/g et/ou par une capacité de sorption d’au moins 7 mg de toluène par g de charbon actif.

La surface spécifique du charbon actif sélectionné est mesurée par adsorption d’azote (théorie de l’ adsorption multiple des gaz à l’aide de déterminations de Brunauer, Emmett et Teller- méthode BET), conformément notamment à la norme ISO 9277 : 2010, et est, selon un premier mode avantageux selon l'invention, supérieure ou égale à 875 m ² /g, et de préférence supérieure ou égale à 900 m ² /g, en particulier supérieure à 900 m ² /g, notamment supérieure ou égale à 950 m ² /g, voire supérieure ou égale à 1000 m ² /g, et en outre est de préférence inférieure à ou égale 1300 m ² /g, en particulier inférieure ou égale à 1200 m ² /g, voire inférieure ou égale à 1100 m ² /g.

L’indice d’iode (iodine number) représente la masse d’iode (en milligrammes) absorbée par gramme de charbon, cet indice étant mesuré en particulier selon la norme ASTM D4607-14 pour une concentration en iode résiduel dans le filtrat de 0,02 N. L’indice d'iode est un indicateur relatif de porosité et peut le cas échéant aussi être considéré comme un indicateur de la surface spécifique du charbon actif. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, il est supérieur ou égal à 900 mg/g, voire supérieur ou égal à 1000 mg/g.

La capacité de sorption du charbon est déterminée de la façon suivante : la concentration en toluène est mesurée au cours du temps par spectrométrie de masse SILT-MS (Sélective Ion Llow Tube-Mass Spectrometry) à la sortie d’un réacteur en U où est contenu le matériau (le charbon pur) à tester. La concentration en toluène est d'abord mesurée en sortie de réacteur vide (sans échantillon) au cours du temps jusqu’à atteindre un palier qui correspond à la concentration initialement générée, afin de déterminer la courbe de mélange. Le matériau à tester est ensuite placé dans le réacteur puis la même concentration est générée de la même manière. La concentration en toluène en sortie de réacteur est ensuite mesurée au cours du temps. Un retard temporel est observé par rapport à la courbe de mélange pour ensuite atteindre l’état d’équilibre entre le toluène en phase gazeuse et le toluène adsorbé à la surface du matériau. Cet écart temporel correspond à une adsorption de toluène par le matériau testé. Une intégration permet alors de calculer l’aire entre les deux courbes et de déterminer la quantité de toluène adsorbée par le matériau, à la concentration considérée. Dans les mesures effectuées pour déterminer la capacité de sorption du charbon actif dans la présente invention, la concentration en toluène (pur) de l'air d’alimentation est de 360 pg/mf Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le charbon actif est sélectionné de façon à présenter une capacité de sorption d’au moins 7 mg de toluène par g de charbon actif, de préférence d’au moins 8 mg de toluène par g de charbon actif, en particulier d'au moins 9 mg de toluène par g de charbon actif.

Les indicateurs précédents sont liés à une certaine porosité du charbon actif sélectionné, lequel intègre avantageusement différents types de pores pouvant participer, chacun de façon différente, à la sorption des COV, et à la sorption ou la désorption des molécules d'eau. Le charbon actif sélectionné comprend ainsi avantageusement à la fois des micropores (de diamètres généralement inférieurs à 2 nm), et des mésopores (de diamètres généralement compris entre 2 et 50 nm), le diamètre (diamètre équivalent) qualifiant la taille des pores étant calculé à partir des mesures de volumes poreux effectuées par exemple en utilisant la méthode BET citée précédemment.

La nature ou l'origine du charbon actif utilisé influant le cas échéant sur la porosité, le charbon actif utilisé dans la composition de matériau à base de plâtre selon l'invention est en particulier choisi, dans un mode de réalisation avantageux selon l'invention, parmi les charbons actifs produits à partir (ou issus) de la houille (bituminous coal). Les charbons actifs peuvent en effet classiquement être fabriqués par pyrolyse de différentes matières premières carbonées telles que le bois, les coques de noix de coco ou d’autres matières organiques végétales, la houille, etc, les plus couramment utilisés étant ceux obtenus à partir de coques de noix de coco. L'utilisation d'un charbon actif défini selon l’invention et issu de la houille dans la composition de matériau à base de plâtre a permis d’obtenir des résultats particulièrement avantageux en terme d’obtention et de juste équilibre des diverses propriétés recherchées, comme illustré ultérieurement.

Comme défini précédemment, le charbon actif sélectionné selon l’invention présente également une variation de masse moyenne A _m (S) en sorption d'au moins 2%, et en particulier d'au moins 2.5%, voire d'au moins 3%, et une variation de masse A _m(D4) après 4 cycles de sorption/désorption d'au plus 1.5%, voire d'au plus 1.4%. Ces valeurs sont déterminées dans la présente invention en plaçant l’échantillon de charbon à tester dans un bêcher de 7.4 cm de diamètre jusqu'à l'obtention d'une épaisseur d'échantillon de 2 cm, l’ensemble étant placé dans une enceinte climatique Terchy et maintenu pendant 2 jours à une température de 23°C à une humidité relative de 33%, avant d'être soumis à 4 cycles de sorption/désorption (présentant chacun une phase de sorption suivie par une phase de désorption) et à une cinquième phase de sorption intervenant à la fin des 4 cycles, avec une durée d’exposition de 8 heures en (ad)sorption à 75% d'humidité relative et de 16 heures en désorption à 33% d'humidité relative. La masse de l'échantillon est mesurée à la fin de chaque phase de sorption (soit 5 mesures en sorption) et de chaque phase de désorption (soit 4 mesures en désorption) de façon à tracer des profils de variation de masse (en % par rapport à la masse de départ de l'échantillon (masse au début du premier cycle)) au cours du temps, la variation de masse moyenne A _m (S) (en %) en sorption (ou au cours des phases de sorption) correspondant à la moyenne arithmétique des variations de masses pour chacune des phases de sorption (moyenne de 5 valeurs) et la variation de masse A _m(D4) (en %) étant évaluée à la fin de la phase de désorption du 4ème cycle (dernière variation de masse en désorption) après les 4 cycles de sorption/désorption, comme illustré ultérieurement en figure 1, cette dernière valeur permettant notamment d'évaluer la symétrie/dissymétrie de la sorption/désorption d’eau.

Le charbon actif sélectionné présente également avantageusement des isothermes (représentant le taux en poids d'eau capté par le charbon actif par rapport à l'humidité relative de l’air ambiant) de sorption et de désorption (de vapeur d’eau) de forme sigmoïde (ou forme en S) présentant une première zone de sorption, respectivement de désorption, faible (avec une teneur en eau dudit charbon actif inférieure à 5% en poids) jusqu'à au moins 30 %, ou au moins 40% (et au plus 60%), d'humidité relative de l'air ambiant, et une deuxième zone de sorption, respectivement de désorption, forte (comparativement à la première zone, avec une variation de la teneur en eau du charbon allant de 5%, ou moins, en poids à au moins 30% en poids) se situant à l'intérieur de la plage allant de 30% à 80%, en particulier de 40 à 80%, d'humidité relative de l'air ambiant. Plus précisément, le charbon actif présente un isotherme de sorption (respectivement de désorption) dit "de type V” (sur le modèle des représentations données notamment dans la nomenclature de l'UICP), intégrant (comme illustré en figure 3 a) une zone A (respectivement A' pour la courbe de désorption) de faible pente, puis une zone B (respectivement B’) de forte pente (comparativement notamment à la zone A, respectivement A’) où la sorption augmente (respectivement la désorption s'opère) de façon importante, et une zone C (respectivement C) de saturation de faible pente. Dans la zone A, respectivement A’, des isothermes du charbon actif selon l’invention, située dans la plage d’humidité relative allant de 0 à 30 ou 40%, la teneur en eau du charbon actif sélectionné reste inférieure à 5% en poids, et dans la zone B, respectivement B’, située à l’intérieur de la plage d’humidité relative allant de 30 ou 40% à 80%, la teneur en eau du charbon actif varie (à la hausse ou à la baisse selon la courbe considérée - une hystérésis étant généralement observée entre les courbes de sorption et de désorption) entre 5% ou moins et au moins 30% en poids (bornes incluses), de préférence entre 5% ou moins et au moins 35% en poids (voire plus). Les isothermes sont déterminés par gravimétrie d'adsorption de vapeur d'eau (ou DVS ou Dynamic Vapour Sorption), en utilisant notamment un Analyseur de Sorption de Vapeur Dynamique de référence DVS Intrinsic de la société Surface Measurement System.

Avantageusement, le charbon actif utilisé présente également initialement (avant incorporation dans le matériau à base de plâtre) une humidité relative inférieure ou égale à 2% en poids, cette humidité étant évaluée par pesées avant puis après séchage (le séchage étant effectué jusqu'à obtenir une variation de la masse inférieure à 0.1 %).

Le charbon actif utilisé est un charbon actif obtenu par broyage, et le cas échéant ré agglomération, pour obtenir la granulométrie souhaitée, puis séchage (notamment de sorte qu'il reste au maximum 2%, voire au maximum 1% d'humidité), le charbon étant activé de façon connue, en particulier en procédant par activation physique, notamment dans de la vapeur d'eau, l'activation s'opérant notamment à température élevée (en particulier entre 550 et 1100°C). Le charbon activé utilisé peut être activé en totalité ou seulement en surface, et est en particulier activé en totalité.

Un exemple de charbon actif particulièrement satisfaisant utilisé selon la présente invention est notamment le charbon actif vendu par la société Chemviron Carbon sous la référence "Filtrasorb 400", ce charbon étant un charbon actif granulaire issu de la houille et activé en totalité par activation physique, et présentant une granulométrie de 1,7 x 0,42 mm (c'est-à-dire passant au tamis n°12 qui correspond à une taille de particules de 1.7 mm, et retenues par le tamis n° 40 qui correspond à une taille des particules de 0.42 mm), une surface spécifique d'au moins 900-950 m ² /g, un indice d'iode de l'ordre de 1000 mg/g, une capacité de sorption de 9.1 mg (toluène)/g, une masse volumique apparente d’au moins 440 à 540 kg/m ³ , une variation de masse moyenne A _m (S) en sorption de 3.55% et une variation de masse A _m (D4) après 4 cycles de sorption/désorption de 1.37%, des isothermes de sorption/désorption de type V illustrés en figure 3 a, une porosité résultant d'un mélange de micropores et de mésopores et une humidité relative inférieure à 1%. Il peut évidemment être broyé pour être utilisé sous forme de poudre de granulométrie souhaitée.

Le taux du charbon actif défini dans la présente invention dans le matériau à base de plâtre est de préférence compris entre 0,5 et 10% en poids de ladite composition (sèche), de préférence entre 0,5 et 7%, ou 0,7 à 2% (bornes comprises), par exemple de l'ordre de 1,5%.

Le charbon actif utilisé selon l’invention permet d’obtenir sans l’aide d’un autre agent, à la fois les propriétés recherchées en terme de purification de l’air ambiant et de régulation de l’humidité. La composition selon l’invention peut néanmoins comprendre d’autres agents fixateurs de COV pour améliorer les propriétés de purification vis-à-vis d’un ou plusieurs COV, en particulier des aldéhydes tels que le formaldéhyde. Des exemples d’agents fixateurs de COV comprennent les composés à méthylènes actifs, tels que l’acétoacétamide, les tannins, les aminoalcools, les amides et les hydrazides. Dans certains modes de réalisation, le matériau à base de plâtre peut être avantageusement dénué d'autres charbons actifs que le charbon actif sélectionné, ou d'additifs capteurs d'eau de type montmorillonite, ou plus généralement de tout autre agent habituellement utilisé pour purifier l’air ou capter les molécules d’eau etc.

Le terme « plâtre » au sens de la présente invention désigne, comme défini par la norme EN 13279-1:2008, le sulfate de calcium dans toutes ses formes d’hydratation, comprenant le dihydrate de sulfate de calcium (CaSCL, 2 H2O), c’est-à-dire aussi le plâtre pris, l’hémihydrate de sulfate de calcium (CaSCL, ½ H2O), c’est-à-dire le plâtre non pris ou gypse calciné, ou l’anhydrite (CaSCL). L’expression « matériau à base de plâtre » désigne un matériau dont le liant est majoritairement constitué de plâtre, c’est- à-dire comprenant notamment au moins 40% en poids de préférence au moins 50%, plus préférentiellement au moins 60%, voire plus préférentiellement au moins 70%, en poids sec de plâtre. De préférence, le matériau à base de plâtre comprend moins de 20%, plus préférentiellement moins de 10%, voire moins de 5%, en poids de liants hydrauliques inorganiques autre que le plâtre. Dans un mode de réalisation particulier, le matériau à base de plâtre ne comprend d’autres liants hydrauliques inorganiques que le plâtre. Cette expression exclut notamment les mortiers et les matériaux cimentaires. Des exemples de matériaux à base de plâtre comprennent notamment les plaques de plâtre, les carreaux de plâtre, les mélanges secs (en poudre) ou humides (en pâte), tels que les enduits sous forme de pré-mélange en poudre ou sous forme de pâte prête à l’emploi, ainsi que les revêtements obtenus à partis de tels enduits.

Le matériau à base de plâtre selon l’invention peut comprendre des additifs de processabilité permettant d’adapter les propriétés des gâchées en fonction des conditions de fabrication ainsi que d’autres agents fonctionnels permettant de modifier les propriétés finales du matériau. Les additifs de processabilité bien connus de l’homme du métier peuvent être notamment des agents d’adhésion, des agents accélérateurs de prise, des agents retardateurs de prise, des agents fluidifiants, des agents épaississant, des agents de rétention d’eau, des agents modificateurs de pH ou des agents anti-moussants. Les agents fonctionnels également bien connus de l’homme du métier peuvent être des liants organiques, des agents moussants, des agents biocides, des agents hydrofugeants, des agents anti-feu, des agents d’allégement, des agents de renforcement ou des pigments. Le matériau à base de plâtre peut comprendre notamment jusqu’à 50%, de préférence jusqu’à 30%, plus préférentiellement jusqu’à 20%, en poids sec d’additifs. A titre d’exemple, le matériau à base de plâtre peut comprendre typiquement, pour 100 parts en poids de plâtre (hémihydrate de sulfate de calcium, dihydrate de sulfate de calcium ou anhydrite) :

0 à 250 parts de charges minérales, par exemple carbonate de calcium, kaolin ou sable de silice ;

0 à 100 parts d’au moins un agent d’allègement, par exemple la perlite expansée ou des billes de verre creuse ;

0 à 50 parts d’au moins un liant polymère, par exemple les poly(acétate de vinyle) (PVAC), les éthylène-acétate de vinyle (EVA), les vinyle-acrylate ;

0 à 20 parts d’au moins un agent de rétention d’eau, par exemple les éthers de cellulose ou les éthers de guar ;

0 à 10 parts d’au moins un agent modificateur de rhéologie, par exemple les éther d’amidon, les polyacrylamides, les acryliques, la gomme xanthane, l’hectorite, la bentonite ou l’attapulgite ;

0 à 10 parts d’au moins un agent retardateur de prise, par exemple les acides organique, les aminoacides ou les phosphates ;

0 à 5 parts d’au moins un agent accélérateur de prise, par exemple le sulfate de potassium ;

0 à 50 parts d’au moins un agent modificateur de pH, par exemple la chaux, le ciment, l’ hydroxyde de soude ou les amines ;

0 à 5 parts d’au moins un agent anti-mousse, par exemple

0 à 10 parts d’au moins un agent biocide, par exemple les carbamates, tel que le 3-iodoprop-2-yn-l-yl butylcarbamate, ou les complexes de pyrithione ; 0 à 15 parts d’au moins un agent d’adhésion, par exemple un poly(acétate de vinyl), un poly(alcool vinylique), un amidon, notamment préalablement traité avec un acide ou pré-gélatinisé, une dextrine ou une farine végétale, notamment de blé ou de maïs ;

0 à 20 parts d’au moins un agent hydrofugeant, par exemple un siloxane, un polysiloxane ou une cire ;

0 à 20 parts d’au moins un agent anti-feu, par exemple la vermiculite, la silice, notamment de dimension micrométrique ou une argile ; et/ou

0 à 20 parts d’au moins un agent de renforcement, par exemple des fibres de polymère, des fibres minérales, notamment en verre, ou végétales ;

0 à 5 parts de pigments.

Le matériau à base de plâtre peut comprendre jusqu’à 70%, de préférence jusqu’à 60%, plus préférentiellement jusqu’à 50%, voire jusqu’à 40%, ou même jusqu’à 30%, en poids de charges, notamment du carbonate de calcium, du sable de silice, du kaolin, des charges de renforcement, telles que des fibres, et des charges d’allégement, telles que la perlite expansée ou des billes de verre creuse.

Dans un mode de réalisation particulier, le matériau à base de plâtre selon l’invention est un mélange sec ou humide (prêt à l’emploi). Classiquement, ces mélanges comprennent de l’hémihydrate de sulfate de calcium (gypse calciné) et d’éventuels additifs décrits plus haut. Leur composition peut varier en fonction de l’application à laquelle ils sont destinés. Des exemples de tels mélanges comprennent notamment les enduits définis par la norme EN 13279-1 :2008. Les mélanges secs sont obtenus par ajout, séquencé ou simultané, de chacun des constituants dans un mélangeur à sec. Le charbon actif peut être ajouté au mélange de la même façon que les autres constituants.

Les mélanges humides peuvent être obtenus par ajout, séquencé ou simultané, de chacun des constituants dans un mélangeur en présence d’eau, ou par gâchage d’un pré mélange sec, le charbon actif pouvant être introduit lors de la préparation du pré mélange sec ou au moment du gâchage.

Un mélange sec comprend typiquement, pour 100 parts en poids de plâtre, 0 à 250 parts de charges minérales, 0 à 100 parts d’agent d’allègement, 0 à 50 parts d’un liant organique, 0 à 20 parts d’un agent de rétention d’eau, 0 à 10 part d’un agent modificateur de rhéologie, 0 à 10 parts d’un agent de retardateur de prise, 0 à 5 parts d’un agent d’accélérateur de prise, 0 à 50 part d’un agent modificateur de pH, et 0 à 10 parts d’un agent biocide.

Avant utilisation, les mélanges secs sont mélangés à de l’eau dans un ratio massique eau:mélange sec de 0,3 : 1 à 1:1 afin d’obtenir une gâchée. Le gypse calciné subit une réaction d’hydratation en présence d’eau et se transforme en dihydrate de sulfate de calcium (gypse) provocant la prise, ou durcissement du plâtre après application.

Un mélange humide comprend typiquement, pour 100 parts en poids de plâtre, 0 à 100 parts de charges minérales, 0 à 50 parts d’un agent d’allègement, 0 à 50 parts d’un liant organique, 0 à 20 parts d’un agent de rétention d’eau, 0 à 10 parts d’un agent de modification de rhéologie, 0 à 10 parts d’un agent modificateur de pH, 0 à 5 parts d’un agent anti moussant, 0 à 20 parts d’un agent hydrofugeant, 0 à 5 parts d’un pigment, 0 à 10 parts d’un agent biocide, et 30 à 150 parts d’eau. Dans un autre mode de réalisation particulier, le matériau à base de plâtre selon l’invention est un revêtement de plâtre, obtenu notamment à partir d’un mélange sec ou humide tel que décrit ci-dessus. Le revêtement de plâtre a typiquement une composition similaire à celle des mélanges secs ou humides tels décrits ci-dessus. Le revêtement de plâtre a généralement une épaisseur de 1 à 25 mm, de préférence 2 à 14 mm.

Dans un autre mode de réalisation particulier, le matériau à base de plâtre selon l’invention est une plaque de plâtre. Les plaques de plâtre sont des panneaux comprenant une couche de plâtre entre deux feuilles de parement généralement en carton ou à base de fibres de verre. Industriellement, la plaque de plâtre est formée selon un procédé en continu comprenant 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 gypse calciné en poudre, d’eau et d’additifs spécifiques pour adapter les propriétés de la gâchée et/ou du produit final tels que mentionnés ci-dessus. Il est notamment connu d’ajouter des agents moussants ou de la mousse directement afin de réduire la densité des plaques de plâtre. La gâchée est ensuite déversée en continu sur une première feuille de parement entraînée par une courroie de transport vers une extrudeuse pour former la plaque. Après le repliement des bords de la première feuille de parement, une seconde feuille de parement est amenée au niveau de l’extrudeuse. L’extrudeuse plaque la seconde feuille de parement sur la gâchée, lisse les surfaces et réduit l’épaisseur de la plaque de plâtre à la valeur souhaitée. Pour améliorer les propriétés mécaniques des plaques de plâtre, il est également connu de former une couche de plâtre plus dense sur une face 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 principale qui forme alors une deuxième couche appelée corps de la plaque de plâtre. La couche de roller coating a généralement une faible épaisseur, typiquement inférieure à 2 mm, par exemple environ 1 mm. La bande de plâtre obtenue à la sortie de l’extrudeuse est transportée en continu par un convoyeur sur une distance suffisante pour permettre la prise de celle-ci et atteindre un niveau de durcissement suffisant pour pouvoir être découpée en plaques à la dimension souhaitée. Les plaques sont ensuite séchées dans un four afin d’éliminer l’excès d’eau.

Classiquement, la gâchée comprend de l’hémihydrate de sulfate de calcium (gypse calciné) et d’éventuels additifs décrits plus haut. La composition de la gâchée peut varier selon la nature de la plaque de plâtre à fabriquer. La gâchée comprend typiquement, pour 100 parts en poids de plâtre, 40 à 200, de préférence 50 à 150 parts d’eau, 2 à 10 parts de mousse obtenue à partir d’un mélange d’eau et d’un agent moussant, par exemple un alkylsulfate éventuellement en mélange avec un alkyléthersulfate, et 0,1 à 1 part d’accélérateur de prise, par exemple le sulfate de calcium hydraté ou le sulfate de potassium.

La plaque de plâtre a généralement une épaisseur de 6 à 25 mm, de préférence 10 à 15 mm.

Le charbon actif selon l’invention peut être introduit dans la plaque de plâtre de différentes manières.

Selon un premier mode de réalisation préféré, on ajoute le charbon actif dans la gâchée avant que celle-ci soit déposée sur la première feuille de parement. L’ajout du charbon actif peut se faire pendant la fabrication de la gâchée, par exemple en introduisant simultanément ou successivement le gypse calciné et les composés précités dans le malaxeur, ou après que la gâchée ait été obtenue, par exemple en sortie du malaxeur ou dans un malaxeur secondaire. L’ajout simultané des constituants est avantageux car plus facile à mettre en œuvre. Ce mode de réalisation permet d’avoir une répartition homogène du charbon actif dans la plaque de plâtre.

Selon un deuxième mode de réalisation, le charbon actif est introduit dans la une couche de roller coating. Pour cela, on introduit le charbon actif dans une gâchée utilisée pour la formation de la couche de roller coating, la gâchée principale destinée à la formation du corps de la plaque étant généralement dépourvue de charbon actif. Ce mode de réalisation permet de concentrer le charbon actif uniquement sur une face de la plaque de plâtre et sur une partie seulement de son épaisseur.

Dans un autre mode de réalisation particulier, le matériau à base de plâtre selon l’invention est un carreau de plâtre. Les carreaux de plâtre sont généralement obtenus par moulage. Pour cela, une gâchée est préparée dans un malaxeur. Après obtention d’une gâchée homogène, celle-ci est versée dans des moules et arasée à hauteur des moules pour éliminer le surplus de gâchée. Après une prise suffisante des carreaux de plâtre permettant leur manutention, ceux-ci sont démoulés par extrusion puis séchés dans un four pour éliminer l’excès d’eau.

Classiquement, la gâchée comprend de l’hémihydrate de sulfate de calcium (gypse calciné) et d’éventuels additifs décrits plus haut. La composition de la gâchée peut varier selon la nature des carreaux de plâtre à fabriquer. La gâchée comprend typiquement, pour 100 parts en poids de plâtre, 40 à 200, de préférence 50 à 150 parts d’eau, 0,1 à 1 part d’accélérateur de prise, par exemple le sulfate de calcium hydraté ou le sulfate de potassium, 0,1 à 2 parts de fluidifiant, 0 à 1 part de retardant, et 0 à 10 parts d’agent hydrofugeant. Le charbon actif peut être introduit dans les carreaux de plâtre lors de la préparation de la gâchée.

Les carreaux de plâtre ont généralement une épaisseur de 30 à 200 mm, de préférence 50 à 150 mm.

La présente invention concerne également l’utilisation d’un matériau à base de plâtre tel que décrit ci-dessus, notamment une plaque de plâtre, un carreau de plâtre, un mélange sec ou humide, ou un revêtement de plâtre pour à la fois réduire la quantité de COV et réguler l’humidité dans l’air à l’intérieur des bâtiments. La présente invention concerne également une méthode de réduction de la quantité de COV et de régulation de l’humidité dans l’air intérieur des bâtiments comprenant la mise en contact d’un matériau à base de plâtre tel que décrit ci-dessus avec l’air intérieur. A cet effet, le matériau à base de plâtre conforme à l’invention peut être installé sur les murs, les plafonds et les sols à l’intérieur des bâtiments, notamment pour former des parements, des cloisons ou des faux-plafonds ou pour revêtir ou jointer des panneaux de plâtre ou de ciment.

Le matériau à base de plâtre selon l'invention montre à la fois une bonne sorption des COV (et ainsi des propriétés de purification de l’air ambiant), en particulier des COV apolaires (tels que toluène, xylène, éthylbenzène, décane, para-dichlorobenzène) en plus du formaldéhyde (ou d’autres aldéhydes), et des bonnes propriétés de régulation de l’humidité (et pas seulement de captage d’eau, mais aussi de relargage au besoin) répondant aux besoins des usagers en terme de confort, comme illustré ultérieurement, la composition absorbant l’humidité, la stockant puis, lorsque l’humidité de la pièce diminue de nouveau et/ou en cas de ventilation, re-libérant rapidement cette humidité stockée dans l'air ambiant. Le matériau à base de plâtre selon l'invention peut absorber de grandes quantités de composés organiques volatils (COV) de l'air ambiant, les COV captés par le matériau à base de plâtre ne subissant pas en outre de désorption à température ambiante. Le matériau à base de plâtre selon l’invention a ainsi montré une efficacité (par polluant) en termes d'adsorption des COV de l'ordre d'au moins 40%, de préférence au moins 50%, voire au moins 60%, pour au moins chacun des polluants suivants : acétaldéhyde, toluène, tétrachloroéthylène, xylène, 1,2,4-triméthylbenzène, éthylbenzène, 2- butoxyéthanol, styrène et de 1 ,4-dichlorobenzène, formaldéhyde, et en particulier d'au moins 50%, de préférence au moins 60%, voire au moins 70%, pour au moins chacun des polluants suivants : éthylbenzène, xylène, toluène, dichlorobenzène. L'efficacité (en %) est déterminée par un test CLIMPAQ dynamique selon les normes ISO 16000- 23:2009 et ISO 16000-24:2009 de la façon suivante : un échantillon de 20 cm x 35 cm x 1 cm introduit dans un chambre CLIMPAQ de 50,9 L (correspondant à un facteur de charge Lf de 1 ,4 : scénario mur et plafond) maintenue à une température de 23°C ± 2°C et une humidité relative de 50 % ± 5% pendant l’essai. La capacité d’adsorption est mesurée indépendamment pour chaque COV. L’échantillon est soumis à un flux d’air pendant une durée de 24h, le taux de renouvellement de l’air étant fixé à 0,5 vol.h ¹ . L’air injecté à l’entrée de la chambre comprend une concentration initiale Ci de COV. La concentration finale Cf en COV à la sortie de la chambre est mesurée par chromatographie de gaz couplée à un spectromètre de masse. L’efficacité de d’adsorption d’un COV, en pourcentage, est donnée par la formule suivante (Ci-Cf)/Ci. La capacité d’adsorption peut être réalisée pour un seul COV, par exemple le toluène (dans ce cas le flux d’air comprend du toluène à une concentration initiale Ci de 200 pg/m ³ ), ou sur un mélange de COV, par exemple un mélange acétaldéhyde, toluène, tétrachloroéthylène, xylènes (m,p), 1,2,4-triméthylbenzène, éthylbenzène, 2- butoxyéthanol, styrène et de 1 ,4-dichlorobenzène (dans ce cas le flux d’air comprend une concentration initiale Ci en toluène de 50, 100, 150 ou 200 pg/m ³ , et les concentrations initiales Ci pour les autres COV sont fixés selon les ratios suivants :

Cacétaldehyde ! Ctoluène 6 ! 1 , Ctétrachloroéthylène ! Ctoluène 3 ! 1 , Cxylènes (m,p) ! Ctoluène 3 ! 1 , Cl, 2, 4- triméthylbenzène ! Ctoluène 2 ! 1 , Céthylbenzène ! Ctoluène L l , C 2 - b u to x y é t h a n o I ! C t o I u έ n c L l , Cstyrène ! Ctoluène

0,5 il et Cl,4-dichlorobenzène! Ctoluène 211 ) .

Le matériau à base de plâtre selon l'invention présente également avantageusement une valeur du tampon d'humidité MBV moyenne supérieure à 2 g par m ² et par pourcentage de variation d’humidité relative (% ARH), et en particulier supérieure ou égale à 2.0 g/(m ² .%ARH), voire supérieure ou égale à 2.5 g/(m ² .%ARH), ou même supérieure ou égale à 3 g/(m ² .%ARH), la valeur du tampon d’humidité (Moisture Buffer Value :

MBV) traduisant la capacité à modérer les variations d’humidité relative de l’air avoisinant. La définition de cette valeur, ainsi qu’un protocole d’essai associé, ont été donnés à l’issue du NORDTEST project [Rode, C. (ed.), Moisture Buffering of Building Materials, Department of Civil Engineering, Technical University of Denmark, Report R-126, 2005- ISSN 1601-2917 ISBN 87-7877-195-1], cette valeur étant définie par le rapport de 1) la variation de masse au cours d'un cycle d’absorption / désorption (en g) sur 2) le produit de la valeur de la surface d’échange (en m ² ) et de la différence entre les valeurs d’humidités relatives (de l’air) haute et basse au cours du cycle (en %), l’humidité relative de l’air, ou degré hygrométrique, correspondant à la quantité de vapeur d'eau contenue dans un volume d'air donné par rapport au maximum qu’il pourrait contenir à une température et une pression données. Le principe du protocole d’essai associé est de soumettre les échantillons à des cycles d’humidités relatives journaliers afin d’être représentatifs des cycles rencontrés dans les bâtiments, le couple d’humidités relatives de référence étant 75 %/33 % d’humidités relatives avec une durée d’exposition de 8 heures en absorption et de 16 heures en désorption, le suivi massique des échantillons permettant alors de déterminer la valeur MBV, les performances étant d'autant meilleures que cette valeur est haute.

L’invention est illustrée à l’aide d’exemples non limitatifs suivants.

La figure 1 représente un exemple de profil de variation de masse d’un composé au cours de phases de sorption et de désorption permettant d’évaluer les variations de masse moyenne A _m (S) en sorption et A _m (D4) après 4 cycles de sorption/désorption selon le protocole de mesure décrit plus avant.

La figure 1 montre un exemple de profil de variation de la masse d'un composé (représentation à titre illustratif ne correspondant pas nécessairement à un composé particulier) au cours du temps en effectuant 4 cycles de sorption et de désorption et une cinquième phase de sorption à la fin des 4 cycles selon le protocole de mesure des paramètres A _m (S) et A _m (D4) décrit plus avant. La masse du composé (pur) analysé est mesurée à la fin de chaque phase de sorption et de chaque phase de désorption de façon à tracer des profils de variation de masse au cours du temps. La variation de masse moyenne A _m au cours des phases de sorption correspond à la moyenne arithmétique des variations de masses Di à D5 mesurées pour chacune des phases de sorption (moyenne de 5 valeurs) et la variation de masse A _m(D4) est la valeur de la dernière variation de masse en désorption à la fin de la phase de désorption du 4ème cycle de sorption/ désorption.

La figure 2 représente les isothermes de sorption et de désorption de vapeur d’eau d’un charbon actif particulier, sélectionné selon l'invention, et commercialisé par la société Chemviron sous la référence "Filtrasorb 400". Ce charbon est un charbon actif granulaire issu de la houille et activé en totalité par activation physique, et présente une granulométrie de 1,7 x 0,42 mm, une surface spécifique de l'ordre de 950 m ² /g, un indice d'iode de l'ordre de 1000 mg/g, une capacité de sorption de 9.1 mg (toluène)/g, une masse volumique apparente d’au moins 440 à 540 kg/m ³ , une variation de masse moyenne A _m de 3.55% en sorption et une variation de masse A _m (D4) après 4 cycles de sorption/désorption de 1.37%, des isothermes de sorption/désorption de type V illustrés en figure 2, une porosité avec notamment un mélange de micropores et de mésopores, et une humidité relative inférieure à 1%.

Les isothermes sont déterminées en utilisant un Analyseur de Sorption de Vapeur Dynamique de référence DVS Intrinsic de la société Surface Measurement System.

On observe sur les isothermes de sorption et de désorption de vapeur d’eau du charbon actif Filtrasorb 400 une forte régulation dans une zone à l’intérieur de la zone d’humidité relative allant de 40 à 80% (figure 2). Les isothermes de sorption et de désorption du charbon actif seul sont de forme sigmoïde, en particulier de type V (sur le modèle des représentations données notamment dans la nomenclature de l’UICPA), et présentent une première zone A de sorption, respectivement A' de désorption, faible, avec une faible pente, la teneur en eau du charbon actif restant inférieure à 5% en poids jusqu'à au moins 40% d’humidité relative de l’air ambiant, et, dans la plage allant de 40 à 80% d’humidité relative de l’air ambiant, une deuxième zone de sorption B, respectivement de désorption B’, forte, de forte pente (comparativement notamment à la première zone) où la sorption augmente (respectivement la désorption s'opère) de façon importante, la teneur en eau du charbon actif variant (à la hausse ou à la baisse selon la courbe considérée) entre 5% ou moins et jusqu'à 35% en poids, et enfin une dernière zone C, respectivement C', de saturation de faible pente.