WO2015181493A1 - Produit de revetement a proprietes photocatalytiques - Google Patents

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lighting
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Wolfram Maier
Jean Sablayrolles
Geneviève MIALON
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Saint-Gobain Weber
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    • C04B2111/2061—Materials containing photocatalysts, e.g. TiO2, for avoiding staining by air pollutants or the like

Definitions

  • the invention relates to a photocatalytic coating product comprising particles of titanium dioxide (TiO 2 ).
  • the invention will be more particularly described with regard to use of the product as a lining of a construction, for floor, wall and / or ceiling for example, without being limited thereto.
  • the coating can also be applied outdoors. Nevertheless, his field of employment is indoors.
  • the product will include a coating and more particularly an interior coating. Under the term coating, it is understood that it is a mortar that is to say the mixture of at least one mineral binder, aggregates, fillers and various additives (organic additives, pigments , .).
  • the mineral binder is a hydraulic binder (such as Portland cements, aluminous cements, sulphoaluminous cements, belitic cements, blast furnace slags, pozzolanic mix cements, etc.), a source of calcium sulphate (such as plaster or hemihydrate, gypsum and / or anhydrite) or lime.
  • a hydraulic binder such as Portland cements, aluminous cements, sulphoaluminous cements, belitic cements, blast furnace slags, pozzolanic mix cements, etc.
  • a source of calcium sulphate such as plaster or hemihydrate, gypsum and / or anhydrite
  • the photocatalytic compositions are in particular known for their air pollution control properties. They comprise particles, for example of TiO 2 , which under the effect of ultraviolet (UV) radiation of wavelength lower than 380 nm, generate a photocatalytic reaction. UV causes electronic changes within TiO 2 particles leading to the adsorption of organic compounds (pollutants) in the air and on the TiO 2 surface, and by chemical reaction with oxygen in the air, pollutants turn into carbon dioxide.
  • UV ultraviolet
  • the photocatalytic particles consist of particles generally Ti0 2 and in the form of nanoparticles, that is to say particles whose primary crystals are a few nanometers, or a few tens of nanometers, associated with a specific surface of the order of 100 to 300 m 2 / g.
  • the photocatalytic compositions based on TiO 2 nanoparticles are mainly used outdoors, since the UVs enabling the photocatalytic reaction come from solar radiation.
  • compositions are not so effective, especially in rooms where the brightness from the outside is low.
  • nanoparticles have a negative connotation in the eyes of the public. To date, there is no retreat on the possible risks of nanoparticles on health.
  • the term “nanoparticles” is understood to mean particles whose size is between 1 and 100 nm as defined in the European Commission's recommendations of 18 October 201 1 relating to the definition of nanomaterials (text 201 1/696 / EU). Also on the basis of these recommendations, the term “composition comprising nanoparticles” means a composition comprising at least 50% (in number) of particles of dimensions between 1 and 100 nm.
  • the object of the invention is to propose a coating product having pollutant degradation properties, which does not have the abovementioned disadvantages, and which can be used in particular indoors without having to be illuminated by solar radiation or lighting. exclusively UV radiation.
  • the interior coating product having photocatalytic properties comprises TiO 2 titanium dioxide particles, and is characterized in that it comprises TiO 2 particles (for at least 50% in total number of particles) which are larger than nanoparticles and constitute means of reaction by photocatalysis under indoor lighting.
  • the product of the invention does not constitute a product based on a nanomaterial within the meaning of the nanomaterials according to the recommendations of the European Commission (text 201 1/696 / EU).
  • Interior lighting means a usual lighting for illuminating the interior of a space in a building and other than an artificial lamp with exclusively UV radiation.
  • Indoor lighting is lighting whose proportion in UV is lower than that of solar radiation, and therefore also less than the proportion of a UV lamp. If until now, it was thought that it was necessary to have a consequent UV light to ensure the photocatalytic reactions, surprisingly, the inventors have demonstrated that under internal lighting, particles of TiO 2 which are not of nanometric size, but of larger size than nanoparticles, in particular of the order of a micrometer, exhibit photocatalytic properties so as to have a function of degradation of pollutants of NOx or formaldehyde type.
  • the product of the invention has the advantage of not using nanoparticles, which on the one hand reduces the manufacturing costs of the product, and on the other hand does not pose environmental and health problems.
  • the inventors have found, surprisingly, that the results, with regard to the degradation of pollutants, show performances comparable to those of nanoparticles under the same interior lighting.
  • the TiO 2 particles are able to react by photocatalysis with an interior lighting whose ultraviolet radiation power density is that of a usual indoor lamp.
  • the power density of the ultraviolet radiation to be associated with the product of the invention suffices by being between 0.1 and 0.6 W / m 2 , in particular of the order of 0.2 W / m 2 (20 ⁇ ). / cm 2 ).
  • the power density of a lamp exclusively with ultraviolet radiation has its maximum precisely in the UV radiation, and that the solar light outdoors has a power density in the UV of the order of 5 to 50 W / m 2 according to the exposure. Therefore, with a radiation having a reduced power in the UV, the product of the invention makes it possible to obtain a degradation of the pollutants under optimal conditions, even greater than those of the prior art.
  • the lighting source during use can be located about thirty cm. It can directly illuminate the coated surface based on the product of the invention or be from a reflective lighting to reach the surface covered.
  • the product contains between 1% and 10% by weight of TiO 2 particles, distinct from TiO 2 nanoparticles, relative to the total weight of the elements contained in the product.
  • a range of between 3 and 5% makes it possible to confer effective degradation properties without having to further increase the number of TiO 2 particles and thus increase the cost price of the product.
  • the particles that are distinct from the TiO 2 nanoparticles are of micrometric size. They have an average diameter greater than 100 nm and in particular between 120 and 160 ⁇ . Their specific surface is between 10 and 15 m 2 / g.
  • the TiO 2 particles have at least one crystallized part in anatase form.
  • the coating product consists for example of a coating based on a source of calcium sulfate such as plaster, a coating based on a hydraulic binder such as cement or a coating based on polymers filled with mineral fillers.
  • the coating product is used inside a construction, including ceilings, floors or walls.
  • it is used to degrade NOx or formaldehyde pollutants.
  • the interior coating therefore contains between 1 and 10% by weight of TiO 2 particles, distinct from TiO 2 nanoparticles, relative to the total weight of the elements of the coating.
  • the invention also relates to the use of a product having photocatalytic properties comprising TiO 2 titanium dioxide particles, characterized in that the product comprises TiO 2 particles (for at least 50% of them). ) which are larger than nanoparticles and in that the product is illuminated by the light of an interior light.
  • the TiO 2 particles are introduced into the mass of the product by associating them with the other constituents of the product.
  • the titanium dioxide particles are dispersed in the bulk of the product. This term means that the titanium dioxide particles are found throughout the mass of the product, not just in surface or peripheral areas.
  • These particles are dispersed as such in the product, either before mixing, that is to say prior to the dilution of the product in water and / or a solvent for use as a coating, or at the time mixing, or at the time of mixing which provides a homogeneous product after mixing for deposit.
  • the titanium oxide particles may also be deposited on the surface of the coating, in particular in a layer, for example a paint layer.
  • a layer for example a paint layer.
  • the coating is coated with a layer, it is considered to be an integral part of the coating.
  • the invention relates to a process for the degradation of pollutants inside constructions, such as volatile organic compounds (VOCs), for example of the formaldehyde type, and NO and NOx gases, characterized in that uses on the one hand a coating product comprising TiO 2 particles larger than 100 nm (for more than 50% of the particles contained in the product), the particles constituting means for photocatalytic reaction to UV illumination radiation. inside, and on the other hand an indoor lighting, of the usual type.
  • VOCs volatile organic compounds
  • NO and NOx gases characterized in that uses on the one hand a coating product comprising TiO 2 particles larger than 100 nm (for more than 50% of the particles contained in the product), the particles constituting means for photocatalytic reaction to UV illumination radiation. inside, and
  • FIGS. 1a to 1c illustrate pollutant concentration curves NO and NOx, as a function of time, with regard to an exemplary embodiment of the product of the invention and two comparative examples;
  • FIG. 2b is the detail of the curve of FIG. 2a for the wavelengths in the UV;
  • FIG. 3 illustrates concentration versus time curves of formaldehyde pollutants with regard to three tests, respectively a second embodiment of the product of the invention, and two comparative examples.
  • the product of the invention is intended to be used as a coating product, in particular for a coating deposited within a construction, as applied to a ceiling, floor or wall.
  • the composition has photocatalytic properties and comprises particles of TiO 2 which, according to the invention, have a size of at least 100 nm for more than 50% of them, and are capable of reacting by photocatalysis with indoor light.
  • the interior light is preferably a fluorescent source of the neon type. It has a residual power density of ultraviolet radiation of between 10 and 60 ⁇ / cm 2 .
  • the product is a cementitious coating comprising 12% of white cement, and 87% of sand and fine filler, as well as microparticles of TiO 2 in a concentration by weight of 1% by weight. relative to the total weight of the mortar.
  • TiO 2 microparticles correspond to the product sold under the name KRONOS 1001 from KRONOS. This product contains silica, aluminum hydroxide, aluminum oxide and more than 99% TiO 2 particles, the particles having a diameter greater than 100 nm.
  • a comparative example CompB comprising the same mortar basic than Ex1 and replacing Ti0 2 of the microparticles by Ti0 2 nanoparticles with a weight concentration of 1% based on the total weight of the mortar.
  • the nanoparticles of Ti0 2 correspond to the product marketed under the name "Tayca AMT 100".
  • Each mortar was mixed with water in the same proportions and applied to a test surface by being hydrated, dried and cured at room temperature under the same conditions.
  • pollutant injected at the entrance of the test chamber (also called “photoreactor” in English in the standard and entitled “reactor” on the - figures) comprising each sample, in a concentration of 1000 (+ or -50) ppbv;
  • the interior lighting is in the example a fluorescent lighting, placed at 30 cm from each surface sample and illuminating directly the surface.
  • the residual power density in UV is 20 ⁇ / cm 2 (0.2 W / m 2 ).
  • the fluorescent lighting used is a lamp marketed under the name Sulvania LYNX-LE860 of 55W and 4800 Im. Its light spectrum is shown in Figure 2a, Figure 2b showing the detail of the curve for wavelengths in the ultraviolet (less than 380 nm).
  • each test consists of placing the sample surface of the coating in a closed room or room, sending a pollutant from an inlet of the chamber, the continuous flow of which sweeps the surface of the sample in a laminar manner at a distance of 5 mm, then illuminate this surface with the fluorescent tube on, and measure at the outlet of the room after extracting the air from the room, the concentration of volatile inorganic products, here NO and NOx.
  • the airflow and suction injection system is operated 15 minutes before the start of the illumination.
  • Pollutants are sent at a time T, noted in Figures 1 by the end of the arrow on which is indicated the term "reactor”. Then we turn on, and we
  • sample Ex1 of the invention it is lit 5 minutes after sending the pollutants and the lighting is left for 60 minutes.
  • the CompB mortar with TiO 2 nanoparticles plays a role in the degradation of pollutants.
  • the mortar of the invention comprising microparticles of TiO 2 makes it possible to degrade the pollutants.
  • the two CompB and Ex1 mortars show a sharp fall in the concentration of pollutants.
  • the degradation activity is surprisingly significant. As soon as the lamp is lit, the NO concentration decreases by a little more than 200 ppb and that of NOx by a little more than 100 ppb, which can be assimilated to a pollutant degrading activity, respectively close to 21% and 10.5%.
  • the concentration of NO decreases by a little more than 210 ppb after illumination, and that of NOx by almost 200 ppb, respectively representing a percentage of decrease, and therefore of pollutant degradation activity. , respectively 22.5% and almost 18%.
  • the degradation performance of the pollutants is relevant, and this with a reduced UV radiation (the residual radiation of a conventional indoor lighting lamp of a dwelling).
  • the difference in performance between the product of the invention Ex1 and the product CompB is only 1, 7% for NO and 7.4% for NOx. Therefore, it is very advantageous to use the product of the invention which has extremely similar performance of a nanoparticle product, without presenting the disadvantages in terms of cost and health risks.
  • the product is a plaster based coating comprising 23% gypsum, 72% sand and filler and 5% by weight of TiO 2 particles that are not nanometric.
  • the non-nanometric TiO 2 particles correspond to the product marketed under the name Kronos 1001.
  • the comparative examples are as follows: CompC: coating identical to that of Ex2 without the TiO 2 particles;
  • CompD Coating identical to that of Example Ex2 with nanoparticles of TiO 2 according to 3% by weight (relative to the total weight of the plaster with the nanoparticles).
  • TiO 2 nanoparticles correspond to the product marketed under the name
  • pollutant injected at the entrance of the test chamber comprising each sample, in a concentration of 100 ppbv;
  • the volume of the chamber is 28.1 liters
  • the surface area of each sample is 0.2 m 2 (380 mm x 270 mm);
  • the imposed lighting which is according to the invention an indoor lamp, here for example a lamp Osram Lumilux Warm White 830 36W.
  • Each test consists of placing the sample surface of the coating in a closed room or room, illuminating this surface with the lamp, sending from a room entrance a pollutant whose continuous flow sweeps the surface of the sample in a laminar manner and measure at the outlet of the chamber the air escaping from the chamber, the concentration of volatile organic products, here formaldehyde.
  • the gas is previously illuminated injected into the chamber by remaining there for 168 hours without lighting.
  • Figure 3 illustrates the formaldehyde concentration curves for Example Ex2 of the invention and Comparative Examples CompC and CompD.

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Abstract

La présente invention concerne un produit de revêtement à propriétés photocatalytiques comportant des particules de dioxyde de titane TiO2, caractérisé en ce qu'il comporte des particules TiO2 qui sont de taille supérieure à des nanoparticules et constituent des moyens de réaction par photocatalyse sous un éclairage intérieur. Il a été montré de manière surprenante que des mircroparticules de TiO2 peuvent réagir à la lumière d'un éclairage intérieur comprenant peu d'UV, avec de très bonnes performances au regard de la dégradation de polluants du type NOx ou formaldéhyde.

Description

PRODUIT DE REVETEMENT A PROPRIETES PHOTOCATALYTIQUES
L'invention concerne un produit de revêtement photocatalytique comportant des particules de dioxyde de titane (Ti02).
L'invention sera plus particulièrement décrite en regard d'une utilisation du produit en tant que revêtement intérieur d'une construction, pour sol, parois murales et/ou plafond par exemple, sans toutefois y être limitée. Le revêtement pourra également être appliqué en extérieur. Néanmoins, son domaine d'emploi est en intérieur. Le produit sera notamment un enduit et plus particulièrement un enduit d'intérieur. Sous le terme d'enduit, on comprend qu'il s'agit d'un mortier c'est-à-dire le mélange d'au moins un liant minéral, de granulats, de fillers et de divers additifs (adjuvants organiques, pigments, ....). Le liant minéral est un liant hydraulique (tels que les ciments Portland, les ciments alumineux, les ciments sulfoalumineux, les ciments bélitiques, les laitiers de haut fourneau, les ciments de mélange pouzzolaniques...), une source de sulfate de calcium (telle que du plâtre ou hémihydrate, du gypse et/ou de l'anhydrite) ou de la chaux.
Les compositions photocatalytiques sont notamment connues pour leurs propriétés de dépollution de l'air. Elles comprennent des particules, par exemple de Ti02, qui sous l'effet de rayonnement ultraviolet (UV) de longueur d'onde inférieure à 380 nm, engendrent une réaction photocatalytique. Les UV provoquent des changements électroniques au sein des particules Ti02 conduisant à l'adsorption des composés organiques (polluants) se trouvant dans l'air et à la surface du Ti02, et par réaction chimique avec l'oxygène de l'air, les polluants se transforment en dioxyde de carbone. Dans le domaine du bâtiment, des mortiers ou bétons incluant des compositions photocatalytiques sont à présent proposées afin de participer au traitement de l'air, en particulier au regard de l'élimination des oxydes d'azote (ΝΟχ) ou pour leur fonction autonettoyante. Les particules photocatalytiques sont constituées de particules généralement de Ti02 et se présentant sous forme de nanoparticules, c'est-à-dire des particules dont les cristaux primaires sont de quelques nanomètres, ou quelques dizaines de nanomètres, associées à une surface spécifique de l'ordre de 100 à 300 m2/g.
Les compositions photocatalytiques à base de nanoparticules de Ti02 sont essentiellement utilisées en extérieur, car les UV permettant la réaction photocatalytique proviennent du rayonnement solaire.
Cependant, en intérieur, ces compositions ne sont pas si efficaces, en particulier dans des pièces où la luminosité en provenance de l'extérieur est faible.
En outre, les nanoparticules ont une connotation négative aux yeux du public. A ce jour, on ne dispose pas de recul sur les risques éventuels des nanoparticules sur la santé. On entend dans la suite de la description par « nanoparticules », des particules dont la taille est comprise entre 1 et 100 nm telle que définie dans les recommandations de la Commission européenne du 18 octobre 201 1 , relative à la définition des nanomatériaux (texte 201 1 /696/EU). Egalement sur la base de ces recommandations, on entend par « composition comprenant des nanoparticules », une composition comprenant au moins 50% (en nombre) de particules de dimensions comprises entre 1 et 100 nm.
Par ailleurs, il a récemment été publié dans un article de décembre 201 1 intitulé « TiO2 photocatalysis in cementitious Systems : Insights into self-cleaning and depollution chemistry » de la revue Cernent and Concrète Research que des particules de taille nanométrique de TiO2 pouvaient être mélangées à des particules de taille micrométrique de TiO2 et possédaient des propriétés photocatalytiques lorsqu'elles étaient éclairées par un éclairage exclusivement de rayonnement UV, de sorte à dégrader des particules polluantes de NOx. Cependant, il ressort de cette publication que les performances sont atteintes sous un éclairage exclusivement UV.
L'invention a pour but de proposer un produit de revêtement présentant des propriétés de dégradation de polluants, qui ne présente pas les inconvénients précités, et qui puisse être utilisée en particulier en intérieur sans pour autant devoir être éclairé par le rayonnement solaire ou un éclairage exclusivement de rayonnement UV.
Malgré l'absence de rayonnement solaire dans l'utilisation faite du produit de l'invention à l'intérieur d'un bâtiment, les inventeurs proposent étonnamment un produit qui possède néanmoins des propriétés photocatalytiques.
Selon l'invention, le produit de revêtement d'intérieur à propriétés photocatalytiques comporte des particules de dioxyde de titane Ti02, et est caractérisé en ce qu'il comporte des particules Ti02 (pour au moins 50% en nombre total de particules) qui sont de taille supérieure à des nanoparticules et constituent des moyens de réaction par photocatalyse sous un éclairage intérieur. Le produit de l'invention ne constitue pas un produit à base d'un nanomatériau au sens à la définition des nanomatériaux selon les recommandations de la Commission européenne (texte 201 1 /696/EU).
On entend par « éclairage intérieur », un éclairage usuel pour éclairer l'intérieur d'un espace dans une construction et autre qu'une lampe artificielle à rayonnement exclusivement UV. Un éclairage intérieur est un éclairage dont la proportion en UV est inférieure à celle du rayonnement solaire, et par conséquent également inférieur à la proportion d'une lampe UV. Si jusqu'à présent, on pensait qu'il était nécessaire d'avoir un éclairage UV conséquent pour assurer les réactions photocatalytiques, de manière surprenante, les inventeurs ont mis en évidence que sous un éclairage intérieur, des particules de Ti02 qui ne sont pas de taille nanométrique, mais de taille supérieure à des nanoparticules, en particulier de l'ordre du micromètre, présentent des propriétés photocatalytiques de sorte à posséder une fonction de dégradation des polluants de type NOx ou formaldéhyde. Ainsi, le produit de l'invention présente l'avantage de ne pas utiliser de nanoparticules, ce qui d'une part permet de réduire les coûts de fabrication du produit, et d'autre part ne pose pas de problèmes environnementaux et sanitaires. De plus, on aurait pu s'attendre à perdre en qualité quant au rôle des particules de Ti02 au regard de la dégradation des polluants, du fait que des particules de diamètre plus grand à celui de nanoparticules conduit à une surface spécifique moindre. Au contraire, les inventeurs ont constaté de manière surprenante que les résultats, quant à la dégradation de polluants, présentent des performances comparables à celles des nanoparticules sous un même éclairage intérieur.
Avantageusement, les particules de Ti02 sont aptes à réagir par photocatalyse avec un éclairage intérieur dont la densité de puissance de rayonnement ultraviolet est celle d'une lampe usuelle d'intérieur. La densité de puissance du rayonnement ultraviolet à associer au produit de l'invention suffit en étant comprise entre 0,1 et 0,6 W/m2, en particulier de l'ordre de 0,2 W/m2 (soit 20 μνν/cm2).
A noter que la densité de puissance d'une lampe exclusivement à rayonnement ultraviolet présente son maximum justement dans le rayonnement UV, et que la lumière solaire en extérieur présente une densité de puissance dans l'UV de l'ordre de 5 à 50 W/m2 selon l'exposition. Par conséquent, avec un rayonnement présentant une puissance réduite dans l'UV, le produit de l'invention permet d'obtenir une dégradation des polluants dans des conditions optimales, voire supérieures à celles de l'art antérieur.
La source d'éclairage lors de l'utilisation peut être située à une trentaine de cm. Elle peut éclairer directement la surface recouverte à base du produit de l'invention ou être issu d'un éclairage réfléchissant pour atteindre la surface recouverte.
Selon une caractéristique, le produit contient entre 1 % et 10 % en poids de particules de Ti02, distinctes de nanoparticules de Ti02, par rapport au poids total des éléments que contient le produit. Une plage comprise entre 3 et 5% permet de conférer des propriétés de dégradation performantes sans avoir à augmenter davantage le nombre de particules de Ti02 et donc d'augmenter le prix de revient du produit.
Selon une autre caractéristique, les particules distinctes des nanoparticules de Ti02 sont de taille micrométrique. Elles présentent un diamètre moyen supérieur à 100 nm et notamment compris entre 120 et 160 μιτι. Leur surface spécifique est comprise entre 10 et 15 m2/g.
De préférence, les particules de Ti02 présentent au moins une partie cristallisée sous forme anatase.
Le produit de revêtement consiste par exemple en un enduit à base d'une source de sulfate de calcium tel que du plâtre, un enduit à base d'un liant hydraulique tel que du ciment ou un enduit à base de polymères chargés en fillers minéraux.
Avantageusement, le produit de revêtement est utilisé à l'intérieur d'une construction, notamment aux plafonds, sols ou parois murales. Il est en particulier utilisé pour dégrader les polluants de type NOx ou formaldéhyde. On entend par construction, un bâtiment du type immeuble, maison, local industriel, paquebot, avion, etc .. L'enduit d'intérieur contient donc entre 1 et 10 % en poids de particules de Ti02, distinctes de nanoparticules de Ti02, par rapport au poids total des éléments de l'enduit.
Ainsi, l'invention a également trait à l'utilisation d'un produit à propriétés photocatalytiques comportant des particules de dioxyde de titane Ti02, caractérisée en ce que le produit comporte des particules Ti02 (pour au moins 50% d'entre elles) qui sont de taille supérieure à des nanoparticules et en ce que le produit est éclairé par la lumière d'un éclairage intérieur.
De préférence, les particules de Ti02 sont introduites dans la masse du produit en les associant aux autres constituants du produit.
De préférence, les particules de dioxyde de titane sont dispersées dans la masse du produit. Il faut entendre par ce terme que les particules dioxyde de titane se trouvent dans toute la masse du produit, et pas seulement dans des parties superficielles ou périphériques.
Ces particules sont dispersées telles quelles dans le produit, soit avant le gâchage, c'est-à-dire avant la dilution du produit dans de l'eau et/ou un solvant en vue de son utilisation en tant que revêtement, soit au moment du gâchage, ou encore au moment du malaxage qui permet d'obtenir un produit homogène après gâchage en vue de son dépôt.
Les particules d'oxyde de titane peuvent également être déposées en surface de l'enduit, notamment au sein d'une couche, par exemple une couche de peinture. Dans le cas où l'enduit est revêtu d'une couche, celle-ci est considérée comme faisant partie intégrante de l'enduit. Enfin, l'invention est relative à un procédé de dégradation de polluants à l'intérieur de constructions, tels que les composés organiques volatiles (COV), par exemple du type formaldéhyde, et les gaz NO et NOx, caractérisé en ce qu'il utilise d'une part un produit de revêtement comportant des particules de TiO2 de taille supérieure à 100 nm (pour plus de 50% des particules contenues dans le produit), les particules constituant des moyens de réaction photocatalytique à un rayonnement UV d'éclairage intérieur, et d'autre part un éclairage d'intérieur, du type usuel.
La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l'invention, et à partir des illustrations ci-jointes, dans lesquelles :
- Les figures 1 a à 1 c illustrent des courbes de concentration de polluants NO et NOx, en fonction du temps, au regard d'un exemple de réalisation du produit de l'invention et deux exemples comparatifs;
- La figure 2a représente le spectre de lumière d'un exemple de lumière d'éclairage intérieur ;
- La figure 2b est le détail de la courbe de la figure 2a pour les longueurs d'onde dans l'UV ;
- La figure 3 illustre des courbes de concentration en fonction du temps de polluants formaldéhyde au regard de trois tests, respectivement un second exemple de réalisation du produit de l'invention, et deux exemples comparatifs.
Le produit de l'invention est destiné à être utilisé en tant que produit de revêtement, en particulier pour un revêtement déposé à l'intérieur d'une construction, tel qu'appliqué sur un plafond, sol ou parois murales. La composition est à propriétés photocatalytiques et comporte des particules de TiO2 qui selon l'invention sont de taille au moins égale à 100 nm pour plus de 50% d'entre elles, et sont aptes à réagir par photocatalyse à la lumière d'intérieur. La lumière d'intérieur est de préférence une source fluorescente du type néon. Elle comporte une densité de puissance résiduelle de rayonnement ultraviolet comprise entre 10 et 60 μνν/cm2. A titre de premier exemple nommé Ex1 , le produit est un enduit à base de ciment comportant 12 % de ciment blanc, et 87% de sable et de filler fin, ainsi que des microparticules de Ti02 selon une concentration en poids de 1 % par rapport au poids total du mortier. Les microparticules de Ti02 correspondent au produit commercialisé sous le nom Kronos 1001 de la société KRONOS. Ce produit contient de la silice, de l'hydroxyde d'aluminium, de l'oxyde d'aluminium et plus de 99% de particules de Ti02, les particules présentant un diamètre supérieur à 100 nm.
Les résultats de dégradation de NOx par ce premier exemple Ex1 ont été comparés à deux exemples comparatifs de test :
- un exemple comparatif CompA ne comprenant que le mortier de base identique à celui de Ex1 , ce mortier ne comprenant donc aucune particules de Ti02; et
- un exemple comparatif CompB comprenant le même mortier de base que celui de Ex1 et en remplaçant les microparticules de Ti02 par des nanoparticules de Ti02 avec une concentration en poids de 1 % par rapport au poids total du mortier. Les nanoparticules de Ti02 correspondent au produit commercialisé sous le nom « Tayca AMT 100 ».
Chaque mortier a été mélangé avec de l'eau dans les mêmes proportions et appliqué sur une surface de test en étant hydraté, séché et durci à température ambiante dans les mêmes conditions.
Les échantillons de surface ont été testés selon la norme ISO 22197-1 :2007 dans les conditions suivantes :
- polluant injecté à l'entrée de la chambre de test (encore nommée « photoreactor » en anglais dans la norme et intitulé « réacteur » sur les - figures) comprenant chaque échantillon, selon une concentration de 1000 (+ ou -50) ppbv ;
- humidité relative de la chambre de test de 50% ; - température de la chambre de test de 23 °C ;
- vitesse de l'air incluant le polluant et introduit dans la chambre de 0,1 m/s.
Différent de la norme :
- d'une part la surface d'échantillon qui est dans les tests comparatifs explicités ici de 200 mm par 100 mm (soit 0,2 m2) au lieu de 100 par 50 mm2 selon la norme ;
- d'autre part l'éclairage imposé qui est selon l'invention, non pas une lampe UVA mais un éclairage intérieur.
L'éclairage intérieur est dans l'exemple un éclairage fluorescent, placé à 30 cm de chaque échantillon de surface et éclairant directement la surface. La densité de puissance résiduelle en UV est de 20 μνν/cm2 (0,2 W/m2). L'éclairage fluorescent utilisé est une lampe commercialisée sous le nom Sulvania LYNX-LE860 de 55W et 4800 Im. Son spectre lumineux est représenté à la figure 2a, la figure 2b représentant le détail de la courbe pour les longueurs d'onde dans l'ultraviolet (inférieure à 380 nm). De manière résumée, chaque test consiste à disposer dans une chambre ou local fermé la surface d'échantillon du revêtement, envoyer depuis une entrée de la chambre un polluant dont le flux continu balaye de manière laminaire la surface de l'échantillon à une distance de 5 mm, éclairer ensuite cette surface avec le tube fluorescent allumé, et mesurer en sortie du local après extraction de l'air du local, la concentration de produits inorganiques volatiles, ici du NO et du NOx. Le système d'injection de flux d'air et d'aspiration est mis en fonctionnement 15 minutes avant le début de l'éclairage. Les polluants sont envoyés à un instant T, noté sur les figures 1 par l'extrémité de la flèche sur laquelle est indiqué le terme « réacteur ». Puis on allume, et on
mesure. Les valeurs prises en compte pour les conclusions sont considérées lorsqu'une stabilité est atteinte.
L'échantillon de test CompA est laissé 25 minutes, la lampe restant allumée 15 minutes. On ne laisse que 15 minutes la lampe allumée au lieu d'une heure car on constate que de toute manière au bout de 15 minutes, il n'y a aucune dégradation.
Pour l'échantillon Ex1 de l'invention, on allume 5 minutes après avoir envoyé les polluants et on laisse l'éclairage 60 minutes.
Pour l'exemple comparatif CompB, on allume 10 minutes après avoir envoyé les polluants et on laisse l'éclairage 2 heures. Les courbes des figures 1 a, 1 b et 1 c montrent la concentration de NO et NOx extraites hors du local, respectivement pour l'exemple de l'invention Ex1 et les exemples comparatifs CompA, CompB.
On constate que l'échantillon CompA de mortier seul (sans aucune particule de TiO2) ne conduit à aucune dégradation de polluant, les concentrations de NO et NOx restent les mêmes en sortie de local, y compris lorsque la lampe reste allumée.
On constate que le mortier CompB avec des nanoparticules de TiO2 joue un rôle dans la dégradation des polluants. De même, le mortier de l'invention comprenant des microparticules de TiO2 permet de dégrader les polluants. Dès l'éclairage, on observe pour les deux mortiers CompB et Ex1 , une chute brutale de la concentration des polluants.
Les mesures de concentration prélevées à 58 minutes après éclairage pour Ex1 et 60 minutes après éclairage pour CompB, conduisent aux diminutions de concentration suivantes pour NO et NOx :
Figure imgf000013_0001
Pour le mortier de l'invention Ex1 , l'activité de dégradation est de manière surprenante, significative. Dès que la lampe est allumée, la concentration de NO diminue d'un peu plus de 200 ppb et celle de NOx d'un peu plus de 100 ppb, qu'on peut assimiler à une activité de dégradation des polluants, respectivement de près de 21 % et 10,5 %.
Au regard du mortier CompB comprenant des nanoparticules, la concentration de NO diminue d'un peu plus de 210 ppb après éclairage, et celle de NOx de presque 200 ppb, représentant respectivement un pourcentage de diminution, et donc d'activité de dégradation des polluants, de respectivement 22,5% et près de 18%.
On ne pouvait s'attendre à une activité de dégradation aussi spectaculaire pour l'exemple de l'invention, du fait que la surface développée par le matériau est bien inférieure à celle de l'exemple comparatif CompB avec des nanoparticules. En effet, la surface développée par le matériau en tant que tel de particules non nanométriques de ΤΊΟ2 (ici Kronos 1001 ) utilisé dans l'exemple de l'invention Ex1 est d'au plus 15 m2/g, alors que le matériau en tant que tel avec des nanoparticules (ici Tayca AMT 100) pour l'exemple comparatif CompB est de l'ordre de 280 m2/g. Or, contre toute attente, malgré une très faible surface spécifique pour le matériau en tant que tel de microparticules utilisé par le produit de l'invention (une surface spécifique 18 fois moindre que la surface spécifique du matériau en tant que tel de nanoparticules), les performances de dégradation des polluants sont pertinentes, et cela avec un rayonnement UV réduit (le rayonnement résiduel d'une lampe usuelle d'éclairage d'intérieur d'une habitation). L'écart de performances entre le produit de l'invention Ex1 et le produit CompB n'est que de 1 ,7% pour NO et 7,4% pour NOx. Par conséquent, il s'avère très avantageux d'utiliser le produit de l'invention qui présente des performances extrêmement proches d'un produit à nanoparticules, sans en présenter les inconvénients au regard du coût et des risques sanitaires. A titre de second exemple de l'invention nommé Ex2, le produit est un enduit à base de plâtre comprenant 23 % de gypse, 72% de sable et de filler et 5% en poids de particules de TiO2 qui ne sont pas nanométriques. Les particules de TiO2 non nanométriques correspondent au produit commercialisé sous le nom Kronos 1001 .
Cet exemple a été testé et comparé à d'autres exemples au regard de la dégradation de polluant de type formaldéhyde.
Les exemples comparatifs sont les suivants : - CompC : enduit identique à celui de l'exemple Ex2 sans les particules de TiO2 ;
- CompD : enduit identique à celui de l'exemple Ex2 avec des nanoparticules de TiO2 selon 3% en poids (par rapport au poids total du plâtre avec les nanoparticules). Les nanoparticules de TiO2 correspondent au produit commercialisé sous le nom
« Tayca AMT 100 ». Les échantillons de surface ont été testés dans les conditions suivantes, sur la base de la norme ISO/DIS 18560-1 .
- polluant injecté à l'entrée de la chambre de test comprenant chaque échantillon, selon une concentration de 100 ppbv ;
- humidité relative de la chambre de test de 49 % ;
- température de la chambre de test de 23 °C ;
- vitesse de l'air incluant le polluant est pompé hors de la chambre selon 1 ,6 litre/min;
- le volume de la chambre est de 28,1 litres ;
- la surface de chaque échantillon est de 0,2 m2 (380 mm x 270 mm) ;
- l'éclairage imposé qui est selon l'invention une lampe d'intérieur, ici pour l'exemple une lampe Osram Lumilux Warm White 830 de 36W. Chaque test consiste à disposer dans une chambre ou local fermé la surface d'échantillon du revêtement, éclairer cette surface avec la lampe, envoyer depuis une entrée du local un polluant dont le flux continu balaye de manière laminaire la surface de l'échantillon et de mesurer en sortie de la chambre l'air qui s'échappe de la chambre, la concentration de produits organiques volatiles, ici de formaldéhyde. Le gaz est préalablement à l'éclairage injecté dans la chambre en y restant pendant 168 heures sans éclairage.
En raison du type de polluants, les tests sont faits sur au moins 24h et ici quelques jours.
La figure 3 illustre les courbes de concentration de formaldéhyde pour l'exemple Ex2 de l'invention et les exemples comparatifs CompC et CompD.
On constate que l'exemple CompC sans particules de TiO2 n'a aucun effet quant à la dégradation des polluants. La courbe correspondante à CompC reste constante. L'exemple Ex2 de l'invention avec des microparticules montre des performances comparables à celles de l'exemple CompD avec des nanoparticules. Une fois qu'un état stable est atteint, la diminution de formaldéhyde dans l'air s'échappant de la chambre est de 70% par rapport au formaldéhyde entrant dans la chambre. Par conséquent, on a tout intérêt, pour des questions notamment de coût de fabrication à utiliser le produit de l'invention qui n'est pas constitué d'un produit à nanoparticules.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Produit de revêtement d'intérieur à propriétés photocatalytiques comportant des particules de dioxyde de titane Ti02, caractérisé en ce qu'il comporte des particules Ti02 qui sont de taille supérieure à des nanoparticules et constituent des moyens de réaction par photocatalyse sous un éclairage intérieur.
2. Produit de revêtement selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il contient entre 1 % et 10 % en poids de particules de Ti02 distinctes de nanoparticules de Ti02, par rapport au poids total des éléments que contient le produit.
3. Produit de revêtement selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les particules de Ti02 ont un diamètre moyen supérieur à 100nm, notamment compris entre 120 et 160 μιτι.
4. Produit de revêtement selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les particules de Ti02 ont une surface spécifique comprise entre 10 et 15 m2/g.
5. Produit de revêtement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste en un enduit à base d'une source de sulfate de calcium tel que du plâtre, un enduit à base d'un liant hydraulique tel que du ciment ou un enduit à base de polymères chargés en fillers minéraux.
6. Produit de revêtement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les particules de Ti02 présentent au moins une partie cristallisée sous forme anatase.
7. Utilisation du produit de revêtement selon l'une des caractéristiques 1 à 6 à l'intérieur d'une construction, par exemple en tant que sol, parois murales et/ou plafond.
8. Utilisation selon la revendication 7 pour dégrader des polluants de type NOx ou formaldéhyde.
9. Procédé de dégradation de polluants à l'intérieur de constructions tels que les composés organiques volatiles, caractérisé en ce qu'il utilise d'une part un produit de revêtement comportant des particules de Ti02 de taille supérieure à 100 nm, les particules constituant des moyens de réaction photocatalytique à un rayonnement UV d'éclairage intérieur, et d'autre part un éclairage d'intérieur du type usuel.
10. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'éclairage intérieur a une densité de puissance de rayonnement ultraviolet comprise entre 10 et 60 μνν/cm2, en particulier de l'ordre de 20 μνν/cm2.
1 1 . Procédé selon l'une des revendications 9 ou 10 caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre sous un éclairage intérieur direct ou avec un éclairage réfléchissant destiné à atteindre la surface recouverte par ledit produit, de préférence l'éclairage intérieur étant fluorescent du type néon
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