WO2016207105A1 - Stabilisation de mousses minérales - Google Patents

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    • C04B2111/40—Porous or lightweight materials

Definitions

  • the present invention relates to the so-called “mineral foam” field, namely foams formed from water and surfactants and in contact (usually in intimate mixing) with mineral particles.
  • the invention relates more specifically to the stabilization of this type of foam, including, but not limited to, in the presence of water-repellent constituents.
  • foams that involve contacting them with mineral particles. This is particularly the case when the foam is formed in the presence of mineral particles and especially when it is used to transport such mineral particles (transport of solid during excavations or mining for example).
  • mineral foams are plaster foams or cementitious materials for the preparation of lightened building materials, where it is well known that the presence of mineral particles tends to destabilize the foam.
  • the problem of stabilization is particularly sensitive when it is desired to manufacture water-repellent materials (for the manufacture of plasterboards for bathrooms or kitchens, typically), where the water-repellent agents tend to break the foam.
  • An object of the present invention is to provide a means of forming inorganic foams of the aforementioned type which are stable and typically allow to maintain good integrity of the foam during the shaping and drying operations of plasterboard, preferably including when they include water-repellent agents.
  • At least one first surfactant S1 carrying at least one sulfate group at least one first surfactant S1 carrying at least one sulfate group
  • the subject of the present invention is mineral foams comprising water, mineral particles and the combination of surfactants S1 and S2 mentioned above.
  • the composition may or may not include water-repellent agents.
  • the invention also relates to the uses of these foams, particularly in the field of transport of mineral particles or, more specifically, for the formation of lightened building elements.
  • the subject of the present invention is the use of the abovementioned surfactants S1 and S2 to form a stable foam suitable for contact with mineral particles, in particular plaster particles, with or without water-repellent agents.
  • the first surfactant (S1) is the first surfactant (S1)
  • It is a surfactant bearing at least one sulfate group. Alternatively, it may be a mixture of several (two or more) surfactants of this type.
  • the first surfactant may typically comprise a hydrophobic chain terminated by a sulfate group. It may also be a compound carrying a hydrophobic chain carrying a plurality of sulfate groups. According to one embodiment, the first surfactant S1 may be a polymer, for example a polymer carrying a hydrophobic chain on which are grafted side groups carrying sulfate groups.
  • surfactant S1 can be chosen from:
  • alkyl ether sulphate in particular C8-C18 alkyl ether sulphate, for example C12 and C13 alkyl ether sulphate;
  • alkyl sulphates in particular C8-C18 alkyl sulphates, such as, for example,
  • the surfactant S1 may for example be chosen from the following commercial products, available from Solvay:
  • the second surfactant (S2) is the second surfactant (S2)
  • the second surfactant is typically employed as a co-surfactant, with a mass ration of S2 / S1 typically between 1: 15 and 1: 4, for example between 1:10 and 1: 5.
  • surfactant S2 can be chosen from:
  • the surfactant S2 may for example be chosen from the following commercial products, available from Solvay:
  • a mineral foam formed with the surfactants according to the invention contains water, mineral particles and the mixture of surfactants S1 and S2.
  • the mixture of surfactants S1 and S2 generally represent between 0.01% and 0.05% by weight, for example between 0.02% and 0.03% by weight, typically of the order of 0.02% by weight. relative to the mass of the mineral particles in the dry state, especially when the mineral particles are plaster particles.
  • the mixture of surfactants S1 and S2 typically represents between 5% and 30% by weight, more particularly between 15% and 25% by weight relative to the total weight of surfactants and water.
  • the mineral foam may optionally include other additives.
  • a cationic compound of interest is a polymer or copolymer of DADMAC (diallyldimethylammonium chloride), such as, for example, a vinylpyrrolidone / DADMAC copolymer with a vinylpyrrolidone / DADMAC ratio of typically 70/30 to 90/10, for example of the order of 80 / 20.
  • DADMAC diallyldimethylammonium chloride
  • the three formulations allow a good foam stabilization, with a good maintenance of the volume of the foam, higher than that observed with a standard commercial product (HOSTAPUR ® OSB)

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Abstract

L'invention concerne une mousse minérale stabilisée par une association de tensioactifs comprenant : un premier tensioactif porteur d'au moins un groupement sulfate; et un deuxième tensioactif de type amphotère.

Description

Stabilisation de mousses minérales
La présente invention a trait au domaine dit des « mousses minérales », à savoir des mousses formées à partir d'eau et de tensioactifs et en contact (généralement en mélange intime) avec des particules minérales. L'invention concerne plus spécifiquement la stabilisation de ce type de mousses, notamment, mais non limitativement, en présence de constituants hydrofuges.
Il existe différentes applications des mousses qui impliquent leur mise en contact avec des particules minérales. C'est notamment le cas lorsque la mousse est formée en présence de particules minérales et tout particulièrement lorsqu'elle est employée pour transporter de telles particules minérales (transport de solide lors d'excavations ou d'exploitation minière par exemple).
Des exemples plus spécifiques de mousses minérales sont les mousses plâtre ou de matériaux cimentaires destinées à la préparation de matériaux de construction allégés, où il est bien connu que la présence des particules minérales tend à déstabiliser la mousse. La problématique de la stabilisation est tout particulièrement sensible lorsqu'on souhaite fabriquer des matériaux hydrofugeants (pour la fabrication de plaques de plâtre pour salle de bain ou cuisine, typiquement), où les agents hydrofugeants tendent à casser la mousse. Un but de la présente invention est de fournir un moyen de former des mousses minérales du type précité qui soient stables et permettent typiquement de maintenir une bonen intégrité de la mousse lors des opérations de mise en forme et de séchage de plaques de plâtre, de préférence y compris lorsqu'elles comprennent des agents hydrofugeants. A cet effet, il est proposé selon la présente invention d'utiliser pour former la mousse une association d'au moins deux tensioactifs, à savoir :
- au moins un premier tensioactif (surfactant) S1 , porteur d'au moins un groupe sulfate ; et
- au moins un deuxième tensioactif (surfactant) S2, de type amphotère Plus précisément, selon un premier aspect, la présente invention a pour objet les mousses minérales comprenant de l'eau, des particules minérales et l'association de tensioactifs S1 et S2 précités, la composition pouvant comprendre ou non des agents hydrofugeants. L'invention concerne également les utilisations de ces mousses, notamment dans le domaine du transport des particules minérales ou, plus spécifiquement, pour la formation d'éléments de construction allégés.
Selon un autre aspect, la présente invention a pour objet l'utilisation des tensioactifs précités S1 et S2 pour former une mousse stable adaptée à une mise en contact avec des particules minérales, notamment des particules de plâtre, avec ou sans agents hydrofugeants.
Les travaux des inventeurs ont maintenant permis de mettre en évidence que l'association des des tensioactifs précités S1 et S2 permet d'obtenir une stabilisation efficace des mousses, avec notamment un bon maintien du volume de la mousse au cours du temps.
Différentes modes de réalisations particuliers vont maintenant être décrits plus en détails.
Le premier tensioactif (S1 )
Il s'agit d'un tensioactif porteur d'au moins un groupe sulfate. Alternativement, il peut s'agir d'un mélange de plusieurs (deux ou plus) tensioactifs de ce type.
Le premier tensioactif peut typiquement comprendre un chaîne hydrophobe terminée par un groupement sulfate. Il peut également s'agir d'un composé porteur d'une chaîne hydrophobe porteuse de plusieurs groupement sulfate. Selon un mode de réalisation, le premier tensioactif S1 peut être un polymère, par exemple un polymère porteur d'une chaîne hydrophobe sur laquelle sont greffés des groupes latéraux porteurs de groupes sulfate.
De façon non limitative, le tensioactif S1 peut être choisi parmi :
- les alkyl ether sulfate, notamment les C8-C18 alkyl ether sulfate, par exemple les C12 et C13 alkyl ether sulfate ;
- les alkyl sulfate, notamment les C8-C18 alkyl sulfate, comme par exemple le
C12 alkyl sulfate ;
- les mélanges de de deux ou plus de ces composés.
Le tensioactif S1 peut par exemple être choisi parmi les produits commerciaux suivants, disponibles auprès de la société Solvay :
Les Rhodapex® ESB70 SLES et EST 65 STES - Le Rhodapon LX 28 AF3 SLS
- les mélanges de de deux ou plus de ces composés.
Le deuxième tensioactif (S2)
Le second tensioactif est typiquement employé à titre de co-surfactant, avec un ration massique S2/S1 typiquement entre 1 :15 et 1 :4, par exemie entre 1 :10 et 1 :5.
De façon non limitative, le tensioactif S2 peut être choisi parmi :
- les oxyde d'amine ;
- les glycinates ;
- les sultaines,
- les mélanges de de deux ou plus de ces composés.
Le tensioactif S2 peut par exemple être choisi parmi les produits commerciaux suivants, disponibles auprès de la société Solvay :
- le Fentacare OA12 ;
- le Geroppon CG 3S Glucinate ;
- les mélanges de ces composés.
Des mélanges intéressants selon l'invention comprennent :
- un mélange d'un alkyl ether sulfate du type précité et d'un oxyde d'amine (Rhodapex® ESB70 SLES + Fentacare OA12 par exemple), avec optionnellement un tensioactif amphotère additionnel (glycinate par exemple) ;
- un mélange d'un alkyl ether sulfate du type précité, d'un alkyl sufate et d'un oxyde d'amine (Rhodapex® ESB70 SLES et/ou EST 65 STES + Rhodapon LX 28 AF3 SLS + Fentacare OA12 par exemple) Les mousses minérales formées à partir des tensioactifs S1 et S2
Une mousse minérales formées avec les tensioactifs selon l'invention contient de l'eau, des particules minérale et le mélange des tensioactifs S1 et S2.
Le mélange des tensioactifs S1 et S2 représentent en générale entre 0,01 % et 0,05% en masse, par exemple entre 0,02% et 0,03% en masse, typiquement de l'ordre de 0,02% en masse par rapport à la masse des particules minérales à l'état sec, et ce tout particulièrement lorsque les particules minérales sont des particules de plâtre.
Par ailleurs, le mélange des tensioactifs S1 et S2 représente typiquement entre 5% et 30% en masse, plus particulièrement entre 15% et 25% en masse par rapport à la masse totale des tensioactifs et de l'eau.
En plus des constituants précédents, la mousse minérale peut comprendre éventuellement d'autres additifs.
Il s'avère parfois intéressant d'ajouter des composés cationiques, notamment des polymères cationiques. Un composé cationique intéressant est un polymère ou copolymère de DADMAC (chlorure de diallyidimethylammonium), comme par exemple u ncopolymère vinylpyrolidone/DADMAC avec un ratio vinylpyrolidone/DADMAC typiuement entre 70/30 et 90/10, par exemple de l'ordre de 80/20.
Les exemples ci-après illustrent des modes de réalisation possibles non limitatifs de l'invention. EXEMPLE
Trois formulations de tensioactifs selon l'invention ont été testées, qui ont les compositions reportés dans le Tableau ci-dessous (où les masses de chaque constituants sont en grammes)
Tableau :
Figure imgf000006_0001
Les trois formulations permettent une bonne stabilisation de mousse, avec un bon maintien du volume de la mousse, supérieur à celui observé avec un produit commercial standard (HOSTAPUR ® OSB)

Claims

REVENDICATIONS
1 .- Mousse minérale contenant de l'eau, des particules minérales, et une association de tensioactifs comprenant :
- au moins un premier tensioactif (S1 ) porteur d'au moins un groupement sulfate ; et
- au moins un deuxième tensioactif (S2) de type amphotère.
2.- Mousse minérale selon la revendication 1 , adaptée pour la formation d'éléments de construction allégés, où les particules minérales sont des particules de plâtre.
3.- Mousse minérale selon l'une des revendication 1 ou 2, qui comprend en outre des agents hydrofugeants.
4.- Mousse minérale selon la revendication 1 , pour le transport desdites particules minérales
5.- Mousse minérale selon l'une des revendications précédentes, où le premier tensioactif est choisi parmi :
- les alkyl ether sulfate, notamment les C8-C18 alkyl ether sulfate, par exemple les C12 et C13 alkyl ether sulfate ;
- les alkyl sulfate, notamment les C8-C18 alkyl sulfate, comme par exemple le C12 alkyl sulfate ;
- les mélanges de de deux ou plus de ces composés.
6. - Mousse minérale selon l'une des revendications précédentes, où le premier tensioactif est choisi parmi :
- les oxyde d'amine ;
- les glycinates ;
- les sultaines,
- les mélanges de de deux ou plus de ces composés.
7. - Utilisation d'une association de tensioactifs comprenant :
- au moins un premier tensioactif (S1 ) porteur d'au moins un groupement sulfate ; et
- au moins un deuxième tensioactif (S2) de type amphotère. pour former une mousse stable adaptée à une mise en contact avec des particules minérales.
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