Brevet FR2085900A1 — publié le 19711231

~1" 2085900 la présente invention se rapporte à un matériau constitué par un aggloméré formé d'un grand nombre de billes, sphérules ou perlettes eataaioptriques, par exemple, en verre, incorporées dans une matrice de manière à former une masse cohérente 5 et résistant à lteure et aux agents atmosphériques, à partir de laquelle on obtient, par exemple par moulage, étirage ou autrement des éléments de signalisation ou clous destinés à être directement appliqués sur des chaussées ou surfaces analogues ou bien sur des bandes de matériau servant à la signa-10 lisation routière là où l'on veut obtenir une réflexion intense de la lumière incidente sur les perlettes affleurant et faisant en partie saillie sur la surface de ces clous, éléments, bandes, etc. Ces matériaux agglomérés sont déjà bien connus et utili-15 sés dans la technique considérée. En particulier, en ce qui concerne leur composition, ainsi que leur association avec des bandes pour signalisation sur des surfaces routières, on se ï-tfportera au contenu du brevet français n° 1 .578.688 au nom du demandeur. Dans ce brevet sont déjà présentés^, entre au-20 très, des exemples de composition pour matrices incorporant des perlettes en verre, ces exemples étant également valables et utilisables pour la réalisation de la présente invention. Avec ces matériaux agglomérés on cherche évidemment à incorporer dans la matrice le plus grand nombre possible de perlet-25 tes en verre, du fait que l'intensité et l'effet brillant de la lumière réfléchie sont proportionnels, toutes choses étant égales par ailleurs, au rapport entre la surface totale exposée du clou ou autre élément de signalisation et la somme des surfaces exposées des perlettes affleurant sur cette surface» 30 Pour des raisons géométriques, exposées ci-après, il n'est pas possible avec la technique courante, d'obtenir que le volume occupé par les perlettes, dans la masse de l'aggloméré, dépasse un pourcentage donné du volume total de la masse elle-même et que la somme des surfaces des calottes sphériques affleurant 35 à la surface de l'élément de signalisation dépasse lui-même un pourcentage donné âe l'étendue de teîîe surface. Ceci étant exposé, l'invention a pour objet un matériau aggloméré pour les utilisations du type précité ou équivalentes, incorporant à un volume total égal,toutes autres eon-40 ditions étant les mêmesexception faite de celles indiquées C$0 71 12059 -2- 2085900 par la suite ) \m nombre de tjpliérules ou de perlettes plus grand que celui réalisable .• .-ion la technique connue, de façon à permettre la formation d4éléments de signalisation catadioptriquea à la surface desquels se présentent par affleurement des perlettes dont le nombre est plusieurs fois• supérieur à caïii actuellement possible, la somme des surfaces exposées de ces perlettes étant elle-même beaucoup plus grande que celle actuellement réalisable. Ii'invention consiste essentiellement à incorporer dans un matériau pouvant former la matrice, au moins deux groupes ou davantage de perlettes ou de sphérules catadioptri-ques,en principe en "verre, les perlettes du premier groupe étant d'un diamètre déterminé uniforme, tandis que les perlettes ou au moins les perlettes les plus grosses du second ou des autres groupes présentent un diamètre ne dépassant pas 1/5 du diamètre des perlettes du premier groupe, leur volume total étant déterminé dé manière que ces perlettes du second groupe se placent dans les intervalles apparaissant entre les perlettes du premier groupe, le matériau destiné à former la matrice se plaçant lui-même de manière à remplir entièrement tous les espaces vides entre les perlettes tant du premier que du second groupe. Ces caractéristiques particulières de l'invention et d'autres seront bien comprises à la lecture de la description détaillée suivante d'exemples de réalisation de l'invention, représentés sur les dessins ci-joints sur lesquels : la fig. 1 représente partiellement en élévation et partiellement en coupe la distribution spatiale la plus favorable qui peut être assumée par les perlettes de diamètres différents . La fig. 2 est une coupe fragmentaire, à une échelle fortement grossie, d'un aggloméré conforme à lîinvention, cette coupe étant faite, par exemple, suivant le plan indiqué en II-II sur la fig. 4. la fig. 3 montre l'aggloméré en plan suivant la direction de la flèche III de la fig. 4. La ^pig. 4 montre à une échelle encore supérieure, un fragment de l'aggloméré près de sa surface, suivant une coupe dans le plan indiqué par IV-IV en fig. 2, les perlettes étant représentées en vue latérale dans ces figs. BAD ORIGINAL. G' 71 12059 - 3 - 2085900 2,3 et 4-„ les figSo-5 et 6 sont des graphiques faisant apparaître auelques relations géométriques importantes intéressant 1'invention. 5 Afin d'obtenir que le plus grand nombre de sphérules, billes ou perlettes, ou corps sphériques, soit contenu dans un espace tridimensionnel, il faut que ces sphérules ou perlettes formant une même couche soient du même diamètre, par exemple, constituées par les perlettes 10 d'un diametre. donne D,comme. 10 représenté aux figs..l,2 et. 4. Dans ce cas, les sphérules peuvent se disposer régulièrement, dans chaque couche, comme représenté aux figs02 et 4-, de manière que leurs centres définissent les sommets d'autant de triangles équilatéraux,-recouvrant ensemble la surface entière de cette couche,. 15 Au milieu de chaque groupe de trois perlettes 10 ad jacentes, se trouve une cavité dans laquelle on place une per-letté de la couche supérieure et ainsi de suite pour l'ensemble du volume de cet espace tridimensionnel,,. Supposant que cet espace soit beaucoupr plus grand que le volume des perlettes 20 individuelles, la somme des volumes de ces dernières, même dans le cas; le plus favorable, d'une régularité parfaite na pourra jamais dépasser 7/L$ environ du volume de l'espace tridimensionnel, comme., défini par l'expression: Y = p£H2 T1 )y . S 6 t 25 où Vg indique la somme des volumes des perlettes et indique le volume total de l'espace dans lequel ces perlettes sont disposées d'une manière régulière» L'occupation par les perlettes de 74-% d'un espace tridimensionnel donné n'est que théoriquement réalisable,étant 30 donné qu'on présuppose une uniformité et une distribution géométrique parfaites de ces perlettes, un groupe nuelconaue de. quatre perlettes définissant, par les centres de ces perlettes, un tétraèdre régulier comme représenté en fig.l. En pratique, il est possible de disposer des perlettes, aisément sélection-35 nables et à peu prés égales, dont par exemple 80# ou, de préférence, 90/5 présentent un diamètre différent dans une mesure ne dépassant pas 10% en plus ou en moins, d'un diamètre moyen D, de sorte que,par une. distribution appropriée, ces perlettesr 71 12059 _ 4 _ 2085900 occupent 60# environ du volume total de l'espace considéré» Ainsi, étant donné que, pour obtenir la cohésion nécessaire de llaggloméré, il faut que la motrice occupe tout l'espace non occupé par les perlettes, cette matrice viendra occuper 5 4-0# environ de l'espace totale En outre, au cours de la préparation et de l'utilisation, ainsi qu'à la suite de I^zsure progressive des éléments de signalisation , il n'est pas possible que les perlettes fassent saillie* pour une moitié; en dehors de la matriceoDans 10 ce cas, et même dans les conditions géométriquement les plus favorables, la surface totale exposée, en projection plane, serait occupée par 91# au maximum des perlettes, suivant l'ex-pression! _ ( yrT~ TT ) At ® g * 15 dans laquelle Ag indique la somme des surfaces matérialisées par les perlettes et A^ indique la surface totale exposée du matériau aggloméré. En pratique^ ces perlettes font saillies en moyenne dans une mesure comprise entre 1/6 et 1/2 de leur rayon r 20 (fig.4-); en moyeaine^ la saillie S est égale à 1/4- r, c'est à dire que les perlettes? 1Q sont découvertes jusqu'au niveau indiqué par L-H en fig..4-, Dans- ce cas, la surface de l'agglcu-méré apparaît comme représenté à la fig93j ou l'on peut voir que les surfaces exposées des calottes 10a des perlettes s*é-25 tendent sur une surface trfe limitée, généralement inférieures; à 4-0# de la surface totale A^. Suivant l'invention, on utilise., pour former l'aggloméré, le. plus grand nambre possible de perlettes 10,sensiblement uniformes et d'un diamètre D donné (compris entre 6 mm. 30 et 0,08 mm.,et de préférence, entre 1,2 ma. et 0,2 mm.)compa- m . tible- av.éta une distribution à peu prés régulière dans l'espace et on ajoute d'autre® perlettes, de diamètre plus petit d pour permettre à ces autres: perlettes de se placer dans les intervalles entre, les perlettes-plus grosses et dans me quantité 35 telle, au point de vue géométrique, qu'elles trouvent l'espace nécessaire^pour le plus grand nombre possible, mais sans provoquer, un êcartement sensible entre les perlettes plus grosses. 71 12059 - 5 - 2085900 Théoriquement, le rapport maximum d/D entre lea diaœêtreff des perlettes plus petites et plus grosses est; de 1/4,4-5 environ; dans ce cas il peut pénétrer,entre les nerlet-tes de chaque groupe de quatre; perlettes adjacentes, une seule 5 perlette plus petite 12, comme représenté en fig..l. Le. nombre des perlettes plus petites 12, peuvent se placer dans les intervalles entre les perlettes plus grosses 10, augmente lorsque ce rapport diminue. Sur le graphique de la fig.5 la courbe (approximativement horizontale) représen-1Q- te le degré d'occupation de l*espace total V, dont le. volume total V^" (100$ de cet espace) est indiqué au haut du graphique. La courbe indique la volume susceptible d'être, occupé, par les perlettes plus petites, en fonction du rapport d/D entra les diamètres des perlettes plus petites et plus grosses.Cette 15 courbe accuse dans ce cas' une tendance à 24% environ pour un rapport d/Dvoisin de zéro, ce qui est évident parce que 24% représente 60% de l'espace disponible V«£, à savoir du volume non occupé par les grosses perlettes.On observera que pour d/D supérieur à 0#15, on obtient une occupation notable dudit 20 espace de la part des perlettes petites, occupation bien supérieure à 20% pour un rapport d/E de l'ordre de 0,1. La courba VD+d rePrésente la somme des courbes et à savoir le volume total occupé par les perlettes grosses et petites,volume qui dépasse amplement 80% Y^_ pour un rapport d/D de l'ordre 25 ■ de 0,1. En pratique, alors qu'il est important- que les diamètres D. des gr^Sfs^sr;perlettes 10 soient sensiblement égaux, les diamètres des? petites- perlettes peuvent être très? différents, pour autant qu'ils ne soient jamais supérieurs au diamètre d 50 choisi. En effet, la présence de perlettes encore plus petites est avantageuse,, du fait que ces dernières peuvent s'introduire dans les zones les plus étroites des espaces enfermés; entre les grosses perlettes 10. Outre la forte augmentation du nombre des perlettes, 35 on obtient une augmentation surprenante de la surface A* , constituée par la somme de toutes les surfaces des parties exposées des perlettes, grosses et petites, en fonction de leur saillie, par rapport à la matrice, indiquée par le rapport S/r, reporte en abscisses sur le graphique de la fig,6.Cette augmen 71 12059 6 - 2085900 tation résulte de la comparaison de la courbe A'e avec la courbe A t qui se réfère aux grosses perlettes 10 seulement et aussi au cas de formation de l'aggloméré avec des perlettes de diamètre sensiblement uniforme,, Ce résultat,particulièrement important quand les perlettes font saillie sur 1/4 environ de leur diamètre, ou même moins, réside dans le fait qu'un grand nombre de petites perlettes est présenté à la surface au-dessus de la portion caïiée des grosses perlettes indiquée par des cercles en tireté sur la fig,3; en outre,en pratiqueAl*effet brillant de matériaux catadiaptriques ainsi réalisés est encore meilleur, parce que les petites perlettes font saillie, en moyenne, dans une mesuré proportionnellement plus grande que les perlettes plus grosses. Avec: les dimensions qui viennent d'être données à titre d Exemple, les petites perlettes à mélanger avec les grosses perlettes peuvent être; d'un diamètre compris entre Q,8mm<>et 0401 mm et, de préférence, entre 0,2 mm» et 0,003 mm., cependant à la condition toujours que le rapport entre le diamètre des plus* grasses des plus petites perlettes et celui des grosses perlettes soit compris. entre ©,2 et 0,05 et de préférence, entre. 0,17 et 0,08„Bien entendu, il est possible d*obtenir une occupation encore plus; grande de. l'espace disponible de la part des perlettes grosses ou petites, en utilisant une seconde séiie de perlettes- petites? présentant à leur tour un diamètre à peu prés uniforme et une troisième série de perlettes encore plus petites, dont le diamètre maximum se trouve dans les rapports indiqués avec celui des perlettes de la seconde série, dont les intervalles sont à leur tour occupés ainsi en partie par les perlettes de la troisième série. Par, exemple,en utilisant des matériaux de disponibilité courante,xl est possible de former des agglomérés contenant 60% environ, en volume, de perlettes d'un diamètre de l'ordre, de 3 mm,, 20 à 24$, toujours en volume, de perlettes d'un diamètre de l'ordre de 0,3 mm, et 10%, en volume, d'un mélange de perlettes de diamé'trei compria entre- 0,04 et 0,01mm., Dans ce cas, la matrice occupe de 1 à 6% du volume total du matériau et l'on obtient un matériau de propriétés catadiop-triques exceptionnelles très rigide et solide et de grande, résistance aux agents atmosphériquea et extérieurs en général du fait qu*il est composé en quasi-totalité par des consti- 71 12059 - 7 - 2085900 tuants minéraux. Bien entendu^pour la préparation de ces agglomérés, il faut tenir compte du volume qui sera occupé par la matrice, après solidification, et il faudra ajouter aux mélanges de sphérules ainsi choisies et volumétriquement proportion-5 nées les constituants nécessaires à la formation de cette matrice, dans les quantités requises, afin que celle-ci occupa tout l'espace qui lui est destiné. Par prudence, ces constituants seront ajoutés avect uct excès volumétrique faible, par exemple de l'ordre de 2$ ou 10 3% du tétai, afin d'empêcher la formation de bulles où de cavités dans la masse, de l'aggloméré et des clous ou autres éléments catadioptriques obtenus à partir de celui-ci. 71 12059 - 8 - 2085900 revendications lo-Matériau aggloméré pour la formation de clous et couches catadioptriques et éléments agglomérés, en particulier pour signalisation routière, principalement pour signalisation 5 routière; horizontale, constitué essentiellement par un grand nombre de billesfsphérules ou perlettes réfléchissantés, par exemple en verre, incorporées à une matrice et formant avec celle-ci -une masse hétérogène mais cohérehte, caractérisé en ce qu'il comprend, à l'intérieur de la matrice, une première 10 série, de sphérules ou perlettes de diamètre déterminé à peu prés uniforme D, disposéejde manière à se trouver en nombre aussi grandi que possible dans: le volume oceupé par l'aggloméré et au moins une seconde série de sphérules ou perlettes,dont le diamètre d ne dépasse pas, pour les plus grosses, un cinquié-15 me et, de préférence, un huitième du diamètre moyen D des perlettes ou sphérules de la première série, la matrice occupant sensiblement tous les "intervalles entre les perlettes ou sphérules tant de la première, que de la seconde série, une fraction des perlettes, tant de la première que de la seconde série, 20 affleurant à la surface du clou, élément ou couche catadioptri-que produite à partir de ce matériau aggloméré, 2,-Matériau aggloméré suivant la revendication 1,caractérisé en ce que le rapport entre, le diamètre d des plus — grosses- perlettes^ de la seconde série, et le diamètre, moyen D 25 des perlettes 3e la prémiére série est de. l'ordre de 0,1, 3«-Matériau aggloméré suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'au moins 80% et, de préférence au moins 90% des perlettes au moins de la première série: présentent des diamètres s1 écartant de 'moins -de +10% du diamètre. 30 moyen D choisi» 4»-Matériau aggloméré suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les perlettes de la première série ont un diamètre compris entre. 3 mm,et 6,08 mm, et de préférence, entra 1,2 et 0,2 mm, et les perlettes de la 35 seconde série ont un diamètre compris entre 0,8 et 0,01 mm0et, de préférence, entre: 0,2 et 0,03 m., à condition que les perlettes de la première série présentent, des diamètres sensible- ■ ment égaux et, de préférence, ne différant pas de plus de 10%, en plus ou en moins de leur diamètre moyen, pour au moins 80% 40 et, de préférence, pour au moins 90% de ces perlettes et que 71 12059 - 9 - 2085900 les plus grosses perlettes de la seconde série aient un diamètre ne dépassant un cinquième et, de préférence, un huitième de ce diamètre des perlettes de la première série* 5o-Matériau aggloméré suivant l'une quelconque des 5 revendications précédentes, caractérisé en ce que les perlettes de la seconde série présentent également des diamètres sensiblement égaux et oue l'aggloméré comporte encore une troisième série de perlettes, dont les plus grosses ne dépassent pas en diamètre un cinauiéme et, de Dréférence, un huitième de celui 10 des perlettes de la seconde série, les perlettes de la troisième série étant présentes en quantité volumétriquement déterminée afin d'en permettre le placement dans les espaces résiduels entre les perlettes voisines de la première et de la seconde série, 15 6,-Procédé pour.la production d'un matériau agglomé ré suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par l'association en quantités volumétriquement déterminées, d'une première série de perlettes de diamètre à peu prés uniforme, d'au moins une seconde série de perlettes 20 dont les plus grosses ne dépassent pas- -un cinquième et, de préférence, un huitième de celui des permettes de la première série et de constituants servant à la formation d'une matrice destinée à occuper sensiblement tous les espaces résiduels entre les perlettes de la première et de la seconde série, disposées 25 dans la position relative la plus favorable à l'introduction du plus grand nombre possible de perlettes dans un espace du volume donné.