Brevet FR2092880A1 — publié le 19720128

La présente invention concerne un procédé permettant d'obtenir directement à partir d'une seule opération de coulage un élément composite, notamment un élément de construction dont au moins une partie de la surface extérieure est constituée par un matériau de caractéristiques différentes de celui qui forme la masse ou le noyau de l'élément. Dans plusieurs domaines de la technique, et notamment dans celui de la construction, on utilise divers matériaux présentant des caractéristiques bien définies de résistance mécanique (cas du béton ou du platre) ou d'isolation thermique ou acoustique (telles que les matières plastiques expansées) Toutefois, ces matériaux résistent mal à certains facteurs de dégradation physique et/ou chimique s'ils se trouvent exposés directement au milieu ambiant.Ainsi, le béton, comme le polystyrène, peuvent s'effriter superficiellement, leur coloration peut se modifier, etc La fragilité superficielle relative de ces matériaux est encore accusée dans le cas où la surface extérieure de l'élément fabriqué dans ce matériau présente un relief décoratif tel que pointes polyédriques, aretes vives, etc..., car aux sommets de ces reliefs, les grains de matière sont naturellement moins bien accrochés et, par conséquent, ces zones sont friables. Il faut d'ailleurs noter, particulièrement dans le cas de matériaux à granulométrie assez importante, qu'il est impossible d'obtenir des reliefs de surface reproduisant fidèlement les reliefs du moule dans lequel on a coulé ces matériaux pour obtenir un élément, surtout dans le cas de motifs ou détails décoratifs très fins. De plus, quel que soit le soin apporté aux opérations de coulage de ces matériaux, on ne peut éviter la formation de défauts superficiels. Ainsi, dans le cas du béton, sa surface visible présente, lors du décoffrage ou du démoulage, des défauts tels que bullage, retassure, aspect rugueux, etc ... Jusqu'à présent, pour améliorer l'aspect des surfaces visibles de ces matériaux en éléments ou pour les protéger et empêcher leur détérioration superficielle, on procède après leur mise en place à un traitement de surface. Ainsi, on applique une peinture, un badigeon, un produit hydrofuge, une résine ou bien on réalise un placage superficiel à t'aide de dalles de pierres naturelles, de pièces de béton moulées, de briques vernissées, de carreaux de céramique ou de tout autre matériau convenable. Cependant, avant de telles applications, et particulièrement dans le cas du béton, il faut préparer ta surface à recouvrir. Pour le béton, il faudra supprimer les défauts existants, le laver pour éviter les efflorescences, le décaper pour supprimer les imprégnations possibles d'huile de coffrage. Pour effectuer ces divers traitements de finition, il fout attendre que le matériau soit sec et ait durci. Ces procédés connus sont longs à mettre en oeuvre et très coa- teux. Outre cela, les produits de revêtement utilisés, par exemple dans le cas du béton, ont des inconvénients. En effet, la peinture et le badigeon sont relativement bon marché mais ils ne suppriment pas les défauts d'apparence du béton : ils les soulignent plutot. Les enduits, quant à eux, apportent une humidité supplémentaire lors de leur application sur le béton, ce qui est nocif. Enfin, les placages sont prohibitifs puisqu'au prix du matériau, il faut ajouter celui de la matière plaquée et le cout de son application. Pour réduire le prix de revient, on a proposé de réaliser des éléments composites directement par coulage ou moulage. Ainsi, on a déjà disposé en fond de moule des matériaux destinés à former une couche de surface, tels que plaques de monarque, éléments décoratifs préfabriqués, bois, dalles, etc ... Sur ce fond de moule ainsi formé, on coule ensuite le matériau, par exemple du béton. Cependant, ce procédé ne peut etre mis en oeuvre que dans le cas où l'on veut obtenir une surface externe plane ou constituée de plans réguliers. En outre, la constitution de cette couche de surface demande une maind'oeuvre qualifiée, elle peut etre longue dans le cas d'une surface non plane et le coulage du matériau peut en modifier la disposition initiale. La présente invention propose un procédé de fabrication d'un élément composi#te, notamment un élément de construction, éliminant les inconvénients des procédés connus ; ce procédé est d'une grande souplesse d'utilisation, il est économique et de mise en oeuvre rapide et simple. Selon ce procédé - à la surface d'une matrice, on dépose un matériau à l'état malléable qu'on laisse durcir pourAconstitúerune couche de surface ; - on recouvre la face de la couche de surfcne durcie, opposée à celle qui est au contact de la matrice, d'un agent de liaisdn#de-stiné à faire adhérer la couche de surface et la masse de la matière constituant l'élément ; - on coule ensuite, immédiatement après l'agent de liaison et à partir d'une zone située au voisinage immédiat de ladite couche de surface, la masse de la matière constituant l'élément, présentée sous forme pateuse - et, après durcissement, on extrait l'élément de la matrice comme un seul bloc. Ce procédé s'applique de préférence dans le cas où la masse de la matière constituant l'élément est une matière minérale telle que du béton ou du plâtre. Cependant, il convient également dans le cas d'une matière plastique expansable. De me me, le matériau formant la couche de surface est de préférence à base de résine synthétique durcissable et applicable sous forme malléable(semi-liquide, pateuse, pulvérulente, etc ...). On pourrait, cependant, utiliser comme couche de surface une matière minérale pulvérulente melée à un liant (telle que du ciment ou du platre par exemple). L'agent de liaison sera constitué par tout type de colle convenable, capable de provoquer l'adhérence intime de la couche de surface et du matériau de remplissage. Remarquons que l'emploi de cet agent de liaison est, dans certains cas particuliers, rendu inutile si la nature de la couche de surface et celle du matériau de remplissage sont telles que leur adhérence s'effectue naturellement. Le procédé de l'invention présente de nombreux avantages. Il permet, quelle que soit la matière, la forme, la nature de la matrice, d'obtenir des formes ou des volumes quelconques pour le matériau de remplissage constituant t'élément fabriqué, la surface apparente de ce dernier étant formée par d'autres matériaux suffisamment malléables lors de leur application sur la matrice pour pouvoir épouser tous les détails du relief intérieur de cette dernière, ces dits matériaux donnant, après séchage ou polymérisation, une couche de surface présentant des caractéristiques déterminées telles qurim- perméabilité, dureté, résistance mécanique et chimique, etc ... A titre d'exemples, le procédé selon l'invention permet d'obtenir des panneaux préfabriqués, des meubles, des jouets, des reproductions de bas-reliefs ou de statues, etc Le procédé de l'invention permet donc - une reproduction parfaite même des reliefs très fins et des aretes vives ou pointes; en outre, la dureté de la couche de surface évite les détériorations pouvant survenir au cours du démoulage ; - d'éliminer tout traitement de surface après moulage car la couche de surface présente un aspect impeccable et cache le matériau de remplissage qui peut, sans inconvénient, comporter les défauts de fabrication rappelés plus haut ; - d'obtenir une couche de surface parfaitement homogène, même très épaisse, sans que Fa reproduction des reliefs de la matrice en soit affectée ; - de choisir, en fonction des qualités demandées à l'élément de construction, la composition de la couche de surface idéale ; - de réaliser un élément dont la surface externe présentera des couleurs franches, d'aspect mat ou brillant.De plus, on pourra donner à la couche de surface la souplesse que l'on voudra ; - d'augmenter l'isoietion thermique et acoustique. On pourra même, si nécessaire, charger l'agent de liaison avec divers produits isolants - de supprimer tout apport ultérieur d'humidité qui se produit quand on applique après coup un enduit ou une peinture ; - de disposer d'une couche de surface totalement étanche qui, n'absorbant pas l'humidité, résistera parfaitement à l'action du gel. Il faut noter, en outre, que la résistance de la couche de surface permet un démoulage facile en éliminant toute nécessité de nettoyer le moule, d'où un gain.de temps et élimination de l'entretien du moule. De plus, le fait que la matrice ne soit pas en contact direct avec le matériau de remplissage présente l'avantage, notamment dans le cas du béton, de ne pas provoquer de détérioration du moule par l'humidité ou la minéralisation superficielle due à l'action du lait de ciment. On peut également supprimer les agents de démoulage. On décrira maintenant une forme de réalisation préférée de l'invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 montre, en perspective, un élément de construction obtenu par le procédé de l'invention ; - la figure 2 est une coupe selon la ligne a-a' de la figure 1, et - les figures 3, 4 et 5 représentent les trois phases successives de la réalisation de l'élément des figures 1 et 2. Bien que l'invention ne soit pas limitée strictement à cet aspect, une application particulièrement avantageuse du procédé de l'invention cancer ne la réalisation d'éléments de construction à base de matière minérale et notamment à base de béton. La description qui suit portera donc sur la constitution d'un élément de construction en béton. L'élément représenté à la figure 1 comporte une couche de surface I réalisée en résine synthétique (gel coat). Cette couche de surface peut être souple ou dure. Sa composition pourra être, en fonction de ces deux qualités, choisie parmi les exemples suivants A/ Couche souple a) Hypalong/résine époxy soiide/durcisseur amide/solvant/ colorant ; b) Epoxy souple ("Epon 872")/charges selon but recherché,/ durcisseur ; c) Epoxy/agent tixotropique/durcisseur diéthylène-triamine (DTA). B/ Couche dure Epoxy solide ou liquide/charges/colorants/durcisseur. Le durcisseur peut être un durcisseur diéthylènetriamine, polyaminoimidazoline, aliphatique, polyamine aromatique, etc ... On ajoutera un agent tixotropique si l'on se trouve en présence d'un relief de matrice à reproduire présentant des pentes prononcées. La face interne de la couche de surface est revêtue d'un agent de liaison 2 (colle à béton) assurant l'adhérence de la couche de surface avec le matériau de remplissage minéral 3 qui est du béton. Cet agent de liaison doit n'être pas influencé par l'humidité et l'alcalinité et pouvoir se polymériser au contact du béton frais. Une couche de liaison convenable aussi bien pour le béton que le plâtre peut être constituée par un mélange d'époxy liquide avec un durcisseur hydrophile tpolyaminoimidazoline, aliphatique, polyamine aromatique ou autres, tels que ceux qui sont commercialisés sous les dénominations "Versaduct 460" de la Société SHERING AG. Berlin ou "Epon curing agents Fi, F2, F37 etc ..." de la Société SHELL CHEMICAL). On ajoute, si besoin est, un agent tixotropique (silice colloXdale) tels que ceux connus sous les marques "Aérosil" et "Bentone", et une charge. On donnera, ci-dessous, trois exemples de composition de l'agent de liaison a) époxy liquide/versaduct 460/aérosil/charges; b) époxy liquide/thiokol K 54/aérosil/charges c) époxy liquide/versamid 125/aérosil/charges. On décrira maintenant un exemple de fabrication d'un élément de construction en béton selon le procédé de l'invention. Une matrice 4 (moule, coffrage ou autre) en matière quelconque, présente intérieurement sur au moins la face de fond 5, un relief déterminé 5'. On dépose sur le fond 5, par exemple à l'aide d'une buse 6, une couche 7 de surface de composition telle que: époxy 872/DTA/agent tixotropique/charges/colorant La couche de surface est à l'état malléable et s'insinue donc dans tous les reliefs de la matrice. L'épaisseur de la couche est telle qu'elle recouvre convenablement les reliefs. On laisse durcir la couche de surface 7 puis on recouvre sa face supérieure d'une couche d'agent de liaison 8 constituée par un mélange époxy liquide/versaduct 46O/aérosil/charges. L'agent de liaison peut avantageusement être projeté par une buse 9. Immédiatement après l'application de l'agent de liaison, on coule le béton de remplissage 10, par exemple à l'aide d'une tubulure de remplissage 11. On notera que le coulage du béton est effectué à partir d'une zone située immédiatement au voisinage de l'agent de liaison. Ainsi, le béton monte dans le moule le plus lentement possible en se mélangeant intimement à la couche de liaison sans l'arracher. Pour éviter un retrait trop important du béton au moment du séchage, on utilisera de préférence un béton assez sec ou, mieux, contenant des charges inertes (par exemple, les "anhydrides pliolites" de la Société SAîNT-GOBAIN). Après durcissement, on démoule l'ensemble comme un seul bloc. Pour accroître l'adhérence des divers matériaux entre eux, on pourra répandre, sur la face supérieure de la couche de surface 7, une charge constituée par du silex, du sable ou une charge appropriée assurant une isolation thermique ou acoustique. Cet épandage sera réalisé avant dépôt de l'agent de liaison. On pourra même, dans le cas d'un relief 5' plat du fond du moule, déposer d'abord une première couche de surface, puis une~-deuxième couche sur laquelle on effectuera un épandage de charge. Après polymérisation, on retire éventuellement l'excédent de charge non adhérent, puis on applique l'agent de liaison et le-béton. Au lieu de charges telles que sable ou gravier, on pourrait utiliser un treillis métallique ou des taquets disposés perpendiculairement au fond du moule ou bien des charges légères. On comprendra que la présente description n'est pas limitative et qu'on pourrait lui apporter toute modification à la portée de l'homme de l'art, sans pour autant sortir du cadre de l'invention qui devra être interprêtée sous son sens le plus large. REVENDICATIONS 1. Procédé pour fabriquer directement par coulage un élément composite, notamment un élément de construction, présentant des caractéristiques de surface différentes de celles de la masse de la matière constituant l'élément, ledit procédé étant caractérisé en ce que - à la surface d'une matrice, on dépose un matériau à l'état malléable que l'on laisse durcir pour constituer une couche de surface ; - on recouvre la face de la couche de surface durcie, opposée à celle qui est au contact de la matrice, d'un agent de liaison destiné à faire adhérer la couche de surface et la masse de la matière constituant l'élément, - on coule ensuite, immédiatement après l'agent de liaison et à partir d'une zone située à proximité dudit agent de liaison, la masse de la matière constituant l'élément, présentée sous forme pâteuse ;; - et, après durcissement, on extrait de la matrice l'élément composite comme un seul bloc. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la masse de la matière constituant l'élément est une matière minérale. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la masse de la matière constituant l'élément est une matière plastique expansable. 4. Procédé selon les revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que le matériau formant la couche de surface est une matière minérale pulvérulente mêlée à un liant. 5. Procédé selon les revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que le matériau formant la couche de surface est à base de résine synthétique durcissable et applicable sous forme malléable. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2, 3, 4 ou 5 caractérisé en ce que l'agent de liaison est une matière synthétique polymérisable. 7. A titre de produit industriel nouveau, élément composite, notamment élément de construction, fabriqué selon le procédé de la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une matière de remplissage recouverte au moins en partie par une couche de surface solide intimement liée à la matière de remplissage, l'aspect extérieur de cette couche de surface présentant un relief correspondant exactement à celui de la surface de la motrice sur la quelle elle a été déposée. 8. Elément de construction selon la revendication 7 caractérisé en ce que la matière de remplissage est du béton et la couche de surface est une résine synthétique. 9. Elément de construction selon la revendication 7 caractérisé en ce que la matière de remplissage est du béton et la couche de surface est formée par du plâtre. 10. Elément de construction, notamment pièce de mobilier, selon la revendica tion 7 caractérisé en ce que la matière de remplissage est une matière plastique expansée et la couche de surface est une résine synthétique. 11. Elément de construction selon ta revendication 7 caractérisé en ce que la matière de remplissage est une matière plastique expansée et la couche de surface est formée par du plâtre.