Brevet FR2137425A1 — publié le 19721229

i 21 37425 La présente invention concerne des compositions à base de plâtre de Paris, et tin plâtre de haute résistance mécanique obtenu à partir de telles compositions* Diverses tentatives ont été faites dans le passé pour élaborer dies produits de haute résis-5 tance mécanique à base de gypse. Par exemple, le brevet E.U.A. n° 3.062.670 révèle que les fibres de verre grossières sont utilisables à cette fin, tandis que le brevet E.U.A. nv 2.681.863 décrit l'utilisation de fines fibres textiles en verre pour atteindre un but analogue. Pour renforcer du plâtre, il a été uti-10 lisé aussi divers autres matériaux tels que fibres de bois, amiante, pâte à papier, et beaucoup d'autres substances. Bien que les matériaux utilisés aient produit un plâtre durci possédant une résistance mécanique accrue, il est souhaitable de trouver d'autres matériaux de renforcement qui soient au moins aussi effi-15 caces pour accroître la résistance mécanique. Un premier but de l'invention est de réaliser une composition à base de plâtre de Paris comportant un matériau de renforcement capable d'améliorer la résistance mécanique du plâtre après sa prise. Un autre but de l'invention est de réaliser un procédé pour faire durcir un 20 plâtre de plus grande résistance mécanique. Encore un autre but de l'invention est de réaliser un plâtre possédant une plus grande résistance mécanique sans accroissement de la densité du plâtre après sa prise. Il apparaîtra aux spécialistes que les buts sus-spécifiés 25 et d'autres encore se trouvent effectivement atteints par mise en oeuvre de l'invention consistant à réaliser une composition à base de plâtre possédant à l'état durci une résistance mécanique améliorée, laquelle composition est caractérisée en ce qu'elle comprend essentiellement du plâtre de Paris et des flo-30 cons de fibres en résine synthétique à concurrence d'une proportion atteignant jusqu'à 40 parties en poids pour 100 parties en poids dudit plâtre de Paris. Un plâtre durci possédant une plus grande résistance mécanique est obtenu par mise en oeuvre d'un procédé également compris dans la portée de la présente in-35 vèntion, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à mélanger les flocons de fibres en résine synthétique avec le plâtre de Paris avant de faire durcir le plâtre. L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, lequel complément 40 concerne différents modes de réalisation préférés de ladite 71 42149 2 21 37425 invention, choisis bien entendu à titre d'exemples non limitatifs. Le plâtre de Paris auquel l'invention est relative est un gypse calciné classique CaSO^.l^HgO qui fait prise par hydrata-5 tion en se transformant en CaSO^^H^O. La composition peut contenir les agents habituels des types retardateurs, accélérateurs, amidons, et analogues aussi bien que des matériaux cellulaires tels que ceux du type mousse. L'invention est applicable à la fabrication de produits à base de gypse 10 en général tels que panneaux muraux, appareils orthopédiques coulés, et analogues. Un mode de réalisation préféré est un "bandage* au plâtre de Paris tel que celui décrit dans le brevet E.U.A. n° 2.842.120. Les flocons en fibres de résine synthétique utilisables lors 1S de la mise en oeuvre de 1'invention sont des flocons de fibres en fil fin dont la longueur n'excède pas environ 15 à 16 mm, et de préférence n'est pas supérieure à 6,5 mm, et atteignant jusqu'à environ 20 deniers. Les flocons peuvent être de petite dimension. On peut utiliser avec succès des microfibres ayant une 20 longueur égale ou même inférieure à 1,5 mm. Un intervalle adéquat est celui compris entre environ 0,25 et 6,35 mm, et de préférence entre environ 0,8 et 6,35 mm. La grosseur en deniers n'est de préférence pas supérieure à environ 10, et est de préférence comprise entre environ 1 et 10 deniers. Il existe dans le 25 commerce un grand choix de flocons en fibres de résine synthétique de ces dimensions ; ils sont formés d'une manière classique en hachant des fibres synthétiques continues. Le matériau fibreux préféré est une résine de polyester linéaire provenant de la réaction d'un diol organique, tel que de l'éthylène glycol, 30 avec un diacide tel que de l'acide téréphtalique, et le poly- (téréphtalate d'éthylène) est un polyester préféré. On peut aussi utiliser des flocons en fibres d'autres résines synthétiques telles que celles des types polyamide, rayonne et analogues. On peut faire varier largement la proportion de flocons u-35 tilisée. Toutefois, en général, une proportion d'au moins 3% en poids, calculée sur la base du poids du plâtre de Paris, est nécessaire pour obtenir une amélioration significative de résistance mécanique, et on utilise de préférence au moins 5% en poids de flocons fibreux pour obtenir un plâtre durci considé-40 rablement plus résistant. La proportion maximum de flocons 71 42149 3 21 37425 fibreux atteint généralement en poids 50% du poids du plâtre de Paris étant donné que des proportions sensiblement plus fortes ont tendance à affaiblir le produit à cause d'un effet de dilution. On utilise de préférence, toutefois, au maximum environ 5 30% en poids parce que, en général, la résistance mécanique n'est pas sensiblement accrue au-delà de cette proportion. De ce qui précède, il ressort donc qu'une proportion de flocons fibreux comprise entre 3 et 50% en poids est convenable, bien qu'une proportion en poids comprise entre 5 et 30% du poids du 10 plâtre de Paris soit considérée comme préférable. Ci-après sont donnés différents exemples, bien entendu non limitatifs, de mise en oeuvre de l'invention, ainsi que des exemples comparatifs. Exemple 1.- On mélange à la main du plâtre de Paris et de 15 l'eau dans les proportions suivantes (en parties en poids : p. en p.) : plâtre de Paris (Hydrocal" (U.S. Gypsum) 100 p. en p. eau 60 p. en p. On place le plâtre, ainsi "gâché", dans un moule et on le laisse 20 faire prise ou durcir pendant un laps de temps d'une durée de 18 à 24 heures. Le plâtre durci possède les caractéristiques suivantes : 3 densité : 1,62 g/cm ; résistance au choc 9,7 grammètres/ 2 cm . 25 Exemple 2.- On répète l'exemple 1, à l'exception du fait que l'on utilise une proportion d'eau de 30 p. en p. pour 100 p. en p. de plâtre. Après prise, la densité du plâtre est de 3 2 1,74 g/cm et la résistance au choc est de 17,2 grammetres/cm . Exemple 3.- On incorpore de l'amiante en fibres très fines 30 à du plâtre de Paris sec en se servant d'un mélangeur planétaire pendant 15 à 20 minutes. Le mélange sec se compose de 90 p. en p. de plâtre de Paris et 10 p. "en "p.* de fibres d'amiante. On gâche ensuite à la main le mélange avec 55 p. en p. d'eau pour 100 p. en p. de mélange. La densité dw plâtre durci après prise 35 est de 1,31 g/cm et sa résistance au choc est de 7,5 grammè-tres/cm2. Exemple 4.- On répète le mode opératoire de l'exemple 3, mais èn utilisant comme fibres des fibres de coton de grosseur 60 et en gâchant finalement le plâtre avec 60 p. en p. d'eau 40 pour lOO p. en p. de mélange. La densité du plâtre après prise 71 42149 4 21 37425 3 est de 1,21 g/cm et sa résistance au choc est de 14 grammètres/ 2 cm . Exemple 5.- On répète le mode opératoire de l'exemple 4, mais en utilisant, à la place des fibres de coton, des fibres 5 de superpolyamide du genre "Nylon" mesurant 63,5 mm de longueur. La densité du plâtre durci après prise est de 1,13 g/cm et sa 2 résistance au choc est de 28,8 grammètres/cm . Exemple 6.- On répète le mode opératoire de l'exemple 5, mais en utilisant, comme fibres de superpolyamide, des flocons 10 de fibres de "Nylon 66" de 3 deniers et mesurant 9,5 mm de longueur. La résistance au choc du plâtre après prise est de 22,4 grammètres/cm^. Exemple 7.- On répète le mode opératoire de l'exemple 5, mais en diminuant la proportion d'eau jusqu'à 30 p. en p. et en 15 ajoutant 0,1 p. en p. d'un agent mouillant ("Triton X-100") à ces 30 p. en p. d'eau. La résistance au choc du plâtre après prise est de 24,5 grammètres/cm . Les exemples précédents montrent que l'utilisation de flocons en fibres de résine synthétique accroissent la résistance 20 mécanique du plâtre durci après prise bien au-delà de la résistance mécanique atteinte avec d'autres matériaux tels que de l'amiante eu du coton, et montrent encore que des flocons en fibres de polyester confèrent au plâtre après prise une résistance mécanique particulièrement remarquable. Les exemples suivants 25 montrent que les flocons de fibres en résine synthétique sont utilisables en différentes grosseurs et par mise en oeuvre de différentes techniques de formation des mélanges. Exemples 8 à 12.- En ayant recours à la même technique de formation de mélange que dans les exemples 3 à 7, on étudie les 30 variations de la résistance mécanique et de la densité du plâtre en utilisant des flocons de fibres de poly(téréphtalate d'éthylène) (PTE) et de superpolyamide ("Nylon") de diverses grosseurs. Dans chaque exemple, la composition comprend 90 p. en p. de plâtre de Paris, 10 p. en p. de flocons de fibres de 35 résine synthétique et 55 p. en p. d'eau. Les résultats obtenus sont indiqués dans le Tableau suivant : 71 42149 5 21 37425 Exemple Fibres des flocons Résistance Densité n Type deniers longueur au cho^ (bob) (g-m/cm ) (g/cm > 8 PTE 1,5 6,35 83,8 1,10 9 "Nylon" 6 3,18 64,1 1,19 10 PTE 6 3,18 53,5 1,14 11 PTE 3 1,52 49,5 1,05 12 PTE 3 0,76 51,5 1,11 Dans les exeHq>les 13 à 16 ci-après, on met en oeuvre di— 10 verses techniques pour la formation des mélanges. Exemple 13.- A 90 p. en p. de plâtre de Paris "Hydrocal", on incorpore 10 p. en p. de flocons de fibres de polyester, à savoir des fibres de-poly(téréphtalate d'éthylène) de 1,5 denier et de 6,35 mm de longueur, et 55 p. en p. d'eau dans un mélan-15 geur à ruban pendant 15 minutes. Le plâtre durci possède après prise une résistance au choc de 58 grammètres/cm . On répète l'exemple 13, à l'exception du fait que l'on prépare le mélange dans un mélangeur planétaire pendant 15 minutes. La résistance au choc du plâtre après prise est de 83,8 grammè-2 20 très/cm . Exemple 15.- On répète l'exenple 13, à l'exception du fait que l'on utilise des flocons de fibres de "Nylon" de 6 deniers, mesurant 3,18 mm de longueur. La résistance au choc du plâtre aprè" ^Stiîîlaâï ïi^StSlI'ïîSéSKÎ-que dans 15 et 25 Exemple 16.- On répète 1'exemple 15, mais/en formant le mélange dans un mélangeur planétaire pendant 15 minutes. La résistance au choc du plâtre après prise est de 31 grammètres/ 2 cm . Les exemples suivants illustrent l'utilisation de diverses 30 charges légères incorporées au plâtre, y compris des flocons de fibres en résine synthétique selon 1'invention. Exemples 17 à 21.- Dans ces exemples, on ajoute de la roche siliceuse volcanique expansée, vendue dans le commerce sous la marque "Ryolex n° 39", à un mélange à base de plâtre contenant 35 des flocons de fibres en poly(téréphtalate d'éthylène) de 1,5 denier et 6,35 mm de longueur à concurrence de la quantité indiquée dans le Tableau suivant (les quantités étant spécifiées en parties en poids). 71 42149 e 21 37425 Exe*- "Ryolex" Flocons de Plâtre de Eau Résistance au Densité pie fibres Paris choc (g-m/cm2) (g/c«3) n" 17 30 10 60 170 7*7 0,41 18 20 10 70 120 21,4 0,60 19 10 10 80 90 30,4 0,70 20 0 10 90 55 98 .1,21 21 0 0 100 45 19 1,59 Exeaiples 22-24.- Dans ces exemples, on utilise des sphères 10 de verre (passant au travers d*un tamis à ouvertures carrées de 0,044 mm de côté) à la place de la roche volcanique siliceuse expansée utilisée dans les exemples 17-21 à concurrence des proportions indiquées (en parties en poids) dans le Tableau ci-après, la composition étant à cela près identique à celle des 15 exemples 17-21 î Exem- Sphères Flocons de Plâtre Eau Résistance au Dçg&sité pie n" en verre fibres de Paris choc(g-«/ai>2) (g/ça3) 22 10 10 80 40 74,7 1,18 23 0 5 95 40 4a 1,41 20 24 20 10 70 40 54,5 1,14 Dans tous les exemples précédents où l'on utilise des flocons de fibres en résine synthétique selon l'invention, la fragilité ûu plâtre durci après prise est moindre que dans le cas d'une composition de plâtre simplement gâché avec de l'eau. Par 25 conséquent, l'utilisation des flocons de fibres en résine synthétique selon l'invention augmente la résistance mécanique et en même temps diminue la fragilité du plâtre durci, par comparaison avec les caractéristiques d'une composition de plâtre sans flocons.de fibres. jq Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 71 42149 7 21 37425 REVENDICATIONS 1. Composition à' base de plâtre possédant après prise une résistance mécanique améliorée, laquelle composition est caractérisée en ce qu'elle comprend essentiellement du plâtre de Pa- 5 ris et des flocons de fibres en résine synthétique en une pro-. portion en poids comprise entre 3 et 50% du poids dudit plâtre de Paris. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce lesdits flocons de fibres sont en fibres de polyester. 10 3- Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit polyester comprend essentiellement du poly(téréphtala-te d'éthylène). 4. Procédé pour faire durcir du plâtre en incorporant de l'eau à du plâtre de Paris pour hydrater le plâtre de Paris, 15 après quoi on laisse le matériau hydraté faire prise, lequel procédé est caractérisé en ce que l'on mélange des flocons de fibres en résine synthétique avec le plâtre de Paris avant le durcissement par prise du matériau hydraté afin d'accroître la résistance mécanique et de diminuer la fragilité du plâtre durci. 20 5- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on mélange des flocons de fibres avec le plâtre de Paris avant d'y incorporer dè l'eau. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on mélange des flocons de fibres avec le plâtre de Paris a- 25 près y avoir incorporé de l'eau. 7. Procédé selon la revendication 4-, caractérisé en ce que l'on ajoute lesdits flocons de fibres à concurrence d'une proportion en poids comprise entre 3 et 50# du poids dudit plâtre de Paris. 30 8. Procédé selon la revendication 7» caractérisé en ce que l'on utilise, comme flocons de fibres, des flocons de fibres de polyester. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on utilise, comme flocons de fibres en polyester, des flocons 35 de fibres en poly(téréphtalate d'éthylène). 10. Article à base de plâtre caractérisé en ce qu'il est obtenu par mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 9-