Brevet FR2221465A1 — publié le 19741011

La présente invention concerne un matériau à base de déchets de caoutchouc an particulier de copeaux de pneumatiques et de matières plastiques élastomères comme liants. Bien que l'on connaisse depuis longtemps déjà des matériaux.dece type, ils n'ont pas encore eu jusqu'à présent un large domaine d'application parce qu'ils présentent de nombreux défauts. D'autre part il se forme des quantités de plus en plus grandes de déchets de caoutchouc an particulier de pneumatiques usagés de véhicules, tels que des pneumatiques d'automobiles, de motos, d'avions de bicyclettes, etc. La'destruc'tion de ces déchets de caoutchouc pour lesquels il n'y avait pas jusqu'à présent de'possibilité d'application suffisante, présente des difficultés particulières du point de vue de la protection de l'environnement. Pour les matériaux connus jusqu à présent, contenant des copeaux de pneumatiques, ceux-ci sont noyés comme charges- dans des masses d'élastomères synthétiques. Ces types de matériaux sont exempts de cavités et l'ensemble de leurs propriétés est principalement déterminé par celles de la matière plastique.La grosseur des particules de caoutchouc ne dépasse normalement pass,dans ces matériaux un volume d'environ 0,5 cm , la majeure partie des. particules étant donc nettement plus petites. Les copeaux de ,caoutc,hqii,c utilisés à cet effet sont en général obtenus à partit des déchets de, caoutchouc arrachés dans le proceé de rechapage des pneumatiques d'auto- mobiles, dans lequel ces déchets sont-broyés. Ceci avait l'inconvénient que les pneumatiques d'automobiles contenant des toiles métalliques ne pouvaient pas être broyés jusqu'à la dimension habituelle des copeaux de caoutchouc et par conséquent n'étaient pas utilisables. En otutre, la fabri- cation de ces matériaux est relativement chère et, en raison du tassement dense 'des particules de caoutchouc, ils sont également relativement lourds. L'invention a donc ppur objet un matériau à base de déchets de caoutchouc, en parficùlier de copeaux. de pneumatiques, permettant également la mise envaleur de déchets de caoutchouc contenant des fils métalliques ou d'autres couches de renforcement, matériau auquel en raison de sastructure est offert tant dans le domaine technique que du point de vue économique, un domaine dipplication plus large qu'aux matériaux comparables connus jusqu'à présent. On atteint les buts de l'invention au moyen d'un matériau caractérisé en ce que les copeaux individuels de caoutchouc ont un volume 3 compris dans llintervalle de 0,1 à 100 cm > avec une proportion prépondérante 3 entre 1 et 20 cm , et que le liant possède une structure cellulaire et ne rem plit que partiellement les cavités existant entre les copeaux de caoutchouc. Du fait que l'on utilise selon l'invention des particules plus grosses que ce n'était le cas jusqu'à présent, on économise un travail démesuré de broyage. Ces plus grosses particules permettent en même temps de laisser dans les déchets de caoutchouc les armatures de fils métailiques, de t e x t i 1 e, etc .Elles sont broyées par les machines correspondantes en même temps que les particules de caoutchouc. Les particules plus grosses permettent des vides plus grands entre les copeaux individuels, de sorte que le poids volumique est plus faible. Si l'on désire obtenir un matériau de densité plus élevée, il est tout à fait possible de le comprimer par l'utilí- sation de pression pendant la préparation.Cette utilisation de pression a l'avantage supplémentaire que le matériau présente une certaine précontrainte qui se manifeste par ses propriétés d'élasticité. En raison de la surface spécifique plus faible des copeaux de caoutchouc, la quantité maximale de liants nécessaire à l'enrobage et à la liaison des particules du caoutchouc peut ètre diminuée par rapport aux copeaux beaucoup plus petits utilisées jusqu'à présent, car elle dépend directement de la surface spécifique et l'on sait que celle-ci diminue lorsque la dimension des copeaux augmente. L'utilisation de liants à structure cellulaire pour lier les copeaux individuels de caoutchouc a l'avantage que des poids de liants relativement faibles sont nécessaires,de de sorte que l'on peut aussi obtenir un poids total du matériau plus faible. I1 est particulibremant avantageux que le liant ne remplisse que partiellement les cavités compriees entre les -cDpeaux de caoutchouc. Ceci permet en effet que le matériau soit perméable aux gaz et aux liquides. On obtient ainsi un champ d'application très étendu,depuis les charges ou matieres isolantes jusqu'aux fondations pour les routes et les places, en passant par l'utilisation comme matières filtrantes, que ce soit par application directe en couche ou sous forme de plaques toutes prêtes. Selon un mode de mise en oeuvre particulier du matériau selon llinvention , la proportion de liants est de 5 à 15 % parrap-port au poids volumique des copeaux de caoutchouc à l'état sec. Cette quantité de liant relativement faible permet un rapport particulièrement favorable des cavités vides aux cavités occupées par les copeaux de cooutchouc. De nombreuses colles du commerce qui présentent une structure cellulaire après le collage sont appropriées comme liants. Des matériaux qui se sont révélés particulierement avantageux selon l'invention sont ceux dont le liant consiste en un isocyanate ou polyisocyanate durcissant à l'humidité. L'isocyanate ou polyisocyanate se transforme alors par réaction avec l'eau et se réticule en une urée avec dégagement de dioxyde de carbone. La quantité nécessaire pour le processus de durcissement est fournie, par l'air. Si l'on veut augmenter la structure cellulaire dans le liant, on humecte alors les copeaux de caoutchouc avec une quantité d'eau correspondante. Le dégagement violent de C02 qui se produit pendant la réaction provoque l'expansion du liant avant le durcissement. L'utilisation de copeaux de caoutchouc de gros volume et des cavités correspondantes permet à la mousse qui se forme à partir du liant dense dégager 1librement, de sorte que le rapport de la quantité de liant au volume de mousse, et par conséquent à la surface d'adhésion entre la mousse et les copeaux de caoutchouc, peut être ajusté de manière très favorable.Avec les faibles quantités de liant entrant en jeu, la mousse ne remplit qu'une partie des cavités, de sorte qu'il ne se produit pas de pression de mousse. On peut agir sur l'élasticité du liant par l'utilisation disocyanates ou de polyisocyanates de- types divers. Selon un autre mode de mise en oeuvre de I'invention, le liant consiste en un polyuréthanne à deux constituants. Par exemple, on fait réagir le polyisocyanate- avec un polyol pour obtenir un polyuréthanne. Par l'utilisation de deux constituants, on peut mieux agir sur le temps de réaction et l'élasticité. Suivant un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, le matériau contient des déchets broyés non caoutchouteux. Ceux-ci peuvent être par exemple des déchets de tissu, de feuille, de mousse souple, de matière plastique, de verre, sous forme broyée. Selon un autre mode de mise an oeuvre de l'invention, le matériau est renforcé par des tissus à grosses mailles etjou des matériaux fibreux. On peut ainsi obtenir un renforcement anisotrope ou isotrope du matériau. On peut faire varier entre de 'larges limites les propriétés du matériau selon 11invention, car elles dépendent de nombreux paramètres, par exemple le poids volumique, le liant, la forme, la grosseur, la granulométrie et l'état de surface des copeaux de caoutchouc, le type et la proportion du liant, le type, la quantité et là dimension des charges éventuelles,ainsi que le type et la disposition d'armatures possibles. Du fait de ce grand nombre de- paramètres, il est possible dladapter les propriétés du matériau aux exigences des cas particuliers d'uti-isatoon entre des limites détermi- nées. Un domaine avantageux du poids volumique est d'environ 450 à S50 kg/m . 2 La résistance à la compression pour une déformation de 10 % est de 1 à 10 kg/cm. La résistance à la rupture pour'unie déformation de 1 % est d'environ 0,3 à 3 kg/cm ; la résistance au cisaillement pour un angle de 4,5 est d'environ 0,5 à 4 kg/cm. On a déterminé une conductibilité thermique comprise entre 0,08 et 0,2 kcal/m.h. C. Les domaines d'application des matériaux contenant des copeaux de caoutchouc étaient jusqu'à présent principalement limité aux revêtements en couche relativement mince pour les sols de salles de sport, les pistes de course, les aires de jeux et les analogues. Un inconvénient particulier était la totale imperméabilité ou la faible perméabilité à l'eau. Pour des raisons économiques également, le matériau ne trouvait pas d'accueil favorable comme revêtement inférieur ou sous-couche pour des pistes ou autre. surfaces. Mais, également dans ces domaines d'application l'absence de perméabilité à l'eau jouait un rôle décisif. La présente invention a donc le mérite d'avoir fait connaître que l'on peut préparer un matériau à base de copeaux de caoutchouc et de liants sous une forme fortement perméable à l'eau. Le matériau est résistant aux intempéries et au gel. Ces propriétés ouvrent justement au matériau de l'inven- tion de nouveaux domaines d'application. Jusqu'à présent, dans un sous-sol menacé de gel on devait en général réaliser un sous-sol à l'abri du gel par remplacement du s c 1. Néanmoins, selon le revêtement supérieur, une couche intermédiaire plus ou moins fortement renforcée mécaniquement ou chimiquement était nécessaire. Le matériau selon Invention utile comme couche c: tion pour les routes ou les places, en particuJicr pour les aires à utilisation sportive, est caractérisé par une combinaison stratifiée avec un revêtement supérieur. La couche de fondatIon peut alors avoir une épaisseur de 5 à 20 cm. En raison de la conductibilité thermique relativement faible en comparaison avec les couches de fondation minérales, l'utilisation du matériau selcn l'invention comme couche de fondation diminue ou empêche le risque de gelée dans le sous-sol. En outre la perméabilité à l'eau du matériau permet une déshydratation verticale. En outre, en raison de l'action de répartition des charges de la couche. on peut renoncer à une couche de support collée ou prévoir celle-ci de faible épaisseur. La couche de fondation consiste de préférence en plaques individuelles. Celles-ci sont particulièrement avantageuses, pour des raisons de prix, pour les petites surfaces à recouvrir. Selon un autre mode de mise en oeuvre, la couche ou les plaques de fondation présentent des évidements pour des conduites de chauffage. La disposition des conduites de chauffage, par exemple sous forme d'un chauffage par l'eau ou d'un chauffage électrique, présente l'avantage que le revêtement supérieur peut être exempt de neige et de glace. La faible conductivité thermique du matériau empêche des pertes calorifiques importantes dans le sous-sol. Afin d'éviter la retenue d'eau, on prévoit selon l'invention une feuille étanche à l'eau disposée au-dessous de la couche de fondation. Ceci permet que l'eau passant à travers la couche de fondation constituee par le matériau selon l'invention se rassemble sur la feuille et puisse être évacuée sur le coté. La feuille consiste par exemple en une matière plastique résistante aux intempéries appropriée. Dans la fixation des routes et des places par le matériau selon l'invention, les éléments de limitation latéraux ne sont plus nécessaires car la résistance à la rupture et au cisaillement du matériau empêche un ramollissement de la couche de support ainsi que l'érosion sur les bords de la couche de fondation. Dans 11 utilisation pour des surfaces à utilisation sportive, on peut atteindre de bonnes propriétés à la course par ajustement correspondant de l'élasticité du matériau meme avec des revêtements supérieurs durs ou rigides, par suite de l'effet de suspensinn élastique. L'utilisation de la couche de fondation décrite permet de réduire l'épaisseur habituelle des revêtements supérieurs élastomères par rapport aux fixations utilisées jusqu'à présent, à comportement égal d'élasticité. Si lon utilise le matériau selon l'invention sous forme de plaques individuelles, posées les unes à côté des autres, on peut coller les plaques ensemble. Mais il faut alors veiller à ce que les lignes de collage soient réalisées de telle manière qu'il ne se forme pas de retenue d'eau. Les plaques peuvent comporter sur leurs bords des profilés se recouvrant ou pénétrant les uns dans les autres. La préparation de ces plaques peut s'effectuer en discontinu dans des moules ou dans des presses. Mais elle peut auss-i avoir lieu en continu, par exemple sur des bandes transporteuses doubles; on obtientalors un profilé sans fin que l'on découpe en tronçons correspondants de la longueur désirée. Dans cette préparation continue, il est nécessaire d'utiliser des liants à prise rapide ou de leur incorporer des additifs accélérateurs. La taille de la plaque dépend du procécé de préparation et aussi des dimensions de l'ouvrage et du procédé de pose. Elle doit être 2 comprise de préférence dans l'intervalle d'environ 0,15 à 4 m Si l'on prépare la couche dans le procédé de mise en oeuvre sur place, on produit d'abord un mélange de copeaux de caoutchouc et de liant et on le verse sur la surface à renforcer, puis on l'y répartit et on le compacte au vibreur ou par charge ; ensuite, le mélange durcit. Les isocyanates durcissant à l'humidité sont'particulièrement appropriés comme liants pour ce procédé. En ce qui concerne le type des revêtements supérieurs qui peuvent être appliqués sur la couche inférieure, il n'y a pas de limitation. Des revêtements rigides,par exemple des plaques de béton,peuvent être fixés directement sur la couche. Ceci peut avoir lieu mécaniquement, par exemple au moyen des supports à tuiles connus, ou par collage. On doit seulement veiller à ce que les intervalles entre les plaques soient suffisamment larges pour permettre l'écoulement des eaux de précipitation dans la couche inférieure. Si l'on veut utiliser le matériau selon l'invention comme sous-couche pour des revêtements caoutchouteux ou plastiques, les cavités superficielles doivent être plus petites. Des masses de collage ou des mastics à base de petits copeaux de caoutchouc et d'un liant élastomère sont appropriés à cet effet, la perméabilité à l'eau de la surface pouvant être ajustée par la teneur en liant et la dimension des copeaux de caoutchouc. On peut déjà préparer le matériau déjà lors de la finition en prévoyant une couche superficielle mince. L'invention est décrite plus en détail ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente une coupe à travers la couche du matériau selon l'invention - la figure 2 représente une coupe de la couche de matériau comportant une couche superficielle à grains fins - la figure 3 représente une coupe de la couche de matériau comportant une armature de tissu et un revêtement supérieur rigide - la figure 4 représente une coupe à travers la couche de matériau contenant comme armature une matière en longues fibres - la figure 5 représente une plaque du matériau selon l'invention comportant des évidements pour des canalisations de chauffage - la figure 6 représente des plaques du matériau munies de rebords, postes côte à côte; et - la figure 7 représente le matériau dans l'application comme couche de fondation pour un renforcement de terrain de sport. Le matériau représenté à la figure 1 consiste an copeaux 3- de caoutchouc 1 d'un volume de 0,3 à 100 cm , dont 70 % sont compris entre 3 1 et 20 cm . La référence 2 désigne un liant consistant en polyisocyanate durcissant à l'humidité et de telle manière qutil se forme encore des cavités 3 reliées entre elles. Dans la figure 2,la couche de matériau est constituée de la même manière de particules de caoutchouc 1 et de liant 2, en présence de cavités 3. Toutefois, la face supérieure est recouverte d'une couche 4 de matériau caoutchouteux en grains fins qui est également collée par le liant 2 en ménageant des cavités 3. Dans la figure 3, une armature de tissu 5 est noyée entre les particules de caoutchouc 1. Par suite des alvéoles de l'armature de tissu 5, les particules de caoutchouc passent partiellement à travers les mailles. Le liant 2 effectue aussi la liaison des copeaux de caoutchouc 2 entre eux et enrobe bien entendu également les fils de l'armature de tissu 5. Un revêtement supérieur 6 en matériau rigide est collé sur la face supérieure de la couche de matériau selon l'invention. Dans la figure 4, des fibres longues 7 sont noyées dans le matériau, Dans la figure -5,est- représentée de manière tout à fait schématique une couche du matériau selon l'invention comportant sur sa face supérieure des évidements 8 pour le passage de canalisations de chauffage. Dans la figure 6,les plaques individuelles 9 ont des rebords 10 qui se recouvrent lorsqu'elles sont juxtaposées. Dans le renforcement pour terrain de sport selon la figure 7, on a disposé sur le sous-sol Il une feuille perméable à l'eau sur laquelle repose une couche de fondation 13 en matériau selon l'invention. Cette couche de fondation est constituee de la même manière que le matériau selon la figure 2, à savoir avec une couche supplémentaire 4 à grains fins sur sa face supérieure. Enfin on a encore prévu un revêtement supérieur 6 en mat de fibre comme gazon artificiel. L'eau de précipitation passant à travers le renforcement s'écoule sur la feuille 12 ou par les cavités de la sous-couche 13 dans une rigole latérale d'écoulement 14. RE V EN DI C A T IONS 1. Matériau à base de déchets de caoutchouc, en particulier de copeaux de pneumatiques, et d'élastomères synthétiques comme liants, caractérisé en ce que les copeaux individuels de caoutchouc ont un volume de 0,1 3 3 à 100 cm avec une proportion prépondérante entre 1 et 20 cm et le liant possède une structure cellulaire et ne remplit que partiellement les cavités situées entre les copeaux de caoutchouc. 2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la proportion de liant est de 2 à 15 % par rapport au poids volumique à sec des copeaux de caoutchouc. 3. Matériau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le liant consiste en un isocyanate durcissant à l'humidité. 4. Matériau selon'la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le liant consiste en un polyisocyanate durcissant à l'humidité. 5. Matériau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le liant consiste en un polyuréthanne à deux constituants. 6. Matériau selon lune quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il contient des déchets non caoutchouteux broyés. 7. Matériau selon l'une quelconque des. revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des renforcements de tissu alvéolé. 8. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il contient un matériau fibreux. 9. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comme couche de fondation pour routes ou places, caractérisé par une stratification avec un revêtement supérieur. 10. Matériau selon la revendication 9, caractérisé en ce que la couche inférieure consiste en plaques individuelles. 11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la couche de fondation ou les plaques comportent des évidements pour des canalisations de chauffage. 12. Matériau selon la revendication 9, 10 ou 11, caractérisé en ce qu'une feuille étanche à liteau est disposée au-dessous de la couche inférieture.