Brevet FR2238584A1 — publié le 19750221

La présente invention concerne un matériau de couverture et plus spécialement mi matériau de couverture asphaltique armé sous la forme de bardeaux ou d'un mat de couverture multicouche. Les matériaux de couverture en matière bitumineuse telle que l'asphalte ont été armés jusqutà présent de fibres présentant un module élevé, et plus particulièrement de fibres de verre. Une telle armature a principalement pour but dtaugmen- ter la rigidité, la résistance à ltusure, l'aptitude à retenir les clous et la stabilité dimensionnelle du produit final.L'armature en fibres de verre pourrait être également plus facilement imprégnée ou saturée par l'asphalte que le feutre précédemment utilisé et par suite, il serait possible d'utiliser un asphalte ayant- la propriété d'offrir une meilleure résistance à l'action des intempéries, en conférant une plus grande longévité au matériau de couverture. Antérieurement, il fallait choisir ltasphalte plus pour ses propriétés d'imprégnation que pour sa faculté de conférer une plus grande résistance à ltac tion des intempéries. Le produit armé de fibres de verre présentait également d'autres qualités comprenant la résistance au feu et une plus grande résistance à la traction. L'invention concerne un matériau de couverture amélioré comportant une nouvelle armature fibreuse pour llas- piialte. La nouvelle armature fibreuse comprend deux mats espacés de fibres discontinues entre lesquels sont interposées des fibres continues ainsi que de courtes fibres particulaires. La nouvelle armature confère une plus grande résistance à la fissuration du matériau de couverture et plus particulièrement des bardeaux lorsqu'ils sont manipulés par temps froid. La nouvelle armature augmente aussi sensiblement la résistance à la traction du produit final ainsi que sa résistance à la déchirure. Par conséquent, l'invention a principalement pour objet un meilleur matériau de couverture qui est un matériau de couverture bitumineux armé ayant une plus grande résistance à la fissuration par temps froid. Ledit matériau de couverture présente également une plus grande résistance à la traction et à la déchi rure. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel la figure 1 est une vue en perspective dtun matériau de couverture et plus particulièrement d'un bardeau selon l'in- vention la figure 2 est une vue partielle à grande échelle en partie en arrachement, d'un fragment du bardeau de la figure 1 law figure 3 est une élévation latérale schématique d'une installation de production permettant de réaliser l'arma- ture fibreuse de la figure 2 ; et la figure 4 est une vue schématique en perspective d'un appareil supplémentaire utilisé avec l'installation de la figure 3. La figure 1 représente un matériau de couverture selon l'invention sous la forme d'un bardeau désigné par 10 drune forme généralement classique par exemple un long rectangle d'une épaisseur prédéterminée, présentant des fentes 12 pour délimiter des tuiles ou plaques 14. Le bardeau se compose principalement dlune couche d'armature compos-ite 16 (figure 2) formée de fibres de verre- imprégnées d'asphalte 18 et recouvèrtes aes granules usuels 2Q de pierre concassée ou matériau analogue qui constituent une surface protectrice et décorative qui réfléchit mieux les rayons du soleil. En se référant en particulier à la figure 2, la couche composite 16 comporte une première couche formée dtun mince mat fibreux 22 comprenant des fibres discontinues 24 étirées par soufflage à la vapeur d'eau. Ces fibres ont un diamètre de 0,01 à 0,015 mm et une longueur comprise par exemple entre 30 et 76 cm. Aucun liant séparé n'est appliqué aux fibres 24 lorsque le mat 22 est réalisé, mais toute la couche composite 16 est imprégnée ultérieurement d'un liant. De nombreux fils ou fibres parallèles continus 26 s'étendent sur lé sommet du mat 22 dans le sens de la longueur du bardeau 10. Comme on le voit, les fils sont plus rapprochés près du bord du bardeau 10 que dans sa partie centrale. Plus particulièrement, les fils sont espacés de 9,5 mm sur une distance allant jusqu'à 38 mm du bord, l'écartement augmentant ensuite jusqu'à 19,05 mm.Dans la partie du bardeau 10 avoisinant les extrémités internes des fentes 12, ledit bardeau 10 est dépourvu de fils 26 sur ure distance de 7,6 cm par exemple. T'es fils continus 26 ont tendance à constituer des éléments de déchirure et s'ils se trouvent au voisinage de l'extrémité de la fente 12, ils ont tendance à être poussés à travers le bardeau lorsque la fente est découpée et à provoquer une déchirure longitudinale du bardeau. T'es fils continus 26 améliorent l'intégrité de la couche composite 16 lorsqu'elle est constituée, mais n'améliorent pas beaucoup la structure du produit proprement dit.Par conséquent, l'absence des fils 26 aux extrémités des fentes 12 n'a pas dteffet notable sur les propriétés physiques du produit final. T'es fils continus 26 sont recouverts par de nombreux fils ou fibres continus 28 disposés an hasard. T'es fils 28 peurent entre plus petits que les fils 26 et en tout cas, ils ne po sent pas de problème de déchirure. Ces fibres sont plus concentrées dans la zone de clouage des bardeaux 10 d'une largeur de 5 ou 7,5 cm, qui se trouve au-dessus des fentes 12 et couvre au rnolns une partie dc la region dépourvue des fibres continues et parallèles 26. Cette concentration confère aux bardeaux une meilleure aptitude de retenue des clous à l'endroit nécessaire. Toutefois, dans l'ensemble du bardeau, les fils 28 contribuent or1s -une large mesure à la résistance à la traction, à la résistance à la déchirure et à la rigidité du bardeau ou autre matériau de couverture De courtes fibres 30 sont déposées sur les fils 28 déposés au hasard et les fils parallèles 26 d'une manière uni forme sur toute la largeur et la longueur du bardeau 10. Ces fibres ont une longueur d'environ 3,8 à 10 cm et de préférence de 6,35 à 7,6 cj. Files sont produites en coupant des mèches à t-f ins multiples, par exemple de 20 à 100 brins et de préférence de 60 brins environ. Chacun des brins ou toronsest constitué par exemple par 200 fibres ayant chacune un diamètre d'environ 0,005 mm. les fibres courtes 30 ont on particulier pour effet d'augmenter la résistance à la fissuration du bardeau 10, plus spécialement par temps froid. Ces frores contribuent aussi dans une large mesure à la résistance à la traction et à la résistance à la déchirure du bardeau.Par exemple5 lorsque la concentration des fibres courtes est dè 20 % en poids de la couche composite 16, on a constaté qu'elles augmentent de 50 à 100 % la résistance à la traction, la résistance à la déchirure et l'aptitude à retenir les clous du bardeau résultant 10. Les fibres courtes 70 confèrent également une résistance plus uniforme au bardeau dans toutes les directions et tendent ainsi à compenser les propriétés offer es par les torons continus 28 qui, en l'absence des fibres courtes confèrent au bardeau vne résistance sensiblement plus grande dans le sens longitudinal ou machine que dans le sens transversal. Un second mat 32 forme de fibres 34 étirées par soufflage à la vapeur d'eau recouvre les fibres courtes 30. Ce mat 32 est analogue au mat 22 et, avec ce dernier, il sert à confiner les fibres continues 26 et 28 et les fibres courtes 30 pour les empêcher de s'accrocher dans un appareil employé ultérieurement pendant le traitement ou l'utilisation uitérieure du produit final.Le mat 92 confère une surface plus stable à la quelle les granules 20 peuvent être fixés et elle sert égalementdans une certaine mesure de pare-feu, tout en s opposant à l'erosion ou à l'action des intempéries sur le produit T'es deux mats 22 et 32 ainsi que les fils continus 28 déposés au hasard et les fibres hachées 30 confèrent au bardeau 10 une plus grande: solidité lui permettant de mieux résister à un arrachement des clous utilisés pour le fixer au toit. Le premier mat 22 augmente aussi sensiblement la rigidité du bardeau de manière à l'empêcher de battre au vent. Après la mise en forme des composants de la couche composite, un liant est appliqué à l'ensemble de la couche. Le liant est thermodurcissable et comprend par exemple 36 % d'un composé résineux à base d'urée et d'ùiie substance phénolique, 53 % de culte d'os, 5 /o de résine d'urée et de formaldéhyde, b % d'une huile lubrifiante, tous les pourcentages étant en poids, et une quantité suffisante d'ammoniaque pour donner le/I dési- ré. La résine d'urée et de formaldéhyde et @@@@@@@@@@@@@ sont ajou- tées à la colle d'os.Ensuite l'huile lubrifiante t ajoutée et finalement, la résine à base d'urée et d'une su tance phénolique. Dans une couche composite, les deux #### 22 et 32 constituent de 40 à-60 %, les courtes fibre particulaires consti tuent de 2Q à 45 %, les fils continus 2 et 28 constituent de 2 a 12 % et le liant constitue de 15 # 25 %, tous les pourcentages étant en poids de la totalité ## la couche composite. La couche composite 16 peut être produite avec l'appareil représenté sur les fi s 3 et 4. En conséquence, une première extrudeuse ##### aufféeélectriquement reçoit le verre fondu à partir ########### convenable (non représentée) telle qu'un canal dé distribution, et dirige un filet 38 de verre fondu de haut en bas entre des soufflantes à vapeur d'eau 40. Ces souffilantes dirigent un puissant jet de vapeur d'eau vers le bas en direction du filet 38 et contre ce dernier pour amincir le verre fondu sous forme des fibres discontinues plus minces 24 qui des cendrent à travers une hotte de réception 42 pour tomber sur une courroie transporteuse perforée 44.Aucun liant n'est appliqué aux fibres 24 dans la hotte 42, mais les fibres sont mouillées et 11 eau qui les recouvre permet de mieux régler leur mouvement descendant sur la courroie 44. T'es fibres sont retenues par une dépression engendrée dans une chambre 46 située sous la courroie 44, ladite chambre communiquant par un conduit d'échappement 48 avec mie soufflante (non représentée). Immédiatement après la première hotte 42, les torons continus parallèles 26 sont déposés sur la couché 22 par 1 in- termédiaire de tubes dlalimentation 50. Ces derniers sont dans des positions espacées prédéterminées immédiatement au-dessus de le courroie et sont alimentés on fils continus 26 qui sont déplacés dans les tubes 50 par l'air qui y est éventuellement introduit, comme on le sait -en pratique. Le parallélisme précis des fils 26 est déterminé principalement en maintenant les extrémités de sortie des tubes 50 tres près de la courroie, par exemple à une distance de 3,2 à 6,35 mm au-dessus du mat 22. les torons continus plus minces 28 déposés au hasard sont appliqués sur la couche 22 et les torons parallèles 26 par l'intermédiaire de tubes 52. Ces derniers peuvent entre analogues aux tubes 50, mais leurs extrémités de sortie sont à mie beaucoup plus grande distance au-dessus de la courroie 44, par exemple à une distance de 23 à 0,5 cm. Ceci facilite le dépit aléatoire des torons. En outre, l'air peut être introduit à une grande vitesse dans les tubes 52 pour produire une turbulence, ce qui favorise le dépôt aléatoire. Tes fibres courtes 30 sont introduites dans une seconde hotte de réception 54 ; on pourrait naturellement utili- ser une hotte de réception en deux parties à la place des hottes séparées 42 et 54. Les fibres courtes sont introduites dans l'extrémité arrière ou amont de la hotte 54 par des becs espacés 56 qui traversent la paroi avant de la hotte et dirigent les fibres 30 vers la paroi arrière. De cette manière, la plupart des fibres 30 sont déposées sur les fils continus 28 et 26 et sur le premier mat 22 et sont recouvertes par le mat 32 des fibres 34 étirées par soufflage à la vapeur d'eau. T'es f-ibres coupées 30 pourraient être également dirigées dans I'extrémité aval de la première hotte 42. En se référant en particulier à la figure 4, les becs 56 sont reliés par un tube d'alimentation 58 à une ouverture de refoulement d'une soufflante 60 dans laquelle les fibres 30 sont introduites par un dispositif de coupage 62. Des mèches 64 sont introduites dans le dispositif de coupage 62 qui les coupe à la longueur désirée. es mèches sont recouvertes drun apprit qui résisté à l'eau, qui est thermodurcissable et compatible avec le liant appliqué ul;térieurement à l'ensemble de l'armature. Le dispositif de coupage est d'un type connu en pratique et ne. sera pas décrit en détail. Dans ce cas, on utilise quinze mèches 64 constituées chacune de 60 brins ou torons comme décrit plus haut. Les mèches 64 proviennent de bobines 66 placées sur un support ou porte-bobine 68 On peut prévoir deux dispositifs d'alimentaS tion des fibres courtes-30 de manière à pouvoir en utiliser un pendant que l'autre est réapprovisionné ou réparé par exemple. Ds nombreuses modifications peuvent entre apportées au dispositif d'alimentation en fibres coupées. Un dispositif de coupage peut être utilisé pour chacun des becs 56. également, il est possible d'utiliser plusieurs dispositifs de coupage pour chacun des porte-hobines 68. le nombre des bobines 66 peut également varier dans une large mesure, d'une part en fonction de la grosseur de la mèche utilisée et d'autre part du pourcentage des fibres courtes à ajouter à l'armature. Une seconde extrudeuse 70 chauffée électriquement distrihue un filet 72 de verre fondu de haut en bas entre des soufflantes à vapeur d'eau 74 qui amincissent le filet sous formes de fIbres 34-. L'extrudose 70 et les soufflantes 74- sont placées de préférence entre les becs 56 de manière à ne pas ge- ner l'éjection des fibres courtes 30 vers la paroi arrière de la hotte 54.Le mat mince 32 est ainsi déposé sur la plupart des fibres courtes 30 ainsi que sur les fils 26 et 28 recouvrant le mat 22 La couche composite évacuée par la courroie 44 passe sur un second transporteur 76 sur lequel un liant 78 est appli que à la couche composite par un déversoir 80. le liant 78 est verse zut les couches fibreuses et l'excédent est enlevé par la suite par aspiration lorsque les fibres et le liant passent sur une chambre sous vide 82 reliée par un conduit 84 à un ventilateur aspirant (non représenté).Les fibres ot le liant passent ensuite dans un four de cuisson classique 86 qui fait mûrir le l-î-aift thermodurcissable. la couche est également rognée à sa sortie du four 86. Par exemple, la couche a une largeur d'environ 107 cm sur la chaîne de production et est rognée à une largeur de 91,5 cm qui permet de produire trois rangées de bardeaux d'une largeur de 30,5 cm. On obtiont ainsi la couche composite finale 16 qui est prête pour la production d'un hardeau ou d'un mat de couverture multicouche. Ca couche composite 16 est introduite ensuite dans m appareil 88 de production de bardeaux, qui l'imprègne dtune matière bituminause, la découpe à la forme et ajoute les granules 20 comme on le sait en pratique. Si l'appareil 88 fonctionne à une vitesse différente de la chaîne de production de la couche composite fibreuse 16, cette dernière est enroulée sous forme dtun rouleau et transportée à l'endroit où se trouve l'appareil 88 où elle peut alimenter ce dernier à la cadence désirée. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil et au procédé décrit sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de production d'une armature fibreuse, caractérisé en ce qu'il comporte un transporteur, une première hotte de réception placée au-dessus du transporteur, un dispositif pour produire des fibres discontinues à l'extrémité supérieure de la hotte, cette dernière aidant à diriger les fibres vers le bas sur le transEorteurS plusieurs tubes d'alimentation pour déposer des fibres parallèles continues sur les fibres discontinues, plusieurs seconds tubes d'alimentation placés en aval par rapport aux premiers tubes pour déposer au hasard des fibres continues sur les fibres parallèles continues et les fibres dis continues une seconde hotte de réception placée en aval des seconds tubes d'alimentation, un dispositif à l'extrémité supé rieure de la seconde hotte pour produire des fibres discontinues, cette seconde-hotte aidant à diriger les secondes fibres discontinues vers le bas sur les torons continus et les premières fibres discontinues, et un dispositif introduisant des fibres courtes dans 7a seconde hotte près de son c8té amont, de manière que lesdites fibres courtes soient déposées pour la plupart sur les fibres continues et les premières fibres discontinues avant quelles soient recouvertes par les-secondes fibres discontinues. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation en fibres courtes de la seconde hotte comporte plusieurs becs faisant saillie dans la hotte du c8té aval, en ce qutune soufflante est reliée aux becs et en ce qu'un dispositif introduit les fibres courtes dans ladite soufflante. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation comprend un support supportant plusieurs bobines de mèches, un dispositif de coupage et un dispositif pour diriger les mèches dans ce dernier. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers tubes d'alimentation sont placés immé diabernent en aval de la première hotte et en ce que leurs estré- mites de sortie se trouvent immédiatement au-dessus du transpor teur et des fibres discontinues. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que les extrémités de sortie des seconds tubes d'alimenta- tion sont à une distance au-dessus du transporteur sensiblement plus grande que les extrémités de sortie des premiers tubes d'alimentation. 6. Procédé de production d'une armature fibreuse caractérisé en ce outil consiste à former une couche de fibres discontinues, à déposer de nombreuses fibres continues sur cette première couche, à déposer de courtes fibres de verre particulaires d'une manière sensiblement uniforme mais au hasard sur les fibres cohtinues et sur la première couche, à former une seconde couche de fibres discontinues sur lesdites fibres courtes, lesdites fibres continues et ladite première couche, à appliquer un liant à la couche composite résultante et à faire mûrir le liant. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il consiste à imprégner ultérieurement la couche avec une matière bitumineuse. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qui il consiste à découper la couche imprégnée sous la forme d'un bardeau. 9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qui consiste déposer les nombreuses fibres continues de manière qutelles scient parallèles-et à déposer au hasard de nombreuses autres fibres continues sur lesdites fibres paral lèles. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qui consiste à laisser une sone de la premièré couche exempte de fibres parallèles et à concentrer les fibres continues déposé-es au hasard sur une partie au moins de cette zone. 11. Couche composite d'armature fibreuse caractérisée en ce quelle comporte une première couche de longues fibres discontinues déposées au hasard, de nombreuses fibres continues -sensiblement parallèles sur une surface de ladite couche, de nombreuses fibres continues déposées au hasard sur lesdites fibres parallèles et la surface de la couche, de courtes fibres de verre particulaîres déposées sur les fibres continues, les vibres courtes ayant une longueur de l'ordre de 3,8 à 7,6 cm, une seconde couche de longues fibres discontinues déposées au hasard sur les fibres courtes et un liant pénétrant dans l'ensem- ble de la couche composite. 12. Couche composite selon la revendication ll, caractérisée en ce que les courtes fibres particulaires constituent de 20 à 45- en poids de la couche composite. 13. Couche composite selon la revendicatiqn 11, caractérisée en ce qutune longue zone de la première couche est dépourvue de fibres continues parallèles et en ce que les fibres continues déposées au hasard sont- concentrées sur une partie au moins de cette longue zone. 14. Couche composite selon la revendication 11, caractérisée en ce que les fibres courtes présentent un apprêt thermodurcissable résistant à l'eau qui est également compatible avec le liant. 15. Matériau de couverture, caractérisé en ce qu'il comporte une couche composite comprenant une première couche se composant d'un mince mat fibreux de longues fibres discontinues déposées au hasard, de nombreuses fibres continues sensiblement parallèles sur une surface de la couche, de nombreuses fibres continues déposées au hasard sur la surface de la couche, de courtes fibres de verre particulaîres déposées sur les fibres continues, les courtes fibres ayant une longueur de l'ordre de 3,8 à 7,6 cm. une seconde couche se composait dtun mince mat fibreux de longues fibres discontinues déposées au hasard sur les fibres courtes, les fibres continues et la première couche, et un liant imprégnant la couche composite, les deux couches formées d'un mat mince constituant de 40 à 60 % en poids, les courtes fibres particulaires constituant de 20 à 45 % en poids, les fils continus constituant de 7 à 13 % en poids et le liant constituant de 15 à 25 % en poids de la couche composite globale, cette dernière étant ertièrement imprégnée d'une matière bitumineuse. 16, Matériau de couverture selon la revendication 15, caractérisé en ce que la couche composite a la forme d'un bardeau présentant des fentes délimitant des plaques ou tuiles. 17. Matériau de couverture selon la revendication -169 caracterisé en ce qu'use longue zone de la couche composite avoisinant les extrémités des fentes est dépourvue de fibres parallèles et en ce que les fibres continues déposées au hasard sont concentrées dans une partie au moins de ladite zone. 18. Matériau de couverture selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comporte une couche- d'armature composite comprenant une première couche d'un mat fibreux, de nombreuses fibres continues sur une surface de la couche, des fibres cc-urtes déposées sur les fibres continues et la couche, -une seconde couche- d'un mat fibreux sur les fibres courtes, les fibres continues et la première couche, un liant pénétrant sen- siblement dans-toute la couche composite, cette dernière étant entièrement imprégnée d'une matière bitumineus e. 19. Matériau de couverture selon la revendication 18, caractérisé en ce que les première et seconde couches constituées par un mat comprennent chacune de longues fibres discontinues déposées au hasard. 20. Matériau de couverture selon la revendication 18, caractérisé en ce que les fibres courtes sont des fibres de verre d'une longueur de l'ordre de 3,8 à 7,6 cm et constituant de 20 à 45 % en poids de la couche composite. 21. Matériau de couverture selon la revendication 18, caractérisé en ce que les nombreuses fibres continues comprennent de nombreuses fibres continues sensiblement parallèles, et de nombreuses fibres continues déposées au hasard. 22. Matériau de couverture selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'il a la forme d'un bardeau présentant plusieurs plaques ou tuiles séparées par des fentes, ledit matériau étant dépourvu de fibres continues parallèles le long d'une zone située d-e chaque coté des extrémités des fentes,-et en ce que les fibres continues déposées au hasard sont concentrées le long d'une zone voisine des extrémités des fentes. 25j. Matériau de couverture selon la revendication 18 caractérisé en ce que les deux couches formées d'un mat constituent de 40 à 60 % en poids de l'ensemble de la couche composite2 en ce que les fibres courtes constituent de 20 à 45 % en poids, les fibres continues, de 5 à 13 % en poids et le liant, de 15 à 25 % en poids de la couche composite.