Brevet FR2275289A1 — publié le 19760116

Comme matériau alvéolaire profabriqué, destiné en particulier à la construction, on connaît actuellement des panneaux en mortier, notamment en mortier de résine, qui sont constitués de deux plaques de mortier avec, en sandwich entre ces deux plaques, une nlaque de mousse rigide de polyuréthane chargée ou non ou de la mousse rigide de polyuréthane chargée ou non coulée par injection entre les deux plaques de mortier. La mousse de polyuréthane présente l'inconvénient d'être inflammable et d'être toxique quand elle brûle.Il a été proposé de remplacer la mousse de polyuréthane par de la mousse de polyester, rendue ininflammable par un additif, mais dont la fabrication est plus compliquée que celle des polyuréthannes, et on emploie aussi les mousses phénoliques, qui sont ininflammables, mais qui sont plus onéreuses. la présente invention a pour but de fournir un matériau alvéolaire préfabriqué dépourvu des inconvénients sus-indiqués, ctest-à-dire ininflammable, d'une fabrication relativement aisée et d'un prix de revient avantageux. Â cet effet, elle a pour objet un procédé de fabrication d'un matériau alvéolaire préfabriqué, caractérisé en ce que l'on coule un mortier ou du plâtre dans un moule, en plaçant intermédiairement dans le mortier ou le plâtre une enveloppe susceptible d'être gonflée, en ce que l'on gonfle -l'enveloppe depuis l'extérieur du moule par une vide durant tout le temps de prise du mortier ou du plâtre, et en ce que l'on évacue éventuellement le fluide après la prise du mortier ou du plâtre.L'enveloppe est avantageusement conformée en alvéoles communicantes et le fluide de gonflage est de préférence non compressible, c'est-à-dire est un liquide, dont le moins onéreux est l'eau, qui sera utilisée en pratique; cependant d'autres liquides et des gaz pourraient être employés, froids ou chauds, à une température comprise entre 600 et 1500C et sous une 2 pression de 1 à 100 kg/cm2; la pression permet de réduire le taux de résine et le coût du mortier. On peut aussi employer avantageusement, comme fluide, un mélange connu en soi pour mousse rigide, par exemple mousse de polyuréthane. mousse phénolique ou similaire, chargée ou non, auquel cas ledit mélange comprend de façon connue des monomères ou un propolymère et un agent d'expansion. Ce mélange réagit exothermiquement et en développant une pression résultant de l'expansion, après l'injection, ce qui,sans dépense d'énergie, favorise l'étalement et la prise du mortier ou du plâtre, améliore les propriétés mécaniques et chimiques et la résistance au vieillissement de ceuxci et permet de réduire le taux de résine thermodurcissable dans le mortier.La mousse intermédiaire donne des propriétés mécaniques et d'isolation thermique supérieures au matériau stratifié final, et l'enveloppe, qui est une enveloppe perdue dans ce cas, n'a pas besoin d'être alvéolaire. Des armatures peuvent être placées dans cette enveloppe, avant l'injection du mélange pour mousse, ce qui réduit la quantité de mousse nécessaire et augmente la résistance mécanique du matériau final. Tous les mortiers peuvent convenir, à liant minéral ou organique; toutefois, le procédé est particulièrement bien adapté aux mortiers résineux connus en soi. En effet, les mortiers résineux présentent cet avantage que leurs propriétés mécaniques sont très supérieures à celles des mortiers de ciment; en particulier, leur résistance à la flexion est de l'ordre de 300 kg/cm2 contre 35 kg/cm2 pour les mortiers de ciment et leur résistance à la compression est de l'ordre de 1000 kg/cm2 contre 200 kg/cm2 pour les mortiers de ciment. Ceci permet d'obtenir par le présent procédé des matériaux ayant des propriétés mécaniques supérieures ou égales à celles des mortiers de ciment pour des quantités moindre de matière et avec, par conséquent, un allègement considérable du matériau final. I1 est à noter que, lorsque les mortiers résineux sont à base de résines thermodurcissables (résine polyester, résine époxy etc...), les calories nécessaires àla polymérisation de la résine et, par suite, à la prise du mortier peuvent être facilement apportées par le fluide de gonflage de l'enveloppe, dans le présent procédé, qui a ainsi un rendement élevé sur le plan industriel; dans le cas des mortiers de résine polyester par exemple, la température de prise est comprise entre 60 et 1500C. La température de prise est inférieure pour les mortiers de ciment, mais il y a quand même intérêt à chauffer. Le terme mortier, tel qu'utilisé ici, doit être considéré comme incluant les bétons, qui contiennont des charges plus grosses que les portiers classiques et sont utiles pour la fabrication de matériaux alvéolaires épais. Les mortiers résineux sont composés qualitativement de - Une charge minérale, qui peut être des granulats de roches naturelles, telles que marbres, ponces, silices, dolomies, etc..., les charges siliceuses étant les plus généralement employées du fait de leur coût peu élevé. La dureté de la charge est proportionnelle à la résistance à la compression du matériau final. - Une résine synthétique qui est toujours de type thermodurcissable et choisie parmi les résines suivantes : polyesters, époxydiques, formoliques, de polyuréthane, etc... La matière chimique de la résine règle les propriétés chimiques et physiques du matériau final. Les résines polyesters sont les plus employées; dans ce cas pour obtenir la polymérisation, on y adjoint un catalyseur en général du type peroxyde organique et un accélérateur du typé sel organique de cobalt. Quantitativement, les rapports résine/charge sont variables et fonction des qualités finales désirées pour le matériau. Ils peuvent varier de 1/4 à 1/20. Pour l'obtention de rapports su périeurs à 1/4 il faut rechercher des répartitions granulométriques adaptées à llépaisseur désirée du motier. Pour unie épaisseur donnée, on choisira des granulats de diamètre maximal égal au 1/3 de l'épaisseur. Le diamètre maximal du granulat entraîne le rapport résine/charge comme suit diamètre 1 mm rapport 1/4 à 1/5 3 3 mm " 5 5 mm " 1/12. - La répartition granulométrique est étudiée pour que statistiquement les granulats de diamètres plus faibles occupent le maximum des vides intercalaires des granulats de diamètres plus forts. Dans la suite de cet exposé > lors qu'il sera question de mortier, ce terme impliquera également le plâtre, qui peut être substitué au mortier dans le matériau alvéolaire suivant l'inven -tion. L'enveloppe peut être perdue ou récupérable. Si l'enveloppe estsperdue, elle peut constituer une armature du matériau final. Si l'eneloppe est récupérable et si une armature se révèle utile, celle-ci peut être soit noyée dans le mortier au moment de la coulée de celui-ci dans le moule, soit disposée sur l'enveloppe. Si I'enveloppe doit être récupérée, elle est extérieurement enduite d'une substance l'empêchant d'adhérer au mortier, appelée agent séparateur, semblable à celle dont on revêt l'intérieur du moule et choisie parmi les cires naturelles, les silicones, le gel eau -alcool polyvinylique; certains matériaux comme le polyéthylène n'adhèrent pas naturellement aux résines polyesters et certaines résines polyesters sont autoséparatrices. Si l'enveloppe est une enveloppe perdue, on peut lui donner exterieurement une texture permettant une adhérence parfaite au mortier utilisé. L'enveloppe est confectionnée dans un matériau parfaitement étanche au fluide utilisé et résistant aux températures de prise du mortier. Toutes les matières souples ou rigides articulées peuvent cDnvenir. I1 est à noter que les matières élastiques sont à déconseiller, l'élasticité pouvant entraîner la déformation de l'enveloppe et provoquer une distribution non homogène du mortier dans le moule. Les enveloppes souples peuvent être constituées en une feuille métallique mince, d'aluminium par exemple, ou en une toile d'une matière semi-souple, voire rigide, tissée et enrobée d'une matière plastique pelliculaire souple; elles peuvent aussi être simplement constituées d'une telle matière plastique pelliculaire souple. Comme matière semi-souples, on peut citer les fibres textiles naturelles ou artificielles, les toiles métalliques, les tissus en fibre de verre, etc... et, comme matières plastiques pelliculaires souples, le polychlorure de vinyle, le polyéthylène et similaires. Les enveloppes souples peuvent aussi être constituées d'un matériau souple collé à une feuille d'aluminium renforçant les qualité isothermes du matériau final. tes enveloppes rigides-articulées peuvent être formées de pièces en métal matière plastique rigide, bois, etc..., ces pièces étant enrobées dans de la matière nlastique souple coulée autour d'elles pour former la paroi de l'enveloppe, ou encore ces pièces étant collées sur une matière souple et étanche telle que susindiquée pour former la paroi de l'enveloppe. Ces enveloppes rigides-articulées constituert simultanément des armatures du mortier, lorsqu'elles sont des enveloppes perdues. La conformation de l'enveloppe est prévue pour l'obten- tion des meilleures qualités mécaniques et d'isolation phonique et thermique du matériau final. La conformation alvéolée est favorable pour la résistance mécanique du matériau final. Lorsque l'enveloppe est une enveloppe perdue, elle constitue une armature qui renforce les qualités mécaniques du matériau et ilest alors possible de fabriquer des panneaux autoportants, notamment lorsque l'enveloppe utilisée est en fibres de verre ou est rigide-articulée. Après la prise du mortier, le vide peut êtreflit à l'intérieur de l'enveloppe si elle est une enveloppe perdue, et ce vide constitue une excellente isolation thermique et phonique. D'autre part, les espaces vides internes des panneaux fabriqués suivant l'invention pouvant être étanches (si l'enveloppe n'est pas retirée ou si le mortier est un mortier de résine et si tous ses interstices sont bouchés p?r la résine) et pouvant être obtenus dans une configuration pré-établie, ces espaces peuvent être Utilisés pour la circulation de fluides thermiques (air chaud, eau chaude, etc.), permettant la climatisation des locaux construits.avec ces panneaux, ou pour le passage de conduits d'alimentationeneau, gaz et électricité. Lesmatériau alvéolaire considéré convient pour la fabrication'de panneaux préfabriqués pour murs, cloisons, plafonds et planchers, et même de poutres ou éléments de poutres préfabriqués. Tous ces éléments de construction sont indnflåmmables ou classés difficilement inflagmables suivant la nature du mortier utilisé, ils sont plus légers que les éléments connus, puisque la couche isolante intermédiaire est un espace vide, et leur prix de. revient est moins élevé ou tout au moins est très compétitif. Le matériau suivant l'invention étant formé par moulage, il est possible d'obtenir toute configuration de surface et aussi d'obtenir des surfaces d'aspects divers, qui sont recouvertes de dermes de toutes natures réalisant des effets décoratifs variés, tels que l'aspect du bois, de Ja pierre, du marbre, de la terre cuite, etc...;le derme, habituellement désigné sous le nom de ngel- coat", ccnsiste en une résine polyester gélifiée par de la silice colloldale et teintée volonté par des pigments et des colorants;; ce derme, qui est appliqué au préalable sur les parois internes du moule, ne colle pas au moule, mais il adhère au mortier moulé, en lui dcnnant toute apparence voulue, par exemple celle d'une surface en falence, en bois, en terre cuite, recouverte de neinture ou d'un enduit quelconque, etc. L'invention a donc pour second objet le matériau alvéolaire préfabriqué obtenu par le procédé décrit ci-dessus, et, pour troisième objet, l'application de ce matériau à la fabrication d'éléments permettant de réaliser des constructions entièrement préfabriquées, finition des murs-comprise. L'assemblage des panneaux et des poutres ou éléments de poutres est assuré par les moyens habituels. Le moule employé dans le procédé suivant l'invention peut être en tous les matériaux classiques réservés à cet usage, en particulier métaux, bois,stratifiés, mortiers divers, etc.. Sa forme peut être quelconque, d'où l'un des avantages importants de l'invention : la forme du matériau alvéolaire final, qui est celle du moule, peut être quelconque; en particulier, les surfaces externes peuvent ne pas être planes. Le procédé suivant l'invention est décrit plus en détail ci-après, à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un moule au cours de la mise en oeuvre du procédé, avant la prise du mortier. La figure 2 est une vue similaire après la prise du mortier. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale du maté- riau alvéolaire obtenu. Le procédé peut se décomposer en trois phases : remplissage du moule, prise du mortier, démoulage. Au cours de la première phase, on remplit de mortier, par exemple et préférablement un mortier de résine, la partie inférieure I du moule ouvert, on dispose une enveloppe 2 alvéolée sur le mortier 3a occupant le fond du moule, on recouvre l'enveloppe d'une couche supérieure 3b de mortier et l'on ferme le moule avec son couvercle 4, l'ajuta,e 5 de gonflage de l'enveloppe sortant à l'exte- rieur du moule. On peut aussi employer un moule dont le couvercle 4 présente un orifice permettant d'introduire la couche supérieure 3b de mortier après la fermeture du moule, cet orifice étant ensuite obturable.Un espace libre 6 doit demeurer au-dessus de la couche supérieure 3b de mortier, de façon que soit possible l'expansion de ltenvelonpe 2 sous l'effet de l'insufflation d'un fluide par l'ajutage 5, comme on le voit à la figure 2; sous l'effet du fluide 7 (de l'eau en général) qui gonfle l'enveloppe 2, le mortier emplit complètement le moule autour de l'en Jenoppe. On maintien la pression du fluide jusqu'a ce que la prise du mortier (quise produit en un temps de quelques minutes à quelques heures suivant la nature du mortier) soit terminée. Ce fluide peut être chauffé, si cela doit favoriser la prise du mortier, notamment lorsque celui-ci contient comme agent durcissant une résine thermodurcissable. Après la prise du mortier, on supprime la pression du fluide, on laisse celui-ci s'échapper de l'enveloppe et l'on démoule le matériautlvéolaire obtenu, montré à la figure 3. L'enveloppe 2 peut être retirée si elle a été préalablement enduite d'une-substance empêchant son adhérence au mortier, tout comme telle peut demeurer en place pour former une armature. Dans ce cas, il est possible de faire le vide par l'ajutage 5 dans l'espace médian du ma Matériau, ce qui constitue une meilleure isolation thermique et phonique. EXEMPLE 1 DE MISE EN OEUVRE DU PROCEDE Moule en polyester stratifié. E nveloppe alvéolaire perdue en chlorure de polyvinyle entoilé. Agent séparateur à appliquer sur le moule : cire naturelle. Composition du mortier Sable . 80 parties en poids Résine polyester (573 Synres, 20 parties en poids. Hollande) La résine contient î,s% en poids de peroxyde de mathyl- éthylctone à 50 dans le phtalate de méthyle comme catalyseur et 0,2% en poids d'octoate de cobalt à 6% de métal comme accélrateur. Fluide de gonflage de l'enveloppe : eau à 750C. EXEMPLE 2 DE MISE, ErT OEUVRE DU PROCEDE Moule en acièr Enveloppe non alvéolaire perdue en feuille d'aluminium. Agent séparateur à appliquer sur le moule : cire naturelle. Composition du mortier sable 80 parties en poids résine polyester (573 Synres, 20 parties en poids. Hollande) La résine contient 1,5% en poids de peroxyde de méthyléthylcétone à 50% dans le phtalate de méthyle comme catalyseur et 0,2% en poids d'octoate de cobalt à 6% de métal comme accélérateur. Fluide de gonflage de l'enveloppe : fluide perdu constitué par un mélange pour mousse rigide de polyuréthane tel que l'une des compositions commercialisées par les Sociétés françaises suivantes : PEU (Progil Bayer Ugine), Sodéthane et Ugine Kuhlmann. Des modifications de détail peuvent être apportées au procédé et au matériau alvéolaire décrits ci-dessus sans que l'on sorte pour autant du domaine de l'invention. - REVZNDICATIONS 1.- Procédé de fabrication d'un matériau alvéolaire préfabriqué, caracteri^é en ce que l'on coule un mortier ou un plâtre 3a, 3b dans un moule 1,4, en plaçant intermédiairement dans le mortier ou le plâtre une enveloppe 2 susceptible d'être gonflée, en ce que l'on gonfle l'enveloppe depuis l'extérieur du moule par un fluide durant tout le temps de prise du mortier ou du plate, et en ce que l'on évacue éventuellement le fluide après la prise du mortier ou du plâtre. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilie une enveloppe conformée en alvéoles communicantes. 3.- Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on utilise un mortier de résine. 4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on utilise un fluide chauffé à une température comprise entre 60 et 1500C. 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que l'on récupère l'enveloppe après la prise du mortier ou du plate, cette enveloppe ayant été au préalable enduite d'une substance l'empêchant d'adhérer au mortier ou au platre. 6.- Procédé suivant l'une quelconque des rearendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que l'enveloppe est une enveloppe perdue, qui demeure dans le matériau, qui a été au préalable texturée de façon à bien adhérer au mortier ou au plâtre et qui constitue une armature de celui-ci. 7.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'on utilise des armatures que l'on noie dans le mortier ou le plâtre an moment de la coulée ou que l'on dispose sur l'en- velonpe récupcrable. 8.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'on utilise une enveloppe souple. 9.- Procédé suivant 1 revendication 5 ou 6, caractérisé-en ce que l'cn emploie pour l'enveloppe une matière rigidearticulée formée de pièces en une matière rigide, qui sont enrobées dans de la matière plastique souple coulée autour telles pour former la paroi de l'enveloppe, ou qui sont collées sur une matière souple pour former la paroi de l'enveloppe. 10.- Procédé suivant la revendication 6, ou 8, ou 9, caractérisé en ce que, après la prise du mortier ou du plâtre, on fait le vide à l'intérieur de l'enveloppe 11.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le fluide utilisé est un liquide. 12.- Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le liquide utilisé est l'eau. 13.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le fluide utilisé est un flui 2 de froid sous une pression de 1 à 100 kg/cm2. 14,- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le fluide utilisé est un fluide chaud à une température comprise entre 60 et 1500C et sous une pression de 1 à 100 kg/cm2. 15.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fluide est un mélange engendrant une mousse rigide et en ce que l'enveloppe est une enveloppe perdue. 16.- Procédé suivant la revendication 15, caractérisé en ce que l'on dispose dans l'enveloppe des armatures métalliques. 17.- Procédé suivant la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que la mousse est une mousse de matière plastique. 18.- Matériau alvéolaire préfabriqué, obtenu par le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'il est constitué par deux couches de mortier ou de plâtre séparées par un espace vide ou rempli de mousse rigide et en ce qu'il est éventuellement armé. 19.- Matériau suivant la revendication 18, caractérisé en ce que l'espace vide est alvéolaire. 20.- Matériau suivant la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce outil et en un mortier de résine. 21.- Matériau suivant l'une quelconque des revendications 18 à 20, caractérisé en ce que l'armature est une enveloppe délimitant l'espace vide. 22.- Matériau suivant l'une quelconque des revendications 18 à 21, caractérisé en ce qu'il y a le vide dans l'espace situé entre les deux couches de mortier ou de plâtre. 23.- Application du matériau suivant l'une quelconque des revendications 18 à 22 à la réalisation 'éléments préfabriqués pour la construction, sous forme dè panneaux pour murs, cloisons, plafonds et planchers, et de poutres ou éléments de poutres. 24.- Application suivant la revendication 23, caractérisée en ce que l'on utilise les espaces vides internes des panneaux et des poutres ou éléments de poutres pour la circulation de fluides thermiques destinés à la climatisation des locaux ou pour le passage de conduits d'alimentation en eau, gaz et électricité.