Brevet FR2250874A1 — publié le 19750606

Les panneaux de cloisons ou panneaux muraux enstc réhydraté comprennent classiquement une partie centrale ou noyau en plâtre de densité uniforme enserree entre deux feuilles de recouvrement en papier. Ces panneaux peuvent être produits en serie et mis en place à si peu de frais que leur usage a remplacé dans une large mesure les techniques de construction antérieures utilisant du plâtre ou des panneaux en bois. A mesure que ltutilisation de tels panneaux muraux stest étendue, cependant, des applications spéciales telles que des murs pour immeubles de bureaux de grande hauteur et des appartements, ont mis en vedette certaines propriétés.En particulier, les murs de structures en forme de puits, utilisés en particulier pour des cages d'ascenceur, des conduites de retour d'air et des cages d'escalier, sont soumis dans certains cas à des règlements d'ignifugation très stricts. Ainsi, les codes municipaux de protection contre les incendies ont tendance à exiger des conditions d'ignifugation 0-0-0 pour la surface exposée des cages d'ascenseur. Cette condition signifie une propagation de la flamme nulle, une fumée nulle, et une génération de gaz toxiques nulle. Il n1 est pas possible de satisfaire à ces conditions tant que l'on utilise des panneaux recouverts de papier, en raison de la combustibilité, ou tout au moins de la possibilité d'engendrer de la fumée, des feuilles de recouvrement en papier.Ces feuilles de recouvrement en papier sont, en outre, gênantes, du fait qu' elles retardent notablement la durée de séchage du panneau pendant sa fabrication. Un autre problème, caractéristique en particulier de certaines cages d'ascenseur, consiste en ce que les charges imposées par le vent provoquent une flexion constante du panneau. Ainsi, lorsqu'on l'utilise dans de tels murs, le panneau doit avoir une bonne résistance à la flexion (rigidité en flexion), caractéristiquè que l'on ne trouve pas dans le stuc réhydraté seul, à cause du faible module de rupture de plâtre. Certains panneaux muraux fabriqués actuellement renferment différents ingrédients qui leur donnent des propriétés ignifuges. Par exemple, on a incorporé des fibres de verre de l'ordre de 1,27 cm de longueur dans toute la masse centrale d'un panneau de plâtre recouvert de papier utilisé pour revêtir des murs de cages d'ascenseur, à raison d'un pourcentage en poids d'environ 0,25 % du poids du panneau. Cependant, ces fibres ne sont pas suffisament longues pour apporter une contribution notable à la résistance à la flexion du panneau, car la concentration est insuffisante et, pour cette longueur, la résistance à la traction des fibres est supérieure à leur résistance à l'arrachement. Une autre approche encore est illustrée dans le brevet néozélandais n" 155.679, qui fait connaître un panneau de platre réalisé avec des fibres de différentes longueurs, dispersées de façon générale dans tout le stuc réhydraté. Cette construction a éliminé la nécessité d'une feuille de recouvrement en papier. Cependant, le procédé de fabrication de tels panneaux est difficile il prend du temps, et il implique d'utiliser une quantité considérable de fibres de verre, dans la mesure où elles sont réparties plus ou moins uniformément dans le panneau. La présente invention se rapporte à un panneau de plâtre ayant une résistance mécanique accrue et une structure qui élimine les feuilles de revêtement cellulosiques, de sorte qu'on puisse utiliser ce panneau dans des milieux où les conditions d'ignifugea tions sont sévères et nécessitent une bonne résistance à la flé xîon. Plus particulièrement, on propose un panneau de plâtre renforcé comportant deux surfaces frontales opposées se terminant par des surfaces marginales, le panneau comprenant du stuc réhydraté et des fibres de verre, les fibres étant dispersées sélectivement dans le stuc de façon à éliminér des portions de stuc renforcées sous lesdites surfaces frontales, dans lesquelles les fibres sont concentrées, et une portion de stuc centrale.disposée entre lesdites portions renforcées, pratiquement dépourvue desdites fibres, les portions renforcées ayant une densité de stuc nettement supérieure à celle du stuc de la portion centrale, de sorte que ledit panneau posséde une résistance à la flexion accru En conséquence, l'invention a pour but la réalisation d'un panneau de plâtre perfectionné ayant une résistance à la flexion accrue, sans qu'il nécessite l'incorporation d'éléments combustibles ou produisant de la fumée. e L'invention a également comme but apparenté la réalisation d'un panneau de ce type bon marché, dans lequel le prix des matières incorporées soit réduit. L'invention a encore pour but la réalisation d'un panneau de ce type dont la sutructure réduit la durée d'élaboration, ce qui abaisse encore le coût du panneau. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée, qui va suivre, d'exemples de réalisation préférés non limitatifs de l'invention, en regard du dessin annexé dont la figure unique est une coupe transversale fragmentaire, en partie schématique, d'un panneau réalisé selon l1invention. Le panneau décrit ci-après est particulièrement utile pour réaliser des murs de structures en forme de puits, comme des cages d'ascenseur. Cependant, on peut également l'utiliser dans n'importe quelle construction de murs ou de plafond, en particulier lorsqu' on désire une surface exposée sans fumée, au moins d'un côté du mur. La surface de stuc exposée peut être utilisée pour donner l'aspect d'une surface enduite de plâtre La figure représente un panneau de plâtre renforcé 10 en stuc réhydraté, comportant une portion ou couche centrale 12, et des portions ou couches extérieures renforcées 14 et 16 entre lesquelles ex insérée la portion centrale.Selon un premier aspect de l'invention, la portion centrale 12 a une densité relativement inférieure et elle est pratiquement dépourvue de fibres de verre, tandis que les portions renforcées 14 et 16 comportent des fibres de verre 18 qui y sont dispersées dans toute leur étendue, et ont une daté neterrent sLpédetr. La valeur de la densité est, de façon genérale, constante dans chaque couche. De préférence, chaque couche est auto-liée côte à côte, le long des faces intérieures 19 desdites couches, à celle qui est immédiatement adjacente, par croissance intercristalline. On obtient au mieux ce résultat en coulant chaque couche sur la couche inférieures juste après la coulée de cette couche inférieure Dans ce cas, on notera que la frontière entre les couches adjacentes 14, 12 et 16 n'est pas un plan défini avec précision, mais pîfltôt une interface gradue-lle, irrégulière. S'il faut une interface nettement définie, on peut utiliser un adhésif classique, pour joindre trois couches coulées et séchées séparement. Selon un autre aspect de l'invention on laisse les surfaces opposées 20 des couches 14 et 16 exposées, de façon à définir les surfaces frontales du panneau. Il en résulte une surface 20 ne produisant pas de fumée lorsqu'elle est exposée à la chaleur ou aux flammes. Un autre avantage réside dans le fait qu'il n'y a pas de feuille de recouvrement pour empêcher l'évaporation' de l'eau en excès dans le four de séchage. Le temps d'élaboration est ainsi abrégé. Le panneau 10 se termine également par quatre surfaces mar ginales 22, de façon dassique, que l'on peut également laisser exposées. Les surfaces 22 coïncident, de préférence, avec les surfaces marginales de la portion centrale 12, de sorte que la portion centrale a la même longueur et la même largeur que le panneau total. Le poids spécifique de la portion 12 peut varier d environ 0,56 à 1,04 g/cm3. On obtient, de préférence, les densités les plus fàibles en incorporant des quantités de mousse considérables par des procédés classiques. Les portions 14 et 16 on un poids spécifique nettement plus fort que la portion 12, et ce poids spécifique supérieur peut varier -entre environ 0,64 et 1,20 g/cm3. On peut étendre ces intervalles de densité dans les deux sens pour des produits spéciaux. On peut fabriquer de tels produits, selon la présente invention, en utilisant des ciments de plâtre déjà élaborés qui renferment un semi-hydrate de calcium de type alpha, un modificateur de prise tel qu'un retardateur de type protéinique, et un agent déshydratant comme la gomme arabique. Par exemple, en utilisant du ciment de plâtre "SUPER X HYDROSTONE" vendu par la firme United States Gypsun Company, on peut obtenir pour les portions 14 et 16 un poids spécifique atteignant 1,76 g/cm3. Le moussage de cette matière peut produire des poids spécifiques descendant à environ 0,32 g/cm3 pour la portion 12. Les fibres de verre 18 peuvent se présenter sous la forme de mèches continues, d'une natte continue de fibres ou de combinaisons de fibres coupées et d'une mèche ou natte continue, ou bien sous les différents types décrits dans le brevet néo-zélan- dais précité. Dans tous les cas, les fibres doivent être réparties ou tissées ensemble de façon aléatoire et avoir une longueur d'au moins 1,27 cm environ. La proportion de fibres de verre de chaque couche doit être comprise entre environ 2 et 10% du pQids à sec de la portion de couche respective, si les fibres sont sous forme coupée. Si elles sont en proportion moindre, les fibres sont insuffisantes pour contribuer à la résistance à la flexion. Si elles sont présentes dans une proportion supérieure à 10 %, il est trop difficile de les incorporer au stuc délayé. Cependant, lorsque le renforcement se présente sous la forme d'une mèche ou natte continue le rapport de la surface efficace de la fibre à son poids est inférieur et l'on peut donc en utiliser davantage. Le diamètre des fibres n'est pas important, et il varie en général entre environ 0,0038 mm et 0,0127 mm. Quelle que soit l'épaisseur totale du ;panneau, chaque couche doit avoir une épaisseur minimale de 3,2mm. De préférence, les couches extérieures 14 et 16 sont maintenues à l'épaisseur minimale, à cause de leur poids spécifique accru et de l'incorporation de fibres de verre. En maximisant l'épaisseur de la portion centrale 12, on réalisé une économie de matière. A titre d'exemple non limitatif seulement, on prépare un panneau de 2,54 cm conformément à la description ci-dessus, et selon le tableau nO 1 ci-dessous Tableau n 1 Couche Epaisseur Poids spécifique % fibres de Longueur (a ou b) (g/cm) verre moyenne sks f ibres 12 environ 1,9cm 0,704 0 14 environ 3,2mm 1,03 6,7 Emisn-zEm 16 environ 3,2mm 1,03 6,7 Exsn SCm Le verre est constitué par des brins continus 't825 DA" provenant de Owens-Corning, coupés en brins de 23 cm que l'on tisse aléatoirement ensemble. Le diamètre des filaments de ces brins est compris entre environ 0,0915 et 0,1295 mm. On prépare le stuc de façon classique.On prépare le panneau en coulant la couche 16 sur un moule comprenant une plaque d'acier inoxydable et des barreaux d'aluminium définissant les bords du panneau. On place sur le moule un composé de séparation ou démoulage classique. Avant la prise de la couche 16, on coule la couche 12 sur elle, puis immédiatement après la couche 14. Le poids spécifique global du panneau composite ainsi obtenu est d'environ 0,83 g/cm3 On sèche ce panneau à un poids constant à 37,8"C, puis on le découpe en plaques de 15,24 x 30,48cm. On effectue des essais de résistance à la flexion sur ces plaques, sur un appareil d'essai "Tinius Olsen Testing Machine". A part l'opération de séchage notée plus haut, et l'application dtune charge au centre d'une travée de 25,4 cm, on suit les normes ASTM C473.On prépare et l'on essaye de la même façon, à titre de témoins de comparaison, deux panneaux de plâtre de 2,54 cm recouverts de papier classique vendus par la firme United Stades Gypsum Company, sous le nom de "Shaft Wall Liner", ayant un poids spécifique indiqué ci-dessous. Dans le cas des témoins, la direction de la travée de la plaque est celle qui a la résistance maximale. Les résultats sont indique sur le tableau 2. TABLEAU N" 2 Structure Résistance à Fléchissement à Poids spécifique la flexion la rupture du panneau Panneau à 3 189 kg 0,272 cm 0,83 g/cm3 couches selon l'invention Témoin nO 1 95g 0,246 cm 0,80 g/cm3 Témoin nO 2 100 kg 0,242 cm 0,81 g/cm3 Ainsi, il s'avère que l'invention entraîne une augmentation considérable de la résistance à la flexion. En raison du plan de symétrie central du panneau, cette résistance est la même, indépendamment de la face à partir de laquelle on la mesure. On peut préparer le panneau précité sur une chaîne à panneaux au moyen de trois malaxeurs différents répartis le long d'une courroie en acier ou en matière plastique comportant des rails latéraux. Un composé de séparation classique assure le détachement du panneau de la courroie. On pourrait aussi utiliser des feuilles plastiques détachables, pour se rendre maitre de la mise en forme pendant la prise. I1 va de soiqnlesexemples de réalisation de l'invention préférés décritsci-dessus ne sont pas limitatifs. Par exemple on pourrait incorporer des feuilles de papier à l'interface entre la couche 14 ou 16 et la couche 12, bien que cela puisse avoir des effets fâcheux sur la nature sans fumee ou incombustibles des surfaces sous-jacentes 19, après exposition prolongée au feu. Des feuilles de fibres de verre n'ont pas, bien entendu, cet incon dénient. Ainsi, il va de soi que l'on peut apporter à la description précédente et aux dessins annexés de nombreuses modifications de détail sans, pour cela, sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS. 1. Panneau de plâtre renforcé comportant deux surfaces frontales opposées se terminant par des surf aces marginales caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement du stuc réhydraté et des fibres de verre, les fibres étant dispersées sélectivement dans le stuc de façon à définir, sous lesdites surfaces frontales des portions de stuc renforcées dans lesquelles les fibres sont concentrées, et une portion de stuc centrale disposée entre lesdites portions renforcées, pratiquement dépourvue desdites fibres, lesdites portions renforcées ayant une densité de stuc nettement supérieure à celle du stuc de ladite portion centrale, de telle sorte que ledit panneau posséde une résistance à la flexion accrue. 2. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune desdites portions est une couche séparée, chaque couche ayant une densité généralement constante. 3. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres sont présentes dans chacune des portions renforcées en une proportion d'au moins environ 2 % du poids de chaque portion respective, et en ce qu'elles ont une longueur moyenne d'environ 1,27 cm. 4. Panneau selon la retendication 3, caractérisé en ce que les fibres de verre sont des mèches tissées aléatoirement ensemble, les mèches ayant une longueur moyenne d'environ 23 cm. S. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les portions renforcées restent exposées, de sorte que leurs surfaces exposées constituent les surfaces frontales du panneau. 6. Panneau-selon-la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des portions renforcées a un poids spécifique compris entre environ 0,64 et 1,76 g/cm3. 7. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion centrale a un poids spécifique compris entre environ 0,32 et 1,04 g/cm3. 8. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres ont un diamètre compris entre environ 070038 et 0,0127 mm. 9q Panneau de plâtre composite renforcé, caractérisé en ce qutil comprend une portion centrale de stuc réhydraté pratiquement dépourvLe de fibres de verre (ladite portion centrale comportant deux faces opposées), et deux couches de stuc réhydraté comportant des fibres de verre dispersées de façon générale dans toute leur étendue, et ayant une densité nettement supérieure à celle de la portion centrale, chacune des couches étant liée à une face opposée respective de ladite portion centrale de stuc, de sorte que ledit panneau possède une résistance à la flexion accrue. 10. Panneau selon la revendication 9, caractérisé en ce que les fibres sont présentes dans chacune des couches en une proportion d'au moins environ 2 S du poids de chacune des couches et en ce qu'elles ont une longueur moyenne d'environ 1,27 cm. Il. Panneau selon la revendication 10, caractérisé en ce que les fibres de verre sont des mèches tissées aléatoirement ensemble, les mèches ayant une longueur moyenne d'environ 23 cm. 12. Panneau selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites couches restent exposées, de sorte que leurs surfaces exposées définissent les surfaces frontales du panneau. 13. Panneau selon la revendication 9, caractérisé en ce que le poids spécifique de chacune des couches est compris entre environ 0,64 et 1,76 g/cm3. 14. Panneau selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite portion centrale a un poids spécifique compris entre environ 0,32 et 1,04 g/cm3. 15. Panneau selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte deux faces se terminant par des surfaces marginales lesdites faces de a portion centrale ayant de façon générale. la même étendue en longueur et en largeur que lesdites faces du panneau 16. Panneau selon la revendication 9, caractérisé en ce que les fibres ont un diamètre compris entre 0,0038 et 0,0127 cm.