Brevet FR2325679A1 — publié le 19770422

La présente invention a pour objet de nouveaux matériaux cellulaires et vise plus particulièrement la fabrication de matériaux cellulaires tels que panneaux, plaques, poutres et blocs pour l'industrie du bâtiment. L'industrie du bâtiment utilise dans une large mesure des panneaux, plaques, blocs sous forme de matériaux cellulaires fabriqués à partir de matières plastiques ou résines telles que polystyrène, polyuréthanne. Les matériaux cellulaires ci-dessus peuvent être associés a des agrégats en général minéraux, expansés ou non, de façon à obtenir des matériaux composites présentant des meilleures propriétés mécaniques que les matériaux cellulaires simples. Mais les produits cellulaires meme composites à base des matières plastiques citées présentent un inconvénient très grave à savoir leur mauvaise tenue à la température et au feu. En effet, ces matières sont émminement combustibles et de plus elles dégagent en se consumant des fumées extrêmement nocives. Les résines phénoliques sont bien connues pour présenter une incombustibilité très supérieure à celle des polyuréthannes, mais, par contre, elles présentent des propriétés mécaniques insuffisantes et leur association, sous forme de mousse, avec des agrégats expansés, n'améliore que très peu ces propriétés en raison du déchaussement des aglomérats. La demanderesse a trouvé un béton léger à base de résines phénoliques ne présentant pas les défauts énumérés ci-dessus. L'invention a pour objet un matériau porteur et/ou isolant et/ ou pare-feu caractérisé en ce qu'il comporte, en volume, de 10 à 80 % d'agrégats minéraux expansésde diamètre compris entre 2 et 30 mm et de 20 à 90 % de volume de mousse phénolique comportant de 30 à 80 % en poids d'une variété hydratée ou non du sulfate de calcium. Suivant un mode particulier de mise en oeuvre le matériau porteur à la fois isolant et pare-feu comporte comme agrégat de l'argile expansée et présente une résistance en compression comprise entre 10 et 60 kg/cm2. Dans un autre mode de mise en oeuvre le matériau à la fois isolant et pare-feu comporte comme agrégat des nodules de verre expansé et présente une résistance en compression comprise entre 4 et 12 kg/cm2. Suivant un mode de mise en oeuvre de l'invention, le matériau comporte en plus des charges pulvérulentes et/ou fibreuses , la résistance en compression étant bien supérieure, surtout dans le cas de charges fibreuses, à celle du matériau sans fibres et étant fonction de la quantité de fibres. Dans une variante le matériau, sous forme de plaques ou panneaux ou blocs, comporte une âme, sous forme de plaque, panneau ou bloc, en matériau suivant 11 invention associée au nombre de parements nécessaires prévus pour l'utilisation envisagée. Un mode particulier de préparation consiste à couler ou injecter, dans un moule renfermant les agrégats expansés choisis et éventuellement les renforcements, armatures ou prisonniers, une composition comprenant pour 100 p en poids duserésine phénolique à taux d'extrait sec de 60 à 90 % en poids présentant, pour le rapport molaire formol/phénol, une valeur comprise entre 1 et 3, 5 à 30 p en poids d'un catalyseur acide, 30-80 p en poids de platre et O à 8 p en poids d'un -porophore, Lorsqu'on travaille en atelier de préfabrication, on peut éventuellement chauffer le moule. Suivant la variante de fabrication d'éléments comportant des parements, lesdits parements peuvent constituer les parois du moule. Comme matières premières pour la mise en oeuvre, on utilise un résol produit préparé par condensation phénol-formol (formaldéhyde) dans un rapport molaire phénol-formol de I à 3 de préférence 1,2 à 1,8 avec un catalyseur base alcaline ou alcalino-terreuse, un acide minéral ou organique et deshydratation jusqu'à un taux d'extrait sec de 60-90 %, mais on peut utiliser aussi des mélanges novolaque-résol, la novolaque étant un produit de conden- sation du formol et du phénol avec un rapport molaire inférieur I et étant combinée avec un résol, ou un mélange résol-novolaque aldéhyde, le rapport molaire global restant compris entre 1 et 3.La résine phénolique pourra être modifiée par l'alcool polyvinylique ou ses esters, les polycaprolactones, les résines époxy, les caoutchoucs nitriles ou plus simplement par l'huile de cachou ou un résidu de la distillation du bois. Pour les essais non a utilisé les résines vendues par la demanderesse sous les marques déposées "ERVAPHENEM5", 'IERVAPHENEM10, "ERVAPHENEM20". Pour la fabrication de la résine - on pourra prendre en dehors du phénol, des phénols substitués comme les crésols, les xylénols ou des diphénols comme le résorcinol, l'bydroquinone et le bisphénol A. - comme aldéhyde en dehors du formol aqueux ou polymérisé, on peut choisir dans ce groupe comprenant l'hexaméthylène tétramine, l'acé- taldéhyde, le butyraldéhyde, ltaldéhyde furfurylique ou l'acétone et leurs mélanges. Le catalyseur-durcisseur acide pourra etre choisi parmi les acides forts classiques tels que acides chlorhydrique, sulfurique, phosphorique, et acides sulfoniques aromatiques. On utilisera de préférence les acides aromatiques sulfoniques comme l'acide phénolsulfonique ou leurs produits de condensation avec le formol, à raison de 5 à 30 % par rapport à la résine. Selon un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention, on choisit les agrégats minéraux, dans le groupe comprenant les nodules et morceaux ou agrégats en matière expansée telle que verre, schistes houillers, argile, avec un diamètre compris entre 2 et 30 mm. On utilisera par exemple les agrégats décrits au Tableau I ci-dessous et vendus sous les marques "ARGI 16" de la SociétX Tuilerie Briqueterie Française et "EXPANVER" vendu par la Société BOUSSOIS. Tableau I AGREGAT, NOK ARGI16 "EXPANVER" Nature Argile expansée Verre expansé Densité apparente 0,25 - 0,45 0,f3 - 0,14 Résistance Compression 30 - 200 10 # en kg/Cm2 en Kcal/m/h/ C 0,2 - 0,7 0,04 - 0,05 Perméabilité eau - nulle Par variété hydratée ou non du sulfate de calcium, il faut comprenttles produits bien connus, plus ou moins déshydratés dérivant du gypse et tout particulièrement le plâtre naturel ou le plaire chimique récupéré dans l'industrie de l'acide phosphorique et des engrais. Comme charges entrant dans la composition, on peut choisir les charges dans le groupe comprenant les charges pulvérulentes telles que talc, mica, silice ou les charges fibreuses telles que fibres de verre et amiante. Ci-après on a rassemblé dans le Tableau II, les éléments et les quantités en kg introduits lors de la fabrication de 1 m3 du matériau de l'invention. TABLEAU II Agrégats Résine phénoli- Plâtre Poids moyen du Résistance N Nature et Poids que et Poids Nature et Poids m3 après condi- compression Observations tionnement (b) kg/cm2 1 ARGI 16 ERVAPHENE M5 400 kg 80 kg 0 480 9,5 Effritements et déchaussement des agrégatsg 2 ARGI 16 ERVAPHENE M5 Plâtre naturel 400 kg 80 kg 40 kg 525 39,2 (a) 3 Billes de verre ERVAPHEN M5 130 kg 80 kg 0 210 5,8 déchaussement des agrégats 4 Billes de verre ERVAPHENE M5 Plâtre naturel 130 kg 80 kg 40 kg 260 5,8 (a) 5 Billes de verre ERVAPHENE M5 Phosphogypse 130 kg 80 kg 40 kg 265 8 (a) (a) ni effritement ni déchaussement des agrégats sous la pression des doigts. (b) Conditionnement après repos pendant 24 heures à 20 C environ et en atmosphère d'humidité normale Comme on le voit la résistance en compression du matériau suivant l'invention varie avec la résistance de l'agrégat. Quant aux propriétés thermiques et d'isolation, elles varient de meme suivant la nature de l'agrégat. Dans le cas oh les agrégats sont jointifs, on obtient des propriétés mécaniques et thermiques voisines de celles des agrégats. En conséquence on peut choisir les agrégats en fonction de l'utilisation et de la propriété recherchée. Ainsi, à partir de billes d'argile expansée à résistance comprise sion élevée et coefficient d isolation moyen, on obtiendra un matériau à résistance en compression élevée et coefficient dtisola- tion moyen; par contre, à partir des billes de verre à coefficient d'isolation élevé et résistance compression moyenne, on obtiendra un matériau à résistance en compression moyenne et à coefficient d'isolation moyen. Par un choix judicieux on pourra réaliser toute une gamme de produits. Une autre des caractéristiques de la présente invention est de conduire à des matériaux présentant un excellent vieillissement, ctest-à-dire, des caractéristiques mécaniques et thermiques constantes dans le temps et en particulier une absence de déchaussement des agrégats. Enfin, la combinaison d'un liant expansé organique ininflammable, ne donnant pas lieu à émission de fumée ou ne donnant que des fumées non toxiques, avec des expansés minéraux, conduit à des propriétés de tenue au feu remarquables (matériaux coupe-feu). La durée de l'action coupe-feu se trouve multipliée par 2 ou par 3 par rapport aux matériaux habituels. Bien entendu on pourra apporter des modifications et variations, évidentes pour l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATICNS 10/ Matériau porteur et/ou isolant et/ou pare-feu, caractérisé en ce qu'il comporte, en volume, de 10 à 80 % d'agrégats minéraux expansés de diamètre compris entre 2 et 30 mm et de 20 à 90 % de volume de mousse phénolique comportant de 30 à 80 % en poids d'une variété hydratée ou non du sulfate de calcium. 20/ Matériau porteur à la fois isolant et pare-feu, suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte comme agrégat de l'argile expansée et présente une résistance en compression-comprise entre 10 et 60 kg/cm2. 3 / Matériau à la fois isolant et pare-feu, suivant la revendication 1, caractérisé en ce outil comporte comme agrégat des nodul-es de verre expansé et présente une résistance en compression comprise entre 4 et 12 kg/cm2. 40/ Matériau suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte, en plus, des charges pulvérulentes choisies dans le groupe comprenant talc, mica, silice, 50/ Matériau suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une ou des charges fibreuses choisies dans le groupe comprenant les fibres de verre et 1 'amian- te. 60/ élément de construction en matériau de construction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des éléments de renforcement choisis dans le groupe comprenant les fibres de verre continues, les filés et tissés en textiles, les barres et tiges de fer, armatures et/ou prisonniers. 70/ Matériau suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il se présente sous forme d'un élément de construction tel que panneau, plaque ou bloc avec une âme en matériau suivant l'une quelconque des revendications I à 5 associée au-nombre de parements prévus ppur l'utilisation envisagée.