Brevet FR2366233A1 — publié le 19780428

La présente invention concerne un procédé de fabrication de maté- riaux légers,isolants ,et résistant suffisamment à la compression pour pouvoir être utilisé dans le bâtiment. Il existe déjà de nombreux matériaux de construction légers que l'on appelle communément béton léger, et aussi des matériaux d1 isolation ther- mique comme certaines mousses de hauts polymères organiques.En général les bétons légers ,qu' ils soient à base de mousse de béton ou d'aggrégats légers agglomérés ,possèdent une bonne caractéristique mécanique comme la résistance à la compression,mais ont un coefficient d'isolation thermique relativement mau is.Celui-ei est supérieur à 0,15 kcal/h/m2 pour des bé- tons légers possèdant une résistance à la compression de 30 /cm2.Par opposition,les mousses de haut polymère organique ont une excellent valeur isolante, mais leurs caractéristiques mécaniques sont médiocres et sont inférieures à 15 kg/cm2 de résistance à la compression même pour des mousses de très forte densité. On a donc proposé des solutions permettant de combiner les avantages à la fois des bétons légers et des mousses isolantes.En géné ral on propose de mélanger dans les mousses isolantes des granulats légers tels qu'argile expansée,pierre ponce,silicate expansé,schiste expansé,mais ces techniques ne permettent pas d'obtenir des résistances suffisantes pour les matériaux ainsi produits.En effet ,bien que ces éléments minéraur introduits dans les mousses possèdent une résistance à la compression suffisante, ces éléments minéraux sont agglomérés par une mousse bien moins résistante mécaniquement ,si bien bien que les valeurs obtenues pour la compression sont en général inférieures à 20 kg/cm2, ce qui est insuffisant pour une utilisation normale dans le bâtiment.Le brevet français 2.050.999 propose un matériau rassemblant à la fois les solidités des aggrégats légers miné- raux et les vertus d'isolation du polystyrène expnnsé.Mais l'utilisation de ce polystyrène expansé,fusible donc très sensible à la chaleur, pose certain problème pour son acceptation dans le bVtiment. Pour parvenir au résultat désiré,c'est è dire une résistance à la compression supérieure à 30 kg/cm2 et une isolation thermique telle que le coefficient d'isolation thermique soit inférieur à 0,10 kcal/h/m2, il faut faire en sorte que la liaison entre les aggrégats minéraux légers soit faite par un haut polymère thermostable ,donc non fusible et insensible au feu,de densité comprise entre 0,50 et 1,10 , et de plus que les vides qui se trouvent entre les ageégats minéraux légers soient remplis par une mousse également thermostable ,mais de densité inférieure à 0,25 L'objet de l'invention consiste donc en un procédé de fabrication de matériaux de construction lég@rs,isolants,de résistance à la compression supérieure à 30 k$cm2 et de coefficient d'isolation thermique inférieur à 0,10 keal/h/m2 caractérisé en ce que lag'glomération des aggrégats min4- raux légers est réalisée à l'aide d'un haut polymère thermostable de densité comprise entre 0,50 et 1,10 ,et que les vides laissés entre les aggrégats minéraux sont comblés par une mousse de densité inférieure à 0,25 et provenant du même haut polymère organique thenmostable. Les hauts polymères thermostables pouvant store utilisés dans le cadre de l'invention sont en général des polymères thermodurcissables,en particulier des résines phénoliques,urée-formol,ou équivalentes.On sait en effet fabriquer avec ces polymères thermostables des mousses.Il suffit pour cela d' ajouter dans les résines un agent gonflant qui pourra être par exemple de l'eau qui si la température de cuisson est supérieure à 100 C se transforme en vapeur,ou tout autre agent gonflant normalement utilisé dans la fabrication des mousses Si pour combler les vides créés entre les aggrégats le moussage de ces résines est nécessaire,il faut ,au contraire,que dans les zones de contact entre les aggrégats ce moussage soit très faible ou inexistant.On y arrive,dans le cadre de l'invention,en applicant dans les zones de contact des aggrégats,une pression mécanique supérieure à 10kg/cm2,ce qu@ empêche en cet endroit la formation de mousse.Cette pression mécanique,dans le cadre de l'invention, doit être cependant appliquée de telle sorte que les aggrégats légers minéraux ne subissent aucune détérioration par suite de cette compression.En effet,si l'on verse dans une forme des aggrégats minéraux légers enrobés par cette résine thermostable ,et que l'on comprime ce ce mélange au moyen d'une presse à 15 kg/cm2 par exemple,on constate que la majeure partie des aggrégats minéraux légers en contact avec les teaux de presse,et une grande partie des aggrégats à l'intérieur du ioule, se trouvent brisés,ceux en contact avec la presse étant pratiquient pulvérisés Dans le cadre de l'invention on empêche la destruction des aggrégats minéraux légers en intercalant entre les plateaux de presse et les aggrégats une couche d'un matériau comprimable.Le durcissement de la résine et le moussage se faisant sous l'action de la chaleur lorsque l'on utilise un type de polymère thermostable dont le durcissement se fait à chaud,cette chaleur est obtenue par injection de vapeur d'eau dans la f@rm@ contenant les aggré- gats. Dans le cadre de l'invention cette vapeur d'eau provient de la couche du matériau comprimable.Cette couche comprimable peut donc Qtre constitué@ par des matériaux poreux perméables à la vapeur d'eau chzude,ou comme dans le cas d'un exemple préféré de l'invention cette couche comprimable sera constituée de matériau en poudre,humide ,comme du sable,de l'argile,du li@on, de la terre ,la vapeur provenant dans ce cas de la vaporisation de l'eau contenue dans cette couche comprimable à une température supérieure à 1000C. Les exemples non limitatifs qui suivent permettent d'illustrer l'invention. Exemlle 1: On mélange dans un malaxeur 100 kg d'argile expansée de nasse volumique en vrac 380 kg/m3 et de granulométrie 8/16 avec 1 kg d'un durcisseur tel que l'acide phénolsufonique en solution à 20%.On ajoute 10 kg d'une résine phénolique à 80% d'extrait sec dans laquelle on a ajouté au préa@@le0,50kg de trichloréthylène et0,10kg de @urcisseur acide phénolsulfe nique.On place @ ces aggrégats ainsi enrobés dans un moule de 20 ci de haut dans lequel se trouve une couche de 4 cm de poudre d'argile humidifiée à 10% d'eau,et on rempli avec ces aggrégats jusqu'à une hauteur de 16 cm.Puis on recouvre avec une seconde cou@@@ de 4 cm d'argile en poudre humidifiée à 10% d'eau.0n place l'@@semble sous les plateaux d'une presse chauffante à 150 C et on comprime @ l'aide d'un piston métallique jusqu'à une hauteur -4de 15 cm.Il faut pour c@la appliquer une pression de 20kg/cm2.On mainti@nt à cette pression et à cette température pendant 15 minutes,et on décomprime lorsque toute la vapeur d'eau est sortie par les orifices prévus sur la partie latérale du ioule. On obtient ainsi un matériau léger de 10 cm d'épaisseur ,de densité 550kg/m3, dont les vides entre les aggrégats sont remplis d'une mousse phénolique isolante.Le coefficient d'isolation thermique est de 0,09 kcal/h/m2, et la résistance à la compression de 45 kg/cm2. Exemple 2: On répète l'expérimentation de l'exemple 1 ,mais au lieu d'utiliser une granulométri@ 8/16 pour l'argile expansée,on prend une granulo- métrie plus large de 3 9 16 mm.0n obtient dans ce cas un matériau léger de 10 cm d'épaisseur ,de densité 600 kg/m3 ,dont le coefficient d'isola- tion thermique est de 0,1 kcal/h/m2,et la résistance à la compression de 65 kg/cm2. La granulométrie des aggrégats définissant la d@nsité du matériau ainsi fabriqué,pour une densité finale de 450 kg/m3,le coefficient d'isolation thermique est de 0,08 kcal/h/m2 et la résistance à la compression de 30 kg/cm2. Pour empêcher que le matériau comprimable en poudre ne pénètre trop entre les aggrégats,on intercalle entre la couche d'argile et les aggrégats un film de polyéthylène,ou tout autre film fusible.Ce film retient l'argile,puis atteignant une température de 1100C commence à fondre et permet ainsi à la vapeur de diffuser de la couche compressible vers l'intérieur des aggrégats. Exemple 3: Si au lieu d'argile ,on utilise un mélange silico-alcalin tel qu'il est décrit dans le brevet français N 2.204.999 et le certificat d'addition n 73.35979 ,on obtient par exemple avec de argile et de la soude NaOH constituant la couche comprimable en poudre ,un matériau de construction léger revêtu sur les deux faces d'un revêtement en matériau minéral contenant de l'hydrosodalite de synthèse. On peut ,évidemment ,en n'utilisant ce mélange silico-alcalin @n poudre que dans une seule couche ,réaliser de ce fait une cloison isolante selon les caractéristiques de 1'invention,présentant un revêtement sur une face,l'autre face laissant les aggrégats en relief ,pouvant être encastré. dans une couche de ciment ,ou de platre ,par exemple. L'invention concerne le procédé décrit ainsi que tout produit généra lement quelconque obtenu par application de ce procédé. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'entre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs ,sans sortir du cadre de l'in- vention. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de fabrication de matériaux de construction légers,isolants, de résistance à la compression supérieure à 30 kg/cm2 et de coefficient d'isolation thermique inférieur à 0,10 kcal/h/m2 caractérisé en ce que l'agglomération des aggrégats minéraux légers est obtenue è l'aide d'un haut polymère organique thermostable de densité comprise entre 0,50 et 1,10 ,et que les vides laissés entre les aggrégats minéraux légers sont comblés par une mousse de densité inférieure à 0,25 et provenant du mSme haut polymère organique thermostable. 2*Procédé de fabrication selon la revendication 1 caractérisé en ce que on applique sur le mélange constitué par les aggrégats minéraux légers enrobés du haut polymère organique thermostable une pression mécanique supérieure à 10kg/cm2,et que l'on injecte de la vapeur d'eau chaude sur ces aggrégats. 30Procédé selon la r@@endication 1 et 2 caractérisé en ce que la pression mécanique est appliquée par l'intermédiaire d'au moins une couche d'un matériau comprimable perméable à la vapeur d'eau chaude. 4.Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que la couche de matériau comprimable est un matériau en poudre,humide,comme de l'argile, du sable,de la terre,du limon,et que cette couche est comprimée à une température supérieure à 100 C. 5 Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que entre les aggrégats minéraux légers et la couche de matériau comprimable en poudre on intercalle un film d'un produit fusible comme le polyéthylène. 6.Procédé selon les revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le haut polymère thermostable est choisi parmi les résines thermodurcissables. 7.Procédé selon la revendication 1 et 6 caractérisé en ce que le durcisseur nécessaire à la polymérisation du polymère thermostable est appliqué séparément sur les aggrégats minéraux. 8.Procédé selon les rev@ndications 1 et 6 caractérisé en @@ que l'agent moussant est un liquide tel que l'eau,le trichloréthylène,ou tout autre agent gonflant communément utilisé dans la réalisation des mousses. 9. Tout produit,sous toute forme et en toutes distensions ,caract6- risé en ce qu'il résulte de l'application du procédé conforme aux reven dications 1 è 8.