Brevet FR2427902A1 — publié le 19800104

La présente invention concerne la fabrication d'objets à base de résine formo-phénolique et plus particulièrement d'objets destinés à l'industrie du bâtiment. L'invention trouve une application préférée à la fabrication de dalles de couverture mais elle peut être mise en oeuvre également pour fabriquer d'autres objets, par exemple des panneaux ou partie de panneaux préfabriqués. On utilise depuis longtemps des pièces en matière plastique dans l'industrie du bâtiment et cette utilisation a posé des problèmes difficiles. Il est bien connu que la plupart des résines sont combustibles, ce qui a conduit, pour réduire les risques d'incendie, à y incorporer des substances ignifuges qui en augmentent considérablement le prix. Par ailleurs, un autre inconvénient de pièces fabriquées à partir de résines synthétiques provient de leur instabilité dimensionnelle aux variations de température, ainsi que pour nombre d'entre elles à leur sensibilité aux rayons ultraviolets. La présente invention concerne plus particulièrement les résines formo-phénoliques car ces résines sont pratiquement incombustibles et paraissent, pour cette raison, devoir être développées dans l'industrie du bâtiment. Cependant, il est bien connu que leurs qualités physicomécaniques sont décevantes, ces résines tendant à se dilater facilement et ne présentant qu'une résistance médiocre aux rayonnements ultraviolets. Suivant l'invention, on a fait la constatation surprenante qu'il était possible de rendre ces résines pratiquement insensibles aux rayonnements ultraviolets en leur faisant comporter une charge constituant une barrière contre lesdits rayonnements de sorte que la masse interne des objets fabriqués est isolée des rayonnement ultraviolet par les pellicules superficielles. L'invention part également de la constatation qu'il est devenu possible d'assurer une liaison très étroite entre les résines formo-phénoliques et certaines charges minérales de sorte que le produit obtenu présente une grande résistance aux actions mécaniques, par exemple aux frottements. nonformément à l'invention, le procédé pour la fabrication d'objets divers, notamment de dalles de couverture à partir de résines phénoliques, est caractérisé en ce qu'on ajoute à des résines formo-phénoliques catalysées une charge minérale siliceuse sous forme pulvérulente que l'on malaxe auxdites ré- sines en même temps qu'un agent de pontage ou de liaison provoquant le mouillage de la charge par la résine, la masse malaxée étant ensuite amenée dans un moule dans lequel elle est soumise à une pression pour sa nise en forme avant que la tem pérature soit élevée pour provoquer la polymérisation. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. La fig. 1 est un plan schématique d'une dalle de couverture fabriquée par le procédé selon l'invention. La fig. 2 est une coupe prise sensiblement suivant la ligne II-II de la fig. 1. La fig. 3 est une vue schématique du dispositif de l'invention. Le dessin illustre une dalle de couverture simulant des ardoises se recouvrant mutuellement pour que l'aspect extérieur corresponde à celui d'une couverture traditionnelle. De la même façon, la dalle de couverture pourrait figurer une couverture en tuiles plates ou rondes ou en d'autres matériaux. A titre d'exemple, une même plaque peut figurer par exemple huit rangées désignées par la à Ih de auatre ardoises I1 à I4, ardoises qui sont respectivement décalées d'un demi-pas dans le sens transversal et de façon que seul le pureau de chaque ardoise demeure visible dans le sens longitudinal. Bien que cela ne soit pas nécessaire mais pour alléger la dalle, il est avantageux que les parties de recouvrement des ardoises et le faux pureau de certaines d'entre elles présentent des évidements 2 bordés par des nervures 3. Pour fabriquer des dalles de couverture, par exemple celles décrites brièvement ci-dessus, on procède de la façon suivante On prépare des résines formo-phénoliques auxquelles on apporte une charge inerte siliceuse de préférence du sable de silice du fait de sa nature qui correspond à celle des résines. On place les résines et leur charge dans un malaxeur par exemple un malaxeur du type à double vis, du genre de ceux utilisés pour le travail des sables de coulée employés en fonderie. On ajoute dans le malaxeur des fibres minérales, notamment des fibres de verre, par exemple des fibres présentant une longueur de 7 à 8 mm dont la dispersion dans la masse de résine chargée de sable est satisfaisante. Des pigments sont ensuite ajoutés dans le malaxeur, ces pigments pouvant être minéraux ou chimiques. Aux constituants qui précèdent, on ajoute à la masse se trouvant dans le malaxeur une substance assurant le mouillage et une liaison étroite sinon une filiation, entre les molécules de résine et la charge que constitue le sable de silice. Cette substance est prise parmi les agents de pontage compatibles avec les résines et est de préférence constituée par un aminosilane Dans une forme de réalisation préférée de la présente invention, l'amino-silane utilisé en tant qu'agent de pontage ou de liaison est du triéthoxysilane de gamma aminopropyle de formule :: H2N-CH2-CH2-CH2Sl (OC 2 R5) 3 En milieu aqueux les groupes éther de l'agent de pontage s'hydrolisent, les groupes OH ainsi libérés réagissent avec la silice de la charge et celle des fibres de verre en créant soit des liaisons SI-O-SI, soit des liaisons hydrogènes. Le groupe amino-NH2 situé à l'autre extrémité de la molécule réagit avec la résine phénolique selon les réactions : Des catalyseurs appropriés sont également ajoutés de la façon habituelle à la technique du travail des résines formophénoliques et on utilise de préférence un catalyseur du type acide phénol sulfonique. La masse malaxée est ensuite extrudée et introduite dans un moule du type à compression dont la matrice, respectivement le poinçon, sont conformés pour correspondre à l'objet à fabriquer par exemple la dalle de couverture décrite ci-dessus. Comme représenté d'une manière schématique à la fig. 3, le malaxeur du type à double vis utilisé pour le mélange des divers composants de la masse avant sen introduction dans le moule comprend tout d'abord une trémie d'alimentation 4 située en tête d'une première vis de mélange 5 pour l'admission de la charge minérale pulvérulente telle que du sable de silice. La résine formo-phénolique additionnée de l'agent de pontage ou de liaison mentionné précédemment dans des proportions de 0,2 à 1 % est introduite par une canalisation 6 dans la vis de mélange 5 après un dosage convenable effectué par une pompe volumétrique 7 réglable dans un rapport de 0,3 à 0,6 du poids de la charge débitée par la trémie. Le mélange obtenu en sortie de la première vis est distribué en tête d'une seconde vis 8 au niveau de laquelle une canalisation 9 introduit le catalyseur convenablement dosé par une pompe volumétrique réglable 10 dans un rapport de 0,08 à 0,12 du poids de résine débité par la canalisation 6. Dans une partie de la seconde vis 8, qui est à cuve ouverte, on introduit, comme représenté schématiquement par la référence 11, un pourcentage de fibres de verre de l'ordre de 6 ,ó en poids de résine, la fibre de verre étant coupée en fragments de 5 à 6mm de long par un coupeur rotatif 12 dont la vitesse réglable permet d'ajuster avec précision le pourcentage de fibres de verre à introduire dans le mélange. Le synchronisme de marche et arrêt des vis, pompes, coupeurs de fibres de verre et trémies, ainsi qu'une éventuelle temporisation de marche, permettent d'obtenir à la sortie 13 du malaxeur une distribution et un dosage précis de la masse de résine au niveau des moules. En cycle de fabrication, les temps d'arrêt pour un seul moule excèdent de peu le temps de polymérisation, de l'ordre de 4 minutes à 70 . A une température ambiante de 250, le mélange en sortie de vis peut séjourner environ 15 minutes . Pour un arrêt du mélangeur supérieur à 15 minutes, il faut expulser la masse catalysée en faisant fonctionner le malaxeur sans apport de catalyseur. A la remise en service, il suffit d'éliminer la masse de résine immédiatement distribuée. Suivant l'invention, on réalise les pièces travaillantes du moule qui doivent venir en contact avec la masse de résine chargée et extrudée devant être mise en forme en une matière souple, notamment un élastomère de silicone. En effet, il a été constaté que ces matières permettent de réaliser des objets dans de bonnes conditions de précision tout en éliminant les risques d'abrasion que provoquent les charges minérales. Lorsque tous les poingons et toutes les matrices sont fabriqués en élastomère de silicone, on prévoit une armature interne empexchant leur déformation lors de l'opération de moulage et, en outre, on les munit d'ossatures métalliques permettant leur montage sur des presses à plateaux chauffants. La proportion des constituants de la masse de résine peut varier dans une large mesure.Cependant, suivant l'invention, les meilleurs résultats pour des dalles de couverture ont été obtenus en respectant les proportions suivantes Résine/catalyseur 100 parties en poids Amino - Silane 0,2 à 1 Sable de silice 60/64 180 à 220 Fibre de verre coupé 6,35mm 5 à 6 1t Pigments éventuels 2à6 En portant le moule aux environs de 700C on obtient le durcissement d'une plaque de 4 à 6 mm d'épaisseur en environ 4 minutes. Une caractéristique importante du composé phénolique conforme å la présente invention réside dans sa facilité de mise en oeuvre qui nécessite des pressions de moulage en compression de l'ordre de 1 à 2 kg par cm2 au lieu des pressions de l'ordre de ioe kg par cm2 qui sont habituellement nécessaires dans les moulages phénoliques a la presse à chaud et cela à des tenpératures de 125 à 1700 alors que, dans la présente invention, une température de 60 à 700, et en tout cas inférieure à 1000, est suffisante pour produire des pièces dans des temps relativement courts et sans dégagement de vapeur d'eau. Il est remarquable de constater que les charges pulvérulentes siliceuses introduites dans la résine phénolique assurent une barrière aux rayons ultraviolets protégeant la résine qui est particulièrenent sensible à ces rayonne ents. En effet, des tests de résistance mécanique effectués sur des dalles obtenues conformément à l'invention avant et après une exposition forte aux rayons ultraviolets n'ont pas pernis de constater des pertes de caractéristiques mécaniques. La nature et les quantités de la charge introduites dans la masse de résine donnent des pièces particulièrement rigides, stables et insensibles aux variations therniques. Le pontage chimique silicephénolique obtenu par l'agent de pontage amino-silane assure des résistances mécaniques en flexion sur matériaux minces (4 à 6mm) de l'ordre de 280 à 320 DaN/cm2. L'absorption d'eau par immersion suivant les normes en vigueur pour les matériaux minces se situe à environ 1 % tandis que la densité du produit obtenu est de l'ordre de 1,7 à 1,8, ce qui rend les dalles conformes à l'invention bien appropriées à l'industrie du bEtiment. La masse phénolique se trouvant dans le malaxeur peut recevoir des pigments appropriés aux effets recherchés. On doit toutefois tenir compte du fait que le produit obtenu a déjà, par nature, une teinte brun clair qui ne permet qu'une pigmentation foncée. A titre d'exemple, de bons résultats ont été obtenus pour des tons noirs ou ardoise par adjonction de noir de carbone ou d'oxyde de fer. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. R'%rnDIGATI0Nb 1 - Procédé pour la fabrication d'objets divers, notamment de dalles de couverture à partir de résines phénoliques, caractérisé en ce qu'on ajoute à des résines formo-phénoliques catalysées une charge minérale siliceuse sous forme pulvérulente que l'on malaxe auxdites résines en même tenps qu un agent de pontage ou de liaison provoquant le mouillage de la charge par la résine, la masse malaxée étant ensuite amenée dans un moule dans lequel elle est soumise à une pression pour sa mise en forme avant que la température soit élevée pour provoquer la polymérisation. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent de pontage ou de liaison assurant le mouillage de la charge par la résine est constitué par un amino-silane, tel que du triéthoxysilane de gamma aminopropyle. 3 - Procédé suivant ltune des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la charge siliceuse pulvérulente est constituée par un sable de silice. 4 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des fibres minérales d'armature sont ajoutées aux résines chargées pendant le malaxage. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, ca rctérisé en ce que les fibres d'armature sont constituées par des fibres de verre d'environ 7mm de longueur. 6- Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les résines chargées sont amenées au moule de mise en forme par extrusion. 7 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les résines chargées sont amenées au moule de mise en forme par un mélangeur à double vis. 8 - Procédé suivant ltune des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les résines chargées sont moulées dans des moules dont au moins les surfaces de travail sont en élastomère de silicone. 9 - Procédé suivant Itune des revencications 1 à 8, caractérisé en ce que les pièces des moules de mise en forme sont associées à des plateaux chauffants d'une presse, la pression à laquelle la résine est soumise étant de l'ordre de 1 à 2 kg par cm2 et la température étant maintenue de préférence inférieure à 1000, 10 - L'application du procédé de l'une des revendications 1 à 9 à la fabrication de dalles de couverture.