Brevet FR2416916A1 — publié le 19790907

La présente invention concerne un procédé permettant d'obtenir des éléments destinés à la construction, soit à titre d'éléments de recouvrement, par exemple éléments de façade ou éléments de parement, soit sous forme d'éléments porteurs ou encore le mobilier urbain ou autres. L'utilisation de résines ou matières plastiques dans la construction devient de plus en plus generalisée par suite de la facilite avec laquelle on peut obtenir une grande diversité de formes en recourant au moulage. De plus, les grandes possibilités décoratives des matières plastiques sont particulièrement intéressantes puisqu'on peut facilement les colorer ou y appliquer d'autres motifs décoratifs ou fini de surface on vue notamment de réaliser des imitations de matières naturelles telles que le marbre, le bois etc. Deux inconvénients majeurs limitent cependant l'application généralisée des résines ou matières plastiques. Ce sont d'une part le prix de revient élevé de ces matières et d'autre part,pour un certain nombre d'entre elles et en particulier pour les matières thermodurcissables, leur mauvais comportement au feu et dans certains cas leurs proprietés mécaniques ou leur inertie insuffisante (stabilité dimensionnelle) Le comportement au feu des résines constitue actuellement l'une des préocupations majeures lors de la mise en oeuvre de ces matières car on exige généralement que les matières d'une part ne propagent pas les flammes et ne degagent que peu de fumées toxiques et d'autre part qu'elles soient en mesure de résister pendant un certain temps à une température élevée. Les matières plastiques utilisées à l'extérieur présentent également de manière générale un mauvais comportement aux intempéries, et en particulier à l'action du soleil et des atmosphères polluantes et poussiéreuses rendant difficileleur utilisation architectonique. La présente invention vise par conséquent à fournir un procédé produisant des matières répondant aux exigences mentionnées ci-dessus, par moulage de résines chargées. Selon l'invention, pour atteindre ce but, il est prévu un procédé permettant d'obtenir des produits à teneur élevée en charges qui est caractérisé en ce qu'on utilise pour obtenir des teneurs en résines ne dépassant pas 15 Su, des charges constituées à raison d'au moins 20 % des produits présentant une granulométrie inférieure à 100 pm qui sont mélangées à des résines thermodurcissables avant leur moulage. Dans la pressente description, toutes les proportions sont exprimées en poids. Les teneurs réduites en résine permettent d'obtenir un béton de résine dans lequel la résine n'assure qu'un rôle de liant, les charges conférant au produit une excellente "inertie" aussi bien mécanique que chimique. La faible teneur en résines permet par exemple d'obtenir d'excellentes caracteristiques de résistance au feu. Lesdites teneurs réduites peuvent être atteintes sans porter préjudice aux propriétés de résistance mécanique (et dans certains cas en améliorant même celles-ci à cause de l'effet renforçant des charges) par suite de la sélection des caractéristiques granulométriques des charges utilisées. Selon les applications envisagées, on sélectionnera une courbe granulométrique qui tout en répondant au critère prémentionné conviendra pour l'usage souhaité. C'est ainsi qu'il est possible de réaliser des produits imitant en aspect visuel et en fini de surface le marbre poli, avec un grand choix de nuances colorées en ayant recours à des charges constituées d'approxi- mativement une part de matières présentant une granulométrie comprise entre O et 100 pm et une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 100 et 500 sm. Dans ce cas particulier, le veinage spécifique au marbre est réalisé par un choix adéquat d'une matière colorante, en particulier d'un pigment qui est introduit dans la masse avant la polymérisation ou au cours de la polymérisation. Il est encore possible d'obtenir des produits imitant des aspects particuliers de pierre de France et autres en ayant recours à des charges constituées d'approximativement une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 0 et 100 Fm, une part de matière présentant une granulométrie comprise entre 100 et 500 çm et une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 500 et 1500 pm. On peut d'autre part, en vue de reproduire l'aspect de la pierre dite "petit granit", utiliser des charges constituées d'approximativement une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 0 et 100 pm, une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 100 et 500 pm, une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 500 et 1500 pm et une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 1500 et 3000 pm. Un béton résineux peut encore être obtenu en utilisant des charges constituées d'approximativement une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 0 et 100 um, une part de matières prasen- tant une granulométrie comprise entre 100 et 500 pm, une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 500 et 1500 pm, une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 1500 et 3000 çm et une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 3000 et 7000 m et obtenir ainsi par exemple des effets granités. L'emploi de charges sphériques non poreuses répondant aux caractéristiques granulom.étriques précitées plutôt que des charges de forme quelconque permet de manière générale de réduire d'un tiers la teneur en résine tout en conservant des caractéristiques mécaniques équivalentes. L'emploi des microsphères creuses tout en offrant l'avantage résultant de l'utilisation des charges sphériques permet d'obtenir un produit particulièrement léger qui de plus assure une bonne isolation thermique. De manière générale, l'étalement de la courbe granulométrique des matières utilisées, c'est-à-dire une distribution plus large des dimensions permet de réduire la teneur en résines. Avec l'utilisation par exemple de charges constituées de 5 parts variant respectivement de 0 à 100 pm, de 100 à 500 pm, de 500 à 1500 pm, de 1500 à 3000 pm et de 3000 à 7000 iim, comme indiqué ci-dessus, on peut sans difficulté obtenir des produits d'excellente qualité contenant de 6 à 10 % de résines et en particulier 8 % de résines. Si l'on utilise des charges constituées d'une part d'une fraction de 0 à 100 çm et une part d'une fraction de 100 à 500 pm, il peut être nécessaire de recourir à des teneurs en résines approchant de 15 %. Les résines utilisées sont du type thermodurcissable, de préférence réticulable, notamment du type acrylique, époxyde,ou polyester isophtalique ou orthophtalique, employées en vue du durcissement après introduction dans le moule en présence des charges, en combinaison avec un catalyseur ou un durcisseur. Les catalyseurs ou durcisseurs sont utilisés en une quantité variant en fonction de la température lors du moulage et de la réaction souhaitée et de la nature des produits La composition résineuse de départ se présentera de préférence sous forme d'une masse liquide qui à la température de mise en oeuvre présente une viscosité initiale de 300 à 3.000 centipoises. Les résines seront avantageusement stabilisées aux U.V., en pcrticulier pour réaliser des éléments extérieurs. Elles seront de préférence traitées de aire å conteni des adou-vants leur assurant des propriétés d'ininflarr!nabilité ou a ' aJtoextinguibilité- Les charges utilisées sont en principe des charges minérales de nature quelconque, qui sont essentiellement inertes. A titre d'exemple, on peut citer des roches telles que le quartz et le marbre ou encore le sable et le verre. Ces produits sont préalablement broyés et moulus à la granulo métrite souhaitée.Dans le cas du verre, il peut s'agir aussi de billes de verre soufflées sous forme de s pleines ou creuses. Des matières telles que les cendrées de centrales électriques, l'argile séchée ou des matières expansées peuvent également convenir. En vue d'obtenir de bons résultats, il est apparu qu'il importe en particulier de veiller à réaliser un séchage contrôlé des charges avant leur mise en oeuvre. Pour l'exécution du procédé, on prépare au préalable un mélange de résine et de catalyseur ou durcisseur en proportion adéquate qui reçoit ensuite la charge sous forme d'une poudre de granulométrie conforme à l'invention et préalablement séchée pour autant que nécessaire. On réalise un mélange convenable à l'aide d'un matériel classique de mise en oeuvre dé résines, colore éventuellement la masse, soit de manière homogène, soit de manière inhomogène (par exemple veines de marbrage) et introduit la masse dans un moule présentant un fini de surface convenable sur lequel on a préalablement appliqué un gel coat compatible avec la masse de moulage, présentant par exemple une épaisseur de 4/10-mm. Il est recommandable de vibrer la masse pour assurer une bonne répartition dans le moule et l'on peut réaliser un moulage sous vide si souhaité. Le caractère exothermique de la réaction de polymérisation en masse suffit généralement à assurer une température convenable de prise qui est normalement de l'ordre de 600C. On peut cependant, on vue notamment d'accélérer la prise, amener la résine au préalable à la température de 600C et/ou préchauffer les moules pour accélérer d'abord la polymérisation du gel coat et ensuite celle de la masse. Une mesure opératoire particulièrement intéressante consiste à préchauffer une partie ou la totalité de la charge inerte. Le préchauffage de la résine et éventuellement de la charge inerte permet de réduire dans une proportion importante, à caractéristiques mécaniques équivalentes, la quantité de résine a utiliser. De plus, ces mesures opératoires permettent de réduire la durée du cycle de fbricsticn et par conséquent sont économiquement intéressantes, puisqu'une production accrue peut être obtenue avec le même nombre de moules. Dans certains cas particuliers, il est recommandable de procéder à un recuit des éléments moulés å une température de 40 à sOOC pendant 4 à 12 heures pour parfaire la polymérisation et libérer les contraintes de tension mécanique, afin d'affiner les caractéristiques des produits. Une application particulièrement intéressante du produit résulte du fait que la présence de la charge inerte confère au produit un coefficient de dilatation particulièrement réduit lié à une inertie physique et chimique de la matière. Ceci permet de réaliser des bétons résineux armes. L'armature peut être constituée par des matières fibreuses, notamment un mat de fibres de verre. Une application particulièrement utile consiste a réaliser des éléments auto-portants et des éléments capables de reprendre des charges statiques et dynamiques importantes, en incorporant des élé ments de renfort tels que fibres de verre dans la masse avant ou après la prise. En recourant à des moules de forme et de dimensions appropriées, il est par exemple possible de réaliser des colonnes creuses pouvant servir de "coffrage perdu" pour couler une âme de béton armé et réaliser une colonne portante. La matière constituant le produit obtenu offre l'davantage de pouvoir être travaillée, et en particulier de pouvoir être découpée ou forée sans difficulté. Si l'on réalise notamment des plaques de parement, en plus des procédés de fixation habituels, il est notamment possible de les boulonner sur une façade par différents systèmes d'inserts préalablement noyers dans la masse. Il convient de noter que la technique de moulage utilisée permet un choix quasiment illimité de formes, offrant un champ d'application très large aux produits résultant du procédé par suite des caractéristiques mécaniques, esthétiques, de vieillissement et de résistance au feu du matériau. Une application particulièrement intéressante de l'invention peut être trouvée dans la réalisation d'éléments moulés au départ de verres recyclés. On sait que l'on pratique de plus en plus la collecte sélective de déchets ménagers et en particulier de bouteilles et autres articles en verre. Le recyclage de tels articles, memo en bouteillerie, peut être difficile à cause des colorations variées des verres récupérés. La présente invention offre un débouché commercial intéressant à ces verres, en particulier pour les bouteilles colorées récupérées. Les verres obtenus peuvent être broyés à une granulométrie de l'ordre de O à 7 mm et être ensuite malaxés avec une résine du type décrit, en présence d'un composé du type siloxane, notamment le produit vendu sous la marque SILAN qui sort d'agent d'adhérence. L'invention sera décrite plus en détail, à titre d'illustration non limitative, à laide de l'exemple de mise en oeuvre qui suit, accompagné des résultats d'essais des caractéristiques physiques et chimiques du produit. Exemple Préparation convenant pour 100 kg de poudre de marbre. On mélange l'un après l'autre les ingrédients suivants (quelques secondes pour chacun) 15 kg d'une résine polyester du type UCB R61 SL, 300 g d'accélérateur au cobalt, puis 450 g de catalyseur méthyl éthyl cétone (MEKP). Ensuite on ajoute, de préférence en commençant par la charge la plus fine, 50kg de poudre de marbre blanc, de granulométrie 0 à 40 microns, puis 50 kg de la même charge de 100 a 400 microns. Le malaxeur à axe vertical, du type pétrin-malaxeur, de marque Werner, par exemple, homogénéise le mélange pâteux en quelques 3 à 4 minutes Le béton résineux ou marbre blanc reconstitué ainsi obtenu est ainsi prêt à être déposé en moules. De préférence, on pigmente, par des oxydes métalliques ou autres, une partie de ce béton blanc prélevé-dans la masse pour l'y réincorporer et produire en quelques tours de malaxeur les effets de marbrage souhaités. La masse est alors répartie dans des moules de différents types (bois, stratifiés, polyester armé, caoutchouc synthétique, acier ). Ces moules auront été éventuellement revêtus d'une résine de surface ou gel coat, soit par pistolage, soit à la brosse. Le gel coat sera en cours de polymérisation au moment où la masse de marbre est répartie dans le moule. Ceci permettra une liaison chimique parfaite entre les différents éléments. Ce gel coat transparent et stabilisé à la lumière peut être du type Hoechst UP 014, par exemple. Le produit obtenu présente les propriétés suivantes 1. Résistance à la flexion (kg/cm2) : 357,2 2. Résistance à la compression (kg/cm2) 714,1 3. Résistance aux chocs boule de 1 kg : pas de rupture sous la hauteur de chute de 2,20 m. 4. Usure (mm) : après 1.00Q m : 1,61 après 2.000 m : 2,99 après 3.000 m : 4,97. 5. Gélivité : aucune trace visible de dégradation. 6. Absorption d'eau à température asiate (%) : 0,56. 7. Conductivité thermique (kcal/m h C) : 0,273. 8. Résistance aux acides et aux agents chimiques Agents Noir brillant Vert brillant Vert mat avec résine de surface sans résine de surface Vinaigre - - faible attaque Acide chlorhydrique 10% ~ - faible attaque Acide nitrique 10% - - faible attaque Acide sulfurique 10% - - attaque franche Ammoniaque Huile de table Huile minérale Huile diesel Essence Kérosène Soude à 10% Perte de brillant faible attaque Détergent Eau de javel (pure) 9. Indice de réaction au feu suivant le projet NBN 713.030 : nul. 10. Teneur de la tonalité en exposition solaire après 1.000 heures a Xexposition dans le Xénotest aucune variation dans le ton (teinte examinée : verte). REVENDICATIONS 1. Procéder permettant d'obtenir des produits à teneur élevée en charges caractérisé en ce qu'on utilise pour obtenir des teneurs en résines ne dépassant pas 15 ,a des charges constituées à raison d'au moins 20 % de produits présentant une granulométrie inférieure à 100 m qui sont mélangés à des résines thermodurcissables avant leur moulage 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on utilise des charges constituées d'approximativement une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 0 et 10G pm et une part de matières présentant une granulomébrie comprise entre 100 et 500 m. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on utilise des charges constituées d'approximativement une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 0 et 100 pm, une part de matière présentant une granulornétrie comprise entre 100 et 500 pm et une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 500 et 1500 m 4.Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on utilise des charges constituées d'approximativement nne part de matières présentant une granulométrie comprise entre 0 et 100 m, inie une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 100 et 500 pm, une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 5QO et 150D iim et une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 1500 et 3000 pm. 5. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on utilise des charges constituées d'approximativement une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 0 et 1GO pm, une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 100 et 500 pm, une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 500 et 1500 m, une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 1500 et 3000 pm et une part de matières présentant une granulométrie comprise entre 3000 et 70CO m. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'on utilise des charges sphériques non poreuses. 7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'on utilise des microsphères creuses 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que les résines utilisées sont du type thermodurcissable, de préférence réticulable, notamment du type époxyde, acrylique, polye.z';er isophtalique ou orthophtalique, employées en vue du durcisssment après introduction dans le moule en présence des charges1 on combinaison avec un catalyseur ou durcisseur. 9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'on utilise une composition résineuse sous fonte d'une masse liquide qui, la température de mise en oeuvre, présente une viscosité initiale de 300 à 3000 centipoises. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce qu'on utilise des charges minérales inertes notant le sable, le marbre, le verre, les cendrées de centrales électriques, T argile séchée ou des matières expansées éventuellement en mélange entre elles. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications i à 10 caractérisé en ce qu'on mélange des verres recyclés provenant notamment d'une charge de bouteilles colorées ou non, préalablement broyés à une granulométrie de tordre de O à 7 mm avec la résine, en présence d'un composé de siloxane. 12. Produit obtenu par le procédé d'une quelconque des revendications 1 à 11, éventuellement arme. 13. Application du produit selon la revendication 12 comme éléments auto-portants ou supportant des charges statiques ou dynamiques, notamment des colonnes portantes.