Brevet FR2427909A1 — publié le 19800104

La présente invention est relat.ive à un panneau à base de résine polycondensable et à un procédé pour la fabrication de ce panneau. L'invention concerne plus particulièrement la réalisation de panneaux à partir d'une résine phénolique chargée de billes de po.ystyrene expansé, ou d'argile expansée, ou de microsplsères de verre ou d'un matériau analogue. Ces panneaux, obtenus par malaxage de 1:i charge avec un mélange liquide comportant une résine phénolique, un agent durcisseur de cette résine et un agent porogène, puis polycondensation du mélange, présentent dans leur mode de réalisation actuel un Certain nombre d'inconvénients dûs à leur structure et à ce que lton maitrise mal leur fabrication. L'un de ces inconvénients réside en ce que, dans les conditions dans lesquelles la fabrication est actuellement pratiquée, on obtient une résine phénolique à cellules ouvertes qui, d'une par est sujette aux infiltrations notamment d'eau et qui, d'autre pa?t, brûle facilement du fait de la présence d'air inclus ; de plus, cett résine à cellules ouvertes manque de cohésion. I1 est possible de minimiser ces inconvénients en plaçant le panneau -tenu entre des parements de nature appropriee, par exe pie des parements en acier, mais seuls sont envisageables des pare mentis définissant autour du panneau une enveloppe présentant sa cohésion propre du fait du manque de cohésion du panneau lui-même; ii n'est en particulier pas possible de réaliser ces parements sous la forte d'une couche de résine polymérisable solidaire du c au par la totalité de sa surface; cette contrainte limite l'utilisation des panneaux à base de résine phénolique actuellement connus Un autre inconvénient de ces panneaux réside dans leur wanque-d'homogénéité, des charges de densité inférieure à la densi té de la résine tendant à monter lorsque la résine ntest pas totaliement polycondensée, et notamment lors de la phase d'expansion, alors que la résine plus dense tend à descendre ; une coupe pratiquée dans un panneau réalisé de la façon actuellement connue révèle une densité de charge beaucoup plus grande à la partie in.- férieure du panneau qu1à sa partie supérieure, avec pour ré sultat une grande friabilité du panneau à sa partie supérieure ; il apparait en outre que la résine s'expanse de façon hétérogène, s'ex- pansant beaucoup plus librement vers le haut du panneau que vers le bas, cc qui ayrrave encore les proprietés mécaniques du panneau à sa partie supérieure. En outre, on rencontre des difficultés à travailler itldus- triellement les résines phénoliques chargées dans leur composition actuellement connue, du fait que leur faible durée de vie en pot, c'est-à-dire leur faible durée d'utilisation possible après prdpa- ration, limite considérablement la quantité de résine réparable et par conséquent utilisable pour une fabrication. La présente invention permet de remédier à l'ensemble de ces inconvénients, à la fois de par un choix judicieux de la eompo- sition du mange polycondensable utilisé et du fait d'un controle des conditions notamment d'évolution de la température lors de la fabrication. En dissociant ltexpansion du mélange et sa polycondensation, c'est-à-dire son durcissement, l'invention permet de provoquer une expansion maximale avant le durcissement, ctesta-dire d'assurer un remplissage complet du moule dans lequel est pratiquée la fabrication avant durcissement du mélange, avec pour résultat ltobtention de cellules fermées et d'une peau extérieure imperméable et d'aspect homogène ; cette possibilité d'expansion maximale dans un volume limite permet en outre, si l'on introduit au contact les faces internes de ce volume un matériau destiné à constituer une couche de parement, d'obtenir un bon accrochage de cette couche de parement sur l'ârac en résine phénolique expansée dans leurs zones contigues, en en résine phénolique expansée présentant en outre une bonne cohésion du fait d sa structure à cellules fermées obtenue selon l'invention. Cette dissociation de la phase d'expansion et de la phase de durcissement est obtenue grâce à un choix judicieux de l'agent porogène, choisi tel que sa température d'ébullition soit inférieure à la température de polycondensation du melange mais toutefois tres supérieure à la température ambiante, pour éviter lors du malaxage un début d'ébullition qui dhtne part diminuerait la vie du melange en pot et d'autre part limiterait la faculté d'expansion ultérieure du mélange ; le mode de chauffage du moule après introduction du mélange polycondensable et des charges est adapté pour réaliser effectivement la dissociation de la phase d'expansion de la résine et de la phase de polycondensation pour contrôler la réaction et obtenir un matériau homogène. Selon l'invention, en effet, on pratique le chauffage de telle façon que la température sX v-- progressivement jusque une température voisine de la température d'ébullition dc l'agent poro gène, puis on maintenir cette température pratiquement constante pendant un temps suffisant pour provoquer l'expansion maximale du mélange, sous une tension de vapeur d l'axent popogène èlevéc, ce qui se concrétise à l'intérieur du moule par des poussées dans tou les directions au niveau de chaque charge ; on élève ensuite à nou veau la température progressivement jusqu'à la température de poly condensation, afin de provoquer cette polycondensation quand l'ex- pansion est maximale compte tenu du volume limité du moule dans le quel elle est pratiquée ; la progressivité de cette dernière éléva- tion de température permet d'éliminer plus complètement les vapeur d'eau et de formol, de préférence sous l'action conjuguée du Fidc cette élimination progressive et donc plus complète permettant d'obtenir un aspect de surface amélioré du panneau. On ajoute également à cet effet au mélange polycondensable un matériau hydrophile divisé tel que du plâtre qui fixe autoi de chaque charge une partie de l'eau résultant de la polycondensation t de l'eau entrant généralement dans certains composants du mélange à titre de diluant , ce qui permet de limiter la quantité d'eau parvenant à la surface du panneau et par conséquent d'élime celle-ci plus complètement par l'action du vide. I1 est à noter que la quantité d'eau ainsi retenue auto de chaque charge pa: le matériau hydrophile divisé réparti dans 1 mélange polycondensable permet d'améliorer considérah lement les qualités de résistance au feu du panneau obtenu ; en lui-même, le matériau hydrophile utilisé améliore les qu alités de résistance mécanique du panneau obtenu notamment à la compression. En outre, en influant sur la viscosité du mélange, ce matériau favorise un enrobage homoOene des charges, ctest-à-dire fixation d'un maximum de mélange sur ces charges, de façon homogé avant que l'on provoque ltexpansion maximale puis la polycondensa tion de la façon décrite ci-dessus. A cet effet, on peut en outre augmenter la proportion d'agent tensio-actif dans le mélange pour permettre une millet adhérence de la résine sur les charge diminuer la proportion d'; durcisseur pour diminuer les effets d'un démarrage de la phase polycondensation à une température inférieure ou égale à la tempe rature de palier choisie, le but essentiel de ces modifications der. proportions du mélange par rapport aux proportions pratiquées d'amener de façon connue tant la viscosite de ce mélange avant et pendant l'expansion à une valeur suffisamment élevée pour que l'accro~ chage sur les charges soit suffisant, et suffisammcnt moderée pour éviter l'agglomération de trop de mélange autour des charges avec pour résultat rn défaut d'expansion pour des raisons de poids. La proportion de matériau hydrophile divisé dans le m-lan- ge ne d o i t pas non plus être trop élevée, afin de ne pas empêcher l'expansion et de ne pas fixer trop d'eau avant la poly-ondensation, dans la mesure où litai présente dans le mélange joue un rôle diluant de ce Les avantages liés à la présence du matériau iydrophile divisé dans le mélange évoqué ci-dessus se retrouvent qu l'on désire ou non revêtir le panneau obtenu de couches de parement à base de résine phénolique. Lorsque l'on désire un tel revêtement, toutefois, cette présence apporte des avantages supplémentaires en ce quelle donne accus à un procédé de fabrication du panneau et de son revêtement lui-même avantageux par rapport auxprocédé actuellement utilisés de façon générale, pour réaliser des panneaux ainsi revêtus. Actuellement, deux modes de réalisation de panneaux conportant de façon générale une âme en résine polycondensée expansée et un revêtement également en résine polycondensée, toutefois ncn expansée > sont pratiqués. Selon une première méthode dite "de moulage au contactn, utilisée par exemple pour réaliser un panneau présentant une âme phénolique enrobée de résine phénolique, on enduit les parois otun moule de la résine en y noy a des fibres d' a r m a t u re. L o r s qu e la gélification est amorcée on place dans le moule le mélange expansible destiné à former l'âmes on ferme le moule et l'on provoque l'expansion et la polycondensation de la résine destinée à former l'âme, en terminant la polycondensation de la résine formant la couche de parement. Cette méthode présente des inconvénients de mise en oeuvre notamment liés aux condensations d'eau, diacide, de formol dans le cas où l'une au moins des résines est une résine phénolique, lesquelles condensations rendent indispensable le nettoyage du moule avant son réemploi ; elle aboutit à des temps de fabrication longs puisqu'il faut compter jusqu'à cinq heures d'immobilisation du moule pour fabriquer un panneau, notamment du du fait de cette nécessité de nettoyage Une deuxime méthode consiste a préfabriquer l'âme expan- sée du panneau par exemple par moulage sous vide ; l'âme ainsi préfabriquee est ensuite enrobée des fibres destinées à armer sa couche de parlement, lesquelles fibres se trouvent à ltétat "sec" c'est-àdire non imprégné de résine > puis on ferme un moule autour de l'enl' semble et /on injecte la résine destinée à former la couche de parement, entre l'âme et la paroi du moule, en y noyant les fibres de renfort Cette méthode présente 11 inconvénient de nécessiter deux outillages, à savoir un outillage de fabrication de l'âme et un outillage de fabrication de la couche de parement autour de cette amie; en outre, l'accrochage de la couche de parement ainsi rapporte se révèle peu énergique. Ces deux méthodes répondent à un souci commun qui est de préserver les fibres de renfort de la couche de parement d'un "mouillagen par la résine constituant l'aine ou par les produits résultant de la polycondensation de cette résine. I1 est en effet indispensable que les fibres soient sèche lorsqu'elles sont enrobées de la résine destinée à former la couche de parement, car la présence de la résine formant l'ame au niveau de ces fibres aboutirait à un aspect de surface différent du panneau termine dans les zones correspondantes, avec généralement une diminution de la résistance mécanique de surface du panneau dans ces zones, et la présence dtinclusions gazeuses ou liquides résultant de la présence des produits de la polycondensation de la résine for mant l'âme parmi les fibres aboutirait à un aspect de surface poreu avec également diminution des propriétés mécaniques de surface du panneau. Selon l'invention, l'aine expansée et son revêtement sont fabriqués en un moule unique, les fibres de renfort du revêtement étant présentes dans le moule lors de l'expansion et de la polycondensation de l'âme sans être pour autant mpregnéts par le mélange destiné à former cette âme ou par les produits de la polycondensation. En effet, la composition du mélange et les conditions opératoires indiquées plus haut aboutissent à donner à 1 l'âme du par neau une structure à cellules fermées, avec une peau imperméable, qui ne pénètre pas le tissu ou le non-tissé de fibres et vient se plaquer contre celui-ci lors de l'expansion; la présence d'une sub tance hydrophile dans le mélange permet d'autre part de retenir dans celui-ci une part de l'eau sy trouvant au départ ou se dégageant lors de la polycondesation, le tirage au vide dans le moule éliminant le reste de cette eau et les divers dégagements gazeux au fur et à mesure de la polycondensation ; dans ces conditions, la résine destinée à former la couche de parement est injectée dans le moule à la fin de la phase d'expansion de ltâmes entre cette âme et la paroi du mouleset noie alors en totalité les fibres d'armature, permettant d'obtenir un revêtement homogène ; la résine de revêtement et la résine constituant l'âme sont ensuite polycondensées ensemble, ce qui assure un accrochage efficace de la couche de revêtement à l'âme. Il est à noter que mettre en présence les fibres d'armature du revêtement sans que ces fibres soient imprégnées dans une résine et le mélange destiné à former l'âme du panneau, avant sa polycondensation, constitue en soi une caractéristique tout à fait inattendue. Le panneau selon l'invention, comportant une résine phénolique enrobant des charges, est caractérisé en ce que la résine phénolique est une résine phénolique d'expansion dont le réseau est à cellules fermées, et en ce qu'elle inclut un matériau hydrophile divisé. L'invention sera mieux comprise si lton se réfère à la description ci-dessous, relative à un mode de mise en oeuvre non limitatif, ainsi qu'aux dessins annexés qui font partie mtégrante de cette description. Les figures 1 à 3 illustrent trois étapes successives de la fabrication d'un panneau selon lvention dans un moule , en coupe par un plan vertical, perpendiculaire au plan général horizontal de ce moule. On a utilisé à ces quatre figures les mêmes références pour désigner les différents constituants du panneau terminé (figure 3) et ces différents constituants tels qu'ils se présentent au cours des différentes phases de la fabrication du panneau (figures 1 et 2). Dans son mode de réalisation apparaissant à la figure 3, le panneau selon l'invention présente une couche de revêtement extérieur 1 en résine phénolique polycondensée, noyant un tissu de fibres de verre ou autre renfort analogue et solidaire sur la totalité de sa surface d'une âme réalisée en une résine phénolique expansée 2 à cellules fermées, enrobant des charges 3 et par exemple des billes ou des microsphères de verre ou d'un matériau expansé tel que le polystyrène expansé, l'argile expansée, etc.... Les charges 3 sont enrouées dans la résine 2 y compr-is au niveau de la face de l'âme en contact avec la couche de revêtement 1, où la résine 2 forme une peau impernéable. Le panneau sdon l'invention pourrait également être démuni de couche de revêtement 1, cette peau imperméable assurant son étanchéité et sa résistance mécanique de surface, offrant en outre un aspect homogène lorsque le panneau est réalisé selon l'invention. Selon l'une des caractéristi-W > es de l'invention, la résine 2 inclut un matériau hydrophile divisé tel que du plâtre, du gypse ou un matériau analogue. Pou r réaliser un tel panneau, on réalise un mélange expansible et polycondensable, initialement fluide, destiné à former la résine 2, lequel mélange est également désigné par la référence 2 aux figures 1 et 2. Ce mélange comporte au moins une résine phénolique, un durcisseur, un tensio-actif, un agent porogène et le matériau hydrophile divisé. A titre d'exemple non limitatif, on a obtenu de bons résultats en utilisant un mélange comportant un durcisseur constitué d'acide sulfurique additionné d'alcool et d'eau, un tensio-actif constitué d'huile de silicone, un agett porogène constitué par un trichlorotrifluoroêthane, et du plâtre à raison de 30 à 60% de poids de plâtre par rapport au poids de résine dans le mélange. Cette proportion de l'ordre de 50%, donnée à titre d'exemple non limitatif, est suffisante pour que le plâtre joue son rôle de retenue d'eau, et il est suffisamment modéré pour que ce plâtre ne fixe pas en trop grande quantité l'eau de dilution du durcisseur avant la polycondensation, et ne constitue pas une entrave à l'expansion ultérieure du mélange. Le trichlorotrifluoroêthane présente un point d'ébullition à environ 470C, température intermédiaire entre la température ambiante lors du malaxage etla température de polycondensation du mélange, qui est de l'ordre de 600C à 0,6 atm. ce choix étant conforme à l'un des buts recherchés selon l'invention qui est dtautori- ser l'expansion maximale avant la polycondensation en controlant l'élévation de température du mélange lorsqu'il est placé dans le moule. Après réa-isation du mélange, on y incorpore les charge. et on malaxe le tout pour répartir ces charges au mieux. L'ensemble est alors placé dans l'une des moitiés 4 d'un moule 5 ; au préalable, si 1'on désre obtenir un panneau comportant extérieurement une couche de revêtement 1 renforcée de fibres par exemple en nappe, on tapisse la paroi du moule de ce matériau de renfort désigné par la référence la aux figures 1 et 2. Le moule 5 est ensuite fermé hermétiquement par rabattement de sa moitié 6, le cas échéant également tapissée intérieurement d'une couche de fibres la, sur la moitié 4, puis chauffé,le volume 7 restant libre au-dessus du mélange 2-3 à l'intérieur du moule 5. du fait que seule la moitié 4 était initialement remplie de mélange 2-3 étant relié à une pompe à vide 8 qui tire au vide au moins avant et pendant la polycondensation consécutive à ce chauffage, qui sera décrite plus loin ; la dépression peut rester faible pendant les phases de montée en température et d'expansion mais sera augmentée pendant la phase de polycondensation pour éliminer les vapeurs. Selon l'invention, le chauffage s'effectue en trois phases, dont la première, d'une durée de 30 mn par exemple, amène progressivement la température du moule et de son contenu de la température ambiante à une température par exemple de l'ordre de 400C, c'està-dre à une température proche de la température d'ébullition de l'agent porogène utilisé ; la température est ensuite maintenue à cétte valeur de l'ordre de 400C pendant par exemple 30mn, phase pendant laquelle le mélange s'expansée sous une tension élevée des vapeurs issues du produit progène ; à 1 a fin de cette phase d'ex pansion, la temprature est amenée progressivement de 400C à 600C, où se produit la polycondensation ; ce dernier chauffage dure par exemple environ 120 mn. Une température de polycondensation de l'ordre de 600C permet d:utiliser comme charges 3 des billes de polystyrène expansé, qui ne doivent pas être chauffées à plus de 80 C. bans .'exemple illustré où lton désire obtenir un panneau revêtu d'une couche 1 de résine phénolique armée de fibres la, on introduit dans le moule, à la fin de la phase d'expansion, c'est à-dire à la fin du maintien du contenu du moule à température constante et axant la deuxième montée en température, la résine phénolique lb destinée à noyer les fibres la. Cette opération est schématisée à la figure 2 par une flèche ; elle aboutit à introduire, entre le mélange 2 expansé au maximum et la paroi du moule, ctest-à-dire parmi les fibres la, une résine phénolique de compost ion ordinaire mais propre à se polycon denser en phase avec le mélange 2 ; ainsi, lorsque lton produit la deuxième montée en température du contenu du moule, la résine lb et le mélange 2 se polycondensent simultanément, ce qui assure un bon accrochage de la couche de revêtement obtenue 1 sur l t âme dé- finie par le mélange 2-3 expansé et polycondensé ; cet accrochage est d'autant meIlleur que l'expansion maximale du mélange 2 obtenue avant le durcissement emplit intégrale ment le volume sterne du moule 5 de matériau expansé, lequel s'applique sous pression contre la couche de fibres la puis contre cette couche de fibres noyée dans la résine lb, qu'elle applique contre la paroi du moule, à la fin de la phase d'expansion et pendant le durcissement. Naturellement, la composition indiquée ci-dessus et les conditions opératoires, liées à cette composition, nnt été données à titre purement indicatif et pourraient subir de nombreuses variations sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. REVEDDICATIONS 1) Panneau comportant une résine phénolique enrobant des charges, caractérisé en ce que la résine phénolique est une résine phénolique d'expansion dont le réseau est à cellules fermées, et en ce qu'elle inclut un matériau hydrophile divisé. 2) Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce quril présente à sa périphérie une peau phénolique imperméable. 3) Panneau selon l'une quelconque des revendications precédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un revêtement extérieur à base de résine phénolique polycondensée. 4) Panneau selon l'une quelconque des revendications pre- cédentes, caractérisé en ce que les charges consistent en des billes ou des microsphères d'un matériau choisi parmi le verre et les matériaux expansés tels que le polystyrène et l'argile expansés. 5) Panneau selon l'une quelconque de s revendications pré cédentes, caractérisé en ce que le matériau hydrophile divisé est du plâtre, du gypse ou un matériau analogue. 6) Procédé de fabrication d'un panneau selon l'une quelconque des revendication s précédentes, caractérisé en ce que l'on place à ltintérieur d'un moule fermé un mélange expansible et polycondensable comportant au moins une résine phénolique, un durcisseur, un agent tensio-actif, un agent porogène choisi tel qu'il présente une température d'ébullition inférieure à la température de polycondensation du mélange et supérieure à la température ambiante lors du mélange, un matériau hydrophile divisé et des charges, dans une quantité telle qu'il subsiste à l'intérieur du moule un espace au tordsantl'expansion ultérieure du mélange, on élève progressivement :: température du mélange jusqu à une température voisine de la temp-rature d'ébullition de l'agent porogène puis on maintient la tem pérature sensiblement const;ante pendant un temps suffisant pour provoquer une expansion maximale du mélange, puis on élève à nouveau progressivement la température du mélange pour provoquer la polycondensation du mélange expansé au maximum. 7) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que J'on tire au vide à l'intérieur du moule au moins avant et pendant la polycondensation. 8) Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la composition du mélange est telle qu'il se trotve à l'état de gel avant et pendant l'expansion, pour communiquer ce mélange une viscosité telle qutil en soit alors rassemblé une quantité maximale autour de s charges 9) Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le dit matériau hydrophile divisé est du plâ tre. 10) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le mélange contient 30 à 60 % de plâtre en poids par rapport au poids de résine dans ce mélange. 11) Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, pour la fabrication dlun panneau comportant en outre un revêtement extérieur à base de résine phénolique polycondensée armée de fibres, caractérisé en ce que lton place contre la paroi du moule une couche de fibres d'armature avant la première élévation progressive de température, et en ce que l'on injecte une résine de revêtement polycondensable à l'état fluide dans la dite couche de fibres d'armature lorsque l'expansion du mélange est maximale, préalablement à la deuxième élévation progressive de température. 12) Procédé selon la revendication tl, caractérisé en ce que llon provoque la polycondensation en phase du mélange expansé au maximum et de la résine de revêtement lors de la deuxième élévation progressive de température.