Brevet FR2520728A1 — publié le 19830805

Objet en matiere imitant des minéraux tels que le marbre ainsi que son procédé de fabrication On a cherché depuis longtemps à reconstituer artificiellement certains minéraux décoratifs tels que le marbre. Cette recherche est justifiée par l'espoir d'obtenir un produit moins coûteux et en quantité$ inepuisables. C'est ainsi que l'on connatt déjà un zocedé qui- consiste à ajouter des poudres minérales colorées (naturellement ou par pigmentaticn! dans une masse homogène a base de résine synthétique, la coloration étant donnée exclusivement par ces poudres minérales que l'on prend soin de ne pas mélanger intimement à la masse pour obtenir des trainées plus ou moins aléatoires tendant à imiter des marbrures. Avec ce procédé, les poudres minérales ajoutes constituent un corps etranger par rapport à la masse homogène et celle-ci ne remplit pas les espaces intergranulaires des poudres de sorte que chaque marbrure constitue une ligne d'affaiblissement puisqu'il n'y a pas d'homogénéité en tre la masse et ces marbrures, le résultat sur le plan esthétique étant decevant car les marbrures ainsi obtenues sont une imitation très gros sière des marbres réels. On connait également le procedé qui consiste à utiliser une masse de résine synthétique colorée dans toute sa masse et ne contenant pas de charge minérale, ou très peu. L'objet obtenu ne présente pas de marbrures et coûte très cher puisqu'il est constitué presque exclusivement de résine, de prix élevé. En outre, sur le plan esthétique, l'objet fini uniforme est plu tot translucide et ne donne pas du tout l'effet d'opacité d'un minéral naturel. I1 possède une sonorité semblable ou approchant celle des matieres à base de résine, c'est-à-dire éloignée de celle du marbre par exemple. On connait aussi un procédé qui consiste à introduire dans la masse non pas des poudres mais des pigments liquides. Cela conduit a des objets médiocres en raison du fait que les llqui- deS forment des veines de moindre densité et de moindre rés5stance, La présente invention s'écarte tout à fait de-ces procédés connus et permet d'obtenir des objets qui; présentent l'aspect de minéraux naturels, et notamment de marbre, tout en possedant des qualités de résistances mécaniques et chimiques exceptionnelles, A cet effet, l'invention porte sur un objet en matitre imitant des minéraux tels que le marbre, du type dont la ma tière est constituee par un mélange qui comprend au moins une résine synthétique, une charge et une poudre minérale, caractérise en ce que la composition et la structure gra nulometrique de cette matière sont uniformes dans toute la masse de l'qbjet, quels que soient le nombre, la couleur et la disposition des veines, marbrures et autres irrégularites d'aspect, celles-ci ne résultant que de différences de coloration de la résine répartie dans les espaces intergranulaires. L'invention a également pour objet un procédé pour l'obtention d'un objet de ce type caractérise en ce que l'on prépare une pâte en mélangeant une résine, un accélérateur de type connu, une charge et une poudre minérale afin d'obtenir une masse homogène et onctueuse de couleur neutre, éventuellement éclaircie par un apport de pigment blanc, puis que l'on prélève de cette masse autant de frag ments- que l'on désire de nuances colorées pour l'objet fini, puis que l'on colore ces fragments indépendamment les uns des autres, puis que l'on introduit un catalyseur de durcissement connu en soi d'une part dans la masse et d'autre part dans le ou les fragment(s) coloré(s), puis que l'on introduit ce ou ces fragment(s) coloré(s) dans la masse en les mélangeant partiellement pour éviter leur dispersion totale, puis qu'on laisse durcir l'ensemble dans un moule de la forme voulue pour l'objet fini. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - On mélange intimement d'une part la poudre minérale et un stabilisateur en poudre tel que de la silice fine et, diautre part, la résine et l'accélérateur puis l'on in introduit le mélange poudre-stabilisateur dans la résine accélérée, puis l'on mélange le tout jusqu'a obtention d'une masse homogène et onctueuse. -.On revêt le fond du moule d'un produit aidant au démou lage, ainsi que cela est connu en soi, puis l'on étale une résine de surface additionne d'un catalyseur de durcissement, puis l'on attend que Cette résine commence à durcir, puis l'on verse dans le moule la masse dans laquelle on introduit le ou les fragments colorés en les mélangeant partiellement pour éviter leur dispersion totale, puis on laisse durcir l'ensemble, puis l'on retire du moule l'objet fini. L'invention concerne également une composition pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus et destinée à constituer la masse homogène, caractérisée en ce qu'elle contient: - résine synthétique ............... environ 20 à 60% - stabilisateur .................... 10 à 40% - poudre minérale .................. 20 à 50% - pigment(s) ....................... en ajout - accélérateur ..................... 0,08 à 0,4 - catalyseur **.e. 0,5 à 2% L'invention sera bien comprise par la description détaillée ci-apres faite en reférence au dessin annexé. Bien entendu la description et le dessin ne sont donné qu'à titre d'exemple indicatif et non limitatif. L'une des caractéristiques essentielles de l'invention est que l'objet moulé a une constitution rigoureusement homogène tant dans sa composition que dans la répartition granulométrique de sorte qu'aucune ligne d'affaiblissement n'est créée et, qu'en outre, les marorures apparaissent réellement comme dans la réalité,c'est-à-dire qu'elles ont la me- me composition et la même structure que la masse proprement dite. Sur la figure 1 on a représenté le procédé connu décrit ci-dessus et consistant à créer des marbrures par introduction de poudre colorée dans une masse elle-meme homogène. On voit ainsi que la masse A comprend des grains B de diamètres différents et un liant composé d'une résine synthétique de type connu. Dans cette masse, avant qu'un catalyseur également de type connu ait provoqué son durcissement, on introduit une poudre C dont les grains sont tous colores et se répartissent dans la masse d'une manière plus ou moins aleatoire. On voit que ce procédé est très grossier par rapport à la constitution d'un marbre naturel par exemple car la poudre C est un véritable corps étranger et, volontairement, n'est pas intimement mélangée à la masse pour qu'elle crée des marbrures visibles, de sorte qu'au sein de la veine de pobdre C les grains sont imparfaitement enrobés de liant, ce qui crée des amorces de ruptures, Sur la figure 2, au contraire, on a représenté également à très grande échelle ce qu'est la constitution d'un objet conforme à l'in Invention. On voit que l'ensemble masse4marbrures a la même composition et la inême répartition granulométrique, Cette ensemble comprend des grains 1 de poudre minérale telle que de la poudre de marbre blanc et des grains 2 de plus gros calibre composes par exemple de fines de silice. Sur ce dessin on a représente schématiquement ce que pourrait etre une veine 3 de couleur relativement claire et une veine 4 de couleur relativement foncée. On voit que les pigments colorés de chacune de ces deux veines se trouvent dans le liant qui remplit les espaces intergranulaires de la poudre de marbre et de la poudre de silice de sorte qu'ici la coloration vient du liant et non des grains. En outre, comme on va le voir en détail dans la description ci-après, il n'y a pas de solution de continuité entre la masse proprement dite et les veines puisque l'ensemble a la même composition uniforme et la même répartition granulométrique, Naturellement ce schéma ne doit pas être considéré de manière stricte notamment vis- -vis- des proportions de grains fins et de graine gros, des dimensions relatives de ces grains entre eux ou comparaisons de dimensions entre la figure 1 et la figure 2, Avec le procédé selon l'inyentin, on agit par exemple de la manière suivante Pans une cuve à mélangeur, on verse de la poudre de marbre blanc et de la poudre de Silice en poussant le mélange aussi loin que possible. Dans une autre cuve, on verse de la résine de polyester et un accélérateur de type connu, cette résine devenant ainsi une. résine accélérée". On verse le mélange pondereux de marbre et de silice de manière progressive dans la résine accélérée et on mélange soigneusement le tout de manière à obtenir une pâte homogène qui a généralement une couleur grisâtre. Dans ce cas, on peut ajouter un pigment blanc en quan tinte suffisante pour éclaircir cette pâte afin qu'elle prenne une coloration gris perle, cela constituant la couleur "de fond-", A ce moment, on prélève de cette masse autant de frag ment que l'on désire de coloris et cela en quantité voulue et l'on place ce ou ces fragments dans autant de récipients .que l'on veut de nuances colorées. On sélectionne le ou les pigment(s) en pâte, de tout type connu, qui sont nécessaires. Certains de ces pigments sont utilisables individuellement, d'autres supposent qu'ils soient préalablement mélangés et l'on procède évidemment a cette opération en tout premier lieu pour obtenir les pigments de la teinte voulue. On introduit le ou les pigments dans chacun des fragments préalablement placés dans un récipient et on mélange avec soin. On dispose ainsi d'une ou plusieurs nuances colorées ayant exactement'la même composition que la masse puisque le pigment a été ajouté à un fragment de cette même masse. Dans un moule à la famne d'un objet fini, on place un produit démoulant,ainsi que cela est connu en soi,puis on revêt le fond, au pinceau ou au pistolet, avec une résine de surface telle que celle connue dans le commerce sous le nom de "gel coat", additionnée d'un catalyseur et selon une couche de 0,3 à 0,5 mm par exemple. On attend que le catalyseur ait commencé son action et que le gel coat commence à durcir. On détermine que ie durcissement est suffisant lorsqu'en posant le doigt sur le gel coat il commence à coller et à créer des petits filaments. Pendant ce temps d'attente, on introduit le catalyseur dans la masse et dans chacun des récipients contenant de la masse colorée. On attend quelques. minutes pour que le catalyseur ait com mencé à faire son effet, On yI.de alors dans la masse le ou les récipients contenant les fragments de masse pigmentés, les uns après les. autres lorsqu'Il y en a plusieurs, en prenant soin de répartir la matière colorée de façon différente selon l'effet que l'on vett obtenir. On mélange quelque peu l'ensemble, avec précaution, afin que les matières colorées pénètrent dans la masse mais sans dis per-sion. La cuve dans laquelle cette opération est effectuée est ensuite vidée dans le moule en manoeuvrant soit cette cuve soit le moule selon des mouvements différents selon l'effet final que l'on veut obtenir en surface. Grâce à la prise incomplète du gel coat, la masse se polymérise alors qu'elle adhère à ce gel coat, ce qui la fixe et empêche que se produise une irrégularité de contact entre la masse coulée et le gel coat. Ainsi que cela est connu, on peut procéder à une operation de vibration pour provoquer la remontée des bulles etieurdisparition dans l'astmosphère. On remarque que ce débullage ne modifie pas l'effet de surface puisque la matière est déjà fixee au gel coat. On attend que le temps de polymérisation et de séchage soit écoulé, puis on démoule. On obtient ainsi une pièce finie dont l'aspect de surface est obtenu directement, sans autre intervention ni a l'egard de l'esthétique ni à l'égard des propriétés physi ques ou chimiques. Cette pièce finie présente une surface brillante d'un très bel effet, a la manière du marbre poli et possède toutes les caractéristiques nécessaires à son emploi. Comme on lia vu, le mélange qui constitue la matière est homogène et stable, Grâce a cette homogénéité on obtient un parfait mouillage des charges et une excellente polymérisation de la résine dans l'ensemble de la pièce,de sorte que celle-ci ne présente aucun point de faiblesse mécanique ou thermique. Elle est ainsi particulièrement résistante aux vibrations et ne subit qu'un retrait minime lors de la po i yoeérisati.on. Cette homogénéité offre en outre l'avantage d'assurer une parfaite régularité d'adhérence entre la matière moulée et le gel coat,de sorte que cequi-ci offre une surface brillante, résistante et régulière. Le poids spécifique est, lui-même, parfaitement réparti puisqu'il ne présente pas d'irrégularité, de sorte que les fractions colorées se font selon des inclusions harmonieuses et régulières. La stabilité confère à la pièce des propriétés particulierement marquees quant à la qualité esthétique obtenue et aux degradés des différentes nuances qui se fondent élé- gamment à la masse en laissant ainsi à l'opérateur une très grande liberté dans le choix des coloris et dans les formes des inclusions colorées. Les teintes sont d'une très grandes longévité de par la nature même des composants qui servent de support aux pigments. La resine utilisée est avantageusement une résine de polyester de poids specifique 1,05 à 1,2 de viscosité de 2 à 2,6 poises à 25 C. L'indice d'acidité est compris entre 20 et 30 et son temps de réactivité est d'environ 11 minutes. Une telle résine présente les caractéristiques de résistance suivantes Résistance mécanique -résistance à la flexion # 1.000 bars -module d'elasticité en. flexion 33.000 bars -résistance à la traction # 500 dn/cm2 -resistance aux chocs....................... 25kg/cm2 (87 à 90 shores) -dureté Barcol 0 48,5 -retrait ....................... 7,7 Résistance chimique -excellente résistance aux acides minéraux concentrés, aux acides dilues de sels minéraux a solution aqueuse partielle, aux acides gras, à l'alcool, aux hydrocarbures aliphatiques ou aromatiques, aux huiles minérales. -sensibilité plus ou moins marquée aux bases concentrées, à l'acétone et aux solvants chlores. L'accélérateur est avantageusement l'octoate de cobalt et le catalyseur est un peroxide. La poudre minérale est avantageusement de la poudre de marbre blanc dont la granulomérie est de 6D a 80 microns. La charge est avantageusement constituée par de la silice de degré de purete d'environ 99,8,0,de granulométrie comprise entre 150 et 200 microns et ayant une densité apparente reel- le de 2,65 pour une surface specifique de 140 cm2/gramme. Pour obtenir de bons resultats, il est souhaitable que la poudre minérale (marbre) et la charge (sable de silice) aient toutes deux une teneur en eau inférieure a O,1X. La charge, c'est-à-dire ici le sable de silice, a pour effet d'absorber une part du volume total de la pièce,ce qui permet d'abaisser le prix de revient de 30 à 40X par rapport à ce que serait une piece de même volume sans charge et, donc, entièrement constituée de résine. La charge présente en outre le très grand avantage d'abaisser considérablement le coefficient de dilatation de la pièce et de rendreson retrait minime lors de la polymérisation. La présence de deux fractions minérales,, la poudre de marbre et le sable de silice, est une caractéristique intéréssante car les fines particules de poudre de marbre se placent autour des grains de sable plus gros, de sorte que la résine se repartit parfaitement dans toute la masse en remplissant les intervalles intergranulaires. Afin de rester martre de la coloration, c'est-à-dire de savoir prévoir les teintes de la pièce et cela de maniere répétitive, il est bon que la charge soit de couleur claire et neutre. Mais, naturellement, lorsque l'on recherche des effets speciaux on peut choisir une charge colorée. On peut obtenir un objet conforme à l'invention en utilisant les formules ci-après données à titre d'exemples, les proportions étant données en pourcentage du poids total. Exemple 1 résine 28,57% - stabilisateur (charge) ................. 32,4% - poudre minerale (marbre) 38,34% - pigments .............................. 0,02% - accélérateur ............................ 0,1% - catalyseur .- 0,57% Cette composition donne naissance à un objet dont la qualite est excellente compte tenu de la proportion relativement faible de résine et, par conséquent, de son bas prix de revient, Exemple 2 ;; - résine ................................ 42,5 % - stabilisateur (charge) .............. 12 % - poudre minérale (marbre) ............. 44,62% - pigments ............................. 0,02% - accélérateur ......................... 0,12% - catalyseur ........................... 0,74% La qualité de la pièce obtenue avec cette composition peut être considérée comme supérieure à celle de l'exemple 1 en ce que la proportion de résine étant plus forte, l'as- pect de surface donne une plus grande impression de transparence, puisque celle-ci est donnée par la résine, et de moindre opacité puisque celle-ci est donnée par la charge minérale, mais cela est obtenu au détriment du retrait, qui devient plus important, et du prix de revient qui augmente. La stabilisation que donne la charge minérale est parti culierement bonne avec le sable de silice puisque celui-ci est extrêmement stable, non dissociable, insensible à la polymé- risation et aux chocs thermiques supérieurs a 200 et est très difficile à réduire tout en ayant une haute résistance mécanique. La granulométrie retenue fait jouer à cette charge le rible d'une véritable armature qui est essentielle à la fois pour la tenue de l'ensemble résine-poudre minérale et pour la complète et parfaite répartition de cet ensemble dans toute la masse. Le transfert interne, dans la masse, des fragments pigmentés s'opère de façon régulière et stable, en raison des granulométries relatives de la charge et de la poudre minérale et du mouillage très sélectif provenant du dosage du couple résine-poudre minérale, dosage qui est anti-dispersant. Cela est dû principalement au fait que les grains de la charge roulent sur eux-memes et sont non absorbants, tout en favorisant la bonne répartition du catalyseur quix assure une parfaite polymérisation, Selon l'invention, on peut réaliser des objets de toutes sortes et, notamment, des appareils sanitaires tels que lavabos, baignoires, etc..., des plaques, panneaux et carreaux de revêtement, des accessoires décoratif$ de toutes sortes. Six l'objet se trouve endommagé en surface par des rayures ou des chocs, on peut les réparer aisément au moyen de gel -cOat et de pâte. b polir mais si l'objet est écorné, c'est-à-dire s'tl lui manque une partie, on refait le morceau manquant et on le colle à sa place grace à la faculté d'adhérence de la matière utilisée puisqu'il s'agit d'un collage résine contre résine et que la masse des deux morceaux est homogène et, même, identique. Les petites irrégularités du morceau replacé sont supprimées comme dit ci-dessus avec du gel coat et de la pâte a polir. L'invention n'est pas limitée aux seuls modes de réalisatton décrits et représentés mais en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Objet en matière imitant des miné-raux tels que le marbre, du tsvpe dont la matière est constituée par un mélange qui comprend au moins une résine synthé- tique, une charge et une poudre minérale, caractérisé en ce que la composition et la structure granulométrique de cette matière sont uniformes dans toute la masse de l'objet, quels que soient le nombre, la couleur et la disposition des veines, marbrures et autre irrégularités d'aspect, celles-ci ne resultant que de différences de coloration de la résine répartie dans les espaces inter-granulaires. 2- Procédé pour l'obtention d'un objet conforme a la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prépare une pâte en mélangeant une résine, un accélérateur de type connu, une charge et une poudre minérale afin d'obtenir une masse homogène et onctueuse de couleur neutre, éventuellement éclaircie par un apport de pigment blanc, puis que l'on prélève de cette masse autant de fragments que l'on désire de nuances colorées pour l'objet fini, puis que l'on colore ces fragments indépendamment les uns des autre, puis que l'on introduit un catalyseur de durcissement connu en soi d'une part dans la masse et d'autre part dans le ou les fragment(s) coloré(s), puis que ILon introduit ce ou ces fragment(s) coloré(s) dans la masse en les mélangeant partiellement pour eviter leur dispersion totale, puis qu'on laisse durcir l'ensemble dans un moule de la forme voulue pour l'objet fini. 3- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on mélange intimement d'une part la poudre minérale et un stabilisateur en poudre tel que de la silice fine et d'autre part, la résine et l'accélérateur, puis que l'on introduit le mélange poudre-stabiisateur dans la résine accélérée, puis que l'on mélange le tout jusqu'à obtention d'une masse homogène et onctueuse. 4- Procédé selon la revendication 2, caractérise en ce que l'on revêt le fond du moule d'un produit aidant au démoulage, ainsi que cela est connu en soi, puis que l'on étale une résine de surface additionnée.d'un catalyseur de durctssement, puis que l'on attend que cette résine commence à durcir, puis que l'on verse dans le moule la masse, dans la- quelle on introduit le ou les fragments colorés en les mélangeant partiellement pour éviter leur dispersion totale, puis qu'on laisse durcir l'ensemble, puis que l'on retire du moule l'objet fini. 5- Composition pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, et destinée à constituer la masse homogène, caractérisée en ce qu'elle contient - résine synthétique environ 20 à 60X - stabilisateur (charge) ...... 10 à 40X - poudre minérale ............. 20 à 50t - pigment(s) .................. en ajout - accélérateur ................ 0,08 à 0,4Z - catalyseur .................. 0,5 à 2%