Brevet FR2532584A1 — publié le 19840309

MATERIAU ISOLANT IGNIFUGE, SON PROCEDE DE FABRICATION ET PRODUITS FABRIQUES SELON CE PROCEDE La présente invention a pour objet un matériau léger, iso- lant, çssentiellement ignifuge, permettant la fabrication de panneaux rigides autoporteurs capables d'être utilisés dans le batiment, soit comme cloisons, soit comme revêtements de parois existantes, ou dans l'industrie pour la fabrication d'objets de formes définies de faible densité, bien que de résistance élevée La résine formophénolique expansée est connue comme pré sentant une faible densité ainsi que des qualités ignifuges élevées en même temps qu'une bonne isolation Elle est en effet parfaitement incombustible, se carbonisant sans la moindre flamme ni sans pré- senter le risque de propagation de la combustion, ce matériau étant infusible o qn outre sa carbonisation ne produit aucun gaz toxique ni aucune fumée noire o Il présente aussi une grande stabilité dans le temps et une parfaite inertie aux agents chimiques, ainsi qu'une insensibilité aux micro-organismes o Son intérêt est donc grand. dans le cadre du but recherché, mais cette résine expansée présente le grave inconvénient de posséder de très faibles qualités mécaniques En effet les panneaux ainsi constitués, selon les procédés connus, présentent une extrême fragilité, la mousse ainsi fornmée présentant une très faible cohésion intercellulaire, de sorte que ce matériau peut difficilement être manipulé étant très cassant, pulvé- rulant sous le moindre frottement et très peu résistant au poinçonna- ge De plus, s'il présente de bonnes qualités -d'isolation thermi- que, il n'en est pas de même sur le plan de l'isolation phonique sur lequel il constitue un isolant médiocre La présente invention a donc pour but, en utilisant les qualités essentielles de ce matériau, d'éviter les inconvénients qu'il présente Pour cela la résine forinophénolique, avec les qualités qui lui sont propres, est incorporée dans une structure qui lui con- fère les qualités mécaniques nécessaires pour résister au poinçonnage, au flambage et au cisaillement, sans accroître sensiblement sa den- sité, ce nouveau matériau se trouvant présenter des qualités d'isola- tion phonique supérieures sans rien enlever aux qualités essentielles de la résine En outre les éléments ainsi associés à la résine formophénolique se trouvent issus d'un matériau bon marché qui, mal- grè les manipulations nécessaires pour sa mise en oeuvre, permet l'obtention d'un matériau définitif composite d'un prix de revient in- férieur au prix de revient de la résine précédemment employée pure. Selon la présente invention, le mélange de résine formo- phénolique avec le catalyseur et l'agent d'expansion est mis en pré- sence, d'un granulat d'un matériau solide fibreux et absorbant, dont les grains s'imprègnent de résine et sont liés par elle, l'ensemble, après polymérisation formant une masse solide, bien qu'hétérogène, qui présente les qualités mécaniques du matériau imprégné ainsi que les qualités d'isolation thermiques de la résine qui fornme le liant et i O qui confère à l'ensemble son caractère incombustible Un tel maté- riau peut se trouver polymérisé sous forme de plaques utilisables directement, selon leur épaisseur, soit comme parois verticales, soit comme revêtement d'une paroi existante Et le caractère hé- térogène du produit ainsi obtenu permet, selon la nature du granu- lat employé, d'obtenir des possibilités importantes d'isolation phoni- que Un tel matériau peut aussi être utilisé pour produire par moulage des objets de formes et de volumes divers qui présenteront les mêmes caractéristiques avantageuses mécaniques et physiques De même la résine imprégnant ainsi le granulat peut être polymérisée sans que se produise l'agglomérationi-des -ifférents grains entre eux Un tel granulat, rendu ignifuge peut être alors inco_- poré aux liants normaux employés dans le bâtiment, tels que le ciment ou le plâtre, pour former des bétons ignifuges, légers, et isolants. Un tel granulat ainsi ignifugé peut être aussi utilisé en remplissage entre deux cloisons de la même manière que le mica ex- pansé connu sous le nom de vermiculite A titre d'exemple, le granulat absorbant ainsi utilisé peut être obtenu à partir de la rafle de mais séchée et concassée pour former des grains dont la dimension optima a été constatée être de 5 mm environ, pour assurer le meilleur rapport charge/résixne La rafle de mais séchée, concassée et calibrée a été spécialement choisie pour son pouvoir absorbant en même temps que pour sa faible densité et son prix de revient particulièrement bas, puisqu'il s'agit d'un déchet sans valeur de la culture du mais Le granulat pourrait cependant être constitué par tout au- tre matériau présentant une ou plusieurs de ces caractéristiques C'est ainsi que pour certaines applications le granulat peut être constitué par de menus tronçons de jonc formé de fibres de verre 3. frittées, pour obtenir un produit semblable,dont cependant la den- sité se trouverait plus élevée Le mode de fabrication du produit fini comporte les pha- ses successives suivantes: , -10) Un catalyseur, tel qu'ne solution aqueuse de l'aci- de orthoparatoluène sulfonique, est mélangé à la résine formophé- nolique dans la proportion de 8 à 10 % du poids de la résine ) Un agent d'expansion, tel que le trichloro-trifluoro- éthane, est introduit dans la solution précédente dans la proportion de 6 à 8 %. ) - Le granulat, obtenu par exemple par le concassage de la partie dure de la rafle de mars triée, calibrée et dépoussiérée, est brassé à froid pour éviter la po 13 ymérisation, dans un malaxeur dans lequel est introduit le mélange précédent émulsionné, dans la proportion *de 1 litre de 'résine ainsi traitée pour 17 litres de gra- nulat calibré à 5 mm environ 4 ') Le brassage est entretenu jusqu'à absorption com- plète de l'émulsion par le granulat, ce qui est obtenu lorsque celui- ci a absorbé 4 à 5 fois son poids 59 Y Le mêlang airfsi btenu est versé 'dans les moules et tassé par y-ibration avant que les moules reçoivent un couver- cl'-ë'"sbient 'introduits dans une étuve à 70 C -o ils sont maintenus -une 1/2 heure environ pour obtenir l'expansion de la résine qui com- ble ainsi parfaitement les vides intergranulaires, et pour obtenir la polymérisation -qui assure la cohésion de l'ensemble Après démoulage oh obtient un matériau léger ( sa densité variant de 280 à 590 Kg/m 3 suivant le pourcentage de charge), so- lide, rigide, présentant une bonne résistaûce à l'écrasement ainsi qu'à la flexion et au cisaillement ce matériau présentant aussi les qualités propres à-la résine formophénolique, à savoir: son carac- tère ignifuge et ses qualités d'isolatior thermique, qui sont complé- tées -par les c'aractéristiques d'isolation phonique dûes à l'hétérogé- néité du matériau ainsi constitué Une telle méthode peut être appliquée pour obtenir des objets de formes diverses et en particulier pour obtenir des pan- neaux présentant une bonne résistance mécanique et dont la conduc- tivité thermique reste faible ayant été constatée à environ 0,037 W/ m/ C pour un panneau de 40 mm d'épaisseur L'objet ainsi obtenu, et particulièrement les panneaux iso- lants ainsi fabriqués, peuvent être revêtus sur l'une des faces, ou sur chacune d'elles, d'une couche de résine phénolique stratifiée ar- mée, appliquée par tout moyen connu, tel que par projection d'un amalgame de résine et-de fibres de verre à A noter que ce revêtement de résine armée peut être pré- vu garnissant avant moulage les parois du moule, de façon à former un produit fini dès son démoulage après le passage à l'étuve Les panneaux ainsi fabriqués, outre les qualités d'isola- tion thermique et d'ininflammabilité d Oes à la présence de la résine formophénolique totalement ininflammable et infusible, présentent aussi de réelles qualités d'isolant phonique, que ce soit à l'égard des ondes acoustiques se propageant par voie aérienne ou engen- drées par un choc, cette propriété étant dle à l'hétérogénéité du complexe ainsi réalisé C'est ainsi que l'on -constate un affaiblis- sement de 40 Db pour une épaisseur de 60 mm De même la résistance mécanique est due à l'imprégnation par la résine polymérisée du granulat que contient ce nouveau matériau A titre d'exemple: pour une densité de 480 Kg/m 3 on a constaté une résistance de 6,50 Kg/mm 2 à la compression, de 5,80 Kg/mm 2 au cisaillement, à la traction et au poinçonnement et de 10,8 Kg/mm 2 à la flexion Son inertie chimique est celle des résines formophénoli- ques qui noient et imprègnent le granulat Enfin on remarque que, comme dans le cas de la résine formophénolique pure, sa carbonisation ne provoque aucune fusion ni aucune émanation de gaz ni de'fumées toxiques Et son absorption d'humidité est si faible qu'il présente aussi une haute résistance aux micro-organismes et ne favorise pas la prolifération micosique Son taux d'absorption de l'eau est de 6 % en volume après 1 mois d'immersion et sans déformation Les masses de matériau polymérisé ainsi réalisées peu- vent être concassées pour obtenir un granulé imprégné qui peut être utilisé soit comme charge dans des bétons de ciment ou de plâtre présentant les caractéristiques propres à ces liants, soit comme garnissage ou remplissage de tout volume que l'on désire rendre iso- lant Dans ce cas, pour faciliter l'obtention de la masse desti- née à être concassée, de l'eau est incorporée dans la résine for- mophénolique dans la proportion de 2 parties d'eau pour 3 parties de résine, ce mélange recevant le catalyseur dans la proportion de % du poids de résine Puis ce mélange est brassé durant 30 mi- nutes avec le granulai absorbant, dans la proportion de 1 litre de mélange pour 17 litres de granula La masse ainsi obtenue est chauffée à 70 C durant une 1/2 heure ce qui permet d'obtenir une masse polymérisée contenant le granulai, qui est alors concassée pour récupérer les grains isolément, qui pourront ainsi être incor- porés aux matériaux de construiction traditionnels ( plâtre ou ci- ment) pour former des éléments de construction de formes tradition- nelles, mais présentant les qualités exceptionnelles conférées par lès granulais ainsi préparés Les opérations de formages des panneaux ci-dessus dé- crits peuvent être menées mécaniquement de façon automatique Pour cela le mélange de granulai est déversé, à la sortie du malaxeur en épaisseur constante 9 sur une table mobile constituée par une chaîne sans fin formée par des éléments plans juxtaposés de métal inoxydable ou revêtus d'une nappe de fibres de verre imprégnées de tétrafluoroéthylène, ladite table mobile entraidant la nappe for- mée par le mélange qu'élle supporte à travers un four continu destiné à fournir les calories nécessaires pour la polymérisation du produit Les fours ou étuves ainsi utilisés 9 du type continu ou non, seront de préférence du type à micro-ondes de façn à chauf- fer la matière à coeur, car, du fait même des caractéristiques éle- vées d'isolation thermique de la résine employée, les calories se propageraient difficilement au sein de la matière en vue de sa poly- mérisation si les calories, provenant d'une source extérieure, étaient reçues au niveau des faces externes de l'objet traité. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à l'exemple ou aux exemples qui en ont été donnés, toute variante considérée comme équivalence ne pouvant en modifier la portée La présente invention peut être utilisée pour la fabrica- tion de panneaux autoporteurs présentant des qualités d'isolation phonique et -thermique importantes, en même temps qu'une ininflam- mabilité totale REVENDICATIONS 1 ) Matériau isolant ignifuge Caractérisé par le fait que la résine formophénolique ex- pansée utilisée comme liant est brassée en présence d'un matériau solide, rigide, léger, fibreux et absorbant, divisé à l'état de granulat, ladite résine étant ensuite polymérisée pour être utilisée soit directement sous la forme d'objets finis tels que panneaux soit après concassage de la masse ainsi réalisée pour former un granulat enrobé utilisable dans des bétons de ciment ou de plâtre 2 ) Matériau selon la revendication 1, Caractérisé par le fait que le matériau solide, rigide, léger, fibreux et absorbant, brassé avec la résine formophénolique expansée est la partie solide de la rafle de mais séchée, concas- sée et dépoussiérée 3 ) Matériau selon la revendication 2 Caractérisé par le fait que la rafle de maïs séchée, con- cassée et dépoussiérée est calibrée pour former un granulat présen- tant des grains uniformes de 5 mm environ 4 ) Matériau selon la revendication 1,. Caractérisé par le fait que le matériau solide, rigide léger, fibreux et absorbant, brassé avec la résine formophénolique expansée est constitué par de menus tronçons de jonc de fibres de verre associées et frittées. :) Procédé de fabrication du matériau conforme aux revendications précédentes, Caractérisé par le fait que la résine formophénolique, mélangée à raison de 8 à 10 % de son poids avec un catalyseur tel que l'acide orthoparatoluène sulfonique et à raison de 6 à 8 %, avec un agent d'expansion tel que le trichloro trifluoroéthane, est brassée, à froid pour éviter sa polymérisation, dans un malaxeur avec le granulat absorbant introduit dans la proportion de 17 litres pour 1 litre de résine traitée, le brassage s'effectuant jusqu'à ab- sorption complète de la résine par le granulat qui est alors versé dans les moules adéquats o il est tassé et enfermé pour être porté dans une étuve à 700 C, o il est maintenu pendant une demi-heure, après quoi le matériau se présente sous la forme d'un corps solide rigide, homogène, la résine absorbée par le granulat ayant comblé les vides intercellulaires au cours de son expansion avant sa poly- mérisation 6 ) Procédé de fabrication du matériau conforme aux revendications 3 ou 4, Caractérisé par le fait que la résine formophénolique est diluée avec de l'eau dans la proportion de 2 parties d'eau pour 3 parties de résine, et mélangée avec un catalyseur dans la propor- tion de 25 % du poids de résine, puis brassée dans un malaxeur avec le granulat absorbant dans la proportion de 17 litres de granu- lat pour 1 litre de résine ainsi traitée, le brassage s'effectuant du- rant 30 minutes, la masse ainsi obtenue étant portée ensuite à 70 C pendant 30 minutes pour former une masse polymérisée ' non expan- sée, qui est concassée pour séparer les granulats enrobés utilisa- bles dans des bétons 7 ) Procédé de fabrication du matériau conforme aux revendications 5 ou 6 6 Caractérisé par le fait que la masse de granulat enrobée par la résine formophénolique non encore polymérisée est chauffée de préférence au moyen du procédé de micro-ondes afin d'obtenir un chauffage homogène au coeur même de la matière 8 ) Procédé de fabrication selon la revendication 7; Caractérisé par le fait que le granulat imprégné de rési- ne formophénolique est porté dans le four de polymérisation par une chafie continue formée de panneaux juxtaposés de métal inoxydable o 9 ) Procédé de fabrication selon la revendication 7, Caractérisé par le fait que le granulat imprégné de ré- sine formophénolique est porté dans le four de polymérisation par un tapis continu fait d'un tissu de fibres de verre enrobées de té- trafluoro éthylène ) produit obtenu à l'aide du procédé conforme à la revendication 5, Caractérisé par le fait qu'il se présente sous la forme d'une masse, de forme diverse,constituée par l'agglomération dans la résine formophénolique polymérisée et expansée de granulats so- lides imprégnés de ladite résine 11 o) Produit selon le procédé conforme à la revendica- tion 10, Caractérisé par le fait qu'il est revêtu en surface d'une pellicule de résine formophénolique non expansée, chargée de fibres de verre et teintée. 2532584. 12 ) Produit obtenu à l'aide du procédé conforme à la revendication 6, Caractérisé par le fait qu'il se présente sous la forme de grains solides séparés imprégnés de résine formophénolique-po- lymérisée et expansée, obtenus par le concassage des blocs réali- sés en cours de polymérisation Pour: Jean-Pierre JEANLAURENT Le mandataire: François ECAL