Brevet FR2557829A1 — publié le 19850712

PROCEDE DE FABRICATION D'ELEMENTS DE.CONSTRUCTION COMPOSI- TES DE STRUCTURE SANDWICH A BASE DE MATERIAUX FIBREUX DIFFERENTS L'invention concerne un procédé de fabrication d'éléments de construction composites de structure sand- wich à base de matériaux fibreux différents. Dans la demandet'allide.de -brvet P 2 24'361 _2-est dé- crit un élément de construction composite ainsi qu'un pro- cédé pour sa fabrication. Un tel élément de construction composite est constitué d'au moins deux parties en maté- riaux fibreux différents, dans lequel le premier matériau fibreux est un matériau fibreux habituel en fibres cérami- aues ou minérales, résistantes au feu ou réfractaires sous forme de bandes, plaques ou pièces moulées et le deuxième matériau fibreux présente une résistance mécanique supé- rieure. Le deuxième matériau est préparé à partir d'un mé- lange liquide qui contient 100 parties en poids de fibres céramiques ou de mélanges de fibres, 100 à 180 parties en poids d'eau, 4 à 15 parties en poids d'argile liante et 2 à 8 parties en poids de liant organique ainsi que d'autres addi- tifs le cas échéant, et il se présente dans l'élément de cons- truction composite au moins sous forme d'une couche enduite ou coulée ou d'un remplissage. D'autres composants éventuels du deuxième maté- riau fibreux peuvent être 2 à 8 parties en poids d'alumine feuilletée et/ou de dioxyde de silicium colloidal ainsi que 2 à 15 parties en poids de minerai de chrome finement bro- yé et/ou d'oxyde de chrome et/ou de dioxyde de titane et/ou de magnésie et/ou d'hydroxyde d'aluminium, en outre, le deuxième matériau fibreux peut renfermer encore 1 à 4 par- ties en poids de carboxyméthylcellulose. Un élément de construction composite décrit dans la demande de brevet antérieure P 32 24 361.8 consiste en blocs ou plaques du premier matériau de fibres dans lequel des couches en for- me de cylindre du deuxième matériau sont incorporées. Ainsi, l'élément de construction composite peut être expo- -2- sé à des contraintes de pression élevées à hautes tempéra- tures. L'objet de la présente invention est une amélio- ration du procédé décrit dans la demande de brevet P 32 24 361.8 pour préparer des éléments de construction composites de structure sandwich, qui présentent une ré- sistance supérieure à la pression et peuvent être préparés néanmoins plus simplement. Le procédé de l'invention sert à résoudre ce problème, dans lequel un empilement lâche de plaques du premier matériau de fibres est transpercé par des tubes d'injection jusque dans la dernière plaque inférieure et les tubes d'injection sont retirés de l'empilement de pla- ques tout en injectant le deuxième matériau fibreux entre les plaques et tout en remplissant les espaces vides for- més par les tubes d'injection. Des cales d'écartement peu- vent être disposées entre les plaques du premier matériau fibreux. L'empilement de plaques après l'injection du deu- xième matériau fibreux peut être comprimé. L'invention comprend en outre l'élément de cons- truction composite en plaque de structure sandwich préparé selon ce procédé. Dans le procédé de préparation d'un élément de construction composite décrit dans la demande de brevet P 32 24 361.8, qui comporte des couches cylindriques du deuxième matériau fibreux, des trous de 4 cm de diamètre par exemple sont percés dans des plaques épaisses du pre- mier matériau fibreux et ces trous sont ensuite remplis du deuxième matériau fibreux sous forme de pâte. Ce procédé présente cependant l'inconvénient de n'améliorer la résistance à la compression d'un élément de construction composite ainsi préparé que dans une direc- tion parallèle aux couches cylindriques du deuxième maté- riau fibreux. Selon le procédé de l'invention on obtient un élément de construction composite sous forme d'un empi- lement de plaques de structure sandwich, dans lequel le -3- deuxième matériau de fibres, qui apporte la résistance améliorée à la compression s'étend dans les trois direc- tions de l'empilement de plaques. Cela est obtenu par le fait que lors de l'injection du matériau de fibres plasti- que ou fluide par les tubes d'injection qui sont simulta- nément retirés au fur et à mesure de l'empilement de pla- ques, le deuxième matériau fibreux fluide ne remplit pas seulement les espaces vides habituellement cylindriques formes par les tubes d'injection, mais aussi pénètre entre chaque fois deux plaques consécutives de l'empilement et s'y répand. Pour obtenir une meilleure répartition entre les diverses plaques de l'empilement, on peut prévoir entre ces plaques des cales d'écartement qui ménagent un écarte- ment de 1 à 4 mm. La pièce présente dans l'élément de construction composite selon l'invention en un premier matériau fibreux usuel à base de fibres céramiques ou minérales, résistan- tes au feu ou réfractaires sous forme de plaques peut être un matériau usuel, par exemple une doublure usuelle aiguil- letée ou aussi une plaque préparée par déformation sous vide. Les fibres céramiques, résistantes au feu ou ré- fractaires utilisées pour la production de matériaux fi- breux aussi bien pour la première plaque conventionnelle que pour la deuxième partie essentielle selon l'invention de l'élément de construction composite sont des matériaux connus, notamment à base de silicates d'aluminium avec en particulier des teneurs élevées en A1203 dans la plage de 45 à 95 % en poids. Selon l'objectif d'utilisation, c'est- à-dire le degré souhaité de résistance au feu ou de pro- priété réfractaire, on peut cependant utiliser aussi des fibres de laine minérale, en outre, il est possible aussi d'utiliser des mélanges de fibres céramiques de ce genre. Les fibres céramiques peuvent aussi être utilisées avanta- geusement sous forme coupée, c'est-à-dire avec une lon- gueur de 1 à 5 mm, cependant il est aussi possible d'uti- - 4 - liser les fibres dites broyées, dont la longueur se situe dans la plage de 10 à 500 gm. Le diamètre des fibres céra- miques se situe en général dans l'ordre de grandeur de 1 à 25 Dm et en particulier dans la plage de 2 à 8 gm. Evi- demment il est possible aussi d'utiliser des fibres céra- miques avec d'autres dimensions. Les argiles liantes uti- lisées selon l'invention sont connues en soi, particu- lièrement avantageuse est l'utilisation de bentonite. Les autres matériaux réfractaires finement bro- yés présents dans les éléments de construction composites de l'invention, à savoir l'oxyde d'aluminium, l'hydroxyde d'aluminium comme la bauxite, le minerai de chrome, l'oxy- de de chrome (Cr203), le dioxyde de titane et la magnésie sont en soi connus dans cette technique. Ils sont utilisés avantageusement à une taille maximale de 0,09 mm. Parmi les matériaux très fins de cette nature il faut comprendre aussi les matériaux colloidaux, en particulier le dioxyde de silicium colloidal ou la silice, qui est utilisé habi- tuellement sous forme d'un sol. Les quantités indiquées se rapportent toujours aux produits solides. Comme liants organiques on peut utiliser les liants organiques usuels, par exemple la liqueur noire sous forme solide ou liquide ainsi que l'amidon et la mé- lasse. Les indications de quantité pour les liants organi- ques se rapportent toujours à la teneur en matière solide. Dans un mode de réalisation préférentiel on uti- lise encore de la carboxyméthylcellulose pour préparer le deuxième matériau fibreux, qui de manière avantageuse est ajoutée seulement après incorporation du liant organique. Cette carboxyméthylcellulose peut être en outre incorporée de façon avantageuse, une moitié sous forme solide et l'au- tre moitié sous forme d'unesolution visqueuse. Pour préparer les éléments de construction com- posites le deuxième matériau fibreux est placé avec les autres composants dans un mélangeur usuel, par exemple un mélangeur "Drais" ou aussi un malaxeur à circulation for- -5- cée (mélangeur Eirich), avant tout sous forme d'une masse plastique ou pâteuse. Le procédé selon l'invention sera expliqué plus en détail à l'aide des dessins sur lesquels: - la figure 1 représente l'empilement des pla- ques après l'introduction des tubes d'injection; et - la figure 2 représente l'empilement des pla- ques après injection du deuxième matériau fibreux peu de temps avant la fin du retrait du tube d'injection. Les figures 1 et 2 représentent chaque fois un empilement de trois plaques 1 qui reposent avec du jeu l'une sur l'autre. Le tube d'injection est désigné par 3 sur les figures on n'a représenté que son extrémité infé- rieure. Sur la figure 2, pendant le retrait du tube d'in- jection 3 indiqué par la flèche, hors de l'empilement de plaques, le deuxième matériau fibreux 2 fluide est injec- té, de sorte que l'espace vide créé par la pénétration du tube d'injection 3 ainsi que l'espace vide entre les pla- ques sont remplis. L'empilement des plaques qui ont du jeu entre elles peut être maintenu depuis la face supéri- eure pendant l'extraction du tube d'injection (non repré- senté sur les figures), pour empêcher une adhérence des plaques au tube d'injection pendant l'extraction. Comme tubes d'injection on utilise selon le pro- cédé de l'invention des tubes normalement cylindriques, qui à leur extrémité inférieure sont taillés en pointe et aiguisés pour couper, et, le cas échéant on peut utiliser aussi des tubes à section carrée. Dans le cas de tubes cy- lindriques ceux-ci ont habituellement un diamètre inté- rieur de 6 mm. La présente invention est illustrée par l'exem- ple descriptif et non limitatif ci-après. Exemple Dans un mélangeur on a placé 100 parties en poids de fibres céramiques à 47 % d'A1203 et 53 % de SiO2 ainsi que 180 parties en poids d'eau. On a mélangé pendant 5 mi- - 6- nutes. Tout en poursuivant le mélange on a ajouté 10 par- ties en poids de bentonite comme argile liante et on a mé- langé pendant 6 minutes supplémentaires. Enfin cn a ajouté comme liant organique 5 parties en poids d'amidon solide. Cette masse pâteuse a été injectée dans un empilement de plaques constitué de six plaques de fibres du commerce su- perposées, dans lesquelles la masse a été injectée par des tubes d'injection cylindriques ayant un diamètre intérieur de 8 mm et o les tubes d'injection sont disposés aux som- mets de carrés de 12 cm de côté. Pendant le processus d'injection de la masse de fibres fluide par l'intermédi- aire de ces tubes d'injection ceux-ci ont été extraits len- tement de l'empilement de plaques. A la fin du processus d'injection l'empilement de plaques a été comprimé sous presse un court instant pour obtenir une répartition encore plus régulière de la masse de fibres fluide entre les pla- ques, ensuite l'élément de construction composite a été sé- ché à 140 C. Dans le procédé selon l'invention, il peut être avantageux d'augmenter la fluidité du deuxième matériau fi- breux par l'addition d'eau avant le pressage. -7- REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication d'éléments de construc- tion composites de structure sandwich à base de matériaux fibreux différents, dans lesquels des plaques à base d'un premier matériau fibreux usuel sont maintenues ensemble par un deuxième matériau fibreux ayant une résistance mécani- que supérieure et sont traversées par lui, dans lequel on utilise comme deuxième matériau fibreux une composition liquide qui est obtenue par mélange de 100 parties en poids de fibres avec 100 à 180 parties en poids d'eau, 4 à 15 par- ties en poids d'argile liante, 2 à 8 parties en poids de liant organique et comme additifs éventuels 2 à 8 parties en poids d'alumine feuilletée et/ou de dioxyde de silicium colloïdal 2 à 15 parties en poids de minerai de chrome finement divisé et/ou d'oxyde de chrome et/ou de dioxyde de titane et/ou de magnésie et/ou d'hydroxydes d'aluminium, et 1 à 4 parties en poids de carboxyméthyl-cellulose et ensuite on soumet à un séchage et le cas échéant à un traitement thermique entre 100 et 200 C, caractérisé en ce qu'un empilement lâche de plaques à base d'un premier matériau fibreux est transpercé par des tubes d'injection jusque dans la dernière plaque inférieure et que les tubes sont retirés de l'empilement de plaques tout en injectant le deuxième matériau fibreux entre les plaques et tout en rem- plissant les espacesvides formés par les tubes d'injection. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre les plaques du premier matériau fibreux on dispose des cales d'écartement. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, carac- tzérisé en ce que l'empilement de plaques est comprimé après l'injection du deuxième matériau fibreux. 4.- Elément de construction composite de plaques de structure sandwich fabriqué par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.