Brevet FR2589777A1 — publié le 19870515

La présente invention concerne le domaine de la fabrication d'objets moulés et d'éléments préfabriqués , même de grandes dimensions , pour l'industrie du batiment, du meuble et de la construction navale Elle a pour objet un matériau nouveau à base de granulats de bois et de resine et autres matériaux légers et isolants, et , le procédé de mise en oeuvre Ce matériau est caractérisé par sa grande légèreté, se bonne résistance à la compréssion et à la traction, une bonne isola tion thérmique et phonique, il est difficilement inflammable, et imputréscible Sa fabrication ne nécessite pas de contraintes particuliéres d'hygrométrie, de température ou de pression I1 permet la réalisation de panneaux de façade, de toiture, de plancher, de cloisons, pour la construction de maisons ou d' immeubles, de chalets et habitations lXgdres de loisir, des éléments moulés : mobilier urbain, cercueil, mobilier, éléments de sol et de revétement de façade, légers, isolants, de toutes formes même courbes, de grandes dimensions Actuellement les éléments préfabriqués de façade sont soit à base de béton, lourds, nécéssitant souvent un complement d'iso*- lation aprés coup , soit constitués de panneaux sandwich composites, souvent non autoporteurs necéssitant une ossature Les panneaux de toiture sont incomplets, les plus élaborés ne comportant que le chevronnage, la face intérieure et l1iso- lation, nécéssitant, aprés coup, la mise en place de la couverture par un autre corps d'état . Les cloisons sont aussi pour la plupart constitués de panneaux composites sandwich ou en bois aggloméré nécéssitant une fabrication en usine en raison des contraintes importantes nécéssaires ( séchage des granulats de bois, température élévée de prise et pression importante ) t De ce fait ils sont denses, lourds peu épais et de petite dimension Tous ces procédés necéssitent une main d'oeuvre qualifiée de differents corps d'états successifs Peu reunissent à la fois les qualités obtenues par l'utilisation du matériau objet de la présente invention La présente invention concerne l'ensemble du procédé :: - Le matériau composite - La méthode de fabrication et le moulage - Les différents objets et éléments pouvant etre fabriqués avec ce procédé - Les diverses variantes L'objet de l'invention permet une grande diversité d'utilisations, et avec le même matériau et le même procédé de base obtenir des caractéristiques différentes suivant l'élément Pour les façades et toitures : Résistance , parement exté rieur et intérieur términé , bonne isolation thermique, impér méabilité , incorporation des baies Pour les planchers : Résistance à la fléxion, isolation phonique, faces finies , incorporation des canalisations Pour les cloisonnements :Résistance aux chocs, isolation phonique, parements finis , incorporation des chassis vitrés En effet il est possible d'incorporer dans le moule tous les éléments des second oeuvre : Baies, canalisations éléctriques et sanitaires , etc Le matériau de base, objet de la presente invention est léger, 200 à 300 Kg suivant la compacité désirée , les éléments finis ont une densité de 300 à 500 Kg/m3 suivant les revetements Cette légèreté permet d'obtenir des éléments légers plus facilements manoeuvrable et transportables La facilité de fabrication, sans contraintes particuliére, ne necéssite pas d'installations et de moules couteux, la fabri cation pouvant même se faire en chantiers forains et itinérants sur remorque . La main d'oeuvre n'a pas de qualification parti culiére .Les matériaux utilisés ne sont pas chers Cela permet d'obtenir un prix de revient concurentiel, même de petites entreprises pourront utiliser ce procédé . Une seule peut ainsi mettre en oeuvre 60% de la construction L'invention concerne le choix des matériaux entrant dans la composition de l'élément, constituant les parements et l'âme Tous ces matériaux devant etre compatibles entre eux Elle concerne leur dosage , leur proportion differente sui vant les qualités desirées et l'aspect éxtérieur choisi Par éxemple, pour un élément de façadefil me porteuse est constituée d'un granulat de bois,,silicifié, imputrescible et difficilement combustible , additionné, pour les parties iso lentes thermiquement de produits légers et isolants comme la Vermiculite, la Perliteoude l'argile éxpansé , jusqu'à 30% Le liant est une résine polyuréthane remarquable par un grand pouvoir d'adhérence , polymérisable avec l'eau de l'agrégat de bois, reçu déja mouillé dans les sacs , sans contraintes particulieres d'hygrométrie, de température ou de pression Le parement éxtérieur peut etre réalisé par la projection sur le fond de moule comportant le relief desiré, d'un enduit du. cor merce, ou de sciure de bois de differentes essences (aspect bois) Pour une toiture,projection de sable d'ardoise ou de schiste avec du ciment teinté Le parement intérieur peut etre constitué de plâtra, de papier Kraft , revetement de sol ou mural mélaminé, suivant la finition désirée .Tous les mortiers, plâtre doivent etre additionnés de 5% de résine afin d'obtenir un séchage identique à celui de l'me L'invention concerne le moule Figure 1, dont les caractéristiques doivent être, la reproduction du relief desiré du parement éxtérieur, le démoulage aisé, la mise en place du parement inté être rieur . Les parois doivent antiadhérentes au liant qui adhere sur tous les matériaux, même avec des démoulants classiques . C'est pourquoi le contact de cette résine avec le moule doit etre faible, interposition des revêtements, ou dosage faible an surface, le démoulage ne peut vraiment se faire qu'avec une paroi en élastot mers avec un démoulant trés gras La figure 1 montre la constitution d'un moule avec une partie courbe . Le fond du moule (1) peut etre constitué de bois, de polyester ou de métal . Le rélief du parement éxtérieur est réalisé par une couche de 1 à 2 cm de résine élastomère (2) armée avec un grillage plastique (3) et graissée avec une huiie..grasse Sur le couvercle (5) est tendu le revetement intérieur (6) fixé par un système d'accrochage (7) continu L'invention concerne les moyens, conditions et dosages des differents composants 9 comme le montre, à titre d'exemple, la figure 2, representant la coupe d'un élément de toiture Le procedé de réalisation de cet élément préfabriqué consiste à projeter dans le moule (1), une couche (2) de 5 à 10 mm du mortier de sable d'ardoise avec 5% de resine ( accélérateur) , puis une couche de 2 cm (3) de mortier de granulat de bois avec 15% de resine de polyuréthane, comprimée soit manuellement ou par la pression de la projection réglée à la demande Sur cette couche est alors déroulé un grillage PVC de maille 15x15 (4) servent d'armature de répartition, dans certains cas à des endroits oO les contraintes sont importantes il convient d'ajouter des aciers de renfort On procéde ensuite au coulage de l'amie isolante constituée de granulats de bois additionne de produits isolants, dans une proportion de 10 à 30 % , suivant le degré d'isolation désiré (5) Ce mortier comportent 15% de resine Cette couche est égalisée à la hauteur voulue, et reçoit un grillage (6) identique à (4) Une derniere couche de finition est projetée sur ce grillage (7) identique à (3) Ensuite est mis en place le couvercle (9) sur' lequel a été tendu le revêtement intérieur7 pouvant etre une feuille mélaminée décorative (8) Le couvercle est nécéssaire car en plus de servir de support au revêtement et à l'égalisation de la surface superieure il empêche les gonflements irréguliers dûs à une légère éxpansion de la resine de polyuréthane La polymérisation se fait normalement en 12 heures , par une température d'environ 150 , si l'on desire une production plus importante il convient de chauffer le moule à environ 20 à 250 L'élément ainsi obtenu est alors démoulé , mis en stock, prêt à etre assemblé en atelier ou livré sur le chantier L'invention sera plus complétement illustrée par les exemples suivants montrant la grande diversité des produits pouvant etre réalisés avec ce matériau et ce procédé Le premier concerne le réalisation en atelier du module de base 9,00 ml d'un chalet préfabriqué ZEM ( marque deposée ) conçu par l'auteur de la présente invention , actuellement prévu fabriqué avec des matériaux traditionnels avec la méthode classique de menuiserie et charpente C'est à l'origine, pour remédier aux inconvénients et au c6ut plus élevé de la fabrication traditionnelle que l'auteur a recherché et mis au point le matériau et le procédé objet de le présente invention La construction de ce chalet, figure 3, de forme compléxe avec des reliefs et des courbes importantes peu etre faite plus facilement et à moindre c6ut avec le matériau et le procedé objet de l'invention Le chalet serait constitué de 5 éléments préfabriqués -dans des moules differents et assemblés ensuite en atelier oO seront rajouter les cloisonnements et les équipements san- taires et élèctriques ainsi que le mobilier Le module de base sera constitué de 4 à 5 panneaux Figure 4, 1 élément plancher (1), 2 éléments de toiture (2,3) er figure 3, 1 ou 2 éléments de pignons Le fabrication du plancher, figure 5, se fera de la façon suivante :: Projéction sur le moule du fond (1) d'une peinture polyester ou autre (2) constituant.aprés adhérence avec le mortier de granulat de bois,le revetement extérieur Remplissage des nervures (3) par projection de mortier de grenulat de bois dosé à 15% de résine polyuréthane , fortement comprimé par damage ou par une forte pression de projdction, car il est nécéssaire d'obtenir le maximum de résistance du matériau, ces nervures étant fortement sollicitées Des armatures acier (4) seront incorporées pour compléter la résistance des nérvures Remplissage du hourdis du plancher avec une premiere couche de 2 cm du même mortier (5) fortement comprimé Pose d'un grillage à maille de 15x15 (6) de répartition Complément de remplissage de l' me isolante (7) avec le même mortier, additionné de 30% de granulats de produits légers et isolants, pour compléter le pouvoir d'isolation .Compression par un léger damage ou par faible pression de projection Pose d'un grillage (a) idem (6) Finition par une couche de surface de 2à 3 cm (9) idem (5) pour resister au poinçonnement des pieds de meubles Mise en place du couvercle (11) sur lequel aura été tendu le revêtement de sol (10) qui adhérera par contact au mortier du plancher De même pour la réalisation du demi élément de toiture Figure 7, le moule comporte en relief le dessin de la toiture Dans le moule inférieur (1) sera d'abord projeté un mortier de sable d'ardoise ( toiture ardoise ) avec un liant en ciment teinté,additionné de 5% de résine , sur une épaisseur de 5 à 10 mm (2) , complété par 2 cm de mortier de bois comprimé Ensuite pose du grillage (3) Projection de l' me isolante (4) légèrement comprimée et mkme constitution qui pour le plancher Pose du grillage de répartition (3) et de la couche de finition de 2 cm (5) Mise en place du couvercle (7) sur lequel sera tendu le revete- ment intérieur en papier mélaminé Méme processus pour le pignon, Figure 6 Le fond du moule (1) comporte en relief des lames de pin avec en bordure un arc en lamellé collé . Les baies sont posées Le revetement éxtérieur (2) est constitué de mortier de sciure de bois d'éssences differentes, sapin pour le lamellé collé, bois éxotique pour les lames . Ensuite le processus est le méme que pour l'élément toiture Au coulage du plancher et de la toiture seront intergrées les canalisations sanitaires et éléctriques nécèssaires Le lendemain les éléments peuvent etre démoulés et mis en stock pour élimination du surplus d'eau par évaporation Ils constituent un module du chalet dans lequel seront posés en atelier les cloisons, les équipements et les meubles La livraison se fera par camion, par modules de 3,00 ml qui seront assemblés sur le chantier pour constituer des chalets pouvant avoir une surface de 45 m2 suivant les modéles Un autre exemple de réalisation d'un produit trés différent est la fabrication d'un cercueil moulé, Figure 6, le coffre et le couvercle faisant l'objet de moules differents mais de conception identique , moule éxtérieur et intérieur, en élastomere pour les parties moulurées et les accéssoires La paroi extérieure verticale du moule recevra un placage de bois collé sur papier (3), pour les autres parties sera projeté une peinture polyester ton bois, or ou bronze (4), de même pour la face intérieure . Ensuite remplissage du moule avec le mortier de granulat de bois avec 15% de resine , fortement comprimé au fûr et à mesureepour obtenir la resistance nécéssaire . Démoulage le lendemain ou plus rapidement par chauffage L'aventage de cette méthode de fabrication utilisant du bois broyé permet de ne pas utiliser de bois naturel sec de plus en plus rare . De ce fait le prix de revient devrait être de moitié inférieur . D'autant plus que les accessoires et même inscriptions personnalisées peuvent être directement réalisées. Ces exemples montrent que ce matériau et ses variantes ; suivant le procedé, peut etre utilisé pour la réalisation par moulege de nombreux produite de toutes sortes, pour le batiment le meuble, la construction navale et autres activités De nombreuses variantes sont possibles, par exemple, s'il est desiré une plus grande isolation thermique il est possible d'incorporer des plaques isolantes de polystyréne ou de laine de roche . L'emploi d'une résine souple de la même famille de polyuréthane, à la place de la resine rigide precédente, permettra d' obtenir un matériau souple, qui pourra etre utilisé pour la constitution de sols sportifs, par exemple courts de tennis, soit par coulage sur place, ou par grands éléments préfabriqués imbricables entre eux . Dans ce cas le produit est souple, poreux, perméable, non glissant, imputrescible et non dégradable par le gel,car le liant souple permet une déformation du matériau . En couche de surface il faudra prévoir un mortier de granulat de bois de granulometrie fine, par broyage au mixeur du granulat livré Ce procedé de fabrication et ce matériau permet de s'integrer dans la recherche d'économies d'énérgie du fait du pouvoir isolant du matériau . Il permet de ne pas utiliser de bois d'importation normalement nécéssaire pour la réalisation suivant les méthodes traditionnelles , REVENDICATIONS 1) Procédé de fabrication d'éléments préfabriqués et d'objets moulés destinés plus particulièrement à l'industrie du batiment, du meuble, de la construction navale, etc 1 caractérisé en ce que le matériau de base est constitué de granulats ligno-cellulosiques dérivés du bois et de résine polyuréthane, remarquable en ce que le prise du mortier ainsi obtenu se fait sans contraintes particuliéres d'hygrométrie, de température ou de pression, dans délai due 12 heures, permetant la réalisation dé pieces légères, autoportantes, même de grande surface 2) Le matériau, suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'agrégat de base est un granulat de bois, remarquable du fait qu'étant silicifié artificiellement, il est imputrdscible, difficilement combustible, léger et ayant un bon pouvoir d'isolation thermique et phonique . 3) Le matériau, suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le liant constitué par de la résine de poly uréthane, avec un dosage de 15%, est remarquable par le fait qu'elle polymérise gr ce à l'eau ( catalyseur ) contenue dans le granulat, et conservée dans les sacs en polyane . Cette polymérisation se faisant même à des températures proche de 00, avec des dosages d'eau de 10% à 50%, le pouvoir d'adhérence de cette résine est excéptionnel, l'aggloméra- tion des granulats ne necéssite qu'une simple préssion par damage ou pression de projection 4) Le matériau ainsi obtenu, suivant les revendications de 1 à 3, est caractérisé par son pouvoir d'isolation thermique et d'accumulation de la chaleur s X de 0,07 W/m2 Ce pouvoir d'isolation peut etre augmenté par l'incorporation de granulés isolants et légers, jusqu' 30% , ou par l'eppli cation dans le moule de plaques isolantes, polystyréne ou autre, revétue s'il y a lieu de plâtre s > de D,05 W/m2 . 5) Le matériau, suivant les revendications de 1à 3 est caractérisé par un bon coeficient d'absorption acoustique soit par exemple 45 DB aux fréquences moyennes pour 25 mm les ondes sonores se refléchiSsant sur la surface du granulat entrainant une'dispersion et une absorption importante des sons 6) Le procédé, suivant les revendications de 1 A 3, est caractérisé par la légereté du matériau de base d'une densité de 200 à 250 Kg/m3, permettant ainsi d'obtenir des éléments d'une densité de 300 à 500 Kg/m3 7) Le procedé, suivant les revendications de 1 à 6, est caractérisé par la concéption du moule permettant d'obtenir le relief désiré, par l'utilisation d'une matrice en élasto mére trés résistante , renforcée avec un grillage en PVC ou en fibre de. verre , de maille 10x10 , graissée avec un demoulant spécial très grasihydrophobe 5) Le procedé, suivant les revendications de 1 à 7, est caractérisé par le choix des matériaux qui doivent etre compatibles avec la résine et entre eux, qui doivent faire prise en meme temps gr ce à l'adjonction de au moins 5% de resine, pour les mortiers des parements , et , pour les revetements intérieurs en feuilles, doivent etre appliqués dans le moule afin que l'humidité du matériau de base puisse permettre 1' adhérence de la resine sur ce revêtement