Brevet FR2649095A1 — publié le 19910104

"Matériau composite refractaire comprenant des fibres véqétales" L'invention concerne un matériau composite réfractaire, en particulier du type comprenant des fibres végétales. On utilise couramment dans les salons d'expositions, des panneaux permettant de délimiter les stands des divers exposants. Ces panneaux sont très souvent réalisés en bois aggloméré. Or, pour répondre aux normes de sécurité, les organisateurs de ces salons souhaitent, de plus en plus souvent, utiliser des panneaux presentant de bonnes caractéristiques mécaniques, et surtout, résistant au feu. On connaît déjà, d'après l'art antérieur de la technique, des matériaux formés d'une mousse de résine de synthèse, chargée de poudre minérale. Mais, ces matériaux ont pour inconvénient de degager des fumées toxiques ou corrosives, lorsqu'ils sont soumis à une température supérieure à 200-C. On connaît en outre des matériaux composites réfractaires à base de fibres minérales (voir notamment la demande de brevet n88 0610 du 4 mai 1988, appartenant à la déposante), mais ces matériaux, s'ils présentent de bonnes caractéristiques mécaniques et de tenue au feu, sont d'un prix trop élevé pour certaines utilisations, pour lesquelles les coûts sont un élément limitatif. En conséquence, les objets de l'invention sont de réaliser un matériau composite présentant de bonnes caractéristiques mécaniques, une excellente tenue au feu, une insensibilité à l'humidité, une faible densité et qui surtout, soit d'un très faible prix de revient, c'est à dire un matériau qui présente les mêmes caractéristiques mécaniques que les panneaux en bois aggloméré, avec un coût nettement moindre. Ces objets de l'invention ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints notamment à l'aide d'un matériau composite réfractaire, comprenant une matrice à structure alvéolaire, constituée d'une mousse durcie d'un liant, caractérisé en ce qu'il comprend des charges végétales et en ce que le liant est un liant minéral. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, d'un mode de réalisation préférentiel, donne à titre d'exemple illustratif, mais non limitatif. Le matériau selon l'invention, comprend donc une matrice à structure alvéolaire constituée d'une mousse durcie d'un liant minéral, des charges végétales, et eventuellement des charges minérales. Le liant minéral hydrophile est du silicate de sodium. En effet, ce produit a la propriété de prendre une forme rigide, irréversible, après déshydratation, ce qui le rend insensible à l'humidité. En outre, son prix de revient est relativement faible, et son approvisionnement aisé, car il est couramment utilisé comme colle en cartonnerie, principalement pour la fabrication de cartons ondules. Ledit liant, sous forme d'une émulsion aqueuse de silicate de sodium, comprend 60 % d'eau, 30 % de silice SiO2 et 10 % de Na02. Ce liant a la propriété d'enrober tres efficacement les fibres végétales et de les rendre ainsi pratiquement insensibles au feu, suivant l'épaisseur de l'enrobage. En effet, naturellement, les fibres végétales sont combustibles, en revanche, lorsqu'elles sont enrobées et bien imprégnées de silicate de sodium, elles présentent une certaine incombustibilité, qui permet une protection thermique jusqu'à 10000C en surface et une auto-extinguibilité à coeur du produit.De plus, l'imprégnation par le silicate de sodium, empêche que les fibres ne soient sensibles à la reprise d'humidité et à l'hygrométrie de l'air, surtout lorsque la surface extérieure des pièces reste brute de moulage et ne présente exclusivement que du silicate de sodium. Par ailleurs, en fin de cycle de fabrication, les pièces peuvent subir une opération de flammage en surface, à une température légèrement supérieure au point de vitrification du silicate de sodium, afin d'obtenir un aspect décoratif blanchâtre et d'améliorer, par pyrolyse, les caractéristiques de tenue au feu. Dans ce cas, le produit est classé MO en surface. Les charges végétales peuvent être constituées par tous sous-produits de la production de ceréales, tels que des pailles ou des balles de blé, de seigle, d'avoine, de maïs ou de riz, par exemple, ainsi que les végétaux fibreux généralement utilises pour d'autres usages, tels que chanvre, lin, jute, agave, abaca, coco, sisal, papyrus, bambou et autres bois. La balle d'une céréale est l'enveloppe du grain des céréales, constituée par les glumes et les glumelles et que l'on détache au cours du battage et du vannage. Parmi toutes ces balles de céréales, on a découvert que la balle de riz était la balle végétale la plus chargée en silice, ce qui était favorable à la réalisation d'un produit devant présenter une bonne tenue au feu. De plus, cette balle de riz a l'avantage de se présenter sous forme de fibres courtes, ce qui évite de la traiter pour obtenir des longueurs de brin constantes, et surtout, a l'avantage d'être d'un approvisionnement facile, puisqu'elle est considérée comme un sous-produit céréalier et utilisée comme moyen de chauffage ou litière. Enfin, compte tenu du faible nombre d'utilisations possibles, elle est vendue à un prix dérisoire, surtout en Chine, en Inde et en Extrême Orient où la production de paddy est très importante. On pourrait bien évidemment utiliser d'autres fibres végétales, telles que des herbes, comme la prêle, riches en silice. On utiliserait alors le produit sous forme de fibres de prêle, coupées et séchées. Des charges minérales peuvent être ajoutées pour augmenter, d'une part, les caractéristiques mecaniques du produit, ou d'autre part, ses propriétés de coulabrlité. Les charges de structure, de préférence en silicate de calcium, se présentent sous forme de brins ayant une longueur inférieure à 7 mm (5 mm en moyenne) et un diamètre d'environ 12 microns, par exemple. On utilise ce produit sous forme d'une poudre fibreuse très aérée, comprenant principalement 45 % de sio2 et 35 % de Calo. Pour diminuer la densité du produit, on peut utiliser, par exemple, une charge minérale de granulés expansés de roche volcanique "CECAPERL", (fabriquées et commercialisées par les Ets. CECA). On peut utiliser ou non, un agent moussant d'un type courant industriel, par exemple, celui connu sous l'appellation commerciale de "Sactilav". On peut ajouter ou non, à la mousse d'eau et d'agent moussant, un agent gonflant. Le matériau obtenu présente une densité comprise entre 0,3 et 0,8. Enfin, on notera qu'il est possible d'ajouter au produit précédemment décrit, un agent assouplissant, tel qu'unie émulsion de vinyle ou de latex pour rendre le produit moins cassant. D'une manière générale, le matériau selon l'invention comprend environ 50 à 75 % en poids d'une émulsion de liant minéral et environ 15 à 25 % en poids de charges végétales. On donne ensuite un exemple de réalisation précis, dont l'ordre de mise en oeuvre peut être variable. Exemple 1 - 74 % d'émulsion aqueuse de silicate de sodium (liant), - 15 % de balle de riz (charge végétale), - 4,5 % de poudre fibreuse de silicate de calcium (charge minérale de structure), - 1 % de granulés expansés de roche volcanique "CECAPERL" (charge minérale d'allegement), - 1 % d'agent moussant, - 0,5 % d'agent gonflant, - 4 t d'eau. De maniere générale, le matériau composite réfractaire selon l'invention, est applicable à la fabrication d'éléments de protection contre le feu répondant aux normes AFNOR anti-feu Ml et anti-fumée F1. Ce matériau peut donc être utilisé pour la réalisation de plaques, de tubes et de pièces moulées puis découpées, de panneaux muraux, de plafonds suspendus, de garnitures coupe-feu, de pièces de forme devant résister à une élévation de température, etc... Enfin, le produit peut être réalisé en continu, par injection dans une machine spécifique, avec déshydration par rayonnements et notamment les micro-ondes (cas des panneaux et des tubes), ou en coffrage, pour une utilisation dans le bâtiment, à l'aide d'une pompe spéciale à béton, légèrement modifiée de façon à être adaptée à cet usage. Dans ce cas, la déshydratation peut être obtenue par l'utilisation de plaques ou de couvertures chauffantes, à disposer en surface apparente du produit préalablement lissé, ou simplement par séchage naturel, par capillarité, lorsque celui-ci est coulé en coffrage perméable. Le produit peut avantageusement remplacer les panneaux de bois agglomérés classiques, tout en présentant une densité inférieure de plus de la moitié, une insensibilité à l'humidité et au feu, pouvant permettre la comparaison technique avec un aggloméré de bois et de résine phenolique, mais d'un prix de revient nettement inférieur. REVENDICATIONS 1 - Matériau composite réfractaire, comprenant une matrice à structure alvéolaire, constituee d'une mousse durcie d'un liant, caractérisé en ce qu'il comprend des charges végétales et en ce que le liant est un liant minéral. 2 - Matériau composite réfractaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liant est du silicate de sodium. 3 - Matériau composite réfractaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la charge végétale est de la balle de riz. 4 - Matériau composite réfractaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une charge minérale de structure. 5 - Matériau composite réfractaire selon la revendication 4, caractérisé en ce que la charge minérale de structure est constituée de poudre fibreuse de silicate de calcium. 6 - Matériau composite réfractaire selon l'une des revendications 1 å 3, caractérisé en ce qu'il comprend une charge minérale d'allègement. 7 - Matériau composite réfractaire selon la revendication 6, caractérisé en ce que la charge minérale d'allègement est constituée de granulés expansés de roche volcanique. 8 - Matériau composite réfractaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un agent moussant. 9 - Matériau composite réfractaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un agent gonflant. 10 - Matériau composite réfractaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un agent assouplissant choisi parmi le groupe constitué d'une émulsion de vinyle, ou de latex. 11 - Matériau composite réfractaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une densité comprise entre 0,3 et 0,8. 12 - Matériau composite réfractaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend environ 50 à 75 % en poids d'une émulsion de liant minéral et environ 15 à 25 % en poids de charges végétales. 13 - Matériau composite réfractaire selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend en pourcentage en poids 74 % d'emulsion aqueuse de silicate de sodium, 15 % de balle de riz, 4,5 % de poudre fibreuse de silicate de calcium, 1 % de granulés expansés de roche volcanique, 1 % d'agent moussant, 0,5 % d'agent gonflant et 4 % d'eau. 14 - Matériau composite réfractaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une surface extérieure vitrifiée, par exemple une surface extérieure vitrifiée par flammage.