Brevet FR2714408A1 — publié le 19950630

L'invention concerne un matériau à gâcher, un élément de construction obtenu avec ledit matériau et un procédé de mise en oeuvre de ce matériau pour la fabrication desdits éléments. L'élément de construction est, par exemple, une cloison, un panneau, un carreau ou tout autre élément équivalent. Dans le domaine du bâtiment et de la construction, on connaît déjà les carreaux de plâtre. Ceux-ci sont appréciés par les entreprises de pose parce qu'ils permettent de monter facilement et rapidement des cloisons pratiquement "prêtes à peindre", et ceci grâce à l'association d'une excellente précision d'assemblage (tenons et mortaises) avec une planéité quasi-parfaite des parements. Cette précision d'assemblage et la qualité des parements relèvent du fait que les fabricants utilisent un outil industriel adapté, appelé "presse à carreaux". Cet outil comporte dans un même moule des alvéoles verticales disposées en parallèle, qui sont remplies simultanément par la coulée de plâtre liquide. Un démoulage simultané des alvéoles s'effectue par "extrusion", c'est-à-dire que le fond de chaque alvéole est en réalité un piston qui pousse le plâtre durci en le faisant glisser le long des parois de l'alvéole parfaitement polies. Ce procédé se prête bien à l'automatisation des cycles de fabrication. Ces carreaux de plâtre sont relativement lourds, ce qui ne facilite ni leur manutention, ni leur pose. On a donc essayé d'alléger ces carreaux de plâtre en allégeant le matériau à gâcher utilisé dans leur fabrication. De telles solutions sont connues des documents FR-A-1 520 699, GB-A-1 118 621, FR-A-1 534 689 et FR-A-2 056 034. Le document FR-A-1 520 699 décrit un procédé pour obtenir un matériau de construction contenant une matière d'isolation thermique et acoustique. Ce procédé consiste à former dans un moule disposé à plat une première couche en plâtre pur, puis à verser sur le plâtre déjà coulé et lorsque celui-ci commence à prendre, une couche d'un mélange intime de perles de polystyrène pré-expansé (PSE) et de plâtre, et enfin à couler, lorsque le mélange5 commence à prendre, une nouvelle gâchée de plâtre pur. Ce procédé ne permet pas de mouler une plaque de plâtre dans une seule et même étape, ce qui augmente les risques de défaut et donc de fragilité du carreau, et aboutit à un carreau hétérogène, susceptible de se séparer en ses10 différentes couches. Dans le document GB-A-1 118 621, on divulgue des mélanges comprenant du plâtre ou du ciment, des billes de polystyrène pré-expansé (PSE) et un agent de suspension. Le rapport en volume du ciment avec les billes de15 polystyrène pré-expansé est de 1:3. Le document FR-A-1 534 689 décrit également la fabrication de panneaux composites allégés, dans lesquels on utilise du plâtre, du ciment ou des silicates de sodium, ceux-ci servant de liant pour une âme en billes en polystyrène pré-expansé (PSE). Le produit final est en forme de sandwich, l'âme étant recouverte sur deux faces avec une plaque rigide. Finalement, dans le document FR-A-2 056 034, on a décrit la production d'un carreau de ciment ou de plâtre, contenant des billes de polystyrène pré-expansé (PSE). Les billes sont d'abord mélangées avec du plâtre et de l'eau et la gâchée résultante est versée dans un moule pour former une première couche. Lorsque cette couche commence à prendre en masse, on verse une deuxième couche sur la première. Ce procédé souffre des mêmes inconvénients que ceux du document FR-A-1 520 699. Contre toute attente, il a été trouvé qu'en choisissant un certain rapport entre des billes ou particules de matière plastique, notamment de polystyrène pré-expansé (PSE), et du plâtre, on peut utiliser un procédé de moulage traditionnel consistant en une seule étape, et ce sans être obligé de modifier ses équipements de production. En d'autres termes, le rapport selon l'invention permet de maintenir la "processabilité" du matériau à gâcher, avec des coûts de fabrication réduits5 par rapport à l'art antérieur, tout en fournissant un élément de construction allégé qui ne souffre pas des inconvénients des éléments fabriqués selon ce même art antérieur, notamment leur fragilité. L'invention a donc pour objet un matériau à gâcher à l'état sec, comprenant du plâtre et des billes ou particules en matière plastique de densité inférieure à 1, et notamment en polystyrène pré-expansé (PSE), caractérisé en ce que le rapport entre les billes (PSE) et le plâtre, en volume apparent par rapport au poids de plâtre (1/kg)15 est de l'ordre de 0,6 à 0,9:1. De préférence, le rapport est de 0,8:1. L'invention a également pour objet un élément de construction isolant et allégé, comportant au moins deux faces principales et au moins trois faces latérales, ainsi que des organes d'emboîtement respectivement mâle et femelle, par exemple mortaise et tenon, permettant l'assemblage de plusieurs éléments de manière à réaliser une paroi, caractérisé en ce qu'il comprend une matrice de plâtre dans laquelle sont réparties, de manière homogène, des billes ou particules en matière plastique de densité inférieure à 1, notamment en polystyrène pré- expansé (PSE), dans un rapport en volume apparent par rapport au poids de plâtre (1/kg) de l'ordre de 0,6 à 0,9:1, de préférence de l'ordre de 0,8:1. Un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication d'éléments de construction isolants et allégés, caractérisé en ce que le matériau à gâcher à l'état sec utilisé comprend du plâtre et des billes ou particules en matière plastique de densité inférieure à 1, notamment en polystyrène pré-expansé (PSE), dans un rapport entre billes et le plâtre, en volume apparent par rapport au poids de plâtre (1/kg), de l'ordre de 0,6-0,9:1, de préférence de l'ordre de 0, 8:1. Enfin, l'objet de l'invention concerne également l'application d'un matériau à gâcher allégé et à l'état sec dans un procédé de fabrication d'éléments de construction, caractérisé en ce que le matériau à gâcher comprend des billes ou particules en matière plastique de densité inférieure à 1, notamment en polystyrène pré-expansé (PSE) et du plâtre dans un rapport entre les billes et le plâtre, en volume apparent par rapport au poids de plâtre (1/kg), de l'ordre de 0,6 à 0,9:1, de préférence de l'ordre de 0,8:1. Par "densité", on entend le rapport entre la masse volumique de la matière plastique et la masse volumique de l'eau à température ambiante. La solution selon l'invention a démontré par la pratique qu'elle apportait les résultats significatifs suivants: - les billes se répartissent de manière suffisamment homogène dans la gâchée, sans entraver les propriétés rhéologiques du plâtre à mouler; - lors du coulage, il n'y a pratiquement aucune ségrégation par flottation des billes; - et enfin, pendant le moulage, il n'y a pratiquement aucune apparition des billes en surface; et ceci, nonobstant la grande différence de propriétés intrinsèques entre les billes et le plâtre. Au-dessous d'une valeur de 0,6:1 du rapport billes/plâtres, le poids unitaire des carreaux augmente rapidement et fait perdre le bénéfice de légèreté recherché. Au-dessus d'une valeur de 0,9:1 du même rapport, le coulage devient plus difficile, avec une apparition des billes en surface. Et la fragilité du carreau s'accroit dans des proportions importantes. Plus particulièrement, le matériau à gâcher peut comprendre des billes ayant un diamètre qui est au plus égal à 4 mm. De préférence, ces billes ont un diamètre de l'ordre de 1 mm à 4 mm, et plus spécifiquement un diamètre de 2 mm, ou encore un diamètre de 1 mm. Le diamètre de l'ordre de 5 mm qui est le format des billes PSE les plus courantes est trop important car il génère un risque de poinçonnement de la surface du carreau au moindre choc, du fait du rapport défavorable10 entre l'épaisseur du film de plâtre séparant les billes de la face du parement, et leur diamètre. Par contre, avec les diamètres préférentiels de l'invention, ce problème ne se pose pas, et on ne rencontre pas les problèmes de séparation connus de l'art antérieur, du fait de l'écart entre les densités du plâtre et des billes. Le matériau peut également contenir des fibres de verre. Ces fibres augmentent d'une manière surprenante la robustesse de l'élément de construction, et notamment de ses organes d'emboîtement. Les fibres choisies peuvent être des fils, des particules ou des filaments, découpés ou non, et de longueur variable. Elles sont ajoutées au matériau à gâcher dans un rapport en poids avec le plâtre de l'ordre de 0,001 à 0,005:1, de préférence de l'ordre de 0,002:1. L'élément de construction qui est fabriqué à partir du matériau à gâcher est un élément isolant et allégé, par exemple une plaque, un panneau, un carreau, ou encore une cloison. Cet élément comprend une matrice de plâtre moulée et au moins deux faces principales avec au moins trois faces latérales, avec des organes d'emboîtement respectivement mâles et femelles. Ces organes d'emboîtement peuvent être constitués par des nervures et des rainures longitudinales qui se correspondent. L'élément consiste de préférence en deux faces principales et quatre faces latérales. Il peut, également, comprendre au moins un évidement intérieur, cet évidement étant de préférence transversal. Si de tels évidements transversaux, disposés par exemple en rangées, sont prévus dans l'élément, ils ont de préférence une forme cylindrique, mais ils peuvent également être de forme cuboïde, c'est-à-dire ayant la forme d'un prisme rectangle, ou encore de forme prismatique triangulaire, ou toute autre forme prismatique géométrique quelconque. La matrice de plâtre contient de l'eau, de préférence dans un rapport avec le plâtre, qui est typiquement de l'ordre de 0,8:1 en poids. Pour la fabrication de carreaux, ce rapport est souvent utilisé, car s'il est plus faible, le plâtre manque de résistance, et s'il est plus élevé, la gâchée manque de fluidité, ce qui pose des problèmes lors du coulage et du moulage. Le procédé de l'invention comprend les étapes suivantes: (a) dosage de l'eau et du matériau à gâcher comprenant du plâtre, avec des adjuvants éventuels; (b) brassage énergique des constituants afin de former une gâchée; (c) coulage de la gâchée dans un ensemble d'alvéoles, appartenant à un même moule; (d) prise en masse du plâtre dans le moule; (e) démoulage par poussée du fond de chaque alvéole; (f) enlèvement des éléments par une pince constituée d'autant de mors qu'il y a d'alvéoles; et caractérisé en ce que dans l'étape (a), le matériau à gâcher à l'état sec comprend du plâtre et des billes ou particules en matière plastique de densité inférieure à 1, et notamment en polystyrène pré-expansé (PSE), préférentiellement dans un rapport entre billes PSE et le plâtre, en volume apparent par rapport au poids de plâtre, de l'ordre de 0,6 à 0,9:1, de préférence de l'ordre de 0,8:1. Le choix de ce rapport permet d'une façon tout-à-fait surprenante et inattendue, d'utiliser les équipements traditionnels dits "presses à carreaux", sans qu'il y ait besoin de modifier ces derniers. Il suffit d'ajouter une doseuse de billes à l'installation déjà en place. Il n'était pas du tout évident qu'on ait pu5 utiliser la même installation, en sachant que, dans des tentatives antérieures, il y avait eu des problèmes de séparation des billes de la matrice de plâtre et que pour cette raison, on avait été obligé de couler une couche de plâtre supplémentaire afin de bien contenir ces billes.10 Dans le procédé de l'invention, une séparation des constituants n'a pas lieu et la matrice contient des billes réparties de façon homogène et bien distribuée. Pendant l'étape de prise en masse ou moulage (d), et avant prise complète de la matrice de plâtre, on passe de préférence un rabot sur la tranche supérieure de chaque alvéole par o a été réalisé le coulage, afin de former un organe d'emboîtement, tel qu'un tenon ou une mortaise. Le démoulage consiste de préférence à dégager complètement l'élément moulé de son alvéole, en se servant d'un vérin hydraulique pour repousser le bas de l'élément moulé, de façon à ce qu'en fin de démoulage, les éléments reposent par leur tranche inférieure, et en équilibre, sur les fonds d'alvéoles qui sont remontés jusqu'à la partie supérieure de celles-ci. On a remarqué un autre effet surprenant de la présente invention lors de cette étape, qui est le non-écrasement et la non-fissuration des éléments pendant l'extrusion, c'est-à-dire l'extraction du fond de l'alvéole. En effet, cette "extrusion" met en jeu de fortes pressions, et celles-ci peuvent être considérées comme nuisibles pour une structure composite selon l'invention. Or, ceci n'est pas le cas, et les éléments sortent des alvéoles sans être endommagés. Pendant l'étape suivante, à savoir l'enlèvement des éléments, la pince se positionne à l'aplomb desdits éléments, et les enlève pour les disposer sur des chariots qui vont au séchoir. Le cycle de fabrication se répète enfin, avec un nouveau gâchage, avec escamotage simultané des fonds d'alvéoles qui reprennent leur position de fond de moule.5 Après séchage, l'élément fabriqué selon la présente invention possède des caractéristiques supérieures à ceux de l'art antérieur. On remarque que ces éléments ont une moindre fragilité aux transports et aux manutentions, avec pratiquement aucune fissuration, on peut les découper au massicot sans provoquer d'ébréchures ou d'épaufrures, et surtout les organes d'emboîtements relativement résistants présentent une très bonne précision d'assemblage. L'invention sera mieux comprise en se référant aux figures 1 et 2, données à titre d'exemple et ne représentant aucune limitation de l'invention. La figure 1 représente une schématisation du procédé de l'invention. La figure 2 représente un carreau de plâtre fabriqué selon le procédé de l'invention. Pour fabriquer l'élément de construction allégé selon l'invention, par exemple un carreau de plâtre, on procède sensiblement de la manière suivante. Le matériau à gâcher selon l'invention est introduit dans un bac à gâcher 6 avec de l'eau. Le dosage des ingrédients du matériau peut se faire séparément, comme représenté à la figure 1 par les doseurs d'eau 1, de plâtre 2 et de billes de PSE 4, ou bien le dosage des ingrédients secs, à savoir des billes PSE et du plâtre se fait dans une même cuve de stockage, le matériau à gâcher à l'état sec ayant été pré- mélangé dans les proportions requises. Dans le cas de figure représenté, le dosage du plâtre et de l'eau 1 avec des adjuvants éventuels se fait par une trémie 3 qui amène les constituants jusqu'au bac de gâchage 6. Les billes PSE sont ajoutées directement à la gâchée par un manchon souple 5 en caoutchouc ou en matière plastique, à partir de la cuve 4, et le mélange est brassé énergiquement par un agitateur 8. Ensuite, la gâchée ainsi brassée est versée dans le moule 9 constitué d'alvéoles (non représentées). Chaque alvéole a une forme intérieure en correspondance avec la forme du carreau à obtenir, avec ses organes d'emboîtement. Pendant la prise en masse du plâtre dans l'ensemble des alvéoles, on passe un rabot 10 poussé par un vérin 11 sur les bords supérieurs des carreaux en formation, afin de former un organe supérieur d'emboîtement, par exemple un tenon. Cette étape est suivie par le démoulage, qui s'effectue par "extrusion", c'est-à-dire qu'un vérin 12 pousse le fond amovible du moule (non représenté), afin de dégager complètement les carreaux de leurs alvéoles. La position 13 des carreaux après extrusion est indiquée en trait mixte. Dans cette position, les carreaux reposent par leur tranche inférieure, et en équilibre, sur les fonds d'alvéoles. Les carreaux ainsi sortis sont pris par une pince 14 ayant autant de mors qu'il y a d'alvéoles (et donc de carreaux), qui les amène aux étapes de conditionnement, c'est-a-dire au séchoir 7, par un convoyeur 15 et une bande de transport 16. La figure 2 représente, schématiquement, un exemple d'un carreau de plâtre 13 fabriqué selon le procédé ainsi décrit. Ce carreau comprend des organes d'emboîtement 18, 19, en l'occurrence en forme de tenon 18 et mortaise 19, et des évidements 20 cylindriques transversaux. Ces évidements rendent le carreau encore plus léger, ce qui facilite sa manutention lors de son utilisation. Ces évidements sont obtenus en plaçant dans les alvéoles du moule 9 des manchons cylindriques et verticaux correspondants. Exemple 1 La matière plastique décrite précédemment, par exemple des billes PSE, peut être utilisée directement avec une gâchée traditionnelle comme suit: Matériau à l'état sec: - plâtre 265 kg - billes en polystyrène pré-expansé de diamètre 2 mm 210 litres - fibres de verre 0,53 kg Eau 212 kg Les composants secs sont mélangés préalablement à l'ajout de l'eau. La gâchée ainsi produite est brassée énergiquement, et s'utilise dans le procédé comme décrit précédemment, pour produire des éléments allégés et d'une bonne résistance mécanique. REVENDICATIONS 1) Matériau à gâcher, à l'état sec, comprenant du plâtre et des billes ou particules en matière plastique de densité inférieure à 1, notamment en polystyrène5 pré-expansé (PSE), caractérisé en ce que le rapport billes/plâtre en volume apparent (en 1) desdites billes, par rapport au poids dudit plâtre (en kg), est de l'ordre de 0,6 à 0, 9:1, de préférence de l'ordre de 0,8:1. 2) Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les billes ont un diamètre qui est au plus égal à 4 mm. 3) Matériau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les billes ont un diamètre de l'ordre de 1 mm à 4 mm. 4) Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les billes ont un diamètre de 2 mm. ) Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les billes ont un diamètre de 1 mm. 6) Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il contient, en outre, des fibres de verre. 7) Matériau selon la revendication 6, caractérisé en ce que les fibres de verre sont dans un rapport en poids avec le plâtre de l'ordre de 0,001 à 0,005:1. 8) Matériau selon la revendication 7, caractérisé en ce que le rapport en poids entre les fibres de verre et le plâtre est de l'ordre de 0,002:1. 9) Elément de construction isolant et allégé comportant au moins deux faces principales et au moins trois faces latérales, ainsi que des organes d'emboîtement respectivement mâle et femelle, permettant l'assemblage de plusieurs éléments de manière à réaliser une paroi, caractérisé en ce qu'il comprend une matrice de plâtre dans laquelle sont distribuées, de manière homogène, des billes en matière plastique de densité inférieure à 1, notamment en polystyrène pré-expansé (PSE), dans un rapport en volume apparent (1) desdites billes par rapport au poids (kg) dudit plâtre, de l'ordre de 0,6 à 0,9:1, de5 préférence de l'ordre de 0,8:1. ) Elément de construction selon la revendication 9, caractérisé en ce que les billes ont un diamètre qui est au plus égal à 4 mm. 11) Elément de construction selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le diamètre des billes est de l'ordre de 1 mm à 4 mm. 12) Elément de construction selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que les billes ont un diamètre de 2 mm. 13) Elément de construction selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que les billes ont un diamètre de 1 mm. 14) Elément de construction selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que la matrice de plâtre contient en outre, des fibres de verre. ) Elément de construction selon la revendication 14, caractérisé en ce que le rapport en poids de fibres de verre par rapport au plâtre est de l'ordre de 0,001 à 0,005:1. 16) Elément de construction selon la revendication 15, caractérisé en ce que le rapport en poids de fibres de verre avec le plâtre est de l'ordre de 0,002:1. 17) Elément selon l'une quelconque des revendications 9 à 16, caractérisé en ce que les organes d'emboîtement sont constitués par des nervures et des rainures longitudinales se correspondant, prévues sur les faces latérales. 18) Elément selon l'une quelconque des revendications 9 à 17, caractérisé en ce qu'il consiste en deux faces principales et quatre faces latérales. 19) Elément selon l'une quelconque des revendications 9 à 18, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un évidement transversal intérieur, et notamment une pluralité d'évidements en rangées.5 20) Elément selon l'une quelconque des revendications 9 à 19, caractérisé en ce que l'évidement transversal a une forme cylindrique. 21) Procédé de fabrication d'éléments de construction à base de plâtre, comprenant les étapes suivantes: (a) dosage de l'eau (1) et du matériau à gâcher comprenant du plâtre (2,4), avec des adjuvants éventuels; (b) brassage (6,8) des constituants selon (a) afin de former une gâchée; (c) coulage de la gâchée dans un ensemble d'alvéoles appartenant à un moule (9); (d) prise en masse du plâtre dans le moule; (e) démoulage des éléments, par poussée du fond de chaque alvéole (12); (f) enlèvement des éléments du moule, par une pince constituée d'autant de mors qu'il y a d'alvéoles (14); caractérisé en ce que dans l'étape (a), le matériau à gâcher comprend du plâtre et des billes ou particules en matière plastique de densité inférieure à 1, notamment en polystyrène pré-expansé (PSE), dans un rapport des billes en volume apparent (en 1), par poids (en kg) dudit plâtre, de l'ordre de 0,6-0, 9:1, de préférence de l'ordre de 0,8:1. 22) Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que le matériau à gâcher contient en outre, des fibres de verre. 23) Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que le rapport en poids entre les fibres de verre et le plâtre est de l'ordre de 0,001 à 0,005:1. 24) Application d'un matériau à gâcher allege, à l'état sec, comprenant des billes ou particules en matière plastique de densité inférieure à 1, et notamment en polystyrène pré-expansé (PSE), dans un procédé de fabrication d'éléments de construction comprenant les étapes suivantes: (a) dosage de l'eau (1) et du matériau allégé (2,4) avec des adjuvants éventuels; (b) brassage (6,8) énergique des constituants selon (a) afin de former une gâchée; (c) coulage de la gâchée dans un ensemble d'alvéoles appartenant à un moule (9); (d) prise en masse du plâtre dans le moule; (e) démoulage des éléments par poussée du fond de chaque alvéole (12); (f) enlèvement des carreaux par une pince constituée d'autant de mors qu'il y a d'alvéoles (14). ) Application selon la revendication 24, caractérisée en ce que le matériau à gâcher comprend des billes et du plâtre dans un rapport en volume apparent de billes par rapport au poids de plâtre (1/kg) de l'ordre de 0,6 à 0,9:1, de préférence de l'ordre de 0,8:1.