Brevet FR2748497A1 — publié le 19971114

PROCEDE DE FABRICATION DE CORPS DE FORME EN ELEMENTS VEGETAUX FIBREUX ET/OU FIBRES NATURELLES ET CORPS DE FORME CORRESPONDANTS La présente invention concerne un procédé de fabrication de corps de formes en éléments végétaux fibreux ou en fibres naturelles, ainsi que des corps de forme réalisables de cette manière. Il est connu qu'une combinaison de matières différentes permet d'obtenir des matériaux dont les propriétés se composent, de façon additive, de celles des composants individuels. Par exemple, la résistance mécanique et la stabilité de matériaux, en particulier de matériaux artificiels, peuvent être accrues par mélange ou introduction de fibres. Ce sont de préférence des fibres15 synthétiques, de l'amiante ou des fibres de verre qui ont été utilisés jusqu'ici à cet effet. Il s'est cependant révélé récemment que de telles fibres ne sont nettement pas sans risques pour la santé. La recherche de variantes de matières a déjà permis de déterminer que des fibres végétales, entre autres, peuvent être utilisées de façon avantageuse, comme fibres d'armature. Quelques plantes particulières, comme le lin, le chanvre ou le jute, produisent des fibres robustes, résistantes et cependant suffisamment élastiques pour être25 utilisables par des techniques de filature. En raison de ces propriétés spéciales, de telles fibres végétales peuvent même être traitées pour former des matériaux composites dans lesquels elles peuvent être employées non seulement comme additifs, mais aussi comme composants principaux. On peut30 citer, comme exemples de ces matériaux composites, des matériaux non tissés qui sont utilisés comme matériaux isolants ou comme revêtement de sol dans la construction de bâtiments. Seules cependant des fibres végétales qui permettent la fabrication de non-tissés de fibres sont adaptées à ces fabrications. De tels non- tissés de fibres représentent un composite lache des fibres utilisées, qui ne restent en général assemblées entre elles que sous l'effet5 de l'adhérence propre des fibres. De nombreux éléments végétaux fibreux et fibres naturelles peuvent être transformés en corps de forme par ce procédé. C'est le but de la présente invention que de réaliser des corps de forme, à partir d'éléments végétaux fibreux et de fibres naturelles, d'une manière telle que les matériaux composites qui en résultent présentent des propriétés qui répondent à des besoins différents, par exemple une résistance mécanique, une durabilité, une résistance à l'eau et un caractère biodégradable rapide. Ce but est atteint grâce à un procédé dans lequel des éléments végétaux fibreux et/ou fibres naturelles, sont imprégnés, à volonté séchés, traités au moyen d'un liant et le mélange est ensuite formé, l'agent d'imprégnation employé étant un agent d'apprêt pour enduits de l'industrie du bâtiment. Les agents d'apprêt appropriés pour enduits de l'industrie du bâtiment, conformes à l'invention, sont habituellement utilisés dans l'industrie du bâtiment pour des enduits destinés à assainir des sous- sols minéraux25 superficiellement friables et absorbants, pour consolider des revêtements pulvérulents anciens subsistants, par exemple des surfaces de peinture à la colle nettoyées par lavage, ou pour réduire la capacité d'absorption de sous- sols poreux, par exemple des crépis, des briques crues, du30 béton cellulaire, de la pierre naturelle ou artificielle. On connait de nombreux agents qui ont été conçus à cet effet et qui possèdent les propriétés avantageuses appropriées à l'invention. Des éléments particulièrement adaptés sont des polymères d'origine naturelle ou synthétique, les premiers incluant également des polymères d'origine naturelle qui sont ensuite modifiés, par exemple chimiquement. Dans le5 cadre de la présente invention, le terme de polymère désigne aussi bien des homopolymères que des copolymères, ou des terpolymères. Une condition importante pour que les polymères soient aptes à servir d'agents d'imprégnation selon l'invention est leur aptitude à pénétrer dans la matière à traiter. Cette pénétration doit être suffisante et elle peut éventuellement être influencée en additionnant des adjuvants habituels, comme des agents mouillants. Des polymères sous forme de solution et/ou de dispersion sont préférés dans le cadre de la présente invention, De tels polymères sous forme de solution ou de dispersion comprennent des homopolymères ou des copolymères qui peuvent être réalisés par polymérisation de nombreux monomères et comonomères. On comprend donc que les monomères20 énumérés ci-après à titre d'exemple peuvent aussi être utilisés comme comonomères pour la fabrication de polymères appropriés. On peut citer comme exemples de tels monomères des alkylesters C2 à C40 de l'acide acrylique ou des alkylesters C1 à C40 de l'acide méthacrylique comme le méthacrylate de méthyle, l'acrylate d'éthyle, le méthacrylate d'éthyle, l'acrylate de n-propyle, le méthacrylate de n-propyle, l'acrylate d'isopropyle, le méthacrylate d'isopropyle, l'acrylate de n-butyle, le méthacrylate de n-butyle,30 l'acrylate d'isobutyle, le méthacrylate d'isobutyle, l'acrylate de t-butyle, le méthacrylate de t-butyle, l'acrylate de pentyle, le méthacrylate de pentyle, l'acrylate de n- hexyle, le méthacrylate de n-hexyle, l'acrylate de n-heptyle, le méthacrylate de n-heptyle, l'acrylate de n-octyle, le méthacrylate de n-octyle, l'acrylate de éthyl-2-hexyle, le méthacrylate de éthyl-2- hexyle, l'acrylate de décyle, le méthacrylate de décyle, l'acrylate de lauryle, le méthacrylate de lauryle,5 l'acrylate de palmityle, le méthacrylate de palmityle, l'acrylate de stéaryle, le méthacrylate de stéaryle, l'acrylate d'Hydrénol, le méthacrylate d'Hydrénol, l'acrylate de béhényle, le méthacrylate de béhényle, l'acrylate de polyisobutène, le méthacrylate de10 polyisobutène, l'acrylate de phénoxyéthyle, le méthacrylate de phénoxyéthyle, l'acrylate de phényle et le méthacrylate de phényle. D'autres monomères sont choisis dans le groupe constitué par les composés vinyliques aromatiques comme le styrène, les t-oléfines comme le butadiène, des lactames vinyliques comme la N- vinylpyrrolidone, des esters vinyliques, des acrylonitriles, des acrylamides, l'acide acrylique ou l'acide méthacrylique. Les agents d'imprégnation préférés selon l'invention comprennent des polyacrylates, des polyméthacrylates, des copolymères acrylates-méthacrylates et styrène-butadiène. Les solutions et dispersions de polymères décrites ci- dessus peuvent être réalisées selon un procédé connu de l'homme de l'art, par exemple une polymérisation en25 solution, en suspension ou en émulsion. Les adjuvants utilisés à cet effet, par exemple des initiateurs de polymérisation, des catalyseurs d'oxydoréduction ou Redox, des régulateurs, des émulsifiants et/ou des produits colloïdaux de protection sont connus de l'homme de l'art. La teneur en matières solides de l'agent d'imprégnation, dans la mesure o il est présent en solution ou en dispersion, est habituellement de 0,5 à 50% en poids, de préférence de 0, 5 à 15%, rapporté au poids total de l'agent. Pour traiter des éléments végétaux fibreux ou des fibres de verre, on utilise l'agent imprégnant selon l'invention sous forme de solution ou de dispersion aqueuse ou organique. La matière à traiter peut par exemple être immergée dans la solution ou la dispersion ou en être pulvérisée. L'imprégnation s'effectue de préférence à température ambiante, et le temps de réaction doit être10 suffisant pour que la profondeur maximale de pénétration de l'agent soit atteinte. Il est possible à volonté d'enlever l'agent de solution ou de dispersion dans une étape de séchage suivante. Ce processus peut être réglé par le choix d'une température appropriée de séchage. Le mélange ainsi préparé se présente de préférence sous forme de particules lâches, dont les dimensions dépendent principalement des dimensions de particules des éléments végétaux fibreux et/ou des fibres naturelles utilisés comme matières d'origine. Ce mélange, c'est- à-dire les éléments végétaux fibreux et/ou les fibres naturelles imprégnés, est ensuite mélangé à un liant approprié. Les liants appropriés selon l'invention comprennent par exemple des polymères habituels utilisés pour servir de liant entre particules solides dans la technique des25 matériaux de construction. Ils comprennent des polymères au moyen desquels peuvent être liées des matières contenant par exemple de la cellulose, de la lignine, ou de la kératine. Comme exemple d'agent approprié, on peut citer des liants utilisés dans l'industrie du papier ou l'industrie textile30 pour des pulpes de papier ou des pulpes textiles, des agents d'apprêt ou encore divers liants utilisés dans des peintures ou des revêtements dans l'industrie du bâtiment, pour servir de liants aux particules de pigments qui y sont contenues. Comme dans le cas des agents d'imprégnation selon l'invention décrits plus haut, on peut également classer les polymères aptes à servir de liants en produits naturels et produits synthétiques. Des polymères naturels, comme l'amidon et ses dérivés, des éthers cellulosiques, comme la carboxyméthyl-cellulose, ou de l'hydroxyéthylcellulose, des esters cellulosiques comme l'acétate de cellulose, des protéines de soja, la caséine, et des alginates, présentent en général des10 propriétés hydrophiles. Ces polymères sont des liants appropriés, mais ils sont de préférence combinés avec les polymères synthétiques décrits ci-dessous. Les polymères synthétiques possèdent principalement des propriétés hydrophobes, qui peuvent être modifiées & souhait en utilisant des comonomères hydrophiles. L'homme de l'art connaît de nombreux polymères de ce type, dont quelques uns, particulièrement adaptés selon l'invention, sont indiqués ci-après. On préfère des homopolymères ou des copolymères qui peuvent être obtenus par polymérisation de différents monomères, comme des esters vinyliques, des acrylates, des méthacrylates, des composés aromatiques vinyliques, des a- oléfines, des acrylonitriles. On comprend que ces monomères peuvent aussi être utilisés comme comonomères. En plus de25 ces monomères principaux, on peut en outre utiliser, en moindres quantités, des monomères dits adjuvants comme des acrylamides, des acides mono- et di-carboxyliques a, B monoéthyléniquement non saturés, comme l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, l'acide crotonique ou l'acide30 maléique, des acrylates d'hydroxyalkyles, des métacrylates d'hydroxyalkyles, des éthers cellulosiques ou des esters cellulosiques. Le liant peut contenir au moins une solution ou une dispersion aqueuse ou organique d'un polymère; on utilise de préférence des solutions ou des dispersions des polymères décrits cidessus, les dispersions d'esters polyvinyliques5 et de poly(méth)acrylates offrant ici un intérêt particulier. Ceci inclut également des polymères qui peuvent éventuellement contenir par exemple un ou plusieurs des comonomères et/ou des monomères adjuvants du type mentionné ci-dessus. Selon 'un mode de réalisation préféré, le liant comprend une dispersion d'acétate de polyvinyle. Comme dans le cas des agents d'imprégnation, l'homme de l'art connaIt également de nombreux procédés de fabrication des liants décrits cidessus. Le concept de liant inclut donc aussi, dans le cadre de la présente invention, des adjuvants ou additifs éventuels qui sont utilisés habituellement dans la fabrication de ces polymères et qui ont déjà été mentionnés dans le cadre de la20 description des agents d'imprégnation. Lorsque le liant est présent sous forme de solution de dispersion, sa teneur en matières solides est habituellement de 5 à 70% en poids, de préférence de 2 à 60% en poids, rapporté au poids total de l'agent. Des matières qui peuvent être transformées en corps de forme au moyen du procédé selon l'invention comprennent des fibres, mais également des éléments fibreux. Ceci inclut par exemple les fibres naturelles parmi lesquelles des fibres végétales, mais également des fibres animales sont30 utilisables selon l'invention. Des fibres utilisables proviennent par exemple de diverses plantes fibreuses comme le coton, le lin, le chanvre, la ramie, le jute, le luffa, le sisal, le chanvre de Manille, le chanvre de l'île Maurice, la fibre de Jucca, le chanvre de la Nouvelle Zélande, les algues marines, l'Esparto et la fibre de coco. La laine, les poils et la soie sont des exemples de fibres5 albumineuses animales parmi lesquelles les poils sont utilisés de façon préférée. Il faut y ajouter des éléments fibreux à base de plantes qui ne font pas partie au sens propre des fibres naturelles. Dans ce cadre, les plus intéressants sont des éléments végétaux, qui peuvent être à10 volonté utilisés sous forme séchée. On citera comme exemple, des tiges et des feuilles de cultures habituelles, par exemple des céréales, des légumineux ou des oléagineux. Un mode de réalisation très particulier concerne la transformation, selon l'invention, de paille, terme qui inclut au sens le plus large des éléments végétaux fibreux séchés, mais qui inclut en particulier des brins et des feuilles de céréales. Il est possible de réaliser de tels éléments végétaux fibreux ou fibres naturelles selon les procédés habituels. Il n'est pas strictement nécessaire ici d'enlever partiellement ou totalement, des fibres ou des éléments fibreux, les composants restants. Il peut cependant être avantageux, dans certains cas particuliers, de réaliser une telle séparation, de la manière connue par exemple pour25 l'obtention de fibres de haute qualité à utiliser comme fibres de renforcement ou de fibres pour la constitution de non-tissés. Selon le but d'utilisation, il peut être approprié de transformer par fragmentation mécanique les éléments végétaux fibreux ou les fibres naturelles en un mélange de particules qui présente ensuite une dimension de particules sensiblement uniforme. Cette fragmentation peut être réalisée avant et/ou après l'imprégnation. On utilise de préférence de la paille finement hachée. Selon le type et le but d'utilisation des corps de forme à fabriquer selon le procédé de l'invention, d'autres étapes de traitement peuvent encore être prévues. Il est possible par exemple de blanchir de la manière habituelle les éléments végétaux fibreux et/ou les fibres naturelles si l'on souhaite un matériau clair. Il faut cependant garantir que l'imprégnation n'est pas influencée de façon décisive par le processus de blanchiment. Un ou plusieurs adjuvants peuvent en outre être ajoutés à volonté. Il est par exemple possible d'ajouter un composé ignifuge, comme de l'oxyde d'antimoine, du sulfate de fer, un alun, un oxyde de bismuth, un phosphate d'urée, ou une chloroparaffine, des agents de conservation comme des bactéricides, des colorants ou des aromes. De tels adjuvants15 peuvent être introduits à une étape appropriée du procédé, par exemple lors de l'imprégnation ou lors du mélange de la matière imprégnée avec un liant. On préfère des corps de forme dont la dégradation biologique est rapide. Quand les éléments végétaux et/ou les fibres naturelles imprégnées ont été mélangées à un liant et éventuellement à d'autres adjuvants, la dernière étape de procédé consiste en la configuration. Cette étape comprend la prise du liant et la configuration proprement dite. La25 prise peut être réglée en fonction du temps et par le choix d'une température appropriée. La configuration est réalisée en supportant mécaniquement le mélange déformable, une compression en moule sous pression à température élevée étant réalisée en règle générale. Ces deux processus peuvent être exécutés en parallèle. Il peut également être approprié de faire d'abord prendre partiellement un mélange dont la viscosité d'origine est relativement faible, afin d'obtenir un mélange à viscosité relativement élevée qui peut ensuite être transformé sous pression pour constituer le corps de forme souhaité. Selon un mode de réalisation préféré, une prise partielle appropriée du mélange donne une masse à former qui peut être stockée de façon stable pendant un certain laps de temps et qui peut être soumise ultérieurement à l'étape de configuration finale. Le but de la présente invention concerne donc aussi des matériaux composites d'éléments végétaux fibreux et/ou de fibres naturelles qui peuvent être imprégnés selon l'invention et qui peuvent constituer par addition d'un liant une masse déformable et/ou formée. Ceci comprend d'une part les mélanges partiellement pris des éléments végétaux fibreux et/ou des fibres naturelles imprégnés avec un liant,15 qui se présentent selon leur viscosité sous forme de masse visqueuse ou de masse solide déformable. Les matériaux composites selon l'invention comprennent aussi d'autre part des mélanges dont la prise est terminée et qui ne sont plus déformables, ou seulement dans des conditions définies. La configuration finale dépend logiquement très étroitement du but d'utilisation des corps de forme fabriqués selon l'invention. Parmi les nombreuses possibilités d'emploi, seules quelques unes seront données à titre d'exemple dans le cadre de la présente description. On25 peut citer comme exemples divers récipients, par exemple des gobelets ou des pots à fleurs, ou des éléments de construction comme des dalles de sol, de paroi ou de toit. Les exemples suivants expliquent l'invention, sans la limiter. Exemple i: Gobelet en paille d'avoine. d'orge, de seicle ou de blé finement hachée On imbibe 1 kg de paille finement hachée au moyen d'une dispersion de polyacrylate, par exemple le produit commercialisé par la Société Sikkens GmbH, sous la dénomination commerciale de SIKKENS BARROL GRUNDHARTER, on5 dilue dans l'eau selon un rapport volumique de 1:4 et on laisse imprégner jusqu'à ce que la paille finement hachée n'absorbe plus aucun liquide. Le mélange est ensuite séché. On ajoute à cette paille imprégnée 30% en poids d'une dispersion d'acétate de polyvinyle, par exemple le produit10 commercialisé comme liant pour pulpes de papier et de textile par la firme Jowatex sous la dénomination commerciale JOWATEX(R). Ce mélange est ensuite séché à 30 C et ensuite comprimé sous pression à 120 C pour former un gobelet de la forme souhaitée. Un tel gobelet est15 particulièrement adapté comme vaisselle jetable. Il est possible de réaliser de la même manière d'autres récipients comme des assiettes ou des pots de fleurs. Exemple 2: Plaque isolante de toiture en paille d'avoine. d'orge, de seigle ou de blé On imprègne d'un agent d'apprêt 1 kg de paille hachée, de la manière décrite à l'Exemple 1. Ce mélange est ensuite séché puis mélangé à 20% en poids de la dispersion25 d'acétate de polyvinyle décrite à l'Exemple 1 ainsi qu'à un ignifuge et un agent de conservation. Cette masse à former est séchée à 25 C puis comprimée à 150 C pour former une plaque isolante de toiture. La plaque résultante est suffisamment robuste pour permettre d'y appliquer des30 éléments de fixation comme des chevilles ou des vis. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de corps de forme en éléments végétaux fibreux et/ou en fibres naturelles, dans lequel ces éléments végétaux fibreux et/ou fibres naturelles, sont imprégnés, à volonté séchés, traités au moyen d'un liant et le mélange est ensuite formé, caractérisé en ce que l'agent d'imprégnation employé est un agent d'apprêt pour enduits de l'industrie du bâtiment. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent d'imprégnation contient au moins une solution ou une dispersion aqueuse ou organique d'un polymère. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le polymère est choisi dans le groupe constitué par des polyacrylates, des polyméthacrylates, des copolymères15 acrylatesméthacrylates ou styrène-butadiène. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liant comprend au moins un polymère utilisé dans la technique des matériaux de construction pour lier entre elles des particules solides. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le liant comprend au moins un polymère qui peut être obtenu à partir de polymères qui sont choisis dans le groupe constitué par des esters vinyliques, des acrylates, des méthacrylates, des composés aromatiques vinyliques, des a-25 oléfines, des acrylonitriles, des acrylamides, des acides mono- et di-carboxyliques a, B monoéthyléniquement non saturés, comme l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, l'acide crotonique ou l'acide maléique, des acrylates d'hydroxyalkyles, des métacrylates d'hydroxyalkyles, des30 éthers cellulosiques ou des esters cellulosiques. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le liant contient au moins une solution ou une dispersion aqueuse ou organique d'un polymère. 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le liant comprend une dispersion d'acétate de polyvinyle. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que de la paille, en particulier de la paille de cultures céréalières, de10 préférence sous forme fortement fragmentée, broyée et/ou finement hachée, est employée. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la formation comprend les étapes consistant à laisser d'abord prendre partiellement le mélange, puis à lui conférer la configuration définitive, de préférence sous pression et à température plus élevée. 10. Corps de forme en éléments végétaux fibreux et/ou en fibres naturelles, caractérisés en ce qu'ils ont été imprégnés d'un agent d'apprêt pour enduits de l'industrie du bâtiment et ont été pourvus d'un liant, avant d'être configurés. 11. Corps de forme selon la revendication 10, caractérisés en ce qu'ils peuvent être réalisés selon l'un des procédés des revendications 1 à 9.