Brevet FR2769653A1 — publié le 19990416

Elément de couverture de toiture préfabriqué La présente invention concerne un élément de couverture de toiture préfabriqué se présentant sous forme d'un stratifié. Elle concerne plus particulièrement un élément de couverture de toiture composé de sa face interne vers sa face externe exposée aux intempéries d'au moins une première couche continue constituant l'âme dudit élément et formée d'un mélange d'au moins un liant et de matériaux de renfort, d'une deuxième couche continue d'un produit de protection aux ultraviolets et aux intempéries dit gelcoat, constitué du mélange d'au moins une résine synthétique, de préférence thermodurcissable, telle qu'une résine polyester, d'un constituant teintant dans la masse ladite résine et d'un catalyseur. Les tuiles à emboîtement ont été utilisées couramment selon de multiples procédés pour la couverture d'habitations. Ces tuiles constituées généralement d'argile cuite permettent d'obtenir des couvertures très étanches et résistantes mais lourdes et très exposées â la rupture, en particulier en cas de grêle. On a donc vu apparaître sur le marché, pour la couverture de toits, des plaques en matières synthétiques auxquelles on a imprimé la forme des tuiles à emboîtement. Ces plaques légères, résistantes aux intempéries, n'ont toutefois pas remporté le succès commercial escompté essentiellement pour deux raisons. D'une part, l'utilisation de matériaux à base d'amiante, tels que le fibrociment (marque déposée), présente des risques pour la santé des utilisateurs. D'autre part, ces plaques offrent une mauvaise imitation de l'aspect naturel des produits traditionnels, tels que tuiles et ardoises, cette mauvaise imitation s'accompagnant en outre d'une dégradation rapide dans le temps de cet aspect. Des solutions concernant le premier problème exposé cidessus ont été trouvées et sont exposées notamment dans les brevets français FR-A-2.451.429 et FR-A-2.522.348. Les éléments de toiture décrits dans ces brevets sont obtenus par utilisation de résines armées exemptes de risques pour la santé des occupants d'une habitation. Toutefois, la composition de tels éléments de toiture et les procédés de fabrication retenus ne donnent pas satisfaction en terme d'apparence du produit et en terme de tenue dans le temps de ce produit. Le brevet FR-A-2.522.348 préconise, pour imiter l'aspect des produits traditionnels, l'utilisation de granulats qui posent des problèmes d'homogénéisation du mélange et de répartition des granulats à la surface du produit fini. Le brevet FR-A-2.451.429 préconise, quant à lui, l'utilisation d'un gelcoat teinté présentant un aspect rugueux susceptible d'engendrer un certain nombre d'inconvénients tels que la rétention de poussières et, le développement de mousses au niveau des rugosités. Un but de la présente invention est de pallier les inconvénients précités en proposant un élément de couverture de toiture préfabriqué d'apparence très proche des produits traditionnels, tels que tuiles et ardoises, qui vieillisse bien dans le temps et à l'eau et qui soit fabricable au moyen d'un procédé industriel. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d'un élément de couverture de toiture préfabriqué aisé à mettre en oeuvre et permettant l'obtention rapide du produit fini. A cet effet l'invention a pour objet un élément de couverture de toiture préfabriqué se présentant sous forme d'un stratifié composé de sa face interne vers sa face externe exposée aux intempéries, d'au moins une première couche continue constituant l'âme dudit élément et formée d'un mélange d'au moins un liant thermodurcissable et de matériaux de renfort, d'une deuxième couche continue d'un revêtement de protection aux ultraviolets et aux intempéries dit gelcoat constitué du mélange d'au moins une résine synthétique, de préférence thermodurcissable, telle qu'une résine polyester, d'un constituant teintant dans la masse ladite résine et d'un catalyseur, cet élément étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre, au moins une troisième couche discontinue d'une peinture répartie de manière irrégulière à la surface de la deuxième couche et composée de matériaux non miscibles avec les constituants de la deuxième couche pour former à la surface de la deuxième couche des tâches conférant en coopération avec la deuxième couche dudit élément un aspect imitant l'aspect des matériaux traditionnels tels que les ardoises ou les tuiles. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, la troisième couche de l'élément de couverture est constituée d'une peinture à base essentiellement d'une résine thermoplastique choisie dans le groupe des résines polyuréthanne, acrylique, ou des résines bi-composants acrylique-uréthane, d'un catalyseur apte à favoriser la polymérisation de ladite résine et de pigments. L'invention a encore pour objet, un procédé de fabrication d'un élément de couverture de toiture préfabriqué caractérisé en ce qu'on dépose par projection sous forme de gouttelettes irrégulières à la surface de la cavité de moulage d'un moule de forme correspondant à la forme d'une portion de couverture à reproduire, une peinture à base d'une résine thermoplastique pour former la couche dite supérieure d'un élément de couverture de toiture stratifié, en ce qu'on recouvre, après durcissement, cette couche d'une deuxième couche continue d'un mélange à base d'une résine thermodurcissable teintée non miscible avec la peinture de la couche supérieure et en ce qu'on applique après durcissement de cette deuxième couche, une couche apte à former l'âme dudit élément, cette couche étant constituée d'au moins un matériau de renfort et d'un liant. L'invention sera plus particulièrement décrite ci-après à partir d'un exemple de réalisation de l'invention. L'élément de couverture de toiture, objet de l'invention, se présente sous forme d'une pièce dont la conformation est fonction du matériel traditionnel à imiter. Cette conformation est généralement obtenue par moulage. Ainsi, dans le cas d'un élément de couverture imitant la tuile, la pièce conformée imite par des empreintes plusieurs rangées successives d'éléments tels que des tuiles, les bords de cette pièce étant conformés pour permettre un assemblage par recouvrement desdits bords lors du positionnement côte à côte de deux pièces identiques sur une charpente de toit. Cet élément de couverture de toiture se présente sous forme d'un stratifié composé d'au moins trois couches. La première couche encore appelée âme dudit élément et constituant la face interne dudit élément est formée d'un mélange d'au moins un liant thermodurcissable et de matériaux de renfort. A titre de liant thermodurcissable, on peut citer les résines polyesters, phénoliques, furaniques, époxy ou autres. Toutefois, dans un mode de réalisation préféré de cette âme, celle-ci est constituée d'un mélange d'au moins une résine thermodurcissable teintée dans la masse, telle qu'une résine polyester teintée, et de fibres de verres, les fibres de verres étant présentes dans ledit mélange dans une proportion comprise dans la plage [20-30 %]en poids. A titre d'exemple, pour cette première couche, on peut utiliser une résine de polyester insaturé diluée au styrène et au méthacrylate de méthyle. Cette résine est accélérée au moyen d'un accélérateur, tel qu'une solution d'octoate de cobalt à 6 %, puis durcie au moyen d'un catalyseur, tel qu'un peroxyde soit de méthyl éthyle cétone soit d'acétyle acétone (2-4pentanedione). Une telle résine est disponible commercialement et vendue par la Sté Reichhold sous la référence Dion FR 7722.00. D'autres résines de polyester insaturé préaccélérées telles que la résine Viapal VUP 4754 BEMT fabriquée par Vianova Resins peuvent être utilisées. La deuxième couche de cet élément est une couche continue d'un revêtement de protection, dit gelcoat, constitué du mélange d'au moins une résine synthétique, de préférence thermodurcissable, telle qu'une résine polyester, d'un constituant teintant dans la masse ladite résine, et d'un catalyseur. L'épaisseur de cette deuxième couche est généralement comprise dans la plage [0,3-0,5 mm]. En outre, les constituants de la première et de la deuxième couches servant à la teinture desdites couches sont choisis de manière telle que la teinte de la première couche est identique à celle de la deuxième couche. A titre de constituant teintant dans la masse ladite résine, on peut citer le titane rutile traité au chlore. De manière plus générale, les teintes de l'âme et de la deuxième couche sont obtenues à partir de bases de blanc, bleu, ou noir pour un élément de couverture imitant l'ardoise et à partir de bases jaune, rouge, orange pour un élément de couverture imitant la tuile. En d'autres termes, les teintes finales de l'âme et de la deuxième couche peuvent être pour un élément de couverture imitant l'ardoise de type RAL 7015, 7016 ou 7021 et pour un élément de couverture imitant la tuile de type RAL 2001 à 2010. Ce stratifié comporte encore au moins une troisième couche constituant la face externe exposée aux intempéries dudit élément. Cette troisième couche est une couche discontinue d'une peinture répartie de manière irrégulière à la surface de la deuxième couche. Cette troisième couche est composée de matériaux non miscibles avec les constituants de la deuxième couche pour former à la surface de la deuxième couche des tâches conférant audit élément, en coopération avec la deuxième couche, un aspect imitant celui des matériaux traditionnels tels que les ardoises ou les tuiles. Cette troisième couche est de préférence constituée d'une peinture, à base essentiellement d'une résine choisie dans le groupe des résines polyuréthanne, acrylique, acrylique-uréthane, d'un catalyseur apte à favoriser la polymérisation de ladite résine et de pigments de teinte noire. Cette peinture constitutive de la troisième couche recouvre au plus 15 % de la surface de la deuxième couche. Cette troisième couche est appliquée à la surface de la deuxième couche sous forme de gouttelettes par projection. Le détail de cette projection sera décrit ci-après. Généralement, la résine de cette troisième couche est constituée d'une base appartenant de préférence à la famille des composés acryliques hydroxylés et/ou des composés à base d'uréthane et d'un diluant constitué par un solvant organique, tel que l'acétate de 2-butoxyéthyle, l'acétate d'éthyle ou similaire. Le catalyseur appartient généralement à la famille des polyisocyanates. Ainsi à titre de base, on peut utiliser une base Deltron HS sauf 914 fabriquée par PPG industries SA et constituée essentiellement de prépolymères isocyanates (N=C=O libre) et de solvants organiques. A titre de diluant, on peut utiliser le diluant D807 S0741 de PPG Industries SA et comme catalyseur le D802 durcisseur STP de cette même entreprise. La teinte de la peinture varie selon l'aspect de vieillissement souhaité. Ainsi, au regard de ce qui vient d'être précisé ci-dessus, une composition type d'un élément de couverture de toiture peut être définie comme suit Âme de l'élément Accélérateur : octoate de cobalt à 6 % : 0,5 % poids total de la résine Résine : M1-Dion FR 7722.00 (Reichhold) = 75-85 % en poids M4-Viapam VUP 4754 Bemt (Vianova Resins) = 65,75 % en poids Catalyseur : péroxyde type méthyl éthyl cétone : 10-35 % du poids total de la résine Fibres de verre = 15-35 % en poids pigments : titane rutile traité au chlore Gelcoat Pigments = titane rutile traité au chlore Accélérateur = octoate de cobalt à 6 % = 0,5 % du poids total de la résine Catalyseur = péroxyde type méthyl éthyl cétone = 10-35 % du poids total de la résine Résine = Médogel série M (peintures du médoc) ou gelcoat NI 11 (Reichhold) : 300 g - 600 g/m2 3ème couche Peinture : base deltron HS sauf 914 (PPG industries SA) : 2 volumes Diluant : D870 S0741 (PPG industries SA) : 2 volumes Catalyseur : D802 durcisseur STD (PPG industries SA) : 1 volume Pour obtenir un tel élément de couverture de toiture, on procède généralement de la manière suivante. Tout d'abord, on réalise un moule, généralement en matière synthétique pour permettre l'obtention de formes conformes à celles d'une partie de couverture traditionnelle. A la surface de ce moule correspondant au fond de la cavité de moulage, on dépose par projection, sous forme de gouttelettes irrégulières, une peinture polyuréthanne ou acrylique ou bi-composants acrylique-uréthane pour former la couche dite supérieure de l'élément de couverture de toiture stratifié. Cette projection s'effectue au moyen de pistolets à gravité pneumatique. On choisit un débit important de peinture et une faible pression d'air pour obtenir lors de la chute par gravité de la peinture des projections irrégulières. Généralement, préalablement à cette étape de dépose de la peinture, on applique à la surface de la cavité de moulage au moins un agent de démoulage. Au moins l'un des agents de démoulage est constitué par de l'alcool polyvinylique pour conférer un aspect mat à l'élément de couverture une fois fabriqué. Outre l'alcool polyvinylique, on peut utiliser un agent de démoulage choisi dans les composés suivants - cire liquide ou en pâte type cire FK fabriquée par peintures du médoc SA, - agent semi-permanent type moulex 2000 fabriqué par peinture du médoc. Ce ou ces agents de démoulage sont généralement également appliqués au pistolet à gravité pneumatique. Le catalyseur, apte à favoriser le séchage de la peinture est projeté simultanément à la peinture, le mélange catalyseur/peinture ayant été réalisé au préalable. Cette opération de projection est réalisée à l'intérieur d'un tunnel chauffé de manière à activer la polymérisation. L'air chaud est projeté à travers des buses dans le tunnel. Ces entrées d'air chaud participent à l'obtention de projections irrégulières de la peinture. Une fois cette opération de dépose de la peinture réalisée, le moule est amené au poste d'application du gelcoat. Cette application s'effectue, à nouveau, au pistolet. Le moule poursuit ses déplacements à l'intérieur du tunnel chauffé pour y recevoir une couche destinée à constituer l'âme dudit élément de couverture. Cette couche est constituée de fibres de verres et d'une résine polymérisable teintée dans la masse. Celle-ci est également appliquée au pistolet. La présence de fibres de verres nécessite un débullage ultérieur de cette couche. Ce débullage peut s'effectuer au moyen par exemple d'une charge de billes d'acier disposée à l'intérieur d'une enveloppe polyéthylène, l'ensemble étant appliqué sur la surface à débuller. Une fois l'opération de débullage terminée, la pièce est extraite de l'installation de production et peut être stockée en vue d'un montage sur une charpente. Au cours de sa fabrication, il est préférable que cette pièce soit exposée à une température de l'ordre de 30 C-60eC pour accélérer toutes les polymérisations. Dans le cas de la fabrication d'ardoises, le moule est au cours de la première étape de projection d'une peinture maintenu incliné pour conférer aux taches obtenues à partir de la projection de peinture un aspect de coulée, imitant mieux l'ardoise. REVENDICATIONS 1. Elément de couverture de toiture préfabriqué se présentant sous forme d'un stratifié composé de sa face interne vers sa face externe exposée aux intempéries, d'au moins une première couche continue constituant l'âme dudit élément et formée d'un mélange d'au moins un liant thermodurcissable et de matériaux de renfort, d'une deuxième couche continue d'un enduit de protection, dit gelcoat, constitué du mélange d'au moins une résine synthétique, de préférence thermodurcissable, telle qu'une résine polyester, d'un constituant teintant dans la masse ladite résine et d'un catalyseur, caractérisé en ce que l'élément de couverture comporte en outre, au moins une troisième couche discontinue d'une peinture répartie de manière irrégulière à la surface de la deuxième couche et composée de matériaux non miscibles avec les constituants de la deuxième couche pour former à la surface de la deuxième couche des tâches conférant en coopération avec la deuxième couche dudit élément un aspect imitant celui des matériaux traditionnels, tels que les ardoises ou les tuiles. 2. Elément de couverture de toiture préfabriqué selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'âme dudit élément est constituée d'un mélange d'au moins une résine thermodurcissable teintée dans la masse, telle qu'une résine polyester teintée et de fibres de verres, les fibres de verres étant présentes dans ledit mélange dans une proportion comprise dans la plage [20-30 %] en poids. 3. Elément de couverture de toiture selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'épaisseur de la deuxième couche est comprise dans la plage [0,3-0,5 mm]. 4. Elément de couverture de toiture préfabriqué selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les constituants de la première couche et de la deuxième couche servant à la teinture des dites couches sont choisis de manière telle que la teinte de la première couche est identique à celle de la deuxième couche. 5. Elément selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la troisième couche est constituée d'une peinture à base essentiellement d'une résine choisie dans le groupe des résines polyuréthanne, acrylique, acrylique-uréthane, d'un catalyseur apte à favoriser la polymérisation de ladite résine et de pigments. 6. Elément selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la peinture constitutive de la troisième couche recouvre au plus 15 % de la surface de la deuxième couche. 7. Elément selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la troisième couche est appliquée à la surface de la deuxième couche sous forme de gouttelettes par projection. 8. Procédé de fabrication d'un élément de couverture de toiture préfabriqué conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on dépose par projection sous forme de gouttelettes irrégulières à la surface de la cavité de moulage d'un moule de forme correspondant à la forme d'une portion de couverture à reproduire, une peinture à base d'une résine thermoplastique pour former la couche dite supérieure d'un élément de couverture de toiture stratifié, en ce qu'on recouvre, après durcissement, cette couche d'une deuxième couche continue d'un mélange à base d'une résine thermodurcissable teintée non miscible avec la peinture de la couche supérieure et en ce qu'on applique après durcissement de cette deuxième couche, une couche apte à former l'âme dudit élément, cette couche étant constituée d'au moins un matériau de renfort et d'un liant. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que préalablement à la dépose à l'intérieur du moule de la peinture constitutive de la couche supérieure, on revêt la cavité de moulage d'au moins un agent de démoulage constitué d'alcool polyvinylique pour conférer un aspect mat à l'élément de couverture.