Brevet FR2946961A1 — publié le 20101224

CONTENEUR HYDROSOLUBLE, SON PROCÉDÉ DE FABRICATION ET SON UTILISATION POUR LA FABRICATION D'UN CIMENT. DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001]L'invention se rapporte notamment au domaine de la fabrication du béton à partir d'un mélange de granulats agglomérés par un liant hydraulique tel que du ciment, et dans lequel un additif est incorporé. [0002] Plus généralement l'invention se rapporte au conditionnement de tout produit solide, notamment pulvérulent, qui doit être ajouté et dispersé en quantité dosée dans un milieu comprenant notamment une solution aqueuse ou formée avec tout autre solvant. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0003] Dans le document EP 1 421 039 on décrit un sac utilisé comme emballage de ciment en poudre ; le sac peut être réalisé avec une matière thermoplastique et soluble en milieu basique de sorte qu'il libère le ciment et les adjuvants qu'il contient lorsqu'il est introduit et mélangé avec les granulats et l'eau pour former un béton. [0004]Le document JP10058430 A2 décrit un emballage hydrosoluble renfermant un adjuvant en poudre, qui est totalement incorporable dans un mélangeur pendant la fabrication du béton. Ainsi une quantité dosée d'adjuvant peut être incorporée au béton. [0005]Dans le document DE4214540C, des fibres plastiques sont emballées dans un sac poreux soluble dans l'eau, préférentiellement réalisé avec une matière à base de polyvinylalcool. Ces fibres sont utilisées comme additifs pour le béton ou le mortier. II est indiqué un temps d'environ 6 minutes pour le mélange des fibres avec les granulats et le ciment. La dissolution des fibres dans le mélange dure environ 1 minute. Cette solution nécessite donc une immersion pendant une durée assez longue avant d'obtenir la dissolution complète des fibres plastiques, ce qui pose un problème de latence. [0006] Le brevet US 5 120 367 concerne un additif contenu dans un emballage hydrosoluble réalisé avec une matrice à base de polyvinylalcool. Le dosage de cet additif qui peut être de toute nature et composition est ainsi globalement maîtrisé. Cependant les emballages décrits dans ce document doivent être stockés dans des conteneurs spécifiques afin de les protéger notamment vis-à-vis de l'humidité avant leur utilisation. Cette solution induit donc un coût supplémentaire. [0007] Bien entendu ces emballages ont un coût en eux-mêmes, parfois non négligeable. [0008] En outre lorsque les emballages ne sont pas rigides, ils sont difficiles à stocker , voire présentent une certaine fragilité. Pour certains ils ne supportent pas une longue durée de stockage et ils peuvent se dégrader ou se détériorer pendant leur stockage ou leur transport si celui-ci excède un certain temps ou en cas de conditions d'entreposage dans des conditions de températures ou pressions non contrôlées. [0009] Par ailleurs les conteneurs souples de l'art antérieur ont tendance à coller , voire à se dégrader dans une atmosphère humide ; l'invention évite ce problème car la paroi du conteneur est essentiellement constitué du granulat sableux ( environ 98 %) ; le liant hydrosoluble n'en constitue qu'un très faible pourcentage ( environ 2 %). [0010] Il existe aussi des tablettes compactes formées de grains d'additifs compactés et liés ensemble par un liant. Le problème de ce type de produits est la durée nécessaire à sa dissolution complète dans un milieu aqueux. Il est en effet nécessaire d'attendre que l'eau entre en contact avec la totalité du liant, même le plus à l'intérieur de la tablette. EXPOSE DE L'INVENTION [0011 ]L'invention vise à remédier aux problèmes techniques posés par l'art antérieur et notamment à proposer une solution de substitution simple, fiable , peu coûteuse et d'une réactivité améliorée. [0012] Dans ce but selon un premier aspect, l'invention concerne un conteneur hydrosoluble dont la paroi délimite un volume interne hermétiquement clos, susceptible de contenir au moins un additif sec. Selon l'invention le conteneur est au moins partiellement rigide et sa paroi est constituée d'un matériau comprenant au moins un granulat aggloméré par un liant hydrosoluble. [0013]Ainsi, non seulement la paroi est rigide mais en outre elle est poreuse de sorte que, comme il sera explicité plus loin, le temps de dissolution du conteneur dans un milieu aqueux est très faible. [0014] Dans le cas d'un mélange pour former un béton ou un mortier, le conteneur selon l'invention est donc totalement inerte puisque formé uniquement avec les constituants du béton ou du mortier. Il peut contenir de nombreux ingrédients et/ou additifs chacun en quantité donnée et prédéterminée. [0015] De façon préférée, le granulat sableux présente une granulométrie comprise entre 0,1 mm et 1,5 mm. [0016]Selon l'un des modes de réalisation de l'invention, le matériau constitutif de ladite paroi rigide comprend environ 98 % de sable et environ 2 % de liant hydrosoluble. [0017]Le liant hydrosoluble peut comprendre un polyvinylalcool. [0018]Avantageusement l'additif peut être constitué de particules et/ou de fibres. [0019]Selon un mode de réalisation de l'invention, ladite paroi rigide définit une enveloppe cylindrique. [0020] L'invention vise en outre un procédé de fabrication d'un conteneur hydrosoluble comprenant les étapes suivantes : formuler une composition de matériau comprenant au moins un granulat et un liant hydrosoluble ;former un conteneur au moins partiellement rigide à partir de ladite composition , délimitant intérieurement un volume libre et présentant au moins une ouverture ;introduire dans ledit volume intérieur à travers ladite ouverture une quantité donnée d'un additif ;obturer de façon étanche ladite ouverture. [0021 ]Favorablement, on forme ladite composition de matériau en mélangeant environ 98 % de sable silice et environ 2 % d'un liant hydrosoluble. [0022] Plus précisément, on forme partiellement ledit conteneur rigide par moulage ou par excavation. [0023] Dans le cas où l'on forme partiellement ledit conteneur par moulage, on réalise les étapes suivantes: on introduit la composition dans un réceptacle d'une presse, d'une forme donnée ; on presse ladite composition dans le réceptacle à l'aide de ladite presse ; on chauffe si nécessaire ledit réceptacle. Cette dernière étape est facultative en ce sens qu'elle permet de raccourcir le temps de solidification du conteneur. [0024]L'invention a en outre pour objet l'utilisation d'un conteneur pour la fabrication d'un béton par mélange d'un granulat sableux et d'un ciment selon laquelle on introduit ledit conteneur pendant ledit mélange de sorte que l'additif initialement contenu dans le conteneur se trouve incorporé dans le béton par dissolution de sa paroi. [0025]Ce mode d'utilisation est extrêmement simple, fiable car au final la quantité d'additif introduite est parfaitement maîtrisée et son coût est faible. [0026] De plus l'intervention humaine est limitée à l'introduction d'un ou de plusieurs conteneurs dans le mélangeur à béton, de sorte que toute erreur dans la manipulation et/ou le dosage est quasi impossible. L'invention apporte donc plusieurs avantages considérables vis-à-vis des systèmes connus. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION [0027] D'une façon générale l'invention a trait à l'introduction dosée, maîtrisée et rapide d'une quantité de produit pulvérulent dans un environnement aqueux. [0028]Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, il s'agit d'introduire une quantité dosée d'un additif ou autre produit pulvérulent et/ou fibreux dans un béton en formation, plus précisément pendant le mélange aqueux d'un granulat et d'un liant, de façon simple, précise et rapide. [0029]Selon l'un des aspects de l'invention, il est envisagé un conteneur hydrosoluble dont une paroi délimite un volume interne hermétiquement clos susceptible de protéger et de contenir au moins un additif, préférentiellement pulvérulent. Le conteneur en question est au moins partiellement rigide et sa paroi rigide est constituée d'un matériau comprenant au moins un granulat aggloméré par un liant hydrosoluble. [0030]Concernant le granulat, une granulométrie comprise entre 0,1 mm et 1,5 mm est préférée. [0031]En outre selon un mode préféré de réalisation de l'invention, le matériau constitutif de la paroi rigide comprend environ 98 % de sable et environ 2 % de liant hydrosoluble sous la forme d'une résine. Une telle composition permet au sable d'être aisément mis en forme notamment par moulage. On peut notamment envisager de former un tel matériau dans des moules de formes et dimensions variées ; des applications diverses peuvent ainsi être envisagées. [0032] Il est important que la paroi rigide présente une certaine épaisseur et une certaine porosité. Les grains qui la constituent présentent entre eux des contacts ponctuels au niveau desquels un liant hydrosoluble tel qu'un polyvinylalcool est déposé. Des espaces vides existent entre les contacts ponctuels de sorte que dès que la paroi est en contact avec un milieu aqueux, l'eau entre très rapidement en contact avec le liant hydrosoluble, entraînant la dissolution quasi immédiate de la paroi rigide du conteneur. [0033] Le conteneur selon l'invention peut renfermer un ou plusieurs additifs dont la nature et la quantité sont prédéterminées par l'homme de métier au moment du remplissage en fonction des besoins et des applications choisies.L'additif peut être pulvérulent, sous forme de particules et/ou fibreux. Une très grande latitude est donc laissée au fabriquant ainsi qu'à l'utilisateur pour le conditionnement de l'additif. [0034] Concernant la forme du conteneur et plus spécifiquement celle de sa paroi rigide, celle-ci peut être avantageusement cylindrique . Son volume intérieur est hermétique et clos grâce à deux opercules circulaires qui sont eux-mêmes hydrosolubles. [0035]On peut aussi concevoir un disque d'extrémité moulé avec une paroi latérale cylindrique pour former un fond, de même composition que ladite paroi latérale. A l'intérieur de ce conteneur en forme de pot , on verse un ou plusieurs additifs dont la nature et la quantité sont parfaitement connues et dosées. Puis on referme le conteneur au moyen d'un disque réalisé soit avec la même matière que ledit conteneur cylindrique soit au moyen d'une autre matière hydrosoluble compatible avec celle du conteneur. [0036] Bien entendu, d'autres formes sont envisageables pour le conteneur : de 15 section polygonale, en tonneau, sphérique.. [0037] D'une façon générale, le procédé de fabrication d'un conteneur selon l'invention comprend les étapes suivantes : - formuler une composition de liant hydrosoluble ; matériau comprenant âü i coins u~ gray ülât et un 20 - former un conteneur au moins partiellement rigide à partir de ladite composition , délimitant intérieurement un volume libre et présentant au moins une ouverture ; - introduire dans ledit volume intérieur à travers ladite ouverture une quantité donnée d'un additif ; - obturer de façon étanche ladite ouverture. 25 [0038] Dans le cas où le conteneur est réalisé par moulage, les principales étapes de sa réalisation consistent à : introduire la composition à base de granulat et de liant dans une matrice associée à une presse, présentant une forme donnée et dotée d'au moins une ouverture; comprimer ladite composition dans ledit réceptacle à l'aide de ladite presse ; chauffer le réceptacle si nécessaire notamment si l'on souhaite accélérer la rigidification de la composition. [0039] Pour finaliser la fabrication dudit conteneur, on procède comme indiqué ci- avant, à savoir : on introduit un ou plusieurs additifs en quantité dosée à l'intérieur du conteneur via la ou les ouvertures, puis on obture la ou les ouvertures de façon étanche. Tout moyen ou matière hydrosoluble identique ou différente de celle de la la paroi peut assurer l'obturation du conteneur. [0040] En fonction des applications envisagées, il est possible de réaliser le 10 conteneur par excavation. [0041] Dans ce cas, on forme un bloc plein et compact constitué d' un granulat et d'un liant, puis on le creuse à l'aide d'un outil approprié afin d'obtenir une paroi extérieure rigide dont le volume intérieur est ensuite rempli d'un additif. Finalement on obture l'ouverture encore présente dans la paroi rigide, à l'aide d'un élément 15 hydrosoluble. [0042]Concernant la fabrication du béton par exemple, un tel conteneur est introduit directement dans le malaxeur où il est donc mélangé avec les agrégats et l'eau en quantité appropriée. Dès que le conteneur entre en contact avec l'eau présente dans le mélange, le liant hydrosoluble qui le constitue se dissout dans le 20 mélange. Une destruction quasi instantanée du conteneur rigide est donc obtenue, accompagnée du mélange intime du ou des additifs qu'il renfermait initialement. [0043]Cette opération de dilution est très rapide, de l'ordre d'une minute maximum. A titre de comparaison dans les techniques antérieures connues , un délai de quelques minutes ( cinq à six) était nécessaire. Le raccourcissement de 25 ce délai de destruction et de dilution constitue un avantage technique non négligeable. [0044] Par ailleurs le fait que le conteneur soit au moins partiellement rigide permet de le stoker plus facilement notamment par gerbage. A priori, il ne nécessite pas de moyen de renfort spécifique relativement à sa tenue mécanique. Plusieurs conteneurs peuvent ainsi être juxtaposés, côte à côte ou les uns au-dessus des autres sans risque d'affaissement ni d'endommagement. [0045] Leur stockage et leur transport ne posent pas de difficultés. [0046]En phase de stockage la présence dans l'atmosphère d'une humidité ambiante n'est pas en soi suffisante pour provoquer la destruction du conteneur qui conserve une rigidité permettant de préserver sa fonction de conditionnement. [0047] De plus les matériaux constitutifs du conteneur selon l'invention sont peu onéreux car issus de matières premières telles que du sable. [0048]Dans le cas de l'application du conteneur à un béton ce sont les éléments constitutifs du béton lui-même. [0049]Comme déjà énoncé, le ou les additifs sont librement choisis par le fabricant. II peut être intéressant de choisir un pigment comme additif afin de colorer le mélange dans lequel le conteneur est introduit. 20 REVENDICATIONS5 1. Conteneur hydrosoluble dont la paroi délimite un volume interne hermétiquement clos susceptible de contenir au moins un additif sec caractérisé en ce qu'il est au moins partiellement rigide et en ce que sa paroi 10 est constituée d'un matériau comprenant au moins un granulat aggloméré par un liant hydrosoluble. 2. Conteneur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le granulat présente une granulométrie comprise entre 0,1 mm et 1,5 mm. 3. Conteneur selon l'une quelconque des revendications précédentes 15 caractérisé en ce que ledit granulat est constitué de sable. 4. Conteneur selon l'une quelconque des revendications précédente caractérisé en ce que le matériau constitutif de ladite paroi rigide comprend environ 98 0/0 de sable et environ 2 % de liant hydrosoluble. 5. Conteneur hydrosoluble selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes caractérisé en ce que le liant hydrosoluble comprend un polyvinylaicool. 6. Conteneur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'additif est constitué de particules et/ou de fibres. 7. Conteneur selon l'une quelconque des revendications précédentes 25 caractérisé en ce que ladite paroi rigide définit une enveloppe cylindrique. 8. Procédé de fabrication d'un conteneur hydrosoluble comprenant les étapes consistant à : formuler une composition de matériau comprenant au moins un granulat et un liant hydrosoluble ;former un conteneur au moins partiellement rigide à partir de ladite composition , délimitant intérieurement un volume libre et présentant au moins une ouverture ; introduire dans ledit volume intérieur à travers ladite ouverture une quantité donnée d'un additif ; obturer de façon étanche ladite ouverture. 9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'on forme ladite composition en mélangeant environ 98 % de sable silice et environ 2 % d'un liant hydrosoluble. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9 caractérisé en ce que l'on forme partiellement ledit conteneur solide par moulage ou par excavation. 11. Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que le moulage partiel du conteneur comprend les étapes consistant à : introduire la composition dans un réceptacle d'une presse, d'une forme donnée ; presser ladite composition dans le réceptacle à l'aide de ladite presse ; - chauffer si nécessaire ledit réceptacle. 12. Utilisation du conteneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 pour la fabrication d'un béton par mélange d'un granulat sableux et d'un ciment caractérisé en ce qu'on introduit ledit conteneur dans ledit mélange de sorte que l'additif initialement contenu dans le conteneur se trouve incorporé dans le béton par dissolution de sa paroi.