Brevet FR3012994A1 — publié le 20150515

MATERIAU DE T1 UCTION COMPOSITE A BASE DE PIERRE ET D'AU MOINS UN MATERIAU D'ORIGINE VEGETALE La présente invention concerne un matériau de construction composite à base de pierre un matériau d'origine végétale. Par l'expression matériau de construction », on désigne ici autant un matériau destiné à réaliser un élément de construction -ou une partie de cet élément- tel qu'un mur extérieur ou intérieur, une cloison, un sol, un plafond, un revêtement extérieur ou intérieur qu'un élément ck; construction d'un objet, en particulier un objet meublant, décorffif ou simi_,71re, tel (Tfune table, un bac à douche, un évier, un panneau décoratif, une prte, d,cs :Tnents de signalétique, du mobilier urbain ou autres. Par pierre, on désigne ici tout produit minéral d'origine naturelle ou non et, plus particulièrement, des pierres naturelles utilisées de manière courante dans le domaine de la conE.'-Jction et des travaux publics. Il s'agit, de façon avantageuse mais non exclusive, l'ardoise. D'autres pierres peuvent être utilisées, par exemple, du ..rbre, du grès, du granit ou une pierre calcaire. L'emploi de la pierre dans le domaine du bâtiment, de la décoration et, d'une façon générale dans tout domaine où son usage est envisageable, se heurte à plusieurs contraintes. La première est le poids de la pierre qui en fait un des matériaux de construction les plus lourds, quelles que soit la pierre. Une autre contrainte est sa résistance mécanique, aux chocs notamment, qui rend la pierre cassante et donc difficile à travailler. Il est donc difficile de mettre en oeuvre la pierre dans de nombreux cas, alors que certaines de ses caractéristiques telles que son inertie thermique, sa résistance aux conditions extérieures, son inertie chimique vis-vis de nombreux produits, justifieraient son utilisation. Une autre contrainte est le fait que, Si on utilise, par exemple, une pierre sous forme d'une plaque mince pour limiter son poids, on augmente de facto sa faiblesse structurelle. Cc plus, une plaque mince en pierre a une sensibilité aux écarts thermiques accrues. Enfin, la pierre, quelle qu'elle soit, est un matériau malaisé à travailler et à mettre en forme. Pour remédier à cela, on connaît par WO-A-3 035 994 un panneau en matériau composite comprenant un panneau en résine renforcée de fibres fixé sur une face d'un panneau de pierre. On connaît également par DE-A-10 002 490 et DE-A-10 119 552 des panneaux en pierre renforcés sur une face par un:: feuille de; fiLas de car:one ou une couche de résine chargée en fibres minérales ou artificielles. On connaît également, commercialisée sous le nom d'HONYLITE (marque déru:ée), une plaque de marbre ou de granit fixée sur un panneau d'aluminium en nid d'abeille. Des films de résine, par exemple de la résine epoxy séparent ces éléments tout en assurant la liaison entre eux. En variante, le panneau en nid d'abeille est en polycarbonate, en polypropylène ou en fibrer2 De tels matériaux ne r&nlvent que partiellement la question de poids de la pierre et de la résistance mécanique du matériau. De plus, leur construction est complexe et onéreuse. Par ailleurs, l'utilisation de matériaux non naturels irrrliue des conditions de mise en oeuvre particulières. L'impact environnemental de l'utilisation de ce type de matériau est par ailleurs important. L'invention vise plus particulièrement à proposer un matériau de construction cur: ;,L,osite à base de pierre d'un poids inférieur de manière significative à celui de la pi,iTre, tout en étant aisé à fabriquer et à utiliser avec un impact environnemental minimal. A cet effet, l'invention a pour objet un matériau composite à base de pierre comprenant une plaque de pierre et au moins une couche d'un matériau de renfort, caractérisé en ce qu'au moins une couche de matériau de renfort est une feuille en fibres végétales. Un tel matériau présente une solution simple et aisée à réaliser en associant une plaq de pierre à au moins une feuille de fibres végétales. L'utilisation de fibres végé:ales permet de limiter les coûts de fabrication comparativement à l'utilisAi:Dn de fibres de renfort artificielles telles que des fibres de carbone ou d'autres polymères, tout en étant aisé à mettre en oeuvre. De plus, l'impact environnemental de l'utilisation d'une feuille de fibres végétales est inférieur à celui de l'utilisation de fibres artificielles, la production de ces dernières induisant une pollution importante. Par ailleurs, le poids du matériau composite reste limité, la feuille de fibres végétales ayant, par nature, un poids négligeable par rapport à celui de la plaque de pierre. On réalise ainsi le renfort d'une plaque de pierre sans augmenter significativement son poids. Selon des aspects ,vantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel rr atérLu peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - La feuille de fibres végétales est une feuille de fibres de lin. - La feuille de fibres de lin est de type tissé. - La feuille de fibres de lin est de type non tissé. - La plaque de pierre est formée par une plaque d'ardoise. - la plaque de pierre est formée par une plaque de marbre. - la plaque de pierre est formée par une plaque de granit. - la plaque de pierre est formée par une plaque de grès. - la plaque de pierre est formée par une plaque d'une pierre calcaire. - la :)laque de pierre est réalisée à partir de pierre reconstituée. - j moins une couche d'un autre matériau est intercalée entre la plaque de pierre et la feuille de fibres végétales. - Au moins une couche d'un autre matériau intercalée entre la plaque de pierre et la feuille de fibres végétales est d'origine végétale. - Au moins une couche d'un autre matériau intercalée entre la plaque de pierre et la feuille de fibres végétales est formée une plaque de liège. - La couche d'autre matériau d'origine végétal_ E t formée par des fibres de cellulose. - Une couche d'autre matériau est disposée sur chaque face d'une feuille de fibres végétales, au moins une plaque de pierre formant une face externe du matériau composite. - Une couche d'autre matériau est disposée sur chaque face d'une feuille de fibres végétales, deux plaques de pierre formant les faces externes du iau composite. - Une couche d'un autre matériau est disposée sur chaque face d'une laque de pierre, une feuille de fibres végétales étant fixée sur chaque face libre de la couche de matériau, les faces externes du matériau composite étant formées par un autre matériau. - Une couche d'autre matériau est disposée sur chaque face d'une feuille de fibres végétales, au moins une plaque de pierre formant une face externe du matériau composite. - Les plaques de pierre formant les faces externes du matériau posite sont Ce nature différente. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages 3 celle-ci apparaitront plus clairement à la lecture de la der7'': tipn de plusieurs modes de réalisation de l'invention, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - La figure 1 est une vue en coupe d'un matériau composite conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe, à la même échelle, d'un matériau composite conforme à un second mode de réalisation de l'invention et - la figure 3 est une vue en coupe, à la même échelle, d'un matériau composite conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention. La figure 1 illustre un premier mode de réalisation d'un matériau composite 1 à base de pierre. Une plaque de pierre 2 est schématiquement illustrée en coupe. Avantageusement, il s'agit d'une pierre naturelle dont l'emploi dans le domaine de la construction est connu, par exemple, du fait de ses qualités physico-chimiques et/ou de sa facilité de mise en oeuvre. En particulier, on choisira une pierre dont la mise en forme de plaque mince est aisée. Pour cela, dans l'exemple, une plaque d'ardoise est utilisée, étant entendu que l'invention s'applique de manière non limitative et concerne tout type de pierre, par exemple du marbre, du granit, du grès ou une pierre calcaire, y compris des pierres reconstituées à partir de poudre minérale. Une plaque d'ardoise telle que couramment employée a une (f.paieur généralement voisine de 3 cm, ce qui correspond à un poids d'environ 90kg par m2. Ici, la plaque d'ardoise 2 a une épaisseur comprise entre 3 mm et 10 mm, pour un poids compris entre 9 kg/m2 et 30 kg/m2. Pour obtenir de telles plaques, à partir de pierre brute, on utilise avantageusement des moyens de coupe connus en soi tels que des machines de découpe à fil diamant qui permettent, outre I'ditention de telles épaisseurs, d'obtenir des formes avec une précision qui d pend de la tension du fil de coupe et de son diamètre. Une telle réduction du oids et de l'épaisseur de la plaque d'ardoise induit, de facto, une plus grande faibles_e structurelle de la plaque 2, en particulier une résistance aux chocs moindre que celle d'une plaque d'ardoise d'épaisseur courante. Une feuille de fibres végétales 3 est fixée sur une face 4 de la plaque 2. Cette feuille constitue une couche de matériau de renfort d9 la plaque d'ardoise 2. Les fibres végétales sont, de manière préférée, des fibres de ..n. En variante, les fibres végétales sont d'une autre nature, il s'.7.git 28[ exemple de fibres de cellulose. La feuille de lin 3 est tissée, les fibres étant régulièrement orientées selon deux directions perpendiculaires. En variante, la feuille de fibres végétales est de type non tissé. L'épaisseur El du matériau 1 est majoritairement due à l'épaisseur de la plaque 2. En l'espèce, à titre d'exemple, pour un matériau 1 d'épaisseur El de 10 mm, la plaque 2 a une épaisseur E2 de 7 mm. La fixation de la feuille 3 sur la face 4 de la plaque 2 permet d'obtenir un matériau 1 dont une face externe 5 est formée par la plaque d'ardoise 2 et l'autre face 6, opposée à la face 5, par la feuille 3. Pour effectuer cette fixation, on utilise avantageusement le procédé de l'infusion. Ce procédé, connu en soi, consiste à positionner les pièces à solidariser, ici la plaque 2 et la feuille 3, dans une enveloppe dans k luelle on fait le vide. La dépression intérieure ainsi créée permet d'aspirer un produit adhésif, sous forme liquide, qui va assurer la fixation des pièces entre elles en leur conférant un aspect monobloc. Un tel procédé permet de réaliser des pièces dans une plage d'épaisseur et/ou de dimensions importantes, toute en permettant la reproductibilité des pièces ainsi réalisées et en permettant la mise en d'une grande vs..lié.:à de matériau. On conçoit que la solidarisation de la plaque 2 avec la feuille 3 puisse être effectuée par d'autres techniques connues en soi, par exemple par moulage au contact ou en utilisant une feuille c' res végétales pré-imprégnée d'un produit adhésif dont la mise en oeuvre se fait, par exemple, sous l'effet de la chaleur. Une telle technique est connue sous le terme de prépreg. La figure 2 illustre un autre mode de réalisation de l'invention. Les éléments communs avec la figure 1 sont référencés par les mêmes numéros, augmentés de 20. Dans ce mode de réalisation et comme pour le premier mode de réalisation, l'ardoise constitue la pierre utilisée et le lin forme les fibres végétales de la feuille. Comme précédemment, d'autres pierres et/ou fibres végétales peuvent être employées. Une plaque d'ardoise 22 est reliée, par une face 24, une couche 7 d'un autre matériau formant une couche de renfort. Ici, il s'agit d'un m -,,ériau d'origine végétale. Avantageusement, la couche 7 est formée par une plaque de liège. Le liège est un matériau léger, avec des caractéristiques d'isolation thermique et phonique importantes, tout en étant difficilement inflammable. Ces caractéristiques, alliées à une bonne tenue en milieu humide, rendent son utilisation dans le domaine du bâtiment intéressante. En variante, la couche 7 est formée par un autre matériau d'origine végétale tel que de la cellulose. Une feuille de lin 23 est fixée, par une face 26' sur la plaque de liège 7. Comme précédemment, une face 25 de la plaque d'ardoise 22 et une face 26 de la feuille de lin 23 forment les faces externes du matériau com.)osite 21. En d'autres termes, la plaque de liège 7 est prise en sandwich entre la plaqu) d'ardoise 22 et la feuille de lin 23. Dans un tel mode de réalisation, l'épaisseur totale E21 du matériau composite 21 est essentiellement due à l'épaisseur E7 de la plaque 7 et, ,:211 une moindre mesure, à l'épaisseur E22 de la plaque d'ardoise 22. En variante, la plaque de liège 7 et la plaque d'ardoise 22 sont de même épaisseur. Dans d'autres modes de réalisation, les épaisseurs respectives des plaque de liège 7 et d'ardoise 22 sont différentes de celles décrite . On réalise ains:j un matériau composite 21 dont le poids est toujours inférieur au poids d'une plaque d'ardoise de même épaisseur E21, tout en offrant une résistance et une isolation supérieures. La présence de la plaque de liège 7 augmente la résistance aux chocs du matériau composite 21 par rapport au matériau composite 1, tout en maitrisant le poids du matériau. On conçoit que le procédé de fabrication d'un tel matériau composite 21 est, avantageusement, le même que celui employé pour fabriquer le matériau composite 1. La figure 3 illustre un autre mode de réalisation de l'invention. Les éléments communs avec les figures 1 et 2 sont référencés par les mêmes numéros augmentés de 30. Ici, le rn'..téri,.0 ,)osi',,3 31 comprend une feuille de lin 33 dont les deux faces 36, 36' sont solidaires, chacune, d'une couche d'un autre matériau. En l'espèce, il s'agit de deux plaques de liège 37 et 37'. Dans l'exemple ces plaques ont la même épaisseur. En variante, les plaques 37, 37' n'ont pas la même épaisseur. Dans d'autres modes de réalisation non illustrés, les couches d'autres matériaux sont formées à partir d'autres matériau que le liège. De même chaque couche peut être de nature différente. Deux plaques d'ardoise 32, 32' sont fixées sur les plaques de liège 37, 37' par, respectivement, une face 34, 34'. Les autres faces 35, 35' libres des plaques d'ardoise 32, 32' forment les faces externes visibles du me Illau composite 31. Dans l'exemple, l'épaisseur E31 du matériau composite 31 est globalement égale à deux fois la somme des épaisseurs E7. E22 de la plaque de liège 7 et de la plaque d'ardoise 22 du r _1é' mu composite 21 tel qu'illustré à la figure 2. Dans d'autres modes de réalisation non illustrés, la plaque d'ardoise occupe la position centrale dans le matériau composite, en lieu et place de la feuille de lin 33 de la figure 3. Une feuille de lin est fixée sur chacune des deux faces de la plaque d'ardoise. Une couche d'un autre matériau, par exemple, une plaque de liège est fixée sur chacune des feuilles de lin. Les faces externes des plaques de liège peuvent être couvertes, chacune par une feuille de lin ou par un autre matériau, par exemple une autre plaque d'ardoise. En variante, on peut fixer un autre matériau sur la feuille de lin externe. Ainsi on réalise un matériau composite à par plusieurs Jes de pierre, de feuilles de lin et d'autres rr£.c,,I.riau, REVENDICATIONS1. Matériau composite à base de pierre (1 ; 21 ; 31) comprenant une plaque de pierre (2 ; 22 ; 32) et au moins une couche d'un matériau de renfort, caractérisé en ce qu'au moins une couche de matériau de renfort est une feuille en fibres végétales (3 ; 23 ; 33). 2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille de fibres végétales est une feuille de fibres de lin (3 ; 23 ; 33). 3. Matériau selon la revendici- :-)n 1, caractérisé en ce que la plaque de pierre est formée par une plaque d'ardoiE,r3 (2 ; 22 ; 32). 4. Matériau selon l'une des r2vendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une couche (7, 7' ; 37, 37') d'un autre matériau est intercalée entre la plaque de pierre (2 ; 22 ; 32) et la feuille de fibres végétales (3 ; 23 ; 33). 5. Matériau selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'au moins une couche d'un autre matériau intercalé entre la plaqi pierre (2 ; 22 ; 32) et la feuille de fibres végétales (3 ; 23 ; 33) est d'origine végétale (7, 7' ; 37, 37'). 6. Matériau selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins une couche d'un autre matériau intercalé entre la r :7; u e de pierre (2 ; 22 ; 32) et la feuille de fibres végétales (3 ; 23 ; 33) est fore :ar une plaque de liège (7, 7' ; 37, 37'). 7. Matériau selon la re endication 4, caractérisé en ce qu'une couche d'un autre matériau (37, 37') est ckposée sur chaque face (36, 36') d'une feuille de fibres végétales (33), au moins une plaque de pierre (32, 32') formant une face externe (35, 35') du matériau composite (31). 8. Matériau selci h revendication 7, caractérisé en ce qu'une couche d'un autre 25 matériau (37, 37') est disposée sur chaque face (36, 36') d'une feuille de fibres véles (33), deux plaques de pierre (32, 32') formant les faces externes (35, 35') du m_lériau composite (31). 9. Matériau selon la revendication 8, caractérisé en ce que les plaques de pierre (32, 32') formant les faces externes (35, 35') du matériau composite (31) sont de nature différente. 10.- M,riau selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une couche d'un autre 5 matériau disposée sur chaque face d'une plaque de pierre, une feuille de fibres végétales étant fixée sur chaque face libre de la couche de matériau, les faces externes du matériau composite étant formées par un autre matériau. 10