Brevet FR3113410A1 — publié le 20220218

L’invention présente une Utilisation de grains de céréales éclatés (1) comme granulats pour la fabrication de matériaux de construction allégés de type mortier, panneaux, plaques, matériaux d’isolation, plâtre ou béton. Utilisation de grains de céréales éclatés comme granulats pour la fabrication de matériaux de construction allégés Domaine de l’invention La présente invention concerne le domaine des matériaux de construction, tels que des mortiers, panneaux et structures en plâtre ainsi que des agrégats pour la préparation de matériaux de construction notamment en plâtre, sous forme de panneaux, de carreaux ou de blocs, ou de cloisons sèches. Plus particulièrement, l’invention concerne l’allégement de matériaux de construction par incorporation d’agrégat de faible densité. A cet effet il est connu d’utiliser des matériaux minéraux tels que la Perlite ou la Vermiculite comme un adjuvant dans le processus de fabrication de certains matériaux de construction. État de la technique On connait dans l’état de la technique la demande de brevet internationale WO2012116325 qui concerne une plaque de plâtre légère et de densité réduite comprenant de la vermiculite à fort foisonnement possédant des capacités de résistance au feu qui sont au moins comparables sinon supérieures aux plaques de plâtre commerciales classées résistantes au feu comprenant une teneur en gypse, un poids et une densité bien plus élevés. On connaît aussi par le brevet français FR2878519 des agrégats artificiels utilisés pour la fabrication de bétons, plâtres et mortiers allégés. Ce document de l’art antérieur propose l'utilisation de particules de polymère organique incluant, préalablement à leur expansion, des microparticules de graphite, à titre d'agrégats artificiels pour remplacer totalement ou partiellement des agrégats naturels genre sable ou gravier, dans le cadre de la fabrication de matériaux de construction allégés. La teneur des particules de polymère organique en microparticules de graphite, exprimée en poids par rapport au poids desdites particules, est comprise entre 1 et 20 %, de préférence entre 2 et 3 %. Le brevet espagnol ES2170612A1 décrit une autre solution de plâtre incorporant du liège pour réduire son poids, sous la forme d’un mélange comprenant des déchets de liège granulé et des billes de polystyrène expansé de granularité moyenne. La demande de brevet WO2011114301 décrit un bloc fabriqué à partir d'un matériau composite de plâtre, de granulés de liège expansé et de fibres textiles. Ce bloc peut également être fabriqué avec d'autres matériaux, tels que du béton léger (avec de l'argile expansée ou d'autres matériaux légers, y compris des granules de liège expansé). On connait encore le brevet FR2959440 décrivant une plaque de plâtre comprenant : - au moins un parement ; - au moins une couche de charges légères enrobées de sulfate de hydraté et chaque charge légère enrobée présentant un diamètre moyen compris de 200 µm à 5 mm; - au moins une couche de liaison entre le parement et la couche de charges légères enrobées de sulfate de calcium hydraté ladite couche de liaison comprenant du plâtre et ne comprenant pas de charges légères enrobées de sulfate de calcium hydraté. Inconvénients de l’art antérieur Les solutions de l’art antérieur ne permettent toutefois pas de réduire significativement le poids tout en préservant les qualités mécaniques ; en effet, la différence de densité n’est pas suffisante pour modifier substantiellement le poids du mélange, alors que les différences de qualité mécanique dégradent significativement la résistance d’ensemble du mélange en modifiant les mécanismes de prise du plâtre. Solution apportée par l’invention Afin de remédier à ces inconvénients, l’invention concerne selon son acception la plus générale l’utilisation de grains de céréales éclatés comme granulats pour la fabrication de matériaux de construction allégés de type mortier, panneaux, plaques, matériaux d’isolation, plâtre ou béton. De préférence, les céréales sont du maïs, de préférence du maïs à pop-Corn de type « Champignon » (ou « mushroom » en anglais). Avantageusement, les grains de céréales éclatés sont enrobés par du plâtre et/ou par une substance hydrofuge, de préférence de gomme-laque. L’invention concerne aussi des granulats légers aptes à être utilisés pour la fabrication de matériaux de construction allégés de type mortier, panneaux, plaques, matériaux d’isolation, plâtre ou béton caractérisé en ce qu’ils sont constitués de grains de céréales éclatés enrobés par une substance hydrofuge, avantageusement des grains de maïs de type « champignon » éclatés enrobés par une substance hydrofuge. L’invention concerne aussi des matériaux de construction comportant du plâtre ou béton moulé caractérisé en ce qu’il comprend entre 0,5 et 1 grammes par cm3 de grains de céréales éclatés, lesdits grains de céréales éclatés étant de préférence constitués par du maïs de type « Champignon » enrobé d’une substance hydrofuge incorporés dans un volume de plâtre moulé. Selon un premier exemple de mise en œuvre, le matériau de construction est constitué par un panneau formé de plâtre moulé avec au moins une feuille de carton, le volume de plâtre moulé incorporant des grains de céréales éclatés enrobé d’une substance hydrofuge incorporés dans un volume de plâtre moulé. Selon un deuxième exemple de mise en œuvre, le matériau est constitué des billes de grains de céréales éclatés enrobé d’une couche de plâtre. Selon un troisième exemple de mise en œuvre, le matériau est constitué des billes de grains de maïs à pop-corn éclatés enrobé d’une première couche de substance hydrofuge et d’une deuxième couche de plâtre. Description détaillée d’exemples non limitatifs de réalisation La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant aux exemples non limitatifs de réalisation illustré par les dessins annexés où : la représente une vue en coupe d’un panneau de plâtre correspondant à un premier exemple de réalisation la représente une vue en coupe d’une bille d’isolation correspondant à un deuxième exemple de réalisation. Principes généraux de l’invention L’invention est basée sur l’utilisation de matériaux végétaux, et plus précisément de graines végétales à haute teneur en amidon, éclatés pour augmenter le volume par expansion, selon la technique de production du pop-corn. Le pop-corn désigne le maïs éclaté et soufflée produit par un chauffage fort de grains de maïs à éclater généralement de type Zea mays variété. everta. L'intérieur des grains de maïs à pop-corn est en grande partie composé d'amidon sous forme de granules, lesquels contiennent de l'eau entre 8 et 25 % et de préférence de 14% à 16%. Lorsque l'on fait chauffer les grains à la température thermoplastique de l’amidon (environ 230°), l'eau contenue dans le granule entre en ébullition et se transforme en vapeur. Elle se concentre alors au centre du granule, repoussant l'amidon en périphérie. Celui-ci, du fait de la température et de la pression, commence à cuire et devient visqueux, permettant l'agglutination des granules entre eux. Aux alentours de 180 °C, comme la vapeur occupe un plus grand volume que l'eau liquide, l'enveloppe est alors soumise à une forte pression et se rompt subitement. Le péricarpe, peau de la graine, résiste jusqu’à une pression de 9 atmosphères. Cette pression atteinte, l’amidon forme une mousse aléatoire. Le maïs à pop-corn peut éclater sous deux formes différentes : Mushroom (champignon) ou Butterfly (papillon). La forme champignon est particulièrement adaptée à l’invention ; elle est obtenue à partir de variétés de maïs développées à la fin des années 1990 pour produire des pop-corn exclusivement champignon, se caractérisant par un germe de petite dimension permettant une répartition quasi-sphérique de la masse d’amidon dans le grain, et une expansion, lors du chauffage, en forme de bille. Cette mousse d’amidon produite naturellement sensible à l’humidité et se dénature rapidement au contact de l’eau. Pour permettre une prise du plâtre (2) dans lequel les graines éclatées (1) sont incorporées, l’invention prévoit préférablement d’imperméabiliser les grains éclatés en pulvérisant une substance hydrofuge (3) sur les graines éclatées, par exemple une solution d’alcool et de gomme laque permettant de réaliser cette barrière à l’eau pendant le temps de prise du plâtre. Les graines éclatées (1) sont incorporées dans un substrat (2), de préférence du plâtre dans une proportion comprise entre 0.05 et de préférence entre 0.08 et 1 g/cm 3 , et de préférence de 0.1 g/cm 3 du matériau. Selon un mode de réalisation particulier, les brisures (4) de graines éclatées sont également incorporées dans le substrat de plâtre (2). On peut adjoindre un tissage de chanvre ou de cisale pour donner à ce composé une structure extrêmement résistante. On obtient alors un matériau armé. Ce composé de plâtre/pop-corn peux être aisément moulé pour obtenir diverses formes. Exemples de mise en œuvre A titre d’exemple, l’invention est mise en œuvre sous forme d’une éprouvette cylindrique de 61 centimètres de circonférence et de 157 centimètres de haut, en plâtre, contenant environ 850 grammes de popcorn enrobé de gomme-laque. Le cylindre présente un poids d’environ 4,7 kg avec une densité d’environ 101 kg/m 3 .La représente une autre mise en œuvre sous forme de billes d’isolation, constituées par des grains (1) de maïs éclaté, préalablement enrobé de gomme-laque (3) puis par une deuxième couche de plâtre (5). Ces billes solides constituent un isolant thermique, phonique et permettent de réalisation une protection ignifuges à disposer dans des combles par exemple. Dans le cas de l’utilisation des brisures de pop-corn. Elles sont ajoutées dans la pâte de plâtre servant à réaliser le cœur (1). Pendant le séchage des plaques lorsque la température augmente, elles se solubilisent et migrent avec l'eau vers la surface de la plaque. - Utilisation de grains de céréales éclatés (1) comme granulats pour la fabrication de matériaux de construction allégés de type mortier, panneaux, plaques, matériaux d’isolation, plâtre ou béton. - Utilisation de grains de céréales éclatés (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les céréales sont du maïs à pop-corn. - Utilisation de grains de céréales éclatés (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que les céréales sont du maïs à pop-corn de type « Champignon ». - Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les de grains de céréales éclatés (1) sont enrobés par une substance hydrofuge (3). - Utilisation de grains de céréales éclatés (1) selon la revendication 1 ou 3, caractérisée en ce que de grains de céréales éclatés (1) sont enrobés par du plâtre (5). - Utilisation de grains de céréales éclatés (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite substance hydrofuge est constituée de gomme-laque. - Granulats légers aptes à être utilisés pour la fabrication de matériaux de construction allégés de type mortier, panneaux, plaques, matériaux d’isolation, plâtre ou béton caractérisé en ce qu’ils sont constitués de grains de céréales éclatés (1) enrobés par une substance hydrofuge (3). - Granulats légers selon la revendication 7 caractérisé en ce qu’ils sont constitués de grains (1) de maïs à pop-corn de type « champignon » éclatés enrobés par une substance hydrofuge (3). – Matériau de construction comportant du plâtre ou béton moulé caractérisé en ce qu’il comprend entre 0,5 et 1 grammes de grains de céréales éclatés par cm 3 de matériau. – Matériau de construction selon la revendication précédente caractérisé en ce que lesdits grains de céréales éclatés sont constitués par du maïs de type « Champignon » enrobé d’une substance hydrofuge incorporés dans un volume de plâtre moulé. – Matériau de construction selon la revendication 9 caractérisé en ce qu’il est constitué par un panneau formé de plâtre incorporant des grains de céréales éclatés enrobés d’une substance hydrofuge et moulé avec au moins une feuille de carton. – Matériau de construction selon la revendication 9 caractérisé en ce qu’il est constitué des billes de grains de céréales éclatés enrobé d’une couche de plâtre. - Matériau de construction selon la revendication 9 caractérisé en ce qu’il est constitué des billes de grains de maïs éclatés enrobé d’une première couche de substance hydrofuge et d’une deuxième couche de plâtre.