Brevet FR3116287A1 — publié le 20220520

La présente invention concerne une plaque de parement à base de terre dont l’âme comprend entre 2 et 10 % en poids de cristallisateur; entre 15 et 80 % en poids de liant sélectionné parmi le laitier, le métakaolin et la plâtre et, éventuellement de la chaux; et entre 80 et 20 % en poids d’une terre ayant une granulométrie inférieure ou égale à 5 mm ; un procédé de fabrication d’une telle plaque de parement et une utilisation d’au moins un cristallisateur pour la fabrication d’une plaque de parement à base de terre. Plaquette de parement à base de terre Domaine de l’invention La présente invention concerne une plaque de parement à base de terre. Etat de l’art Il est courant d’utiliser des plaques de parement à base de plâtre pour réaliser des cloisons verticales ou horizontales telles que, par exemple, des cloisons de séparation ou des plafonds. Ces plaques sont des plaques composites comportant deux couches extérieures (typiquement en carton) et une âme en plâtre. Le plâtre, de formule chimique CaSO 4 , 1/ 2 H 2 0, résulte de la calcination du gypse naturel ou synthétique. En présence d'eau, le gypse calciné subit une réaction d'hydratation et se transforme à nouveau en dihydrate de sulfate de calcium (CaSO 4 .2 H 2 0 : gypse). Le processus de fabrication du plâtre est donc un processus très énergivore, ce qui constitue un problème en lien avec les nouvelles règlementations environnementales. En effet, une nouvelle réglementation environnementale pour les bâtiments neufs va voir le jour cette année en France (RE 2020), laquelle règlementation va imposer d’améliorer encore la performance environnementale d’un bâtiment en prenant en compte non plus seulement l’isolation mais bien les impacts environnementaux globaux associés à cette construction et donc le coût énergétique de l’ensemble des matériaux utilisés. Dans ce cadre, il convient d’envisager de nouvelles plaques de parement, dont le coût énergétique serait réduit. Maintenant, la réponse à cette problématique n’est pas si simple dans la mesure où il ne suffit pas de diminuer le taux de gypse puisque les normes imposent pour ces plaques des contraintes mécaniques de résistance et de flexion à la charge. En outre, une solution ne pourrait être viable que si la matière remplaçant le plâtre n’est pas plus coûteuse ou pas beaucoup plus, ce qui constitue encore un problème en soi. Face à l’ensemble de ces problèmes, aucune alternative à la plaque de parement en plâtre ayant des caractéristiques satisfaisantes n’a pas être obtenu jusqu’alors. Les inventeurs ont maintenant développé un nouveau mélange à base de terre formant l’âme et qui permet d’obtenir une plaque de parement satisfaisant aux normes en terme de résistance aux contraintes mécaniques et de flexion à la charge. Dans le même temps, la plaque obtenue présente un bilan énergétique bien plus favorable que les plaques de parement classiques à base de plâtre, ce qui la rend bien plus attractive que les plaques de parement actuelles en lien avec la future norme RE 2020. En conséquence, un premier objet de l’invention porte sur une plaque de parement à base de terre, caractérisée en ce que l’âme comprend : a) entre 2 et 10 % en poids (par rapport au poids total de l’âme) de cristallisateur ; de préférence entre 3 et 8% et, de manière particulièrement préférée, entre 4 et 6% ; b) entre 15 et 80 % en poids de liant sélectionné parmi le laitier, le métakaolin et le plâtre et, éventuellement de la chaux; de préférence entre 20 et 60% et, de manière particulièrement préférée entre 25 et 55% ; et b) entre 80 et 20 % en poids d’une terre ayant une granulométrie inférieure ou égale à 5 mm, de préférence entre 70 et 30% et, de manière particulièrement préférée entre 60 et 30% en poids. Selon un mode de réalisation préféré, la plaque de parement selon l’invention comprend deux feuilles (ex. papier, carton, etc.) entre lesquelles est disposée l’âme Un deuxième objet de l’invention porte sur un procédé de fabrication d’une telle plaque de parement comprenant une étape de formage comprenant le déversement d’une gâchée principale et le formage de la plaque de parement, une étape de prise et une étape de séchage ; dans lequel la gâchée principale comprend de l’eau et de la terre, caractérisée en ce que la gâchée principale comprend : a) entre 40 et 150 parts d’eau (par rapport au poids total de la gâchée principale), de préférence entre 50 et 100 parts en eau et, de manière particulièrement préférée, entre 60 et 80 parts en eau, b) 100 parts d’une composition(par rapport au poids total de la gâchée principale) comprenant : – entre 2 et 10 % en poids de cristallisateur (par rapport au poids total de la composition) ; - entre 15 et 80 % en poids de liant; de préférence entre 20 et 60% et, de manière particulièrement préférée entre 25 et 55% ; et - entre 80 et 20 % en poids d’une terre ayant une granulométrie inférieure ou égale à 5 mm, de préférence entre 70 et 30% et, de manière particulièrement préférée entre 60 et 30% en poids. Selon un mode de réalisation préféré, la plaque de parement comprend deux feuilles entre lesquelles est disposée l’âme et l’étape de formage comprend alors : – la fourniture d’une première feuille ; - le déversement d’une gâchée principale ; – la fourniture d’une seconde feuille ; et – le formage de la plaque de parement notamment à l’aide d’un extrudeur ou d’une presse. Un troisième objet de l’invention porte sur une utilisation d’au moins un cristallisateur pour la fabrication d’une plaque de parement à base de terre. Avantageusement, l’âme de ladite plaque de parement comprend entre 15 et 80 % en poids de liant; et entre 80 et 20 % en poids d’une terre ayant une granulométrie inférieure ou égale à 5 mm. Avantageusement encore, l’âme de ladite plaque de parement comprend entre 2 et 10 % en poids (par rapport au poids total de l’âme) de cristallisateur. Description détaillée de l’invention Le premier objet de l’invention concerne donc une plaque de parement dont l’âme comprend : a) entre 2 et 10 % en poids (par rapport au poids total de l’âme) de cristallisateur ; de préférence entre 3 et 8% et, de manière particulièrement préférée entre 4 et 6% ; b) entre 15 et 80 % en poids de liant, de préférence entre 20 et 60% et, de manière particulièrement préférée entre 25 et 55% ; et b) entre 80 et 20 % en poids d’une terre ayant une granulométrie inférieure ou égale à 5 mm, de préférence entre 70 et 30% et, de manière particulièrement préférée entre 60 et 30% en poids. Par « cristallisateur », appelé parfois également minéralisant, on entend des composés à même de former par une réaction qualifiée de minéralisation des complexes cristallins et insolubles avec les composés solubles du mortier (la chaux libre). A titre d’exemple de tels composés, on peut citer par exemple des sels de silicates, des sels de carbonate (ex. natron), des sels d’alginates. De tels cristallisateurs sont connus pour une utilisation dans l’imperméabilisation des bétons, notamment sous les dénomination PENETRON, XYPEX, minéralisant B HYDRO-MINERAL, etc. De préférence, on entend par « cristallisateur » un sel de silicate. Les inventeurs ont en effet mis en évidence que ce cristallisateur permettait d’obtenir tout à la fois une bonne prise de l’âme de la plaque et, simultanément un bon comportement mécanique ce qui n’a rien d’évident. Dès lors, le cristallisateur est choisi dans le groupe comprenant le silicate de sodium, le silicate de potassium, le silicate de calcium, le silicate de magnésium, et leurs mélanges. De préférence, le cristallisateur comprend du silicate de potassium. En lien avec le liant, on en choisira un présentant une granulométrie inférieure ou égale à 200 µm, de préférence inférieure ou égale à 100 µm. Par « laitier », on entend les scories formées en cours de fusion ou d’élaboration du métal par voie liquide. Il s’agit d’un mélange composé essentiellement de silicates, d’aluminates et de chaux avec divers oxydes métalliques à l’exception des oxydes de fer. Par « métakaolin », on entend le produit d’une calcination de kaolin et/ou d’argile kaolinique. Par « plâtre », on entend en général aussi bien le plâtre pris, c’est-à-dire le dihydrate de sulfate de calcium, que le plâtre non pris, c’es à dire l’hémihydrate de sulfate de calcium. On pourra tout aussi bien utiliser du plâtre classique, du plâtre machine, du plâtre rose de Paris, etc... Par « chaux, » on entend de la chaux artificielle laquelle comporte essentiellement de l’oxyde de calcium et de magnésium et/ou de l’hydroxyde de calcium et de magnésium. Avantageusement, la chaux est choisie dans le groupe comprenant la chaux hydraulique et de la chaux aérienne. Maintenant, lorsque le liant comprend de la chaux, l’âme comprend entre 0 et 25% en poids (par rapport au poids total de l’âme). Selon un mode de réalisation préféré, le liant est du plâtre. Selon un autre mode de réalisation préféré, le liant est du laitier avec, éventuellement, de la chaux. Par « terre », on entend une terre issue d’opérations de terrassement ou d’excavation (carrière), à l’exclusion de la terre végétale. Cette terre pourra donc présenter une très grande diversité de nature en fonction du site dont elle provient. Une telle terre pourra comprendre le gypse, le limon, le calcaire, la silice, l’argile et leurs mélanges. De préférence, ladite terre n’est pas du gypse. Avantageusement, la terre utilisée présentera une granulométrie inférieure ou égale à 3 mm, à titre d’exemple inférieure ou égale à 2 mm, et de préférence inférieure ou égale à 1 mmm. Selon un mode de réalisation particulier, la terre comprend de l’argile. En effet et comme décrit dans le brevet FR 2916462 B1, l’argile permet d’améliorer de façon sensible les performances acoustiques de la plaque de parement en augmentant la capacité de la plaque à limiter la propagation des ondes sonores. Avantageusement, l’âme comprend, à titre de terre, entre 5 et 50% d’argile, de préférence entre 5 et 25% d’argile (par rapport au poids total de l’âme). A titre d’argile, on peut citer les phyllosilicates comprenant notamment comme argiles, l’antigorite, le chlorite, la dickite, la greenalite, l’hallosysite, l’illite, la kaolinite, la montmorillonite, la nacrite, la sépiolite, la smectite et la vermiculite. Selon un mode de réalisation préférée, l’âme de la plaque de parement comprend en outre des fibres. Par « fibres », on entend aussi bien des fibres synthétiques (ex. fibres de polypropylène ou de polyéthylène, fibres de verre, fibres de carbone, etc.) que des fibres naturelles (ex. fibres de cellulose). Les fibres en question peuvent être courtes (3 à 6 mm en moyenne) ou bien longues (10 à 24 mm en moyenne) ou de dimensions intermédiaires. Avantageusement, l’âme comprend entre 0,1 et 20% en poids (par rapport à son poids total), de préférence entre 0,5 et 10% en poids et, de manière particulièrement préférée, entre 0,5 et 5% en poids. De préférence, les fibres sont des fibres de cellulose (ex. pulpe de papier ou de carton). La plaque de parement selon l’invention présente une épaisseur adaptée à l’utilisation envisagée. Généralement, la plaque de parement a une épaisseur comprise entre 6 et 25 mm, de préférence entre 10 et 20 mm. L’épaisseur la plus courante sur le marché est de 12,5 mm avec des plaques commercialisées sous lé dénomination « BA13 ». Maintenant, et de façon préférentielle, la plaque de parement selon l’invention comprend deux feuilles entre lesquelles est disposée l’âme. Une telle plaque est alors adaptée pour la réalisation de cloisons, de doublage et/ou de plafond. Les feuilles conventionnellement utilisés sont typiquement en cellulose (en papier, en papier recyclé ou en carton) ou en fibre inorganique (par exemple en fibre de verre). De préférence, les feuilles sont en cellulose. Dans le cas des plaques « BA 13 », elles présentent typiquement une épaisseur de papier sur chaque face de 0,3 mm et donc une épaisseur de l’âme de 11,9 mm. Le papier est par exemple un papier avec un grammage de 180g/m 2 . Finalement, l’âme pourra intégrer d’autres adjuvants permettant soit d’améliorer certaines de ses propriétés (ex. agents hydrofugeants, agents ignifugeants, biocides et agents de renforcement.), soit de faciliter sa production (additifs de processabilité) Un deuxième objet de l’invention concerne cette fois un procédé de fabrication d’une telle plaque de parement. Un tel procédé comprend une étape de formage (déversement d’une gâchée principale et formage de la plaque de parement), une étape de prise et une étape de séchage ; dans lequel la gâchée principale comprend : a) entre 40 et 150 parts d’eau (par rapport au poids total), et b) 100 parts d’une composition comprenant : – entre 2 et 10 % en poids de cristallisateur (par rapport au poids total de la composition) ; - entre 15 et 80 % en poids de liant; de préférence entre 20 et 60% et, de manière particulièrement préférée entre 25 et 55% ; et - entre 80 et 20 % en poids d’une terre ayant une granulométrie inférieure ou égale à 5 mm, de préférence entre 70 et 30% et, de manière particulièrement préférée entre 60 et 30% en poids. La composition est équivalente à celle de l’âme de la plaque de parement décrite précédemment. La gâchée principale pourra comprendre d’autres adjuvants, comme ceux susceptibles d’améliorer les caractéristiques de l’âme et décrits précédemment, mais également des additifs de processabilité permettant d’améliorer les propriétés de la gâchée en fonction des conditions de fabrication. Les additifs de processabilité bien connus e l’homme du métier peuvent être notamment des agents d’adhésion, des agents moussants, des agents fluidifiants, des agents épaississants, des agents mouillants, des agents dispersants, des agents régulateurs de prise (accélérateurs ou retardateurs). A titre d’agents d’adhésion, on pourra citer le poly(acétate de vinyle), un poly(alcool vinylique), un amidon, notamment préalablement traité avec un acide ou pré-gélatinisé, une dextrine ou une farine végétale, notamment de blé ou de maïs. A titre d’agents moussants, on peut citer les tensioactifs comme ceux décrits dans les demandes internationales WO 2002/024595A1 et WO 2009/085635 ou, dans la demande de brevet FR 3059662. A titre d’exemple d’agents fluidifiants, on peut citer les Poly Mélamine Sulfonates (PMS), les Poly Naphtalène Sulfonates (PNS) et les Poly Carboxylate Polyoxyéthylène (PCP). A titre d’exemple d’agents épaississants, on peut citer des dérivés cellulosiques comme par exemple la carboxyméthylcellulose, la méthylhydroxypropylcellulose ou la méthylhydroxyethylcellulose, des gommes végétales comme par exemple les gommes acacia, adragante, caroube, dextrane, diutane, gellane, guar, scléroglucane, xanthane, welane, des polyoxydes d'éthylène, de l'amidon ou ses dérivés, la gélatine, les polysaccharides, les hydrocolloïdes, l'agar et les carraghénanes. A titre d’exemples d’agents mouillants, on peut citer les alcools, les polyols et en particulier des diols. A titre d’exemples d’agents dispersants, on peut citer les polymères carboxyliques ou leurs sels ; A titre d’agents régulateurs de prise de type accélérateur, on peut citer le germe de gypse, K 2 SO 4 , le sel de sulfate, le Bali Milled Accelerator (mélange de 50% de gypse, 40% d'amidon et 10% de lignosulfate de calcium. Pour les régulateurs de prise du type retardateur, on peut citer les protéines dégradées ou non, les sucres ou les polyacrylates. Un troisième objet de l’invention porte sur une utilisation d’au moins un cristallisateur pour la fabrication d’une plaque de parement à base de terre telle que décrite précédemment. Avantageusement, l’âme de ladite plaque de parement comprend entre 15 et 80 % en poids de liant et entre 80 et 20 % en poids d’une terre ayant une granulométrie inférieure ou égale à 5 mm. Avantageusement encore, l’âme de ladite plaque de parement comprend entre 2 et 10 % en poids (par rapport au poids total de l’âme) de cristallisateur. De préférence, le cristallisateur est un sel de silicate qui peut être choisi dans le groupe comprenant le silicate de sodium, le silicate de potassium, le silicate de calcium, le silicate de magnésium, et leurs mélanges et, de manière particulièrement préférée, le cristallisateur comprend du silicate de potassium. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif. Exemples Des gâchées comprenant 100 parts en poids des compositions décrites dans le tableau I et 75 parts d’eau ont été préparées pour produire des plaques de parement à base de terre. MATIERE COMPOSITION 1 (% en poids) COMPOSITION 2 (% en poids) COMPOSITION 3 (% en poids) COMPOSITION 4 (% en poids) LAITIER - - 31,7 44,5 CHAUX - - 15,8 22,2 PLATRE 47,5 66,7 - - TERRE 47,5 28,3 47,5 28,3 CRISTALLISATEUR 5 5 5 5 Chaque gâchée est ensuite coulée sur une première feuille de papier (180 g/m 2 ) de sorte à former une âme de 12 mm, puis une deuxième feuille, identique à la première est positionnée par-dessus la gâchée principale. L’étape de formage est ensuite réalisée à l’aide d’une presse appliquée sur l’ensemble. Une fois les plaques obtenues, des tests de résistance à la flexion, de résistance thermique, de résistance au choc et de résistance à la compression sont effectués sur les différentes plaques. Une plaque de parement à base de terre, caractérisée en ce que l’âme comprend : a) entre 2 et 10 % en poids (par rapport au poids total de l’âme) de cristallisateur, de préférence entre 3 et 8% ; b) entre 15 et 80 % en poids de de liant sélectionné parmi le laitier, le métakaolin et la plâtre et, éventuellement de la chaux; de préférence entre 20 et 60% ; et c) entre 80 et 20 % en poids d’une terre ayant une granulométrie inférieure ou égale à 5 mm, de préférence entre 70 et 30% en poids. La plaque de parement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le liant est du plâtre. La plaque de parement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le liant est du laitier et, éventuellement de la chaux. La plaque de parement selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que ladite terre est issue d’opérations de terrassement ou d’excavation (carrière), à l’exclusion de la terre végétale, et en ce qu’elle comprend du gypse, du limon, du calcaire, de la silice, de l’argile ou leurs mélanges. La plaque de parement selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu’elle comprend deux feuilles entre lesquelles est disposée l’âme. La plaque de parement selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le cristallisateur est un sel de silicate choisi dans le groupe comprenant le silicate de sodium, le silicate de potassium, le silicate de calcium, le silicate de magnésium, et leurs mélanges ; de préférence le cristallisateur est le silicate de potassium. Un procédé de fabrication d’une plaque de parement à base de terre comprenant une étape de formage, comprenant le déversement d’une gâchée principale et le formage de la plaque de parement, une étape de prise et une étape de séchage ; dans lequel la gâchée principale comprend de l’eau et de la terre, caractérisée en ce qu’elle comprend : a) entre 40 et 150 parts d’eau (par rapport au poids total), et b) b) 100 parts d’une composition comprenant : - entre 2 et 10 % en poids de cristallisateur (par rapport au poids total de la composition) ; - entre 15 et 80 % en poids de liant sélectionné parmi le laitier, le métakaolin et la plâtre et, éventuellement de la chaux; et - entre 80 et 20 % en poids d’une terre ayant une granulométrie inférieure ou égale à 3 mm. Le procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce qu’il vise la fabrication d’une plaque de parement comprend deux feuilles entre lesquelles est disposée l’âme et l’étape de formage comprend alors : - la fourniture d’une première feuille ; - le déversement d’une gâchée principale ; – la fourniture d’une seconde feuille; et – le formage de la plaque de parement notamment à l’aide d’un extrudeur ou d’une presse. Une utilisation d’au moins un cristallisateur, de préférence un sel de silicate, pour la fabrication d’une plaque de parement à base de terre. L’utilisations selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l’âme de ladite plaque de parement comprend entre 2 et 10 % en poids (par rapport au poids total de l’âme) de cristallisateur et, éventuellement, entre 15 et 80 % en poids de liant sélectionné parmi le laitier, le métakaolin et la plâtre et, éventuellement de la chaux; et entre 80 et 20 % en poids d’une terre ayant une granulométrie inférieure ou égale à 5 mm.