INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le domaine de la construction se doit d’évoluer pour optimiser sa productivité tout en répondant aux enjeux sociétaux et environnementaux. Dans ce contexte, les laboratoires de recherche et les industriels ont proposé des liants de construction bas carbone comportant des quantités réduites en clinker Portland, ou ont tenté de remplacer le clinker Portland par d’autres composants calcinés ayant un bilan carbone moindre que celui du clinker Portland. Toutefois, ces mélanges comportent toujours des quantités élevées de clinker Portland et/ou de composants calcinés.
En effet, même lorsque les liants de construction ne comportent pas de clinker Portland, ces-derniers comprennent tout de même près de 50% en poids du liant de construction en composants calcinés et présentent l’inconvénient de ne pas présenter une résistance mécanique équivalente à celle du ciment Portland de type CEM1 ou CEM2.
Pourtant, il devient urgent de réduire l’empreinte carbone du secteur de la construction et de limiter toujours plus l’utilisation du ciment Portland ou de clinker Portland ou encore de remplacer le ciment/clinker Portland par d’autres composants ayant une empreinte carbone plus faible voire nulle. Pour répondre à cela, les inventeurs ont mis au point un liant de construction comprenant des proportions de clinker, de matrice argileuse crue et calcinée particulières qui permettent de réduire la quantité de clinker et de matrice argileuse calcinée par rapport aux liants de construction contenant du clinker et/ou des composants calcinés tout en présentant une résistance mécanique à 1 jour d’au moins 5 MPa, de préférence de 10 MPa et une résistance mécanique à 28 jours d’au moins 30 MPa, de préférence de 40 MPa.
Ainsi, l’invention porte en particulier sur un liant de construction bas carbone comprenant du clinker, une matrice argileuse calcinée, une matrice argileuse crue et un agent de défloculation. En outre, le rapport massique de la matrice argileuse crue sur la matrice argileuse calcinée est de 0,2 à 7.
Le liant de construction selon l’invention peut être préparé extemporanément ou bien préparé sur un site de production puis éventuellement stocké puis transporté jusqu’au site de construction.
La matrice argileuse crue peut par exemple comporter au moins une espèce minérale sélectionnée parmi : Illite, Kaolinite, Smectite, Vermiculite, Chlorite, Montmorillonites, Muscovite, Halloysite, Sépiolite, et Palygorskite.
Le tableau 1 ci-dessous présente les caractéristiques chimiques de ces espèces minérales. Matrice Argileuse Crue Type d'argile Composition Illite (K,H 3 O)(Al,Mg,Fe) 2 (Si,Al) 4 O 10 [(OH) 2 ,(H 2 O)] Smectite (Na,Ca) 0,3 (Al,Mg) 2 Si 4 O 10 (OH) 2, n H 2 O Kaolinite Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 Bentonite (Na,Ca) 0,3 (Al,Mg) 2 Si 4 O 10 (OH) 2 Vermiculite (Mg,Ca) 0,7 (Mg,Fe,Al) 6 (Al,Si) 8 O 22 (OH) 4, n H 2 O Chlorite (Fe,Mg,Al) 6 (Si,Al) 4 O 10 (OH) 8 Muscovite KAl 2 (AlSi 3 O 10 ) (OH,F) 2 Halloysite Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 Sépiolite Mg 4 Si 6 O 15 (OH) 2 , n H 2 O Palygorskite (Mg,Al,Fe 3+ ) 5 [Si 8 O 20 ](OH) 2 (OH2) 4 n H 2 O
En outre, la matrice argileuse crue peut également comprendre de la Montmorillonite et/ou des argiles dites interstratifiées qui sont des combinaisons complexes (à l’échelle atomique) de plusieurs argiles.
Le type d’argile pourra être déterminé par les méthodes connues de la personne du métier. En particulier, il sera possible d’utiliser de la diffractométrie des rayons X après préparations spécifiques des échantillons selon la méthode dite des lames orientées (cf. Thiry et al. - 2013 - Technique de préparation des minéraux argileux en vue de l’analyse par diffraction des Rayons X et introduction à l’interprétation des diagrammes). Par exemple les conditions suivantes pourront être utilisées : Appareillage : Diffractomètre, par exemple un BRUKER D8 ADVANCE (Géométrie Bragg-Brentano) ; par exemple présentant les réglages suivants : Tube au Cuivre (λ Kα1 ≈ 1.54 Å) Puissance du générateur : 40 kV, 40 mA ; Optiques primaires : fente fixe 0.16° ; fente de Soller 2.5° ; Optique secondaire : fente de Soller 2.5° ; Détecteur LynXeye XE-T Paramètres d’acquisition : Balayage de 4 à 70°2θ ; Vitesse de balayage de 0,03°2θ/seconde, Temps de comptage : entre 20 min et 60 min par pas ; Echantillon tournant.
De façon préférée, un liant de construction selon l’invention comprend au moins 5 % en poids de matrice argileuse crue, de façon plus préférée au moins 15 % en poids de matrice argileuse crue. En effet, le liant de construction selon l’invention présente l’avantage de pouvoir comporter une quantité élevée de matrice argileuse crue sans que cela ne vienne altérer les propriétés mécaniques des matériaux de construction.
Dans un mode de réalisation particulier, les deux parois formant un angle l’une avec l’autre peuvent être maintenues par tout moyen applicable (vis, colle, clou, etc.) et le joint d’étanchéité n’a pas de fonction structurelle de maintien.
Dans un mode de réalisation particulier, les deux parois formant un angle l’une avec l’autre peuvent être maintenues par tout moyen applicable (vis, colle, clou, etc.) et le joint d’étanchéité présente en outre une fonction structurelle de maintien.
Dans un mode de réalisation particulier, les deux parois formant un angle l’une avec l’autre peuvent être maintenues par le joint d’étanchéité qui présente alors une fonction structurelle de maintien.
De manière préférée, le joint d’étanchéité est fabriqué en un polymère synthétique tel qu’un polymère choisi dans la liste des poly(méth)acrylates d’alkyles en C1 à C3, des polyamides, des polycarbonates, des polyéthylènes, des polypropylènes ou des polymères styrènique comme les polystyrènes ou l’acrylonitrile butadiène styrène (aussi appelé « ABS »).
Par « alkyles en C1 à C3 », il est entendu dans le contexte de la présente invention des alkyles choisis dans la liste consistant en méthyle, éthyle, propyle et isopropyle.
De manière plus préférée, le joint d’étanchéité est fabriqué en un polymère styrènique tel que l’acrylonitrile butadiène styrène. Ce type de matériau présente en effet les caractéristiques de rigidité, dureté, porosité, solubilité et facilité d’application utiles dans le cadre de la présente invention.
De manière préférée, la surface courbe (du joint d’étanchéité) est une surface concave. En effet, une surface concave évite la présence de zones de rétention de liquide.
Les parois sont fabriquées en tout type de matériau rigide. De manière préférée, les parois sont fabriquées en un polymère plastique rigide, par exemple en poly(méth)acrylates d’alkyles en C1 à C3, polymères vinyliques tel que le PVC, des polyamides, des polycarbonates, des polyéthylènes, des polypropylènes ou des polymères styrènique comme les polystyrènes ou l’acrylonitrile butadiène styrène. Une paroi en polymère plastique rigide (encore appelé polymère plastique dur) permet notamment un nettoyage facilité.
De manière plus préférée, les parois sont fabriquées en PVC ou en polyéthylène.
Dans un mode de réalisation préféré, le joint d’étanchéité comprend un colorant lui fournissant une coloration à cœur.
Par exemple, la couleur du joint d’étanchéité (et donc le colorant ajouté) peut être choisie pour correspondre à celle des parois de la cage.
De manière préférée, l’animal que la cage peut contenir est choisi dans la liste consistant en un animal domestique tel qu’un chien, un chat, une souris, un furet, un lapin, une poule et un rat, ou non domestique, tels les nouveaux animaux de compagnie (NAC).
En outre, un objet de la présente invention concerne un procédé de fabrication d’un joint d’étanchéité entre au moins deux parois contiguës pour une cage conforme à la description ci-dessus, comprenant les étapes successives suivantes : i) application entre lesdits au moins deux parois contiguës d’un précurseur de joint, ledit précurseur de joint comprenant un solvant A et une matière plastique B ; et ii) durcissement dudit précurseur de joint par évaporation dudit solvant A, caractérisé en ce que le précurseur de joint est appliqué dans l’étape i) de manière à épouser l’angle entre lesdits au moins deux parois contiguës de sorte à réaliser un joint présentant une surface courbe.
Ainsi, la composition particulière du précurseur de joint comprenant un solvant A et une matière plastique B permet une malléabilité suffisante du précurseur de joint pour son application de manière à former une surface courbe.
Par « solvant », il est entendu dans le contexte de la présente invention un liquide permettant de dissoudre et/ou maintenir solubilisé le matériau plastique B. La nature et la quantité de solvant A est à adapter à la nature et la quantité de chaque matériau plastique B. La nature de ces solvants pour chaque matériau plastique B sont connus dans l’art. De manière avantageuse, le solvant A est choisi de manière a présente une température d’ébullition faible pour faciliter son évaporation lors de l’étape ii) du procédé selon la présente invention.
Les proportions du solvant A sont à adapter pour augmenter ou diminuer la fluidité du précurseur de joint selon l’effet et le rendu final voulu. Cette quantité de solvant A dépend de sa nature et de celle de la matière plastique B. Les nature et quantités de solvant A et matière plastique B sont à adapter à chaque combinaison solvant A/matière plastique B applicable pour obtenir un précurseur de joint avec la fluidité/plasticité voulue. Par exemple, une quantité importante de solvant A par rapport à la matière plastique B aura pour effet d’obtenir un précurseur de joint particulièrement fluide. Un tel précurseur de joint peut être avantageux à utiliser lorsque l’on souhaite un pouvoir pénétrant important (par exemple pour remplir des cavités et ainsi diminuer la porosité). La surface courbe est alors typiquement obtenue par capillarité et le joint d’étanchéité obtenu est alors classiquement peu épais. Dans le cas où la quantité de solvant A est faible par rapport à la matière plastique B, le précurseur de joint présente une fluidité faible. Il s’agit alors d’un précurseur de joint pouvant s’apparenter à un mastic dont la plasticité et la malléabilité permettent une application nécessitant un travail d’étalement pour obtenir l’effet désiré. Dans tous les cas de figure, l’évaporation du solvant A permettra le durcissement du joint d’étanchéité.
Préférablement, l’au moins une partie droite 10 et l’au moins une partie cintrée 11 sont de la même matrice thermoplastique.
Un tel composite thermoplastique 1 présente une résistance mécanique améliorée même au niveau de sa courbure. La flexibilité est améliorée, et les fibres du composite thermoplastique 1, en particulier pour l’au moins une partie cintrée 11, ne présentent pas de flambements ou de fissures et présentent une résistance homogène. De plus, un tel composite thermoplastique 1 ne présente pas de dégradation de sa surface. En outre, un tel composite thermoplastique 1 peut être aisément cintré, et sur demande, à proximité du site. Ceci permet de faciliter le transport et le stockage. Avantageusement, un composite thermoplastique 1 satisfait les exigences de la construction et présente des propriétés mécaniques similaires à celles d’une barre d’armature en acier disponible dans le commerce. Le composite thermoplastique 1 est moins coûteux qu’une barre d’armature en acier inoxydable et plus flexible qu’une barre d’armature en époxy et qu’une barre d’armature thermodurcissable. Le composite thermoplastique 1 est également résistant à la corrosion. Enfin, un avantage important du composite thermoplastique 1 réside dans ses propriétés mécaniques. Un tel composite thermoplastique 1 permet de développer les mêmes caractéristiques mécaniques dans les différents bétons et/ou mortiers et/ou matériaux de construction. Ainsi, un tel composite thermoplastique 1 est approprié pour toute structure à renforcer. Grâce au composite thermoplastique 1, un rayon de cintrage r plus petit peut être obtenu, ce qui permet d’améliorer la continuité de forces à l’intérieur d’une structure, pour faciliter l’agencement dans une structure ou entre les composites thermoplastiques 1 et pour réduire l’encombrement à l’intérieur des structures. Ainsi, la structure entière peut être renforcée même si elle a des formes complexes.
Tableau 1 : Propriétés suivant la norme ASTM D7957 : 2020 (thermoplastique selon l’invention, préférablement selon le deuxième mode de réalisation de l’invention B versus un ester de vinyle thermodurcissable VE) Propriété pour la norme ASTM D7957 Critères d’acceptation Thermoplastique B VE Section cintrée 60 % de la valeur minimale Oui Oui Section cintrée 6x le diamètre de la barre d’armature Oui Oui Section cintrée 5x le diamètre de la barre d’armature Oui Oui Rayon cintré 3x le diamètre de la barre d’armature Oui Non
De plus, en ce qui concerne la barre d’armature en acier (SR), la section cintrée peut présenter un facteur f compris entre 3 et 6 sauf pour une barre d’armature revêtue par un époxy qui comprend pour des sections cintrées selon un facteur de 5 ou moins des fissures et/ou ruptures. VE ne peut pas être cintré d’un facteur f de moins de 5 contrairement au composite thermoplastique selon l’invention qui supporte, sans dommages, une section d’un facteur compris entre 3 et 6 et préférablement entre 2 et 6.
Tableau 2 : Propriétés suivant la norme ASTM D7957 : 2020 (thermoplastique selon l’invention, préférablement selon le deuxième mode de réalisation de l’invention B versus un ester de vinyle thermodurcissable VE) Propriété pour la norme ASTM D7957 Critères d’acceptation Thermoplastique B VE Transition vitreuse (DSC) Point milieu 100 °C Oui Oui Degré de durcissement (DSC) 95 % Oui Oui Surface de section transversale - Oui Oui Force de traction En fonction du diamètre 744 MPa pour 13 mm Oui Oui Module de traction 44,8 GPa Oui Oui Contrainte de traction > 1,1 % Oui Oui Résistance au cisaillement transversal 131 MPa Oui Oui Résistance de liaison au béton 7,7 MPa Oui Oui Absorption d’humidité 1 % à 50 °C ; Oui Oui Résistance alcaline 80 % de force de traction après 90 jours/60 °C/pH = 14 Oui Oui Fibre 70 % en masse oui oui
De plus, les mêmes caractéristiques peuvent être trouvées pour un SR sauf pour la DSC, mais pour la section de section transversale, le module de traction, la contrainte de traction, la résistance au cisaillement transversal et la liaison au béton. Ainsi, le composite thermoplastique selon l’invention possède les mêmes qualités que VE ou SR. Le composite thermoplastique selon l’invention permet de suivre les exigences de la norme ASTM D7957. Cependant, le SR ne comprend pas de fibres qui permettent d’améliorer les propriétés mécaniques et chimiques en particulier à la section cintrée.
Tableau 3 : Propriétés mécaniques et/ou chimiques pour un composite thermoplastique selon l’invention comprenant des fibres. Composite thermoplastique comportant des fibres de verre Résistance (MPa) Module (GPa) Traction 0° 1000 52 Résistance au cisaillement transversal 180 Transition vitreuse (Tg) 103 °C Absorption d’humidité (%) 0,2 % Fraction de fibres (% en volume) 82 % en volume Résistance alcaline (%) 86 %
Le composite thermoplastique présente les mêmes propriétés mécaniques qu’une barre d’armature thermodurcissable. Le composite thermoplastique permet de satisfaire aux différentes normes internationales. Le composite thermoplastique peut être cintré et ne répond pas à cet obstacle dans l’application généralisée de FRP. En outre, il est possible de cintrer un composite thermoplastique selon l’invention avec un rayon de cintrage qui correspond à 3 fois le diamètre, préférablement le diamètre externe. Le composite thermoplastique comprend un volume de fibres amélioré pour une rigidité supérieure.
Selon un autre mode de réalisation, la présente invention concerne une structure à renforcer comprenant au moins un composite thermoplastique. Préférablement, un composite thermoplastique selon l’invention.
La structure peut comprendre autant de composite thermoplastique que nécessaire. Par exemple, en fonction de la taille, de la forme et/ou de l’emplacement de la structure à renforcer. Aussi, une structure à renforcer n’est pas limitée dans sa forme, sa taille ou son emplacement.
La structure peut être une structure dans des applications relevant du secteur de l’automobile, des transports, nautique, ferroviaire, aéronautique, aérospatiale, photovoltaïque, de la construction et du bâtiment, du renforcement de béton, de la maçonnerie, du génie civil et/ou de l’énergie éolienne.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne l’utilisation d’un composite thermoplastique , préférablement d’un composite thermoplastique selon l’invention.
Un composite thermoplastique, préférablement un composite thermoplastique selon l’invention, peut être utilisé dans différents domaines. Préférablement, le composite thermoplastique peut être utilisé dans des applications relevant du secteur de l’automobile, des transports, nautique, ferroviaire, aéronautique, aérospatiale, photovoltaïque, de la construction et du bâtiment, du renforcement de béton, de la maçonnerie, du génie civil et/ou de l’énergie éolienne.
Plus précisément, un composite thermoplastique, préférablement selon l’invention, peut être utilisé en tant qu’élément de renforcement, matériau de construction, crochet, maillon multiple, étrier, ancrage, pieu, fixateur, chaînage, collecteur, coupleur, connecteur, fiche, raboutage, raccord, support, cadre, entretoise, espaceur, cage, barre en T, barre en I, barre de raboutage, barre de tranche, barre longitudinale, barre transversale, barre de continuité, panneau, tige, barre d'armature et/ou feuille.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne un procédé pour la production d’un composite thermoplastique , préférablement d’un composite thermoplastique selon l’invention.
Comme illustré dans la , le procédé 100 peut comprendre une étape de fourniture du composite thermoplastique 110, une étape de chauffage 120, une étape de création de l’au moins une partie cintrée 130, une étape de refroidissement 140.
Poudre L’invention concerne une poudre de polymère thermoplastique. Par « poudre de polymère thermoplastique », on entend une poudre comprenant au moins des particules comprenant au moins un polymère thermoplastique ; au sens de la présente invention, la « poudre de polymère thermoplastique » peut ainsi comprendre des composants autres qu’un polymère thermoplastique (dans les particules comprenant le polymère thermoplastique ou dans des particules dépourvues de polymère thermoplastique), par exemples des additifs.
Le polymère thermoplastique peut être semi-cristallin ou amorphe, et est de préférence semi-cristallin.
Par « polymère thermoplastique semi-cristallin », on entend un polymère thermoplastique ayant : une température de cristallisation (Tc), qui est déterminée selon la norme ISO 11357-3 :2013, lors de l’étape de refroidissement à une vitesse de 20 K/min en DSC (calorimétrie différentielle à balayage ou « differential scanning calorimetry ») ; une température de fusion (Tf), qui est déterminée selon la norme ISO 11357-3:2013 lors de l’étape de chauffe à une vitesse de 20 K/min en DSC ; et et une enthalpie de fusion (ΔHf), déterminée selon la norme ISO 11357-3 : 2013 lors de l’étape de chauffe à une vitesse de 20 K/min en DSC, qui est supérieure à 5 J/g, de préférence supérieure à 10 J/g, par exemple supérieure à 20 J/g et généralement inférieure à 200 J/g, de préférence inférieure à 150 J/g, par exemple inférieure à 100 J/g, ou inférieure à 50 J/g.
Avantageusement, le polymère thermoplastique semi-cristallin a une température de fusion Tf de 100 à 300°C, et de préférence de 120 à 200°C. La Tf est mesurée comme indiqué ci-dessus, et correspond à la Tf mesurée pendant la première chauffe.
Le polymère thermoplastique semi-cristallin peut avoir une température de cristallisation Tc de 40 à 250°C, de préférence de 45 à 200°C, par exemple de 45 à 150°C. La Tc est mesurée comme indiqué ci-dessus.
Typiquement, les Tf et Tc sont déterminées directement à partir de la poudre de polymère thermoplastique semi-cristallin. Lorsque la poudre est un mélange de polymères, on entend par Tf la température de fusion la plus basse du mélange de polymères et on entend par Tc la température la plus élevée du mélange de polymères.
De préférence, le polymère thermoplastique est choisi dans le groupe constitué des polyamides (PA), des homopolymères et copolymères de fluorure de vinylidène (PVDF), des copolymères à blocs polyamides et à blocs polyéthers (PEBA), des polyuréthanes thermoplastiques (TPU), des copolymères à blocs polyesters et à blocs polyéthers (COPE), du polycarbonate (PC), du polystyrène (PS), des polyaryléthercétones, telles que le polyétheréthercétone (PEEK), des polyoléfines, telles que le polyéthylène et le polypropylène, et des combinaisons de ceux-ci.
Le polymère thermoplastique selon l’invention peut ainsi comprendre, ou être, au moins un polyamide. Il peut s’agir d’un homopolyamide ou d’un copolyamide, ou encore d'un mélange de ceux-ci.
Dans des modes de réalisation, le polymère thermoplastique peut en particulier être un polymère thermoplastique élastomère, plus particulièrement choisi parmi un copolymère PEBA, un TPU et/ou un copolymère COPE.
Bien entendu, la désignation PEBA dans la présente description de l’invention se rapporte, notamment, aussi bien aux PEBAX® commercialisés par Arkema, aux Vestamid® commercialisés par Evonik®, aux Grilamid® commercialisés par EMS, qu’aux Pelestat® type PEBA commercialisés par Sanyo ou à tout autre PEBA d’autres fournisseurs.
Dans des modes de réalisation, le polymère thermoplastique élastomère peut aussi être choisi parmi les copolymères à blocs styréniques (TPS), les élastomères thermoplastiques de polyoléfines (TPO), et/ou les vulcanisats thermoplastiques (TPV). Des exemples de polymères thermoplastiques élastomères commerciaux sont par exemple les produits CAWITON®, THERMOLAST K®, THERMOLAST M®, Sofprene®, Dryflex® et Laprene ® (TPS), les Desmopan® ou Elastollan® (TPU), les Santoprene®, Termoton®, Solprene®, THERMOLAST V®, Vegaprene®, ou Forprene® (TPV), et les For-Tec E® ou Engage. Ninjaflex® (TPO).
Dans des modes de réalisation, le polymère thermoplastique comprend ou est un polymère choisi parmi les homopolymères et copolymères de polyoxyméthylène (POM), le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polytéréphtalate d'éthylène (PET), le polytéréphtalate de butylène (PBT), les polyphtalamides (PPA), le poly(p-phénylènetéréphtalamide), et les mélanges de ceux-ci.
Dans des modes de réalisation, le polymère thermoplastique peut comprendre, ou être, un polycarbonate (PC).
Dans des modes de réalisation, le polymère thermoplastique peut comprendre, ou être, un polystyrène (PS).
Dans des modes de réalisation, le polymère thermoplastique peut comprendre, ou être, un polyétheréthercétone (PEEK).
Les transistors M3 et M5 sont commandés par le potentiel du nœud de référence (la grille de chacun des transistors M3 et M5 est connectée au nœud de référence ). Les transistors M4 et M6 sont commandés par le potentiel du nœud de référence Q (la grille de chacun des transistors M4 et M6 est connectée au nœud Q).
Le composant résistif 12 est connecté entre le nœud X et le nœud T. Le composant de référence 20 est connecté entre le nœud Y et le nœud T.
Le verrou RS 26 a pour entrées de contrôle le potentiel au deux nœuds de référence Q et .
Le bloc de contrôle 16 comprend deux transistors M7, M8 de même polarité (PMOS). Les deux transistors M7, M8 sont commandés par le même signal de contrôle CTRL. Le transistor M7 est connecté d’une part (par son drain ou sa source) au potentiel V DD , et d’autre part (par l’autre de son drain ou sa source) au nœud X, et donc au composant résistif 12. Le transistor M8 est connecté d’une part (par son drain ou sa source) au potentiel V DD , et d’autre part (par l’autre de son drain ou sa source) au nœud Y, et donc au composant de référence 20. Ainsi, en fonction de la valeur du signal CTRL, il est appliqué une énergie additionnelle plus ou moins importante au composant résistif 12, ce qui permet de contrôler le courant d’amplification de lecture et peut influer sur la probabilité du composant résistif 12 d’être dans chaque état.