Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
"Materiau com~osite refractaire comprenant
des fibres v~aétales"
L'inYention concerne un matériau composite
réfractaire, en particulier du type comprenant des
fibres végétales.
on utilise couramment dans les salons
d'expositions, des panneaux permettant de délimiter les
stands des divers exposants. Ces panneaux sont tres
souvent réalisés en bois a~gloméré. Or, pour répondre
aux normes de sécurit~, les organisateurs de ces salons
souhaitent, de plus en plus souvent, utiliser des
panneaux présentant de bonnes caracteristiques
mécaniques, et surtout, résistant au feu.
On connait déj~, d'apxès l'art ant~rieur de
la technique, des matériaux formés d'une mousse de
résine de synthèse, chargée de poudre minérale. Mais,
ces matériaux ont pour inconvenient de dégager des
fumees toxiques ou corrosives, lorsqu'ils sont soumis à
une température supérieure ~ 200-C.
On connait en outre des matériaux composites
réfractaires à base de fibres minérales (voir notamment
la demande de brevet n~88 0610 du 4 mai 1988,
appartenant à la deposante), mais ces matériaux, s'ils
présentent de bonnes caractéristiques mécaniques et de
tenue au feu, sont d'un prix trop élevé pour certaines
utilisations, pour lesquelles les coûts sont un élément
limitatif.
En consequence, les objets de l'invention
sont de réaliser un matériau composite présentant de
bonnes caractéristiques mécaniques, une excellente
tenue au feu, une insensibilité à l'humidité, une
faible densité et qui surtout, soit d'un très faible
prix de revient, c'est à dire un matériau qui pr~sente
les mêmes caracteristiques mécaniques que les panneaux
en bois aggloméré, avec un coût nettement moindre.
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Ces objets de l'invention ainsi gue d'autres
qui apparaitront par la suite sont atteints notamment à
l'aide d'un mat~riau composite r~fractaire, comprenant
une matrice ~ structure alvéolaire, constituée d'une
mousse durcie d'un liant, caractérisé en ce qu'il
comprend des charges v~gétales et en ce que le liant
est un liant minéral.
La présente invention sera mieux comprise a
la lecture de la description suivante, d'un mode de
réalisation préférentiel, donne ~ titre d'exemple
illustratif, mais non limitatif.
~e mat~riau selon l'invention, comprend donc
une matrice à structuxe alvéolaire constituée d'une
mousse durcie d'un liant minéral, des charges
végétales, et éventuellement des charges minérales.
Le liant minéral hydrophile est du silicate
de sodium. En effet, ce produit a la propriété de
prendre une forme rigide, irréversible, apr~s
déshydratation, ce qui le rend insensible à l'humidité.
En outre, son prix de revient est relativement faible,
et son approvisionnement aise, car il est couramment
utilisé comme colle en cartonnerie, principalement pour
la fabrication de cartons ondulés. Ledit liant, sous
forme d'une émulsion aqueuse de silicate de sodium,
comprend 60 % d'eau, 30 % de silice sio2 et 10 % de
NaO2. Ce liant a la propriété d'enrober très
efficacement les fibres végétales et de les rendre
ainsi pratiquement insensibles au feu, suivant
l'épaisseur de l'enrobage. En effet, naturellement, les
fibres végétales sont combustibles, en revanche,
lorsqu'elles sont enrobées et bien imprégnées de
silicate de sodium, elles présentent une certaine
incombustibilité, qui permet une protection thermique
jusqu'à 1000C en sur~ace et une auto-extinguibilite à
coeur du produit. De plus, l'imprégnation par le
silicate de sodium, empêche que les fibres ne soient
sensibles a la reprise d'humidité et ~ l'hygrométrie de
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l'air, surtout lorsque la surface extérieure des pi~ces
reste brute de moulage et ne pr~sente exclusivement que
du silicate de sodium.
Par ailleurs, en fin de cycle de fabrication,
les pieces peuvent subir une opération de flammage en
surface, a~ une température legerement supérieure au
point de vitrification du silicate de sodium, afin
d'obtenir un aspect décoratif blanchâtre et
d'am~liorer, par pyrolyse, les caract~ristigues de
tenue au feu. Dans ce cas, le produit est classé M0 en
surface.
Les charges v~gétales peuvent être
constituées par tous sous-produits de la production de
céréales, tels que des pail;es ou des balles de blé, de
seigle, d'avoine~, de mals ou de riz, par exemple, ainsi
que les végétaux fibreux genéralement utilisés pour
d'autres usages, tels que chanvre, lin, jute, agave,
abaca, coco, sisal, papyrus, bambou et autres bois.
La balle d'une céréale est l'enveloppe du
grain des céréales, constituée par les qlumes et les
glumelles et que l'on détache au cours du battage et du
vannage.
Parmi toutes ces balles de céréales, on a
découvert que la balle de riz était la balle végétale
la plus chargée en silice, ce gui était favorable à la
réalisation d'un produit devant présenter une bonne
tenue au feu. De plus, cette balle de riz a l'avantage
de se présenter sous forme de fibres courtes, ce qui
évite de la traiter pour obtenir des longueurs de brin
constantes, et surtout, a l'avantage d'être d'un
approvisionnement facile, puisqu'elle est considérée
comme un sous-produit céréalier et utilisée comme moyen
de chauffage ou litiere. Enfin, compte tenu du faible
nombre d'utilisations possibles, elle est vendue à un
prix dérisoire, surtout en Chine, en Inde et en Extrême
orient ou la production de paddy est très importante.
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On pourrait bien évidemment utiliser d'autres
fibres v~gétales, telles que des herbes, comme la
prêle, riches en silice. On utiliserait alors le
produit sous forme de fibres de prêle, coupées et
séch~es.
Des charges minérales peuvent être ajoutées
pour augmenter, d'une part, les caractéristiques
mecaniques du produit, ou d'autre part, ses propriétés
de coulabilit~. Les charges de structure, de préférence
en silicate de calcium, se présentent sous forme de
- brins ayant une longueur inférieure a 7 mm (5 mm en
moyenne) et un diamètre d'environ 12 microns, par
- exemple. On utilise ce produit sous forme d'une poudre
fibreuse tres a~ree, comprenant principalement 45 % de
SiO2 et 35 % de CaO. Pour diminuer la densité du
produit, on peut utiliser, par exemple, une charge
minérale de granules expansés de roche volcanique
"CECAPERL", (fabriqu~es et commercialisees par les Ets.
CECA).
On peut utiliser ou non, un agent moussant
d'un type courant industriel, par exemple, celui connu
sous l'appellation commerciale de "Sactilav".
On peut ajouter ou non, à la mousse d'eau et
d'agent moussant, un agent gonflant. -~
Le matériau obtenu présente une densité
comprise entre 0,3 et 0,8. -~
Enfin, on notera gu'il est possible d'ajouter
au produit précédemment décrit, un agent assouplissant, ~
tel qu'une émulsion de vinyle ou de latex pour rendre - -
le produit moins cassant. ~ ~ -
Selon ce mode de realisation, le matériau
comprend environ 50 a 75 % en poids d'une émulsion de ~ - ;
liant minéral et environ 15 a 25 % en poids de charges
végétales~
Selon une variante de réalisation, les -
charges végétales peuvent, avant leur incorporation au - ~ -
liant, être traitées pour les rendre moins hydrophiles. -`
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Par exemple, la balle de riz est préalablement trempee
dans une émulsion aqueuse de vinyle ou de latex,
comprenant un agent anti-agglomérant, puis s~ch~e en
dispersion par un courant d'air chaud.
Ce traitement permet d'obtenir un matériau
pouvant comprendre environ 25 ~ 30 % en poids de liant
minéral et environ 40 ~ 60 % en poids de charges
végétales. Ces dernières proportions permettent
d'am~liorer les qualités de résilience et
d'amortissement du matériau ainsi que de réduire le
prix de revient.
On donne ensuite un exemple du premier mode
de réalisation cité, dont l'ordre de mise en oeuvre
peut être variable.
Exemple 1 , -
- 74 % d'émulsion aqueuse de silicate de
sodium (liant),
- 15 % de balle de riz (charge végétale),
- 4,5 % de poudre fibreuse de silicate de
calcium (charge minérale de structure),
- 1 % de granulés expansés de roche
volcanique "CECAPERL" (charge minérale d'allègement),
- 1 % d'agent moussant,
- 0,5 % d'agent gonflant,
- 4 % d'eau.
De manière générale, le matériau composite
réfractaire selon l'invention, est applicable ~ la
fabrication d'éléments de protection contre le feu
répondant aux normes AFNOR anti-feu M1 et anti-fumée
Fl. Ce matériau peut donc être utilisé pour la
réalisation de plaques, de tubes et de pieces moul~es
puis découpées, de panneaux muraux, de plafonds
suspendus, de garnitures coupe-feu, de pièces de forme
devant résister à une elévation de température, etc
Enfin, le produit peut être r~alise en
continu, par injection dans une machine spécifique,
avec déshydration par rayonnements et notamment les
micro-ondes (cas des panneaux et des tubes), ou en
coffrage, pour une utilisation dans le b~timent,
l'aide d'une pompe spéciale a béton, légèrement
modifiée de façon ~ être adapt~e a cet usage. Dans ce
cas, la deshydratation peut être obtenue par
l'utilisation de plaques ou de couvertures chauffantes,
~ disposer en surface apparente du produit
pr~alablement liss~, ou simplement par s~chage naturel,
par capillarit~, lorsque celui-ci est coul~ en coffrage
perméable.
Le produit peut avantageusement remplacer les
panneaux de bois agglomérés classiques, tout en
présentant une densité inf~rieure de plus de la moitie,
une insensibilit~ à l'humidité et au feu, pouvant
permettre la comparaison technique avec un agglomér~ de
bois et de r~sine ph~nolique, mais d'un prix de revient
nettement inférieur.
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