EP2238089A1 - Blocs en fibres de cellulose agglomerees - Google Patents

Blocs en fibres de cellulose agglomerees

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Publication number
EP2238089A1
EP2238089A1 EP08865882A EP08865882A EP2238089A1 EP 2238089 A1 EP2238089 A1 EP 2238089A1 EP 08865882 A EP08865882 A EP 08865882A EP 08865882 A EP08865882 A EP 08865882A EP 2238089 A1 EP2238089 A1 EP 2238089A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cellulose fibers
binder
mixture
cellulose
fibers
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08865882A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Stéphane VOGEL
Claude Antonioni
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2238089A1 publication Critical patent/EP2238089A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/52—Producing shaped prefabricated articles from the material specially adapted for producing articles from mixtures containing fibres, e.g. asbestos cement
    • B28B1/525—Producing shaped prefabricated articles from the material specially adapted for producing articles from mixtures containing fibres, e.g. asbestos cement containing organic fibres, e.g. wood fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/18—Waste materials; Refuse organic
    • C04B18/24—Vegetable refuse, e.g. rice husks, maize-ear refuse; Cellulosic materials, e.g. paper, cork
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/10—Lime cements or magnesium oxide cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the present invention relates to blocks of agglomerated cellulose fibers, their uses, in particular for making constructions and a method of manufacturing these blocks.
  • agglomerated blocks of wood is described in document WO2006 / 120353.
  • This application describes a process in which an initial mixture comprising wood particles and a hydraulic binder is maintained in a pressurized mold throughout the setting time of the binder.
  • the blocks thus obtained have good strength and can be used in the field of construction.
  • the present application proposes an alternative to the blocks described in the prior art. It results in particular from the demonstration that resistant agglomerated blocks can be produced from cellulose fibers. It also shows that such blocks are perfectly suited for use in the field of construction.
  • the invention thus proposes a solution to the treatment of numerous waste or materials based on cellulose fibers, and allows the production of agglomerated blocks having unexpected strength and density qualities, compatible with the production of structural elements for the construction.
  • the present invention thus provides, for the first time, blocks of agglomerated cellulose fibers comprising a high proportion of cellulose fibers and having certain characteristics close to those of raw wood.
  • An object of the invention thus resides in a block of compressed agglomerated cellulose fibers, comprising cellulose fibers and a hydraulic binder, and advantageously having a high density.
  • the blocks of the invention are advantageously obtained by a process in which an initial mixture comprising cellulose fibers and a hydraulic binder is kept under pressure for the duration of setting of the binder.
  • the blocks of the invention have excellent mechanical properties, especially in terms of resistance to compression, water and fire, and are entirely suitable for use as a construction element. These blocks are particularly advantageous compared to existing materials, such as concrete, especially because of their reduced weight.
  • a particular object of the invention thus resides in a block of compressed agglomerated cellulose fibers, characterized in that it comprises cellulose fibers and a hydraulic binder and in that it is obtained by a process in which an initial mixture comprising cellulose fibers and a hydraulic binder is maintained under pressure throughout the setting time of the binder, the cellulose fibers representing at least 65%, preferably from 65% to 95% approximately, of the total volume of the dry matter of the initial mixture.
  • Another object of the invention relates to a block of compressed agglomerated cellulose fibers, characterized in that it comprises cellulose fibers and a hydraulic binder, in that it is obtained by compression of an initial mixture comprising at least 65% of cellulose fibers, by volume of dry matter, and in that it has a density greater than about 500 kg / m 3 .
  • the blocks of the invention preferably have a density greater than about 500 kg / m 3 , typically greater than about 600 kg / m 3 , preferably about 800 kg / m 3 .
  • the blocks of the invention are preferably prepared from a mixture comprising at least about 65%, by volume of dry matter, of cellulose fibers, preferably from about 65% to about 95%, typically 75 to 95%.
  • the blocks of the invention advantageously have a puncture compression strength greater than 0.5 mPa, typically exceeding 3 mPa, for a block of 5 cm 3 .
  • the blocks of agglomerated wood are produced from a mixture comprising, for a total of 100% representing the volume of the dry matter, from 65% to 95% of cellulose fibers and from 5% to 35% approximately of hydraulic binder, and a quantity of water between 10% and 30% of the total volume of the dry matter.
  • the cellulose fibers used may be based on sludge or paste obtained after recycling and / or treatment of old paper, new paper pulp, cellulose tissue wadding for fabrics or any other quality of cellulose fibers.
  • the cellulose fibers can be used in admixture with vegetable fibers.
  • the hydraulic binder used may for example be based on cement, lime or plaster, preferably based on cement.
  • any type of commercially available cement such as for example standard cements (in particular a 32/5 cpj cement) or any other quality of cement.
  • the cellulose fibers comprise cellulose fibers derived from sludge or pulp for recycling old paper, possibly mixed with vegetable fibers in order to increase the mechanical resistance to compression. It may be in particular cellulose fibers obtained, for example by recycling and treatment of old paper.
  • the cellulose fibers come from sludge or pulp recycling and / or treatment of old paper commonly called Calciton, and are essentially free of toxic or polluting elements.
  • Calciton old paper commonly called Calciton
  • cellulose fibers are used in ground sludge or pulp and dried in order to obtain a homogeneous mixture with the hydraulic binder and thus allow a better mechanical strength in finality.
  • a proportion of the cellulose fibers is composed of plant fibers.
  • the volume of the cellulose fibers is reduced between 5% and 35% and compensated by the same percentage by the addition of vegetable fibers, for example of the hemp, linen, wood, etc. type.
  • the plant fiber of hemp is more particularly used because it also has a natural fungicidal and insecticidal power, and not chemical.
  • the vegetable fiber of the wood in fine particle makes it possible to reinforce the mixture by longer fibers and thus to obtain a greater mechanical resistance.
  • the blocks of agglomerated cellulose fibers are produced from a mixture comprising, for a total of 100% representing the volume of the dry matter, from 40% to approximately 90% of cellulose fibers, from about 5% to about 35% plant fiber and from about 5% to about 25% hydraulic binder, and a water amount of from 10% to 30% of the total dry matter volume.
  • the block also contains one or more adjuvants, making it possible to adapt or improve the properties of the blocks. Mention may in particular be made of adjuvants for coloring, acceleration or retardation of binding of the binder, water-repellency, fireproofing, fungicidal or insecticidal treatment, fluidification of the mixture, faster curing, obtaining a high performance mixture, reinforcing fibers of the agglomerated block or a mineral filler. Any adjuvant that can be used in concrete can be used in the present invention.
  • the blocks of the invention can have a varied shape and thickness, depending on the desired use (load-bearing wall, panel, floor, roof, beam, street furniture or habitat, etc.).
  • An essential advantage of the agglomerated block according to the invention is that it contains a high proportion of cellulose fibers, thanks to the maintenance of the pressure, which makes it possible to obtain a dense material with relatively little binder. It thus has insulation qualities close to those of the raw wood used initially, as well as a good mechanical resistance that makes it suitable for use in the construction of load-bearing structures used for buildings.
  • Another object of the invention resides in a process for preparing an agglomerated block as defined above.
  • the process for preparing a block of agglomerated cellulose fibers comprises the steps of forming or pouring into a mold a mixture comprising cellulose fibers and a hydraulic binder, moistened with water, and then apply and maintain the mixture under pressure throughout the setting time of the binder.
  • Another particular object of the invention thus resides in a block of compressed agglomerated cellulose fibers, comprising cellulose fibers and a hydraulic binder, obtained by a process in which a dry and homogeneous initial mixture comprising cellulose fibers and a binder hydraulically, moistened with water, is poured into a mold and kept under pressure for the duration of setting binder.
  • the initial mixture comprises, for a total of 100% representing the volume of dry matter, from about 65% to about 95% of cellulose fibers, from about 5% to about 35% of hydraulic binder, and a quantity of water between 10% and 30% water of the total volume of dry matter.
  • the mixture may contain one or more adjuvants chosen, for example, from adjuvants for coloring, accelerating or retarding the binding of the binder, water repellency, fireproofing, fungicidal or insecticidal treatment, blending of the mixture, faster curing, high performance mixing, agglomerate block reinforcing fibers or mineral filler.
  • the pressure applied to the mixture may be adapted by those skilled in the art, depending on the properties and the desired use. In a particular variant of implementation, it is less than about 1 mPa, preferably less than about 0.8 mPa, and may be for example 0.1 mPa.
  • An advantage of the invention is that this method is simple to implement, requiring no complex physical or chemical treatment that would increase the costs and time of implementation. Mixing the ingredients dry, before adding water, is also an advantageous and important aspect of the process, making it possible to obtain particularly homogeneous and resistant blocks.
  • the sludge or pulp cellulose fibers are crushed and dried in order to obtain a homogeneous mixture with the hydraulic binder and thus allow a better mechanical strength at the end.
  • the blocks thus produced can be stored or stored in any suitable condition.
  • the parts or molds can be placed in a hardening chamber to accelerate drying and thus save time.
  • the mixture can be molded into molds of various shapes and sizes.
  • the agglomerated cellulose fiber blocks are molded into molds having a lid for pressing and the mold has a lid locking means at a predetermined height to maintain the pressure until the binder is set.
  • Another particular object of the invention resides in the use of a block as defined previously as a construction element in the field of the building.
  • the blocks can be used for the realization of walls, partitions, beams, beams, vaults, floors, etc.
  • Another object of the invention resides in adhesive mortars based on cellulose fibers, wood fibers and / or vegetable fibers.
  • a particular object of the invention relates to a cellulose fiber adhesive mortar, characterized in that it comprises cellulose fibers and a hydraulic binder and in that it is obtained by the dry blending of the cellulose fibers. and hydraulic binder and then moistened with water.
  • Another subject of the invention relates to a wood fiber adhesive mortar, characterized in that it comprises wood fibers and a hydraulic binder and in that it is obtained by dry blending of the particle wood fibers. fine and hydraulic binder and then moistened with water.
  • Another object of the invention relates to a plant fiber adhesive mortar, characterized in that it comprises vegetable fibers and a hydraulic binder and in that it is obtained by dry blending the fine-particle vegetable fibers and the hydraulic binder and then moistened with water.
  • the adhesive mortar comprises different vegetable fibers mixed together, for example of the hemp, linen, wood, cellulose, etc. type, and a hydraulic binder, and is obtained by dry blending the fine-particulate plant fibers and the binder. hydraulic and then moistened with water.
  • the binder is preferably based on cement, lime or plaster.
  • the adhesive mortar may also contain one or more adjuvants for coloring, accelerating or delaying binding of the binder, water-repellency, fireproofing, fungicidal or insecticidal treatment, fluidification of the mixture, faster hardening or to obtain a high performance mixture.
  • a typical method of making the blocks is as follows. For a total of 100% representing the total volume of the dry matter, a large proportion of cellulose fibers representing a volume of the order of 65% to 95% is mixed with a hydraulic binder, for example cement, lime or plaster, whose volume of the dry matter is of the order of 5% to 35%. The dry mixture is then moistened.
  • a hydraulic binder for example cement, lime or plaster
  • the dosage of water varies according to the nature of the cellulose fibers, it can be of the order of 10% to 30% of the total volume of dry matter.
  • the method of making the blocks is as follows. For a total of 100% representing the volume of the cellulose fibers, the dry matter of the hydraulic binder and the vegetable fibers, a significant proportion of cellulose fibers representing a volume of about 40% to 90% and a proportion of plant fibers representing a volume of the order of 5% to 35% are mixed with a hydraulic binder, for example cement, lime or plaster, the volume of the dry matter is of the order of 5% to 25%.
  • a hydraulic binder for example cement, lime or plaster
  • the water dosage varies according to the nature of the cellulose fibers, it can be of the order of 10% to 30% of the total volume of dry materials (hydraulic binder, cellulose fibers and vegetable fibers).
  • this wet mixture is poured into a mold and then is strongly compressed in a volume proportion of for example between 5% and 50%, to make the material very compact. Under the effect of this high pressure, most of the residual air is removed forming a block of compacted agglomerated cellulose fibers. Maintaining the pressure until the binding of the binder is essential to keep the compactness of the agglomerate, the highly compressed and interlocked cellulose fibers tend to recover by elasticity as the binder has not frozen the final shape .
  • This high sustained compression gives a dense material providing interesting characteristics, including good resistance to compression punching, with a value greater than 1 mPa, typically of the order of 0.5 to 5 mPa, for example measured on a block of 5 cm 3 .
  • This block has a thermal insulation power close to that of wood, a fire resistance improved by the high density and the coating of cellulose fibers by the binder, and having no deformation or degradation by water.
  • the faces of the block strongly compressed against the walls of the mold are substantially smooth and follow reliefs that can be made on the walls, which allows for finished blocks directly after demolding with smooth faces having embossed decorations.
  • These blocks have a density of between 500 and 1200 kg / m3 which is significantly lower than that of the agglomerated concrete blocks, which facilitates their handling and reduces the weight of the structures themselves. Blocks can also be made, each covering a larger partition surface for faster mounting. In addition, as for wood, these blocks can be cut, drilled, and receive nails or screws.
  • various adjuvants can be added for the acceleration or retardation of the setting of the binder, the coloring of the material, its water repellency, its fireproofing, the fungicidal or insecticidal treatment, the fluidification of the mixture, for a faster cure or for get a high performance mix.
  • Complements may also be added to enhance the mechanical strength of the block, such as metal fibers (notched steel, corrugated, stainless amorphous cast iron), synthetic fibers (glass fiber, carbon, polypropylene).
  • Optical fibers giving a luminous effect can be added for decoration.
  • a mineral filler such as sand or silica fume can be incorporated in the mixture to increase the hardness of the block.
  • the addition of such a load is not a preferred embodiment because increasing the weight of the material which thus becomes equivalent to the concrete.
  • the fragmented cellulose fibers incorporated come from the papermaking industries. These cellulose fibers are of good quality. These cellulose fibers require grinding and drying treatment before use. These cellulose fibers give the block flexibility and good dimensional stability.
  • the agglomerated cellulose fiber blocks made according to the invention may comprise depressions to reduce the amount of material used and the weight. They may also include holes according to the thickness or surface grooves which end to end from one block to the other constitute passages for electrical ducts or pipes for example.
  • the hydraulic binder used to make the adhesive mortar may be based on cement, lime or plaster, preferably based on cement.
  • cement any type of commercially available cement, such as for example standard cements (in particular a 32/5 cpj cement) or any other quality of cement.
  • a dry mixture of fine-particle cellulose fibers and cement, then moistened with water makes it possible to produce an adhesive mortar for the assembly of building blocks made of cellulose fibers, or of cellulose fibers. wood, or any other building block made of vegetable fibers.
  • This mixture thus makes it possible to maintain product homogeneity that is similar and identical to the building block, and this in order to avoid a different reaction of the materials as a function of a temperature change or variation that can bring about an expansion.
  • a dry mix of fine-particle wood fibers of the sawdust and cement type, then moistened with water makes it possible to produce an adhesive mortar for the assembly of wood fiber building blocks.
  • a dry mixture of fine-particle vegetable fibers, for example of hemp, linen, etc., and cement, then moistened with water makes it possible to produce an adhesive mortar for the assembly building blocks of vegetable fibers, or of cellulose fibers, or any other building block made of wood fibers.
  • This mixture thus makes it possible to maintain product homogeneity that is similar and identical to the building block, and this in order to avoid a different reaction of the materials as a function of a temperature change or variation that can bring about an expansion.
  • various adjuvants can be added to the various mixtures proposed, for the acceleration or retardation of the setting of the binder, the coloring of the material, its water-repellency, its fireproofing, the fungicidal or insecticidal treatment, the fluidification of the mixture, for a faster curing or to obtain a high performance mix.

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Abstract

La présente invention concerne des blocs en fibres de cellulose agglomérées, leurs utilisations, notamment pour réaliser des constructions ainsi qu'un procédé de fabrication de ces blocs.

Description

BLOCS EN FIBRES DE CELLULOSE AGGLOMEREES
La présente invention concerne des blocs en fibres de cellulose agglomérées, leurs utilisations, notamment pour réaliser des constructions ainsi qu'un procédé de fabrication de ces blocs.
La réalisation de blocs en bois agglomérés est décrite dans le document WO2006/120353. Cette demande décrit un procédé dans lequel un mélange initial comprenant des particules de bois et un liant hydraulique est maintenu dans un moule sous pression pendant toute la durée de prise du liant. Les blocs ainsi obtenus présentent une bonne résistance et sont utilisables dans le domaine de la construction.
La présente demande propose une variante aux blocs décrits dans l'art antérieur. Elle découle notamment de la mise en évidence que des blocs agglomérés résistants peuvent être produits à partir de fibres de cellulose. Elle montre également que de tels blocs sont parfaitement adaptés à un usage dans le domaine de la construction. L'invention propose donc une solution au traitement des nombreux déchets ou matériaux à base de fibres de cellulose, et permet la production de blocs agglomérés ayant des qualités de résistance et de densité inattendues, compatibles avec la réalisation d'éléments porteurs pour la construction.
La présente invention fournit donc, pour la première fois, des blocs de fibres de cellulose agglomérées comprenant une forte proportion de fibres de cellulose et possédant certaines caractéristiques proches de celles du bois brut. Un objet de l'invention réside ainsi dans un bloc en fibres de cellulose agglomérées compressées, comprenant des fibres de cellulose et un liant hydraulique, et présentant avantageusement une densité élevée. Les blocs de l'invention sont avantageusement obtenus par un procédé dans lequel un mélange initial comprenant des fibres de cellulose et un liant hydraulique est maintenu sous pression pendant toute la durée de prise du liant. Les blocs de l'invention présentent d'excellentes propriétés mécaniques, notamment en terme de résistance à la compression, à l'eau et au feu, et sont tout à fait adaptés à un usage comme élément de construction. Ces blocs sont particulièrement avantageux par rapport aux matériaux existants, tels que le béton, notamment en raison de leur poids réduit.
Un objet particulier de l'invention réside ainsi dans un bloc en fibres de cellulose agglomérées compressées, caractérisé en ce qu'il comprend des fibres de cellulose et un liant hydraulique et en ce qu'il est obtenu par un procédé dans lequel un mélange initial comprenant des fibres de cellulose et un liant hydraulique est maintenu sous pression pendant toute la durée de prise du liant, les fibres de cellulose représentant au moins 65%, de préférence de 65% à 95% environ, du volume total de la matière sèche du mélange initial.
Un autre objet de l'invention concerne un bloc en fibres de cellulose agglomérées compressées, caractérisé en ce qu'il comprend des fibres de cellulose et un liant hydraulique, en ce qu'il est obtenu par compression d'un mélange initial comprenant au moins 65% de fibres de cellulose, en volume de matière sèche, et en ce qu'il présente une densité supérieure à environ 500 kg/m3.
Les blocs de l'invention ont de préférence une densité supérieure à environ 500 kg/m3, typique mmient supérieure à environ 600 kg/m3, de préférence à environ 800 kg/m3. Par ailleurs, les blocs de l'invention sont de préférence préparés à partir d'un mélange comprenant au moins 65% environ, en volume de matière sèche, de fibres de cellulose, de préférence de 65% environ à 95% environ, typiquement de 75 à 95%.
En outre, les blocs de l'invention présentent avantageusement une résistance à la compression au poinçonnement supérieure à 0,5 mPa, typiquement pouvant dépasser 3 mPa, pour un bloc de 5cm3.
De préférence, les blocs en bois aggloméré sont produits à partir d'un mélange comprenant, pour un total de 100% représentant le volume de la matière sèche, de 65% à 95% environ de fibres de cellulose et de 5% à 35% environ de liant hydraulique, et une quantité d'eau comprise entre 10% et 30% du volume total de la matière sèche.
Les fibres de cellulose utilisées peuvent être à base de boues ou pâte obtenues après recyclage et/ou traitement du vieux papier, de pâte neuve à papier, de ouate de cellulose pour tissus ou de toute autre qualité de fibres de cellulose. Les fibres de cellulose peuvent être utilisées en mélange avec des fibres végétales.
Le liant hydraulique utilisé peut être par exemple à base de ciment, de chaux ou de plâtre, de préférence à base de ciment. A cet égard, il est possible d'utiliser tout type de ciment disponible dans le commerce, comme par exemple des ciments standards (notamment un ciment 32/5 cpj) ou toute autre qualité de ciment.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les fibres de cellulose comprennent des fibres de cellulose issues de boues ou pâte de recyclage de vieux papier, éventuellement en mélange avec des fibres végétales afin d'augmenter la résistance mécanique à la compression. Il peut s'agir notamment de fibres de cellulose obtenues, par exemple par recyclage et traitement du vieux papier. Avantageusement, les fibres de cellulose proviennent de boues ou pâte de recyclage et/ou traitement du vieux papier appelées communément Calciton, et sont essentiellement dépourvues d'éléments toxiques ou polluants. On peut naturellement utiliser des mélanges de fibres de cellulose tirées du recyclage et traitement du vieux papier, de pâte neuve à papier ou de ouate de cellulose pour tissus.
Dans un mode particulier de mise en œuvre, on utilise des fibres de cellulose en boues ou en pâte broyées et séchées afin d'obtenir un mélange homogène avec le liant hydraulique et ainsi permettre une meilleure résistance mécanique en finalité.
Dans un mode de mise en œuvre particulier, une proportion des fibres de cellulose est composée de fibres végétales. Ainsi, dans des blocs particuliers selon l'invention, le volume des fibres de cellulose est réduit entre 5% à 35% et compensé du même pourcentage par l'apport de fibres végétales, par exemple de type chanvre, lin, bois, etc. La fibre végétale de chanvre est plus particulièrement utilisée car elle possède en outre un pouvoir fongicide et insecticide naturel, et non chimique. La fibre végétale du bois en particule fine permet de renforcer le mélange par des fibres plus longues et ainsi d'obtenir une résistance mécanique plus importante.
Ainsi, dans un mode de mis en œuvre particulier, les blocs en fibres de cellulose agglomérées sont produits à partir d'un mélange comprenant, pour un total de 100% représentant le volume de la matière sèche, de 40% à 90% environ de fibres de cellulose, de 5% à 35% environ de fibre végétale et de 5% à 25% environ de liant hydraulique, et une quantité d'eau comprise entre 10% et 30% du volume total de la matière sèche.
Dans un mode de mise en œuvre particulier, le bloc contient en outre un ou plusieurs adjuvants, permettant d'adapter ou d'améliorer les propriétés des blocs. On peut citer notamment les adjuvants pour la coloration, l'accélération ou le retardement de la prise du liant, l'hydrofugation, l'ignifugation, le traitement fongicide ou insecticide, la fluidification du mélange, un durcissement plus rapide, l'obtention d'un mélange haute performance, des fibres de renfort du bloc aggloméré ou une charge minérale. Tout adjuvant utilisable dans le béton peut être mis en œuvre dans la présente invention. Les blocs de l'invention peuvent avoir une forme et une épaisseur variées, selon l'utilisation recherchée (mur porteur, panneau, plancher, toiture, poutre, mobilier urbain ou habitat, etc.).
Un avantage essentiel du bloc aggloméré selon l'invention est qu'il contient une forte proportion de fibres de cellulose, grâce au maintien de la pression, qui permet d'obtenir un matériau dense avec relativement peu de liant. Il présente ainsi des qualités d'isolation proches de celles du bois brut utilisé au départ, ainsi qu'une bonne résistance mécanique qui le rend propre à servir pour la construction de structures porteuses utilisées pour les bâtiments.
Un autre objet de l'invention réside dans un procédé de préparation d'un bloc aggloméré tel que défini précédemment.
Dans une variante particulière, le procédé de préparation d'un bloc en fibres de cellulose agglomérées comprend les étapes consistant à former ou à verser dans un moule un mélange comprenant des fibres de cellulose et un liant hydraulique, humidifié par de l'eau, puis à appliquer et maintenir le mélange sous pression pendant toute la durée de prise du liant.
Un autre objet particulier de l'invention réside ainsi dans un bloc en fibres de cellulose agglomérées compressées, comprenant des fibres de cellulose et un liant hydraulique, obtenu par un procédé dans lequel un mélange initial sec et homogène comprenant des fibres de cellulose et un liant hydraulique, humidifié par de l'eau, est versé dans un moule et maintenu sous pression pendant toute la durée de prise du liant.
De préférence, le mélange initial comprend, pour un total de 100% représentant le volume de matière sèche, de 65% à 95% environ de fibres de cellulose, de 5% à 35% environ de liant hydraulique, et une quantité d'eau comprise entre 10% et 30% d'eau du volume total de matières sèches. En outre, comme indiqué précédemment, le mélange peut contenir un ou plusieurs adjuvants choisis par exemple parmi des adjuvants pour la coloration, l'accélération ou le retardement de la prise du liant, l'hydrofugation, l'ignifugation, le traitement fongicide ou insecticide, la fluidification du mélange, un durcissement plus rapide, obtenir un mélange haute performance, des fibres de renfort du bloc aggloméré ou une charge minérale.
La pression appliquée au mélange peut être adaptée par l'homme du métier, selon les propriétés et l'usage recherchés. Dans une variante particulière de mise en œuvre, elle est inférieure à 1 mPa environ, de préférence inférieure à 0,8 mPa environ, et peut être par exemple de 0,1 mPa.
Un avantage de l'invention est que ce procédé est simple à mettre en œuvre, ne nécessitant pas de traitement physique ou chimique complexe qui augmenterait les coûts et le temps de mise en œuvre. Le fait de mélanger les ingrédients à sec, avant d'ajouter l'eau, constitue également un aspect avantageux et important du procédé, permettant l'obtention de blocs particulièrement homogènes et résistants.
Dans un mode de réalisation particulier du procédé, les fibres de cellulose en boues ou en pâte sont broyées et séchées afin d'obtenir un mélange homogène avec le liant hydraulique et ainsi permettre une meilleure résistance mécanique en finalité.
Les blocs ainsi produits peuvent être stockés ou conservés dans toute condition adaptée. Dans la phase de stockage, les pièces ou les moules peuvent être mis dans une chambre de durcissement afin d'en accélérer le séchage et ainsi de gagner du temps.
Le mélange peut être moulé dans des moules de forme et dimension variées. De préférence, les blocs en fibres de cellulose agglomérées sont moulés dans des moules comportant un couvercle servant au pressage et le moule comporte un moyen de blocage du couvercle à une hauteur déterminée pour maintenir la pression jusqu'à la prise du liant. Un autre objet particulier de l'invention réside dans l'utilisation d'un bloc tel que défini précédemment comme élément de construction dans le domaine du bâtiment. Les blocs peuvent servir pour la réalisation de murs, cloisons, poutres, poutrelles, voûtes, planchers, etc.
Un autre objet de l'invention réside dans des mortiers colles à base de fibres de cellulose, de bois et/ou végétales. Ainsi, un objet particulier de l'invention concerne un mortier colle en fibres de cellulose, caractérisé en ce qu'il comprend des fibres de cellulose et un liant hydraulique et en ce qu'il est obtenu par le mélange à sec des fibres de cellulose et du liant hydraulique puis ensuite humidifié avec de l'eau.
Un autre objet de l'invention concerne un mortier colle en fibres de bois, caractérisé en ce qu'il comprend des fibres de bois et un liant hydraulique et en ce qu'il est obtenu par le mélange à sec des fibres de bois en particule fine et du liant hydraulique puis ensuite humidifié avec de l'eau.
Un autre objet de l'invention concerne un mortier colle en fibres végétales, caractérisé en ce qu'il comprend des fibres végétales et un liant hydraulique et en ce qu'il est obtenu par le mélange à sec des fibres végétales en particule fine et du liant hydraulique puis ensuite humidifié avec de l'eau.
Avantageusement, le mortier colle comprend des fibres végétales différentes mélangées entre elles par exemple de type chanvre, lin, bois, cellulose, etc., et un liant hydraulique, et est obtenu par le mélange à sec des fibres végétales en particules fines et du liant hydraulique puis ensuite humidifié avec de l'eau.
Dans le mortier colle selon l'invention, le liant est de préférence à base de ciment, de chaux ou de plâtre.
Par ailleurs, le mortier colle peut contenir en outre un ou plusieurs adjuvants pour la coloration, l'accélération ou le retardement de la prise du liant, l'hydrofugation, l'ignifugation, le traitement fongicide ou insecticide, la fluidification du mélange, un durcissement plus rapide ou pour obtenir un mélange haute performance.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-après donnée à titre d'exemple.
Un procédé typique de réalisation des blocs est le suivant. Pour un total de 100% représentant le volume total de la matière sèche, une proportion importante de fibres de cellulose représentant un volume de l'ordre de 65% à 95% est mélangée à un liant hydraulique, par exemple du ciment, de la chaux ou du plâtre, dont le volume de la matière sèche est de l'ordre de 5% à 35%. Le mélange réalisé à sec est ensuite humidifié. A cet égard, le dosage en eau varie en fonction de la nature des fibres de cellulose, il peut être de l'ordre de 10% à 30% du volume total de matières sèches.
Dans un mode de mise en oeuvre particulier, le procédé de réalisation des blocs est le suivant. Pour un total de 100% représentant le volume des fibres de cellulose, de la matière sèche du liant hydraulique et des fibres végétales , une proportion importante de fibres de cellulose représentant un volume de l'ordre de 40% à 90% et une proportion de fibres végétales représentant un volume de l'ordre de 5% à 35% sont mélangés à un liant hydraulique ,par exemple du ciment ,de la chaux ou du plâtre ,dont le volume de la matière sèche est de l'ordre de 5% à 25% . Le dosage en eau varie en fonction de la nature des fibres de cellulose, il peut être de l'ordre de 10% à 30% du volume total des matières sèches (liant hydraulique, fibres de cellulose et fibres végétales).
Ensuite ce mélange humide est versé dans un moule puis est fortement comprimé dans une proportion en volume comprise par exemple entre 5% et 50%, pour rendre le matériau très compact. Sous l'effet de cette forte pression, la plus grande partie de l'air résiduel est éliminé ce qui forme un bloc de fibres de cellulose aggloméré compact. Le maintien de la pression jusqu'à la prise du liant est essentiel pour garder la compacité de l'aggloméré, les fibres de cellulose fortement comprimées et imbriquées les uns dans les autres ayant tendance à se redresser par élasticité tant que le liant n'a pas figé la forme finale. C'est forte compression maintenue donne un matériau dense apportant des caractéristiques intéressantes, notamment une bonne tenue à la compression au poinçonnement, avec une valeur supérieure à 1 mPa, typiquement de l'ordre de 0,5 à 5 mPa, par exemple mesurée sur un bloc de 5 cm3. Ce bloc a un pouvoir d'isolation thermique proche de celui du bois, une tenue au feu améliorée par la forte densité et par l'enrobage des fibres de cellulose par le liant, et n'ayant aucune déformation ou dégradation par l'eau.
De plus, les faces du bloc fortement comprimées contre les parois du moule sont pratiquement lisses et suivent des reliefs qui peuvent être réalisés sur les parois, ce qui permet de réaliser des blocs finis directement après démoulage avec des faces lisses comportant des décors en relief. Ces blocs ont une densité comprise entre 500 à 1200 kg / m3 qui est nettement plus faible que celle des blocs de béton aggloméré, ce qui facilite leur manipulation et réduit le poids propre des structures. On peut aussi réaliser des blocs couvrant chacun une surface de cloison plus grande pour assurer un montage plus rapide. De plus, comme pour le bois, ces blocs peuvent être coupés, percés, et recevoir des clous ou des vis.
En complément, différents adjuvants peuvent être ajoutés pour l'accélération ou le retardement de la prise du liant, la coloration du matériau, son hydrofugation, son ignifugation, le traitement fongicide ou insecticide, la fluidification du mélange, pour un durcissement plus rapide ou pour obtenir un mélange haute performance. Des compléments peuvent être aussi ajoutés pour renforcer la tenue mécanique du bloc, comme des fibres métalliques (acier cranté, ondulé, fonte amorphe inoxydable), des fibres synthétiques (fibres de verre, de carbone, de polypropylène). Des fibres optiques donnant un effet lumineux peuvent être ajoutées pour la décoration. Une charge minérale comme du sable ou de la fumée de silice peut être incorporée dans le mélange pour augmenter la dureté du bloc. Cependant, l'ajout d'une telle charge n'est pas un mode préféré de réalisation car augmentant le poids du matériau qui ainsi devient équivalent au béton.
De préférence, les fibres de cellulose fragmentées incorporées proviennent des industries papetières. Ces fibres de cellulose sont alors de bonne qualité. Ces fibres de cellulose nécessitent un traitement de broyage et de séchage avant l'emploi. Ces fibres de cellulose confèrent au bloc une souplesse et une bonne stabilité dimensionnelle.
D'une manière générale, les blocs en fibres de cellulose agglomérées, réalisés suivant l'invention peuvent comporter des creux pour réduire la quantité de matière utilisée et le poids. Ils peuvent aussi comporter des perçages suivant l'épaisseur ou des rainures en surface qui misent bout à bout d'un bloc à l'autre constituent des passages pour des gaines électriques ou des canalisations par exemple.
En complément, il est courant d'utiliser un mélange à sec de sable fin et de ciment, humidifié ensuite avec de l'eau, permettant de réaliser un mortier colle servant pour l'assemblage de bloc de construction entre eux.
Le liant hydraulique utilisé pour réaliser le mortier de colle peut être à base de ciment , de chaux ou de plâtre, de préférence à base de ciment. A cet égard, il est possible d'utiliser tout type de ciment disponible dans le commerce, comme par exemple des ciments standard (notamment un ciment 32/5 cpj) ou toute autre qualité de ciment.
De préférence, un mélange à sec de fibres de cellulose en particule fine et de ciment, humidifié ensuite avec de l'eau, permet de réaliser un mortier colle servant pour l'assemblage des blocs de construction en fibres de cellulose, ou en fibres de bois, ou tout autre bloc de construction en fibres végétales. Ce mélange permet ainsi de maintenir une homogénéité de produit similaire et identique au bloc de construction, et ceci afin d'éviter une réaction différente des matériaux en fonction d'un changement ou d'une variation de température pouvant apporter une dilatation. Dans une variante particulière, un mélange à sec de fibres de bois en particule fine de type sciure et de ciment, humidifié ensuite avec de l'eau, permet de réaliser un mortier colle servant pour l'assemblage des blocs de construction en fibres de bois, ou en fibres de cellulose, ou tout autre bloc de construction en fibres végétales. Ce mélange permet ainsi de maintenir une homogénéité de produit similaire et identique au bloc de construction, et ceci afin d'éviter une réaction différente des matériaux en fonction d'un changement ou d'une variation de température pouvant apporter une dilatation.
Selon une autre variante, un mélange à sec de fibres végétales en particule fine, par exemple de type chanvre, lin, etc., et de ciment, humidifié ensuite avec de l'eau, permet de réaliser un mortier colle servant pour l'assemblage des blocs de construction en fibres végétales, ou en fibres de cellulose, ou tout autre bloc de construction en fibres de bois. Ce mélange permet ainsi de maintenir une homogénéité de produit similaire et identique au bloc de construction, et ceci afin d'éviter une réaction différente des matériaux en fonction d'un changement ou d'une variation de température pouvant apporter une dilatation.
Il est préférable de respecter les mêmes proportions de composant dans les dosages du mélange du mortier colle que celles des blocs de construction et ceci afin d'avoir une homogénéité dans l'assemblage entre les blocs de construction et le mortier colle. On peut prévoir aussi une composition de mortier colle avec un mélange de différentes fibres végétales par exemple de type chanvre, lin, bois, cellulose, etc, et de ciment, humidifié ensuite avec de l'eau.
En complément, différents adjuvants peuvent être ajoutés aux différents mélanges proposés, pour l'accélération ou le retardement de la prise du liant, la coloration du matériau, son hydrofugation, son ignifugation, le traitement fongicide ou insecticide, la fluidification du mélange, pour un durcissement plus rapide ou pour obtenir un mélange haute performance.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Bloc en fibres de cellulose agglomérées compressées, caractérisé en ce qu'il comprend des fibres de cellulose et un liant hydraulique et en ce qu'il est obtenu par un procédé dans lequel un mélange initial comprenant des fibres de cellulose et un liant hydraulique est maintenu sous pression pendant toute la durée de prise du liant, les fibres de cellulose représentant au moins 65%, de préférence de 65% à 95% environ, du volume total de la matière sèche du mélange initial.
2 - Bloc en fibres de cellulose agglomérées compressées, caractérisé en ce qu'il comprend des fibres de cellulose et un liant hydraulique, en ce qu'il est obtenu par compression d'un mélange initial comprenant au moins 65% de fibres de cellulose, en volume de matière sèche, et en ce qu'il présente une densité supérieure à environ 500 kg/m3.
3 - Bloc en fibres de cellulose agglomérées selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il possède une résistance à la compression au poinçonnement supérieure à 0,5 mPa.
4 - Bloc en fibres de cellulose agglomérées selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les fibres de cellulose proviennent de boues ou pâte obtenues après traitement du vieux papier ; de pâte à papier neuve ; de ouate de cellulose pour tissus , éventuellement en mélange avec des fibres végétales, plus préférentiellement de boues ou pâte obtenues après traitement du vieux papier réalisées par les industries papetières.
5 - Bloc en fibres de cellulose agglomérées selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le liant est à base de ciment.
6 - Bloc en fibres de cellulose agglomérées selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le liant est à base de plâtre.
7 - Bloc en fibres de cellulose agglomérées selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le liant est à base de chaux. 8 - Bloc en fibres de cellulose agglomérées selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est produit à partir d'un mélange comprenant, pour un total de 100% représentant le volume de la matière sèche, de 65% à 95% environ de fibres de cellulose et de 5% à 35% environ de liant hydraulique, et une quantité d'eau comprise entre 10% et 30% du volume total de la matière sèche.
9 - Bloc en fibres de cellulose agglomérées selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est produit à partir d'un mélange comprenant, pour un total de 100% représentant le volume de la matière sèche, de 40% à 90% environ de fibres de cellulose, de 5% à 35% environ de fibres végétales et de 5% à 25% environ de liant hydraulique, et une quantité d'eau comprise entre 10% et 30% du volume total de la matière sèche.
10 - Bloc en fibres de cellulose agglomérées selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le mélange contient en outre un ou plusieurs adjuvants pour la coloration, l'accélération ou le retardement de la prise du liant, l'hydrofugation, l'ignifugation, le traitement fongicide ou insecticide, la fluidification du mélange, un durcissement plus rapide ou pour obtenir un mélange haute performance.
11 - Bloc en fibres de cellulose agglomérées selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le mélange contient en outre des fibres de renfort du bloc aggloméré.
12 - Bloc en fibres de cellulose agglomérées selon l'une des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce qu'il présente une densité supérieure à environ 500 kg/m3, de préférence supérieure à environ 800 kg/m3.
13 - Procédé de préparation d'un bloc en fibres de cellulose agglomérées, comprenant les étapes consistant à former ou à verser dans un moule, un mélange comprenant des fibres de cellulose broyées séchées et un liant hydraulique hydratés par de l'eau, les fibres de cellulose représentant au moins 65%, de préférence de 65% à 95% environ, du volume total de la matière sèche du mélange initial, puis à appliquer et maintenir le mélange sous pression pendant toute la durée de prise du liant.
14 - Utilisation d'un bloc en fibres de cellulose selon l'une des revendications 1 à 12 comme élément de construction dans le domaine du bâtiment.
15 - Mortier colle en fibres de cellulose, caractérisé en ce qu'il comprend des fibres de cellulose et un liant hydraulique, les fibres de cellulose représentant au moins 65% du volume de matière sèche du mélange initial, et en ce qu'il est obtenu par le mélange à sec des fibres de cellulose et du liant hydraulique puis ensuite humidifié avec de l'eau.
16 - Mortier colle en fibres selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend des fibres végétales différentes mélangées entre elles, par exemple de type chanvre, lin, bois et/ou cellulose, et en ce qu'il est obtenu par le mélange à sec des fibres végétales en particule fine et du liant hydraulique puis ensuite humidifié avec de l'eau.
17- Mortier colle en fibres suivant l'une des revendications 15 à 16, caractérisé en ce que le liant est à base de ciment.
18- Mortier colle en fibres suivant l'une des revendications 15 à 16, caractérisé en ce que le liant est à base de chaux.
19 - Mortier colle en fibres suivant l'une des revendications 15 à 16, caractérisé en ce que le liant est à base de plâtre.
20 - Mortier colle en fibres selon l'une des revendications 15 à 19, caractérisé en ce que le mélange contient en outre un ou plusieurs adjuvants pour la coloration, l'accélération ou le retardement de la prise du liant, l'hydrofugation, l'ignifugation, le traitement fongicide ou insecticide, la fluidification du mélange, un durcissement plus rapide ou pour obtenir un mélange haute performance.
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