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Procede de fabrication de plaques de materiau composite notamment pour decor d'aquarium, ainsi que le materiau obtenu Download PDF

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Abstract

Selon l'invention, le procédé de fabrication de plaques planes ou en forme, d'un matériau composite comprenant une matrice polymère et des fragments de roche, se caractérise en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - mélange mécanique d'un polymère ou d'une composition de polymères sous forme de fragments avec des fragments de roches d'une densité et d'une granulométrie sensiblement identiques aux fragments de polymère, - remplissage d'un moule au profil de la plaque à obtenir, - montée en température du mélange jusqu'à la fusion du polymère ou de la composition de polymères, - refroidissement du moule et de son contenu, et - démoulage de la plaque ainsi obtenue. La présente invention concerne aussi le matériau obtenu par les étapes du procédé.

Description

PROCEDE DE FABRICATION DE PLAQUES DE MATERIAU
COMPOSITE NOTAMMENT POUR DECOR D'AQUARIUM,
AINSI QUE LE MATERIAU OBTENU
La présente invention concerne la fabrication d'un matériau composite à base de polymère et matière minérale naturelle ou artificielle ainsi que le matériau obtenu, plus particulièrement pour la réalisation de plaques de décor d'aquarium.
Le domaine de l'aquariophilie tant amateur pour le plaisir des aquariophile que professionnelle pour la mise en place dans des lieux publics ou privés est à la recherche de nouveaux décors d'aquarium.
En effet, le but est de reconstituer des décors qui se rapprochent le plus possible de certains décors naturels, en sorte de donner l'illusion d'un milieu naturel à celui qui contemple l'aquarium. Ceci est plus particulièrement difficile à réaliser pour les parois verticales de fond et latérales. L'occultation de ces parois renforce l'effet en isolant le bac de son milieu extérieur ce qui donne l'impression au spectateur d'être lui-même immergé, le bac représentant une tranche de milieu naturel dans lequel évoluent les poissons et autres organismes vivants comme les crevettes ou les crustacés.
Ceci paraît simple mais l'aquariophilie reste un domaine très délicat puisqu'il s'agit de respecter des contraintes liées à des organismes vivants en vue de réaliser un écosystème dont l'équilibre est nécessairement très fragile mais nécessaire pour permettre un fonctionnement sain et durable.
II faut donc que le décor immergé dans le bac soit parfaitement neutre, ce qui est un paramètre essentiel, ceci tant à la mise en eau qu'au cours du temps. II doit être exempt de matières toxiques tant pour les poissons que pour les plantes et pour les autres micro-organismes qui se développent dans le bac, même à des doses infinitésimales car le milieu est clos.
Le matériau utilisé doit avoir une cohésion suffisante pour assurer sa tenue mécanique au cours du temps en présence d'eau maintenue à une température constante de l'ordre de 20 à 250C et en présence de poissons ou autres organismes susceptibles de venir frotter ou gratter ce décor.
De plus, pour répondre aux impératifs esthétiques recherchés, il faut que le décor présente un certain relief, qu'il soit sensiblement opaque, qu'il se prête au développement d'algues et autres plantes proliférant de façon naturelle dans les bacs d'aquarium.
De façon complémentaire le matériau doit se prêter à la mise en forme en plaques de dimensions suffisantes pour en limiter le nombre dans le cas d'aquariums dont les volumes sont les plus courants de quelques centaines de litres.
Des moyens de jonction des plaques sont particulièrement nécessaires pour permettre une juxtaposition de ces plaques en évitant que ces moyens soient visibles.
Le matériau doit aussi pouvoir être découpé pour l'adaptation à des conformations particulières ou tout simplement aux dimensions du bac ou de la zone du bac concernée.
La fabrication de telles plaques doivent conduire à des éléments d'une grande planéité, pour que ces éléments viennent se plaquer sur les parois du bac en évitant les jeux trop importants et surtout pour autoriser un collage des plaques sur ces parois surtout lorsque les dimensions du bac sont telles qu'elles imposent une mosaïque de plaques. Ceci n'interdit pas la mise en forme si besoin est pour certaines applications particulières mais lorsqu'il s'agit de plaque, il est impossible de commercialiser des plaques voilées, signe premier d'une fabrication de mauvaise qualité.
On connaît bien sûr des décors d'aquariums en relief qui sont moulés et recouverts matière minérale telle que du sable de granulométrie plus ou moins grossière suivant l'effet recherché. Le modèle d'utilité allemand 92 il il 3 décrit un procédé bien connu des aquariophiles à savoir
- réalisation d'une forme sur une matrice en sable,
- nappage de la forme par coulage d'une résine dont la viscosité et le
temps de prise sont suffisants pour éviter l'accumulation dans les
points bas,
- recouvrement complet de la résine ainsi coulée avec du sable jusqu'à
polymérisation complète de la résine, et
- retrait de la forme ainsi contre-moulée, recouverte de grains de sables
en surface liés à la matrice en résine.
Dans ce type de produit, la résistance mécanique de la liaison des grains de sable par rapport à la matrice reste faible et la matrice a tendance à se dégarnir rapidement. On remarque l'accentuation du phénomène avec l'augmentation de la granulométrie si bien qu'un tel procédé est limité à des éléments de petites dimensions avec des grains de faible granulométrie sans pouvoir être adapté avec un effet réaliste et satisfaisant à la réalisation de parois comme le prévoit la présente invention.
De plus, la fabrication de tels éléments de façon industrielle est particulièrement délicate et la reproductibilité l'est encore plus.
L'enseignement de la demande de brevet européen EP-A-187 688 permet de réaliser des plaques avec des fragments de nature minérale, en forte quantité, qui sont entièrement noyés dans la matrice, la granulométrie de ces fragments correspondant à celle des cristaux de la roche à l'état naturel en sorte d'obtenir des effets esthétiques semblables à ceux de cette même matière à l'état naturel.
Les plaques ainsi obtenues s'apparentent à de la roche composite ou reconstituée et ne présentent pas les caractéristiques recherchées dans la présente invention car la surface extérieure est lisse puisque les fragments de roche s'accumulent nécessairement sous l'effet de la gravité, imbriqués les uns dans les autres, la matrice organique étant réduite au seul rôle de liant des fragments.
Le fort pourcentage de fragments de roche rend la découpe des plaques très difficile sans l'aide d'outils spécifiques tels que les scies diamantées.
On connaît aussi un produit commercialisé par le déposant de la présente invention qui est un matériau de faible densité, poreux, obtenu par cuisson à haute température d'une pâte céramique dont la neutralité est assurée et dont les composants parasites de nature organique éventuellement présents dans le produit vert sont détruits par la chaleur.
Aussi, selon la présente invention, le procédé de fabrication de plaques planes ou en forme d'un matériau composite comprenant une matrice polymère et des fragments de roche se caractérise en ce qu'il comprend les étapes suivantes
- mélange mécanique d'un polymère ou d'une composition de polymères
sous forme de fragments avec des fragments de roches d'une densité
et/ou d'une granulométrie sensiblement identiques aux fragments de
polymère,
- remplissage d'un moule au profil de la plaque à obtenir,
- montée en température du mélange jusqu'à la fusion du polymère ou
du mélange de polymères,
- refroidissement du moule et de son contenu, et
- démoulage de la plaque ainsi obtenue.
Selon une autre caractéristique, on dispose avant fusion une couche de fragments de polymère supplémentaire sur le mélange et l'on dispose sur la surface de cette couche de fragments de polymère, des fragments de roche poreuse d'une granulométrie identique ou plus importante que les fragments utilisés pour le mélange.
Plus particulièrement la roche est une roche poreuse, par exemple une pouzzolane.
Selon une autre caractéristique, les fragments de polymère et de roches utilisés sont neutres, tant du point de vue du pH que de la toxicité vis à vis des organismes vivants.
Selon le mode de réalisation principal, les fragments de polymère sont sous forme de billes.
Les pourcentages des composants du mélange sont autour de 50/50, plus particulièrement 40/60 respectivement pour la partie polymère et la partie minérale, de façon à éviter une forte prépondérance de l'une des parties par rapport à l'autre.
Selon un perfectionnement, après fusion, le refroidissement des plaques est artificiellement accéléré pour figer la position des fragments de roche dans la matrice polymère et pour figer les fragments de roche à la surface lorsqu'il y en a.
De préférence, un agent démoulant est interposé entre le moule et le mélange avant fusion.
La présente invention a aussi pour objet le matériau obtenu par la mise en oeuvre du procédé.
La présente invention est décrite ci-après, selon un mode de réalisation particulier, non limitatif.
Le procédé de fabrication de plaques notamment pour décor d'aquarium nécessite un moule aux contours extérieurs correspondant à la plaque à obtenir, généralement rectangulaire.
La matrice polymère est réalisée à partir de polyéthylène haute densité dans le mode de réalisation préférentiel ou en un autre polymère dont la polymérisation est totale pour éviter la présence résiduelle de monomère et dont on sait aussi qu'il est inerte immergé dans un système aqueux.
Un tel matériau est commercialisé dans le commerce sous la forme de billes de quelques millimètres de diamètre.
Ce matériau a un point de fusion se situant autour de 1 600C et mouille assez bien le métal si bien qu'il épouse parfaitement la forme du contenant à l'état fondu.
La charge minérale est d'une densité sensiblement égale à celle du polymère utilisé pour la matrice. En l'occurrence, on a recours à de la pouzzolane qui est une roche volcanique connue pour sa porosité et sa bonne résistance mécanique, cette roche étant par sa constitution même issue d'une fusion de roches, donc non susceptible de larguer des particules organiques ou solubles.
Les fragments utilisés sont obtenus par broyage et criblage avec des tamis adaptés pour ne conserver que les fragments de quelques millimètres à quelques dizaines de millimètres de plus grande dimension, supprimant la poussière et les fragments trop réduits en taille qui ne procurent aucun effet esthétique mais qui viennent renforcer inutilement la matrice, la rendant difficile à couper par la suite.
On peut utiliser aussi de la céramique poreuse cuite comme celle commercialisée par le déposant dont la composition est parfaitement contrôlée. En effet, dans le cas de la pouzzolane provenant de gisements naturels, il faut vérifier, hormis les qualités naturelles dont elle est dotée, sa parfaite neutralité.
On assure ensuite le mélange intime des billes de polymère avec les fragments de roche, le dosage pouvant varier mais toujours en conservant en volume ou en poids, des proportions de l'ordre de 50/50, plus particulièrement de 60 pour la roche et 40 pour le polymère, car il convient de conserver une matrice riche en polymère et non de réaliser une roche reconstituée à partir de fragments liés entre eux par un polymère.
Une fois le mélange réalisé, on verse la préparation dans le moule et l'ensemble est porté en température dans un four à température contrôlée avec précision de façon à assurer la fusion du polymère tout en lui conservant une certaine viscosité.
Le polymère fond et son coefficient de mouillabilité lui permet de venir former une couche mince au contact du moule, tandis que dans l'épaisseur, les billes fondent et la matrice monolithique se constitue, laissant émerger les fragments de roche poreuse en surface et noyant certains autres en totalité suivant leur position initiale lors du remplissage du moule avec le mélange.
Même lorsque l'épaisseur recherchée est importante, notamment dans le cas de plaques de grande surface, on constate de façon satisfaisante que les fragments de roche ne viennent pas s'accumuler en partie inférieure de la matrice, contre le moule mais restent sensiblement positionnés aux endroits où ils se trouvaient lors du remplissage du moule.
La dispersion des fragments est particulièrement bien conservée, ceci malgré une plage de granulométries des fragments qui peut être volontairement importante pour obtenir un effet aléatoire et une irrégularité de la surface des plaques se rapprochant le plus possible de ce que l'on peut trouver dans la nature. En effet, on aurait pu penser à une ségrégation avec des gros fragments se retrouvant à un certain niveau dans la matrice et des plus petits à un autre niveau or il n'en est rien.
Pour assurer une parfaite conservation des fragments en saillie dans leur position, on prévoit selon le procédé de l'invention un refroidissement rapide optionnel qui fige les positions, notamment par un balayage avec un courant d'air froid des plaques en sortie de four.
On constate que les plaques obtenues sont particulièrement planes et d'une grande qualité.
Un perfectionnement particulièrement interessant de l'invention propose aussi de disposer une couche supplémentaire de billes de polymère sans charge minérale, sur la surface du mélange après que celui-ci a été versé dans le moule, avant la fusion.
On procède ensuite à la mise en place, sur la surface de billes de polymère, de fragments de roche d'une granulométrie qui peut très bien être différente de celle des fragments de roche du mélange.
Les billes de cette couche vont fondre comme les autres mais elles vont réaliser une variation de la proportion de polymère, constituant ainsi une couche mince, plus riche en polymère, sensiblement identique à celle qui se forme au contact du moule, sans que cela puisse perturber la mise en saillie des fragments, la quantité de polymère restant dans tous les cas, très faible par rapport à la matrice.
Ce perfectionnement conduit à l'obtention de plaques particulièrement planes et à une mise en saillie très importante des fragments rapportés.
Pour permettre un montage des plaques entre elles par recouvrement partiel, il est utile de prévoir un chanfrein sur au moins deux bords, en sorte de pouvoir rectifier en longueur lesdites plaques sur les deux autres bords droits.
Dans ce cas, les bord droits sont ceux qui sont placés dans les angles des faces du bac ou au contact des faces perpendiculaires, par exemple les faces latérales par rapport à la face arrière dans un bac parallélépipédique.
Du fait de la dispersion tout à fait aléatoire des fragments, la production industrielle ne confère pas aux plaques une répétitivité constante et une quelconque symétrie, nécessitant une orientation particulière des plaques lors de la mise en place. Néanmoins les plaques peuvent être juxtaposées sans problème pour former une grande surface puisque la plage de granulométrie des plaques est identique pour une même fabrication.
Dans le cas où le fabriquant le souhaite, les plaques au lieu d'être planes, peuvent être mises en forme, il suffit pour cela ce prévoir un noyau rapporté ou venu de fabrication avec le moule qui permet la mise en forme de tout ou partie de la plaque.
Le matériau est donc une matrice polymère avec des fragments de roche en saillie sur une face, parfaitement solidarisés à la matrice.
Ce matériau peut être découpé avec des scies courantes du fait que la pouzzolane ou les autres matériaux poreux utilisés présentent une section de coupe relativement faible du fait de leur grande porosité et que le polymère en proportion importante en volume ne pose aucun problème de découpe.
Des essais ont donné des résultats particulièrement satisfaisants, tant du point de vue esthétique que du point de vue de l'écosystème car les plantes et autres algues se sont parfaitement développées contribuant ainsi à rendre encore plus naturel le décor réalisé avec les plaques. Quant à la mortalité de poissons, elle n'a enregistré aucune augmentation du fait de l'introduction des plaques.
Le présent procédé a été décrit pour la réalisation de plaques de décor d'aquarium mais on peut envisager d'autres applications du matériau obtenu comme les prises pour murs d'escalade.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication de plaques planes ou en forme, d'un matériau composite comprenant une matrice polymère et des fragments de roche, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes
- mélange mécanique d'un polymère ou d'une composition de polymères
sous forme de fragments avec des fragments de roches d'une densité
et d'une granulométrie sensiblement identiques aux fragments de
polymère,
- remplissage d'un moule au profil de la plaque à obtenir,
- montée en température du mélange jusqu'à la fusion du polymère ou
de la composition de polymères,
- refroidissement du moule et de son contenu, et
- démoulage de la plaque ainsi obtenue
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on ajoute à la surface du mélange, une fois dans le moule et avant fusion, une couche mince de fragments de polymère et sur cette couche de polymère, des fragments de roche
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la roche dont sont issus les fragments est une roche poreuse.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la roche poreuse est une pouzzolane.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fragments de polymère et de roches utilisés sont neutres, tant du point de vue du pH que de la toxicité.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fragments de polymère sont sous forme de billes.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pourcentages du mélange sont autour de 50/50 et plus particulièrement 40/60 pour la partie polymère et la partie minérale, respectivement.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le refroidissement des plaques est artificiellement accéléré pour figer la position des fragments de roche dans la matrice polymère.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un agent démoulant est interposé entre le moule et le mélange avant fusion.
10. Matériau obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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