FR2863193A1 - Element structurel plan, biodegradable et massif, en materiau d'origine cerealiere, et procede de fabrication d'un tel element - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un élément structurel plan, biodégradable et massif, en matériau d'origine céréalière.Conformément à l'invention, l'élément structurel est constitué d'au moins 80% en poids de fibres issues de la récolte de végétaux à cycle cultural court, lesdites fibres étant des fibres courtes, de granulométrie au plus égale à 400 m, et colorées dans la masse, et d'au moins un liant de rigidification d'origine naturelle, les fibres végétales et le liant naturel étant choisis et agencés de telle sorte que l'élément structurel ainsi constitué ait une texture proche de celle d'un minéral, en étant homogène à la fois en surface et dans son épaisseur, et massif avec une densité élevée au moins égale à 1.L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel élément structurel, en particulier d'un panneau épais de grandes dimensions.

Description

DOMAINE DE L'INVENTION

La présente invention concerne les éléments structurels biodégradables, de forme essentiellement plane, destinés à être utilisés notamment dans le domaine de l'assemblage ou du revêtement. La terminologie "assemblage" et "revêtement" utilisée dans la présente description doit être comprise dans un sens large englobant différents types d'objets assemblés à partir de l'élément structurel, notamment dans le domaine de la décoration ou du mobilier, ou de revêtements notamment dans le domaine de l'isolation, de l'équipement, ou de la construction. Il pourra s'agir en particulier de panneaux épais ou de plateaux de table de grandes dimensions.

Le domaine privilégié de l'invention peut être ainsi défini plus précisément comme celui des éléments structurels plans, biodégradables et massifs en matériau d'origine céréalière.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Les matériaux de revêtement ou d'assemblage utilisé traditionnellement sont soit de type minéral (céramique, faïence, argile, etc), soit de type végétal (bois), soit encore de type composite (matières plastiques et charges, agglomérés de bois et résine, etc..). Il existe aussi des produits réalisés à partir de produits recyclés (fibres, composites, caoutchouc, etc).

Les éléments structurels concernés peuvent être colorés dans la masse, mais ils sont alors systématiquement réalisés dans de petites dimensions. Lorsque l'on souhaite par contre utiliser des éléments structurels de grandes dimensions, on est alors limité à des agglomérés de bois, contreplaqués ou analogues, dont les caractéristiques physiques ne sont pas compatibles avec une coloration dans la masse. Par suite, la coloration d'éléments de grandes dimensions requiert de rapporter un placage ou une feuille teintée, ou encore de déposer une peinture, après le processus de fabrication, ce qui pénalise lourdement les coûts de fabrication.

L'invention s'intéresse plus particulièrement aux éléments structurels rigides dont le matériau constitutif est essentiellement végétal, et éventuellement susceptibles d'être colorés dans la masse, et ce quelles que soient les dimensions desdits éléments.

On connaît déjà les panneaux en agglomérés de bois qui sont largement utilisés en tant que matériaux de revêtement ou de construction de mobilier. Les panneaux sont réalisés à partir de particules de bois finement divisées, auxquelles on ajoute en général des colles d'origine synthétique. Le mélange est assemblé sous pression modérée (ne dépassant pas 35 kg/cm2) par des presses à plateaux dont les dimensions peuvent atteindre quelques mètres de côté pour des épaisseurs de plusieurs centimètres.

Quelle que soit sa nature, le bois est toujours un végétal à cycle cultural long, c'est-à-dire s'étendant sur plusieurs années (5 à 15 années en moyenne). Il est rappelé que l'appellation "cycle cultural", qui est la dénomination officielle de ce que l'on appelle parfois cycle de rotation ou cycle de production, correspond à la durée séparant le plantage ou semis du végétal, de sa récolte. Dans le cadre de la présente invention, ce vocable englobera également les végétaux dont le cycle de reproduction est naturel, sans intervention de la main de l'homme.

L'utilisation de bois implique des cycles de production longs entre la plantation des jeunes arbres et leur utilisation comme matières premières, et de plus cette utilisation de bois peut présenter l'inconvénient de contribuer au problème de la déforestation, en nuisant ainsi à l'écosystème de la planète.

Il apparaît donc séduisant de se tourner vers d'autres matériaux possibles pour réaliser des éléments structurels rigides, en évitant l'utilisation de végétaux à cycle cultural long.

On connaît déjà la réalisation de petits objets en matériaux composites faisant parfois appel à des matériaux d'origine céréalière comme matières premières, en particulier pour l'utilisation de conteneurs alimentaires en substitution de matériaux plastiques. Le document US-A-5 897 827 décrit ainsi la fabrication de contenants alimentaires à partir d'enveloppes de produits mondés (riz, avoine, blé, graines de soja, froment), de carbonate de calcium, ou d'un mélange des deux. On pourra également se référer aux documents US-A-6 337 097 et US-A-5 716 440.

Plus généralement, les compositions utilisées pour réaliser de tels petits objets sont en général soit de type plastique biodégradable, soit de type composite utilisant des matières naturelles.

Pour les plastiques biodégradables, il s'agit de matériaux d'origine végétale dont la transformation par un procédé biochimique donne lieu à l'obtention de matières premières dont les caractéristiques rhéologiques s'apparentent à celles des thermoplastiques traditionnels. Ces matières premières sont transformables au moyen de procédés d'injection-moulage. L'inconvénient de ces matériaux réside principalement dans le fait que les qualités intrinsèques des matières céréalières d'origine ne transparaissent plus dans le produit fini, et que les qualités sensorielles de naturalité n'existent plus dans le produit transformé.

Les produits composites utilisant des matières naturelles déjà proposées sont constitués par différents ingrédients associant des matières céréalières, minérales, à des liants biochimiques de type amidon. Ces produits sont transformés par thermo-compression, et peuvent permettre de réaliser des petits objets de type contenants alimentaires jetables tels qu'assiettes, bols, gobelets, etc.... Cependant, la qualité et les propriétés mécaniques de ces objets restent en général extrêmement limité, tout comme leur durée de vie.

On connaît également la fabrication d'éléments de construction en plaque, selon laquelle on remplace le bois par des composants d'origine végétale, en utilisant des liants organiques, biologiques, comme cela est décrit dans les documents US-A-5 354 621 et DE-A-10018726. En variante, il a été suggéré d'utiliser une pâte réalisée à partir de tourteaux de tournesol ou de colza épuisés en huile (voir par exemple le document EP-A-O 987 089) . Cependant les plaques obtenues ne sont pas homogènes dans leur épaisseur, et ne présentent pas de qualités satisfaisantes pour la rigidité mécanique et la résistance extérieure aux agressions mécaniques, ce qui limite considérablement leur domaine d'utilisation. De plus, les procédés de fabrication mis en uvre ne comportent aucune étape visant à colorer dans la masse les plaques réalisées en vue d'obtenir un produit fini ne nécessitant aucune étape ultérieure de reprise pour réaliser sa coloration ou sa décoration surfacique.

Pour compléter l'arrière-plan technologique on peut également citer les documents DE-A-19 635 410, WO-A- 98/38039, DE-A-4 412 248, DE-A-19 653 955 et US-A-5 756 024.

OBJET DE L'INVENTION La présente invention vise à concevoir un nouveau type d'élément structurel rigide, qui soit à la fois naturel et biodégradable, sans faire appel à des sous- produits de bois, et s'apparente à un minéral en présentant aussi des caractéristiques élevées de rigidité et de résistance extérieure aux agressions mécaniques.

L'invention a également pour objet de réaliser des 35 éléments plans tels que panneaux ou plaques de grandes p/ dimensions, pouvant être usinés ou découpés pour donner directement des éléments structurels de plus petites dimensions.

Cet objet est atteint conformément à l'invention grâce à un élément structurel biodégradable de forme essentiellement plane, constitué d'au moins 80% en poids de fibres issues de la récolte de végétaux à cycle cultural court, lesdites fibres étant des fibres courtes, de granulométrie au plus égale à 4001.tm, et colorées dans la masse, et d'au moins un liant de rigidification d'origine naturelle, les fibres végétales et le liant naturel étant choisis et agencés de telle sorte que l'élément structurel ainsi constitué ait une texture proche de celle d'un minéral, en étant homogène à la fois en surface et dans son épaisseur, et massif avec une densité élevée au moins égale à 1.

Ainsi, et de façon tout à fait surprenante pour l'homme de l'art, on utilise des matières issues de l'agriculture qui dans leur état naturel n'offrent pas des qualités mécaniques et des textures adéquates, pour réaliser des éléments structurels rigides présentant une texture et une densité proches de celles d'un minéral, et ce à la fois en surface et dans l'épaisseur. En particulier, si l'élément plan est découpé pour constituer des éléments de plus petites dimensions, on constate sur les tranches correspondant aux lignes de découpe que l'aspect et la texture sont parfaitement homogènes, tant sur la répartition des particules, que sur la coloration de celles-ci à la fois sur la surface des faces de l'élément et sur les tranches correspondant aux lignes de découpe. On parvient ainsi à obtenir, à partir de végétaux, un matériau qui est extrêmement proche d'un minéral, et ce même quand on le sectionne. Une telle homogénéité dans la masse était en particulier exclue avec les panneaux particulaires de bois ou autre de l'état de la technique, ou avec les petits objets réalisés à partir de végétaux comme décrit dans les brevets précités.

On a ainsi renversé un véritable préjugé en utilisant des fibres issues de la récolte de végétaux à cycle cultural court pour réaliser des éléments structurels rigides capables de subir des opérations ultérieures d'usinage (perçage ou taraudage par exemple) comme on pourrait le faire avec du bois massif, tout en ayant l'apparence, en particulier la texture et la densité, d'un matériau proche du minéral, l'aspect étant cependant plus chaud que celui d'un véritable minéral.

De préférence, le liant est présent avec une concentration allant de 5 à 15% en poids dans la composition de l'élément structurel.

Conformément à un mode d'exécution particulièrement avantageux, on choisira un liant d'origine exclusivement végétale. En particulier, le liant sera constitué de protéines végétales issues de la même espèce végétale que les fibres ou d'une autre espèce végétale que lesdites fibres, ou en variante issues de plusieurs espèces végétales. Dans la pratique, les fibres constitutives sont des fibres végétales courtes broyées conformément à la granulométrie désirée indiquée précédemment.

Dans un mode d'exécution préféré, les fibres constitutives seront choisies dans le groupe composé des sons de blé, balles de riz, raffles de maïs, paille broyée, cossettes de céréales, et le liant sera choisi dans le groupe composé des amidons de céréales, glutens de céréales, germes de céréales, et des protéines végétales.

On pourra en outre prévoir que l'élément structurel comporte également, incorporées dans sa masse, des particules de végétaux à fonctionnalités particulières, en particulier de protection anti-nuisible ou antimoustique. On pourra également prévoir que l'élément structurel comporte de la même façon des additifs fonctionnels de type minéral ou chimique, visant à modifier les caractéristiques physiques et/ou mécaniques dudit élément structurel, et/ou à ajouter un fonctionnalité particulière audit élément structurel.

Dans une autre variante, l'élément structurel pourra comporter un recouvrement externe de protection. En particulier, ce recouvrement pourra comprendre de la silice dans une proportion d'au moins 20% en poids.

Enfin, ainsi que cela a été dit plus haut, l'élément structurel réalisé conformément à l'invention est massif, avec une densité élevée au moins égale à 1. De préférence, cette densité sera dans la pratique comprise entre 1 et 1,3.

L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un élément structurel biodégradable présentant l'une au moins des caractéristiques précitées.

Le procédé selon l'invention comporte les étapes successives de: a) réalisation d'un broyat homogène constitué de fibres de végétaux à cycle cultural court, lesdites fibres étant courtes avec une granulométrie au plus égale à 4001m; b) coloration dans la masse des fibres du broyat homogène, par ajout d'eau et de pigments colorés, et mélange de l'ensemble ainsi constitué jusqu'à obtention d'un broyat coloré; c) si nécessaire, séchage du broyat coloré jusqu'à obtention d'un taux d'humidité voisin de 2% ; d) ajout d'au moins un liant naturel au broyat coloré séché pour former un mélange homogène prêt à être traité ; e) cuisson et formage du mélange homogène précité dans une presse à plateaux chauffants, à une température d'au moins 100 C et sous une pression élevée d'au moins 50kg/cm2; 2863193 8 f) refroidissement et ressuage; et g) découpe aux dimensions désirées.

Conformément à un mode d'exécution particulier, on pourra prévoir que les étapes a), b) et c) sont mises en oeuvre dans le cadre d'une préparation préliminaire effectuée à l'avance. Cette préparation pourra par exemple être effectuée trois mois à l'avance, avant de procéder à l'ajout du ou des liants naturels et au traitement de l'ensemble.

Des additifs fonctionnels pourront en outre être ajoutés au broyat avant l'étape e), de préférence lors de l'étape a) et/ou de l'étape d).

On pourra également prévoir que le procédé comporte, entre l'étape d) et l'étape e), un précompactage et/ou un découpage transversal en vue du passage dans la presse à plateaux chauffants.

On pourra en outre prévoir que l'étape e) est réitérée sur plusieurs cycles successifs, avec relâche et libération de la vapeur d'eau à la fin de chaque cycle.

Le ou chaque cycle de cuisson/formage est de préférence mis en oeuvre à une température essentiellement comprise entre 100 C et 200 C et sous une pression essentiellement comprise entre 150 kg/cm2 et 250 kg/cm2.

Conformément à un mode de mise en oeuvre particulier du procédé, on pourra prévoir que ledit procédé comporte, après l'étape g), une étape h) de revêtement de protection d'au moins une face externe de l'élément découpé. En particulier, cette étape h) pourra être mise en oeuvre en continu par un dépôt d'un matériau de revêtement suivi d'une polymérisation rapide dudit matériau. Avantageusement alors, le dépôt de matériau de revêtement concernera à la fois les faces et les flancs de l'élément obtenu après découpe.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et du dessin annexé, concernant des modes de réalisation particuliers.

DESCRIPTION DU DESSIN

Il sera fait référence à la figure unique du dessin annexé, qui illustre schématiquement les étapes d'un procédé de fabrication d'un élément structurel rigide conforme à l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

L'invention a ainsi pour objet un élément structurel biodégradable, de forme essentiellement plane, qui est constitué d'au moins 80% en poids de fibres issues de la récolte de végétaux à cycle cultural court, lesdites fibres étant des fibres courtes, de granulométrie au plus égale à 4001m, et colorées dans la masse, et d'au moins un liant de rigidification d'origine naturelle. Les fibres végétales et le ou les liants naturels sont choisis et agencés de telle sorte que l'élément structurel ainsi constitué ait une texture proche de celle d'un minéral, en étant homogène à la fois en surface et dans son épaisseur, et massif avec une densité élevée, au moins égale à 1.

L'élément structurel ainsi réalisé se présente sous la forme d'une plaque ou d'un panneau, dont les dimensions peuvent varier considérablement en fonction de l'utilisation qui en est réservée. Il pourra s'agir à titre d'exemple de carreaux de revêtement, d'éléments de mobilier tels que plateaux de table, ou de cuisines, de dallages de sol, ou encore de revêtement muraux ou de cloisonnements. D'une façon générale, l'élément structurel ainsi réalisé aura une épaisseur variant entre 2 et 20 mm, étant entendu que l'on pourra dans certains cas prévoir des panneaux massifs encore plus épais, par exemple d'épaisseur 20 à 25 mm.

Ainsi que cela a été dit plus haut, les fibres courtes constitutives sont colorées dans la masse, ce qui 35 permet de maîtriser totalement le processus de coloration dans la mesure où les pigments colorés sont répartis de façon totalement homogène non seulement sur la surface de l'élément plan mais surtout dans toute l'épaisseur de celui-ci. Dans les techniques antérieures, lorsque l'on recherchait une coloration des éléments réalisés à partir de végétaux, on ajoutait des pigments colorés aux végétaux et aux liants, puis on mélangeait le tout. On s'est cependant aperçu qu'un tel mélangeage général ne permet pas d'obtenir une fixation satisfaisante des pigments de coloration, et qu'en particulier la vapeur d'eau qui circule dans l'épaisseur de l'objet ou du panneau lors de la conformation dudit objet ou dudit panneau par pressage à chaud entraîne les pigments colorés en surface, de sorte que la coloration est inévitablement cantonnée aux faces externes du panneau. Par suite, lorsque l'on procède à un découpage de l'élément connu pour réaliser des éléments de plus petites dimensions, on s'aperçoit que les tranches alors visibles laissent apparaître toute l'inhomogénéité de la coloration dans l'épaisseur. Comme on le verra par la suite lors de la description du procédé de fabrication, la coloration dans la masse est réalisée en phase préliminaire du process, d'une façon qui évite précisément l'entraînement des pigments colorés en surface lors de l'étape ultérieure de pressage à chaud. L'élément plan est ainsi coloré dans la masse de façon parfaitement homogène tant en surface que dans son épaisseur, et toute découpe ou usinage de l'élément ne peut laisser apparaître de quelconques défauts dans la répartition des pigments colorés.

De façon tout à fait étonnante, les végétaux à cycle cultural court peuvent être ainsi utilisés pour réaliser des éléments structurels rigides dont les caractéristiques mécaniques sont extrêmement satisfaisantes, et permettent d'assurer des fonctions techniques tout en supportant une usinabilité, par exemple un perçage ou un découpage. A ce titre, on sait que les panneaux en agglomérés de bois, outre les inconvénients déjà mentionnés plus haut, ne sont pas toujours satisfaisants au regard de leur usinabilité et de leur résistance mécanique.

Selon le cas, on pourra prévoir en outre un recouvrement de protection, ledit recouvrement pouvant concerner la seule face externe lorsque l'élément structurel est plaqué contre une paroi, ou les deux faces, ou encore les deux faces et les flancs dudit élément structurel.

Fondamentalement, on utilise des fibres de la récolte de végétaux à cycle cultural court, et on peut citer à titre d'exemples des fibres choisies dans le groupe composé des sons de blé, balles de riz, raffles de maïs, paille broyée, cossettes de céréales.

Le liant utilisé dans la composition d'un élément structurel selon l'invention a pour fonction première de rigidifier les fibres qui sont issues de la récolte de végétaux à cycle cultural court, en donnant la cohésion nécessaire à l'ensemble réalisé. Le liant est en outre également choisi pour que soit préservé le caractère biodégradable de l'élément structurel réalisé, et aussi pour conférer audit élément une structure et une densité proches de celles d'un minéral.

De préférence, le liant naturel, biodégradable, pourra être constitué de protéines végétales issues de la même espèce végétale que les fibres ou d'une autre espèce végétale que les fibres, ou en variante des protéines végétales issues de plusieurs espèces végétales. A titre d'exemple, on pourra choisir le liant dans le groupe composé des amidons de céréales, glutens de céréales, germes de céréales, et des protéines végétales.

On pourra en outre prévoir que l'élément structurel de l'invention comporte, incorporées dans sa masse, des 2863193 12 particules de végétaux à fonctionnalités particulières. C'est ainsi que l'on pourra utiliser des particules procurant une protection anti-nuisible, ou anti- moustique, ou répulsive au regard de tel ou tel animal. Ainsi qu'on le verra par la suite, le procédé de fabrication d'un tel élément structurel permet en effet de préserver les propriétés fonctionnelles, en particulier des propriétés odoriférantes, des particules de végétaux spécifiques qui sont incorporées dans la masse constitutive de l'élément structurel.

On pourra également prévoir que l'élément structurel comporte, incorporés dans sa masse, des additifs fonctionnels de type minéral ou chimique, visant à modifier les caractéristiques physiques et/ou mécaniques dudit élément, et/ou à ajouter une fonctionnalité particulière audit élément structurel. Il pourra s'agir d'additifs contribuant aux propriétés mécaniques et cohésives du matériau, par exemple des résines aminoplastes ou phénoplastes. Il pourra aussi s'agir d'additifs procurant une nuance de couleur ou une odeur particulières, ou encore un caractère ignifuge ou imperméable.

Les matières premières mises en uvre dans le cadre de la réalisation d'éléments structurels conformes à l'invention permettent ainsi de préserver la graine alimentaire des céréales, et elles constituent en ce sens une source de valorisation de la partie non comestible des céréales cultivées. Toutes les matières premières mises en oeuvre sont en outre des produits issus de végétaux à cycle cultural court. Les végétaux précités procurent des fibres qui conviennent particulièrement bien pour réaliser des éléments structurels rigides, et il s'agira en général de végétaux dont le cycle cultural est court, avec une à deux récoltes par an, par opposition aux végétaux tels que le bois qui sont à cycle cultural long. La disponibilité des matières premières utilisées, ainsi que des moyens d'exploitation associés, est en outre quasiment universelle.

Ainsi que cela a été dit plus haut, l'élément structurel peut en outre comporter, au moins sur sa face externe, un recouvrement de protection et/ou de rigidification. Il pourra s'agir par exemple d'un vernis, d'une huile, ou d'une laque, afin de conférer un aspect brillant à la face externe de l'élément, ledit aspect brillant étant différent de la coloration de l'élément, laquelle coloration est réalisée de façon homogène tant sur la surface dudit élément que dans l'épaisseur de celuici.

On pourra en particulier prévoir un recouvrement réalisé en un matériau de revêtement comportant de la silice, en proportion d'au moins 20% en poids, un tel matériau conférant en effet à la fois une rigidité surfacique élevée et une excellente résistance extérieure aux agressions mécaniques (abrasion, rayures, coupures) et au poinçonnement.

Enfin, l'élément structurel réalisé conformément à l'invention est massif, avec une densité élevée au moins égale à 1. Dans la pratique, l'élément massif présentera une densité comprise entre 1 et 1,3, c'est-à-dire proche des valeurs de densité des minéraux.

On va maintenant décrire, en référence à la figure unique du dessin annexé, un procédé de fabrication d'un élément structurel biodégradable du type précité.

On rassemble tout d'abord dans une étape 10 des fibres issues de la récolte de végétaux à cycle cultural court, notés ici co-produit de céréales (10.1), et éventuellement aussi des ingrédients additifs (10.2).

Cet ensemble est mélangé (étape 11), puis broyé en fines particules (étape 12). On réalise ainsi un broyage homogène constitué de fibres courtes avec une granulométrie au plus égale à 400 m.

Les étapes 10, 11, 12 précitées correspondent à k l'étape a) du procédé défini ci-dessus de façon générale.

L'étape suivante b) du procédé de fabrication comprend la coloration dans la masse des fibres du broyat homogène, par ajout d'eau et de pigments colorés, comme schématisé respectivement en 13.2 et 13.1, puis le mélange de l'ensemble ainsi constitué (étape 14) jusqu'à obtention d'un broyat coloré.

Cette étape de coloration préliminaire est tout à fait fondamentale pour l'obtention d'une coloration parfaitement homogène dans la masse de l'élément réalisé selon l'invention, les fibres étant en effet individuellement colorées dans la masse, ce qui assure une fixation de la coloration capable de résister ultérieurement à un flux de vapeur traversant l'épaisseur du panneau lors du pressage à chaud.

Si cela s'avère nécessaire, on pourra ensuite procéder à une étape c) correspondant à un séchage du broyat coloré (étape 15), et ce jusqu'à obtention d'un taux d'humidité voisin de 2%.

Il convient à ce niveau de noter que les étapes a), b), c) précitées peuvent être mises en oeuvre dans le cadre d'une préparation préliminaire effectuée à l'avance, par exemple plusieurs mois à l'avance. On dispose alors d'une réserve d'un mélange de fibres qui sont colorées dans la masse de façon aussi intime et homogène que possible. Il est à noter que dans ces étapes, le liant n'a pas encore été ajouté au broyat coloré et séché.

Après une durée notée t, qui pourra varier de quelques minutes si l'ensemble du process est réalisé de façon continue, à plusieurs mois si les étapes préliminaires a), b), c) sont effectuées à l'avance, on procède alors à une étape d) correspondant à l'ajout d'au moins un liant naturel au broyat coloré séché (étape 16) pour former un mélange homogène prêt à être traité, l'homogénéité du mélange étant assurée par une étape de

V

mélangeage 17 suivant l'ajout du liant.

On pourra éventuellement, à ce stade, prévoir un précompactage et/ou un découpage transversal en vue du passage ultérieur dans une presse à plateaux chauffants (étape non schématisée sur la figure).

Le mélange homogène et coloré ainsi réalisé est alors soumis, soit directement, soit après une étape de mise en forme (pellets, boulets, billes, granulés), facilitant la manutention et le stockage, à une étape e) comportant essentiellement une étape 18 de cuisson et de formage dans une presse à plateaux chauffants, à une température d'au moins 100 C et sous une pression élevée d'au moins 50 kg/cm2.

Dans le cadre de l'invention, on utilisera ainsi des pressions comprises entre 150 kg/cm2 et 250 kg/cm2, en particulier voisines de 200 kg/cm2, valeurs qui sont très supérieures à celles rencontrées dans le cadre de la réalisation de panneaux particulaires compactés. La température sera quant à elle en générale comprise entre 100 C et 200 C. Le temps de cuisson sera de l'ordre de quelques secondes à 5 minutes selon l'épaisseur de l'élément structurel désiré, et selon le type de liant utilisé.

L'étape 18 de cuisson/formage pourra éventuellement être réitérée sur plusieurs cycles successifs, avec relâche et libération de la vapeur d'eau à la fin de chaque cycle. On utilisera ainsi en général une cuisson sur 1 à 5 cycles de 15 secondes à 5 minutes chacun. La ligne en pointillés 19 est destinée ici à illustrer la réitération du cycle de cuisson.

L'étape f) suivante comprend principalement une étape 20 de refroidissement et de ressuage. Il pourra s'agir d'une étape de stabilisation par alternance de cycles de séchage et de ressuage.

On trouve ensuite une étape g) qui comprend principalement une étape 21 dedécoupe à la forme spécifique (rectangulaire ou autre), puis une étape h) avec une étape éventuelle 22 de revêtement d'une ou des deux faces de l'éléments découpé, et éventuellement aussi des flancs de celui-ci, avec un matériau comportant de préférence de la silice dans une proportion d'au moins de 20% en poids. Le dépôt du matériau sera alors suivi d'une étape de polymérisation rapide, par exemple par exposition à rayonnement UV.

On obtient alors (étape i)) un produit fini ou quasi-fini (étape 23). Il peut s'agir d'un carrelage ou dallage, d'un élément de mobilier, ou d'un panneau, et l'on a ainsi illustré schématiquement un carreau de dallage 23.1, un élément de mobilier 23.2 et un panneau 23.3. Les éléments 23.2 et 23.3 sont de grandes dimensions, ce qui est très intéressant. On pourra naturellement utiliser de tels éléments de grandes dimensions pour obtenir par découpage ou usinage des éléments de plus petites dimensions.

Si l'on souhaite procéder à une étape d'usinage (perçage ou taraudage), il sera préférable d'effectuer cet usinage après l'étape 21 de découpe, et avant l'éventuelle étape 22 de revêtement.

On a enfin illustré également une étape terminale 25 24 de conditionnement, qui termine le process.

Ainsi que cela a été dit plus haut, on peut prévoir d'ajouter des additifs fonctionnels en cours de process. Sur la figure, on a illustré l'ajout d'ingrédients additifs lors de l'étape initiale 10 (10.2), mais un ajout d'additifs fonctionnels pourra être prévu, en plus ou en remplacement, lors de l'étape d) d'ajout de liant (non représenté ici). En tout état de cause, l'ajout d'additifs fonctionnels ou autres sera de préférence prévu avant l'étape e) de cuisson/formage.

Le procédé précité permet de réaliser des éléments structurels de forme essentiellement plane à partir de produits totalement naturels (fibres végétales et liants naturels), qui présentent une texture et une densité proches de celles d'un minéral, ainsi que des caractéristiques mécaniques de rigidité et d'usinabilité ouvrant à de larges possibilités d'utilisation.

L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut. D(

Claims (22)

REVENDICATIONS

1. Elément structurel biodégradable de forme essentiellement plane, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins 80% en poids de fibres issues de la récolte de végétaux à cycle cultural court, lesdites fibres étant des fibres courtes, de granulométrie au plus égale à 400 m, et colorées dans la masse, et d'au moins un liant de rigidification d'origine naturelle, les fibres végétales et le liant naturel étant choisis et agencés de telle sorte que l'élément structurel ainsi constitué ait une texture proche de celle d'un minéral, en étant homogène à la fois en surface et dans son épaisseur, et massif avec une densité élevée au moins égale à 1.

2. Elément structurel selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liant est présent avec une concentration allant de 5 à 15% en poids dans la composition dudit élément structurel.

3. Elément structurel selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le liant est d'origine exclusivement végétale.

4. Elément structurel selon la revendication 3, caractérisé en ce que le liant est constitué de protéines végétales issues de la même espèce végétale que les fibres.

5. Elément structurel selon la revendication 3, caractérisé en ce que le liant est constitué de protéines végétales issues d'une autre espèce végétale que les fibres.

6. Elément structurel selon la revendication 3, caractérisé en ce que le liant est constitué de protéines végétales issues de plusieurs espèces végétales.

7. Elément structurel selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les fibres constitutives sont des fibres courtes choisies dans le 35 groupe composé des sons de blé, balles de riz, raffles de maïs, paille broyée, cossettes de céréales.

8. Elément structurel selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le liant est choisi dans le groupe composé des amidons de céréales, 5 glutens de céréales, germes de céréales, et des protéines végétales.

9. Elément structurel selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce également, incorporées dans sa masse, des végétaux à fonctionnalité particulière, en protection anti-nuisible ou anti-moustique.

10. Elément structurel selon revendications 1 à 9, caractérisé en ce également, Incorporés dans sa masse,qu'il comporte particules de particulier de l'une des qu'il comporte des additifs fonctionnels de type minéral ou chimique, visant à modifier les caractéristiques physiques et/ou mécaniques dudit élément structurel, et/ou à ajouter une fonctionnalité particulière audit élément structurel.

11. Elément structurel selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un recouvrement externe de protection

12. Elément structurel selon la revendication 11, caractérisé en ce que le recouvrement de protection comporte de la silice dans une proportion d'au moins 20% en poids.

13. Elément structurel selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ledit élément massif présente une densité comprise entre 1 et 1, 3.

14. Procédé de fabrication d'un élément structurel biodégradable présentant l'une au moins des caractéristiques des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives de: a) réalisation d'un broyat homogène constitué de fibres de végétaux à cycle culturel court, 35 lesdites fibres étant courtes avec une granulométrie au plus égale à 400 m; b) coloration dans la masse des fibres du broyat homogène, par ajout d'eau et de pigments colorés, et mélange de l'ensemble ainsi constitué jusqu'à obtention d'un broyat coloré; c) si nécessaire, séchage du broyat coloré jusqu'à obtention d'un taux d'humidité voisin de 2% ; d) ajout d'au moins un liant naturel au broyat coloré séché pour former un mélange homogène prêt à être traité ; e) cuisson et formage du mélange homogène précité dans une presse à plateaux chauffants, à une température d'au moins 100 C et sous une pression élevée d'au moins 50kg/cm2; f) refroidissement et ressuage; et g) découpe aux dimensions désirées.

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que les étapes a) , b) et c) sont mises en oeuvre dans le cadre d'une préparation préliminaire effectuée à l'avance.

16. Procédé selon la revendication 14 ou la revendication 15, caractérisé en ce que des additifs fonctionnels sont ajoutés au broyat avant l'étape e), de préférence lors de l'étape a) et/ou de l'étape d).

17. Procédé selon l'une des revendication 14 à 16, caractérisé en ce qu'il comporte, entre l'étape d) et l'étape e), un précompactage et/ou un découpage transversal en vue du passage dans la presse à plateaux chauffants.

18. Procédé selon l'une des revendications 14 à 17, caractérisé en ce que l'étape e) est réitérée sur plusieurs cycles successifs, avec relâche et libération de la vapeur d'eau à la fin de chaque cycle.

19. Procédé selon l'une des revendications 14 à 18, caractérisé en ce que le ou chaque cycle de cuisson/formage 35 est mis en uvre à une température essentiellement comprise

LI

2863193 21 entre 100 C et 200 C et sous une pression essentiellement comprise entre 150 kg/cm2 et 250 kg/cm2.

20. Procédé selon l'une des revendications 14 à 19, caractérisé en ce qu'il comporte, après l'étape g), une étape h) de revêtement de protection d'au moins une face externe de l'élément découpé.

21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'étape h) est mise en oeuvre en continu par un dépôt d'un matériau de revêtement suivi d'une polymérisation rapide dudit matériau.

22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que le dépôt du matériau de revêtement concerne les faces et les flancs de l'élément obtenu après découpe. â

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