FR3077571A1 - Procede de realisation d'un materiau de construction - Google Patents

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Abstract

Procédé de réalisation d'un matériau de construction à partir d'un produit argileux et d'eau, caractérisé par les étapes de : a) faire un mélange du produit argileux et de l'eau, b) y ajouter au moins un acide organique et appliquer un chauffage modéré, c) neutraliser l'acidité du mélange pour obtenir un matériau, d) mettre en forme le matériau, e) sécher le matériau.

Description

« Procédé de réalisation d’un matériau de construction »
DOM Al NE DE L’I NVENTI ON
L’invention concerne un procédé de réalisation d’un matériau de construction, et notamment un procédé de réalisation d’un matériau de construction utilisable dans le cadre d’une construction par impression à trois dimensions (impression 3D).
ART ANTÉRI EUR
II est connu que des produits argileux, tels que la latérite par exemple, contiennent des atomes métalliques. Par chélation, ces atomes métalliques peuvent être liés à des atomes voisins par au moins deux liaison, en formant une structure annulaire. Les atomes voisins sont en général des atomes électronégatifs liés à un radical organique. A l’état naturel, des concrétions latéritiques se forment par réactions chimiques sur des périodes de plusieurs milliers d’années. Ces concrétions sont suffisamment solides pour être découpées en briques utilisées dans la construction de locaux d’habitation par exemple.
BUT ET RÉSUMÉ
L’un des buts de l’invention est de proposer un procédé de réalisation d’un matériau de construction, à partir d’un produit argileux, utilisable dans un délai inférieur à un mois.
Un autre but de l’invention est de proposer un procédé de réalisation d’un matériau de construction, à partir d’un produit argileux, utilisable dans le cas d’une construction par impression 3D.
L’invention a pour objet un procédé de réalisation d’un matériau de construction à partir d’un produit argileux et d’eau, caractérisé par les étapes de :
a) faire un mélange du produit argileux et de l’eau,
b) y ajouter au moins un acide organique et appliquer un chauffage modéré,
c) neutraliser l’acidité du mélange pour obtenir un matériau,
d) mettre en forme le matériau,
e) sécher le matériau.
Selon un mode de réalisation, l’acide organique ajouté est l’acide phytique et le chauffage est appliqué entre 30 et 80°C.
Selon un mode de réalisation, la mise en forme du matériau est assurée par moulage, extrusion, pressage ou calandrage.
Selon un mode de réalisation, le séchage du matériau est assuré à température basse, supérieure à 60°C et sous atmosphère à humidité contrôlée.
Selon un mode de réalisation, la mise en forme du matériau est faite par extrusion et dépôt de filament pour la réalisation d’un matériau de construction utilisable dans le cadre d’une construction par impression 3D.
Selon un mode de réalisation, la mise en forme du matériau est accompagnée d’une consolidation rapide.
Selon un mode de réalisation, la consolidation rapide est assurée par durcissement d’un produit thermo-réactif tel qu’une cire, mélangé au matériau peu avant l’extrusion.
Selon un mode de réalisation, la consolidation rapide est assurée par prise rapide, après extrusion, d’adjuvants tels qu’acétates et/ou acrylates de polyvinyle mélangés au matériau peu avant l’extrusion.
Selon un mode de réalisation, la consolidation rapide est assurée par durcissement superficiel d’un produit photosensible ajouté au matériau peu avant l’extrusion et irradié après l’extrusion.
Selon un mode de réalisation, l’irradiation est assurée par des cellules émettrices de rayons UV disposées de part et d’autre de la buse d’extrusion.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Le procédé de réalisation d’un matériau de construction, selon l’invention à partir d’un produit argileux, se déroule en plusieurs étapes.
A l’étape 1, le produit argileux est mélangé à de l’eau. Si le produit argileux se présente en blocs solides, il est nécessaire de le broyer. Cette première étape a pour objet de constituer un mélange sensiblement homogène.
A l’étape 2, un acide organique est ajouté au mélange et un chauffage modéré lui est appliqué. L’acide est de préférence l’acide phytique et le chauffage est assuré à une température comprise entre 30 et 80°C. La réaction qui se produit est une réaction à spectre large correspondant à de multiples chélations, notamment des ions métalliques et minéraux présents dans le produit argileux.
L’étape 3 consiste à neutraliser l’acidité du mélange en lui apportant une base pour obtenir un pH neutre ou légèrement alcalin. L’apport basique est effectué par exemple avec de la soude. La neutralisation du mélange de produit argileux, d’eau et d’acide organique, assure une condensation des complexes à base d’ions métalliques et minéraux résultant des chélations, en vue d’une consolidation du mélange. Il en résulte une augmentation de la résistance du mélange à la compression. L’utilisation du mélange est alors envisageable comme matériau de construction pour le bâtiment et le génie civil.
L’étape 4 est relative à la mise en forme du matériau. Si le matériau est un mélange liquide, son moulage est assuré par coulage sous pression, ou par pressage isostatique en moules poreux. Si le matériau est un mélange pâteux, il peut être mis en forme par extrusion, pressage ou calandrage, par exemple.
L’étape 5 concerne le séchage du matériau. Pour éviter le dessèchement superficiel du matériau, ce séchage est réalisé à température basse, supérieure à 60°C, et sous atmosphère à humidité contrôlée. Avantageusement, cette étape 5 peut être précédée par une opération de déshydratation, prenant place entre les étapes 3 et 4, et consistant en une évaporation de l’eau ou en une évacuation d’eau par filtrage, par exemple en filtre-presse.
A l’issue de l’étape 5, le matériau obtenu est comparable aux céramiques et il est utilisable comme matériau de construction.
Selon une variante de réalisation, à l’issue de l’étape 3, le matériau à l’état pâteux est utilisé pour une construction par impression 3D, la mise en forme étant effectuée par extrusion et dépôt de filament. Dans cette variante de réalisation, il est nécessaire d’assurer une consolidation rapide du matériau lors de sa mise en œuvre, afin de garantir le respect des caractéristiques géométriques de la pièce fabriquée.
Selon un premier mode de réalisation, la consolidation rapide est obtenue par durcissement d’un produit tel qu’une cire, dont la viscosité varie avec la température. Ce produit thermo-réactif est mélangé au matériau peu avant l’extrusion. La buse d’extrusion est maintenue à une température inférieure à 100°C mais supérieure à la température ambiante. De ce fait le produit thermo-réactif est, dans le matériau et avant l’extrusion, à l’état fluide. Après extrusion, le matériau et le produit thermo-réactif reviennent à la température ambiante. Le durcissement du produit thermo-réactif réparti dans le matériau assure le maintien des caractéristiques géométriques de la pièce fabriquée par impression 3D.
Selon un deuxième mode de réalisation, la consolidation est obtenue par la prise rapide, après extrusion, d’adjuvants tels que des acétates ou acrylates de polyvinyle mélangés au matériau peu avant l’extrusion.
Selon un troisième mode de réalisation, la consolidation est obtenue par durcissement superficiel du filament extrudé. A cet effet, un produit photosensible est ajouté au matériau peu avant l’extrusion. Cet ajout peut être assuré dans la masse du matériau, mais de préférence superficiellement.
Après extrusion, le filament est soumis à une irradiation à partir de cellules émettrices de rayons UV disposées de part et d’autre de la buse d’extrusion. Le produit photosensible est alors transformé en une pellicule superficielle rigide qui assure le respect des caractéristiques géométriques de la pièce fabriquée par impression 3D.
Le procédé de réalisation d’un matériau de construction selon les étapes 1 à 5 se déroule sur plusieurs jours, notamment en raison des étapes 3 (consolidation du mélange) et 5 (séchage). Ce durcissement lent du matériau présente un avantage. Il évite les problèmes de colmatage des systèmes de pompage et des buses, rencontrés lors de l’utilisation de mélanges à base cimentaire et à prise hydraulique comme les chaux et les bétons.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de réalisation d'un matériau de construction à partir d'un produit argileux et d'eau, caractérisé par les étapes de :
    a) faire un mélange du produit argileux et de l'eau,
    b) y ajouter au moins un acide organique et appliquer un chauffage modéré entre 30 et 80°C,
    c) neutraliser l'acidité du mélange pour obtenir un matériau,
    d) mettre en forme le matériau,
    e) sécher le matériau.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'acide organique ajouté est l'acide phytique.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mise en forme du matériau est assurée par moulage, extrusion, pressage ou calandrage.
  4. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le séchage du matériau est assuré à température, supérieure à 60°C et sous atmosphère à humidité contrôlée.
  5. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mise en forme du matériau est faite par extrusion et dépôt de filament pour la réalisation d'un matériau de construction utilisable dans le cadre d'une construction par impression 3D.
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la mise en forme du matériau est accompagnée d'une consolidation rapide.
  7. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la consolidation rapide est assurée par durcissement d'un produit thermoréactif tel qu'une cire, mélangé au matériau peu avant l'extrusion.
  8. 8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la consolidation rapide est assurée par prise rapide, après extrusion, d'adjuvants tels qu'acétates et/ou acrylates de polyvinyle mélangés au matériau peu avant l'extrusion.
  9. 9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la consolidation rapide est assurée par durcissement superficiel d'un produit photosensible ajouté au matériau peu avant l'extrusion et irradié après l'extrusion.
  10. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'irradiation est assurée par des cellules émettrices de rayons UV disposées 5 de part et d'autre de la buse d'extrusion.
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