LU83103A1 - Materiau composite et son procede de production - Google Patents

Description

* L'invention concerne des matériaux stratifiés de construction, et plus particulièrement des matériaux stratifiés ininflammables réalisés de manière à comprendre du papier ou d'autres bandes fibreuses, ainsi qu'un procédé de 5 production de ces matériaux.

Il existe un certain nombre de différents types de matériaux disponibles à partir desquels il est possible de produire des éléments préfabriqués de construction tels que des panneaux de mur et des raccords de panneaux, des portes, * 10 des éléments de plafond, des éléments isolants et autres, ainsi qu'une large gamme de produits de consommation tels que des meubles et des châssis de meubles, des plateaux, etc. Parmi les matériaux les plus souvent utilisés pour ces articles, on trouve des panneaux de particules, des panneaux 15 de copeaux, des contreplaqués, des papiers, des panneaux durs agglomérés, des stratifiés phénoliques et une grande variété de résines synthétiques chargées comprenant des polystyrènes, des époxydes, des résines urée-formaldéhyde et phénol-formaldéhyde, des polyuréthannes et autres.

20 Bien que tous ces matériaux composites de l'art antérieur se soient avérés utiles dans la construction d'un certain nombre d'articles différents, ils possèdent la propriété d'être inflammables, au moins à un degré indésirable pour de nombreuses utilisations. Ceci est particuliè-25 rement vrai pour les matériaux composites à base de bois et de papier, par exemple les panneaux de particules et de copeaux, les contreplaqués et les stratifiés papier/résine 5 phénolique. Il est donc très souhaitable de disposer d'un \ matériau composite pouvant être utilisé à la place des * ' 30 matériaux actuellement utilisés dans de nombreuses applications et présentant une inflammabilité faible ou nulle. Pour permettre la production d'un tel matériau composite ininflammable, constitué d'une bande de papier ou de toute autre bande fibreuse, ou bien comprenant une telle bande, il est 35 encore plus souhaitable de produire un stratifié à partir de matériaux en bandes relativement peu coûteux et d'un ciment ininflammable.

» 2 L'invention a donc pour objet principal un matériau stratifié composite gui est essentiellement ininflammable et qui se prête bien à la fabrication d'une large gamme d'éléments de construction ainsi que de biens de 5 consommation tels que des meubles, etc. L'invention a également pour objet un matériau composite du type décrit, comprenant un stratifié ininflammable constitué d'une bande fibreuse et d'un ciment, pouvant être mis en forme ou profilé et pouvant être produit de manière à posséder une certaine 10 gamme de propriétés physiques souhaitées, dont une bonne stabilité dimensionnelle, une grande force de liaison et de grandes résistances à la rupture et aux chocs. Le matériau composite selon l'invention peut être scié, cloué, ou autrement manipulé de la même manière que des contreplaqués, 15 des panneaux de particules et de copeaux, des panneaux durs agglomérés et autres, ce qui lui permet d'être substitué à ces matériaux dans de nombreuses applications. Le matériau composite ininflammable selon l'invention peut être produit sur un équipement existant en utilisant, comme bande 20 fibreuse, des qualités relativement peu coûteuses de bandes de papier ou autres nappes fibreuses. L'invention a également pour objet un matériau composite comprenant un stratifié oxyciment de magnésium/papier dans lequel l'oxyciment de magnésium peut contenir une large gamme de charges. Ce 25 matériau composite comprend un stratifié ininflammable ciment inorganique/bande fibreuse, combiné à une âme qui peut être inflammable·, la combinaison étant réalisée de manière à * protéger thermiquement la matière de l'âme.

| L'invention a également pour objet principal un * 30 procédé de production d'un matériau composite perfectionné comprenant un stratifié oxyciment de magnésium/bande fibreuse, le procédé permettant également, si cela est souhaité, le profilage et la mise en forme du matériau composite obtenu. Le procédé selon l'invention permet 35 l'utilisation de bandes fibreuses et d'âmes autrement inflammables pour la production de matériaux composites qui sont eux-mêmes pratiquement ininflammables.

3 L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 est une coupe transversale d'une 5 première forme de réalisation d'un stratifié oxyciment de magnésium/bande fibreuse selon l'invention, comportant des bandes fibreuses de même épaisseur ; - la figure 2 est une coupe transversale d'une variante du stratifié de la figure 1, dans laquelle s 10 l'épaisseur des bandes fibreuses varie ; - la figure 3 est une coupe transversale d'une autre forme de réalisation d'un stratifié oxyciment de magnésium/bande fibreuse, dont une ou plusieurs des couches d'oxyciment de magnésium contiennent une charge de renforce- 15 ment ; - la figure 4 est une coupe transversale d'une autre forme de réalisation du stratifié selon l'invention, montrant l'incorporation d'une ou plusieurs couches d'oxyciment de magnésium chargé dans le matériau composite ; 20 - la figure 5 est une coupe transversale d'une autre forme de réalisation d'un stratifié oxyciment de magnésium/bande fibreuse sur lequel une couche superficielle de finition est collée ? - la figure 6 est une coupe transversale d'un 25 matériau composite comprenant le stratifié selon l'invention combiné à une âme ; - la figure 7 est une vue en perspective d'un Ä fauteuil réalisé selon l'invention et constituant un exemple j d'articles structurels profilés, réalisés en stratifié „ 30 oxyciment de magnésium/bande fibreuse ; - la figure 8 est une vue en perspective d'un panneau de mur réalisé selon l'invention et constituant un autre exemple d'articles structurels profilés réalisés en stratifié oxyciment de magnésium/bande fibreuse ; 35 - la figure 9 est une représentation schématique d'une première forme de réalisation d'un appareil convenant à la production du stratifié selon l'invention et utilisant plusieurs postes de revêtements, ainsi qu'un tunnel de pressage à l'air pour le pressage et la maturation finals ; 4 - la figure 10 est une coupe schématique montrant une variante de l’appareil dans lequel une presse à emboutir est utilisée pour donner une configuration souhaitée au stratifié et, si cela est souhaité, pour provoquer en même 5 temps la prise ; - la figure 11 est une vue schématique d'une autre forme de réalisation de l'appareil, convenant en particulier à la production du stratifié de la figure 1 et utilisant un seul poste d'application de revêtement ; et * 10 - la figure 12 est une coupe schématique d'une autre forme de réalisation de l'appareil selon l'invention, - convenant particulièrement à la production de stratifiés comprenant une âme centrale.

L'invention concerne un matériau composite 15 comprenant un stratifié constitué de couches liées, distinctes et alternées d'un oxyciment de magnésium durci et d'une nappe ou bande fibreuse, les couches d'oxyciment de magnésium assurant la résistance et l'ininflammabilité du stratifié. Dans tout matériau composite, les épaisseurs des 20 couches constituant le stratifié peuvent être uniformes, ou bien elles peuvent être différentes. Les couches d'oxyciment de magnésium peuvent, si cela est souhaité, contenir des charges, et le matériau composite peut présenter toute finition de surface souhaitée et il peut également comprendre 25 une âme. Le matériau composite selon l'invention est particulièrement adapté à un moulage ou une mise en forme suivant diverses configurations avant ou pendant la prise des couches . d'oxyciment de magnésium.

L'invention concerne également un procédé de h 30 production d'un matériau composite ininflammable, comprenant les étapes qui consistent à empiler des couches alternées d'une suspension hydraulique réactive d'une solution de sel de magnésium et d'un oxyde de magnésium capable de former un oxyciment de magnésium, et une nappe ou bande fibreuse, et à 35 faire prendre la suspension réactive pour produire 1'oxyciment de magnésium sous des conditions de température et de pression provoquant la liaison des couches en un stratifié et empêchant l'élimination d'une quantité 5 importante d'eau, la teneur en eau de la suspension et la pénétrabilité de l'eau dans les bandes fibreuses étant choisies de manière que chacun des couches d'oxyciment de magnésium reste sensiblement séparée et distincte des couches 5 constituées d'une bande fibreuse et retienne en elle prati quement toute l'eau présente dans la suspension, ce qui confère une grande résistance et une ininflammabilité au stratifié. Le procédé peut également comprendre des étapes facultatives telles que l'application d'une couche de ». 10 finition sur l'une ou les deux surfaces du matériau composite, l'incorporation et la fixation d'une âme au ? stratifié, une variation des épaisseurs des couches et l'apport de charges à l'oxyciment de magnésium. Le stratifié produit peut être mis en forme suivant toute configuration 15 souhaitée avant ou pendant la prise.

La structure de base du matériau composite selon l'invention est constituée d'un stratifié comprenant des couches alternées d'une nappe ou bande fibreuse, de préférence en papier, et d'un oxyciment de magnésium qui peut 20 être de l'oxychlorure de magnésium ou de l'oxysulfate de magnésium. L'expression "oxyciment de magnésium" désigne l'une ou l'autre de ces deux substances. Ainsi qu'il ressortira de la description détaillée qui suit, l'expression "bande fibreuse" est utilisée dans un sens relativement large 25 pour désigner des feuilles à base fibreuse, répondant à des critères particuliers, et les oxyciments de magnésium sont préparés de manière à avoir certaines caractéristiques spécifiques. L'utilisation de ces deux composants en % combinaison dans un stratifié permet d'obtenir un produit 30 unique qui peut être utilisé tel quel, avec des couches de finition de surface ou avec une âme constituée d'une large gamme de matières.

Les oxyciments de magnésium f tels que désignés dans le présent mémoire et parfois appelés d'une manière plus 35 générale "ciments à résine inorganique ou ciments plastiques", sont connus de l'homme de l'art. Un procédé perfectionné pour préparer ces ciments inorganiques (oxychlorure de magnésium et oxysulfate de magnésium) est 6 décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 320 077. Ces oxyciments de magnésium ont trouvé une utilisation dans la fabrication de structures moulées ou coulées telles que des panneaux de construction, des briques, des éléments de 5 sol et autres, ainsi que des revêtements protecteurs.

On a trouvé plus récemment un moyen de produire des oxyciments de magnésium chargés ayant de bonnes propriétés physiques, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 4 084 982.

* 10 Comme indiqué dans le brevet N0 3 320 077 précité, les oxyciments de magnésium utilisés dans c l'invention sont obtenus par préparation d'une solution aqueuse hautement concentrée de chlorure de magnésium ou de sulfate de magnésium contenant un phosphate hydrosoluble. A 15 la solution dite "de référence" ainsi obtenue, on ajoute de l'oxyde de magnésium réactif, avec un malaxage à grande vitesse et cisaillement élevé, pour produire une suspension réactive. Bien que le procédé décrit dans le brevet N° 3 320 077 se soit avéré particulièrement adapté à la 20 production de la suspension réactive utilisée, l'invention comprend la mise en oeuvre de toute technique convenable de production de la suspension réactive, assurant la dispersion et la désagrégation des agglomérats de MgO dans la solution de référence. Etant donné que le procédé selon l'invention 25 consiste à recouvrir la bande avec l'oxyciment pendant la production du stratifié, il peut être nécessaire ou préférable d'ajouter à la suspension un agent de réglage de la viscosité et/ou de l'écoulement. Comme décrit dans le brevet N° 4 084 982 précité, il est possible d'ajouter des charges * 30 en un ou plusieurs points du procédé, par exemple à la solution de référence, à la suspension réactive ou pendant l'application. Une caractéristique importante de ce procédé est que la quantité totale d'eau contenue dans la suspension réactive (eau d'hydratation du sel de magnésium plus eau 35 ajoutée pour produire la solution) est consommée lors de la réaction et contenue dans l'oxyciment de magnésium final. Ainsi, l'eau reste pratiquement en totalité liée dans l'oxyciment finalement durci et elle est disponible comme 7 substance auto-extinctrice. Comme décrit plus en détail ci-apr^s, cette caractéristique permet de produire un stratifié oxyciment de magnésium/bande fibreuse pratiquement ininflammable/ conduisant à la réalisation des articles particuliers 5 de fabrication de l'invention.

Il est possible de décrire brièvement les opérations consistant à produire l'oxyciment de magnésium liquide et non durci, utilisé dans la production du stratifié selon l'invention. Il est également possible de se reporter aux 10 brevets N° 3 320 077 et N° 4 084 982 précités, ainsi qu'au schéma de processus du tableau V ci-après.

" Le sel de magnésium utilisé peut être du chlorure de magnésium, de préférence utilisé comme hexahydrate MgCl2.6HO, ou du sulfate de magnésium, de préférence utilisé 15 comme heptahydrate MgSO^^H^O. La première étape du procédé consiste à préparer une solution du sel de magnésium dans l'eau. Cette solution, connue sous le nom de solution de référence, peut être sursaturée en sel de magnésium et elle est de préférence préparée de manière à contenir une faible 20 quantité de phosphate hydrosoluble, pouvant être ajoutée avant l'addition du sel de magnésium à l'eau, comme cela est préférable dans le cas de l'utilisation de l'hexa-métaphosphate de sodium, ou après l'addition du sel, comme cela est réalisé lors de l'utilisation de l'acide phospho-25 rique. Des phosphates hydrosolubles pouvant être utilisés comprennent des acides phosphoriques, des polyphosphates et en particulier .de 1'hexamétaphosphate de sodium, divers „ monohydrogéno- et dihydrogénophosphates de métaux alcalins, des phosphates d'ammonium et autres. La quantité de phosphate - 30 hydrosoluble utilisée peut s'élever à environ 6 % en poids de l'oxyde de magnésium ajouté, alors qu'une plage préférable est comprise entre environ 1 et 4 %.

Lors de la préparation de la solution de référence, la concentration en poids du sel de magnésium dans 35 la solution aqueuse préparée doit de préférence être comprise entre environ 60 et 75 % par rapport au poids des sels hydratés. Cependant, des concentrations sensiblement inférieures à 60 % peuvent être utilisées pourvu qu'elles ne δ * provoquent pas la formation de cloques dans le stratifié pendant l'étape de prise ou maturation. La quantité d'eau contenue dans la suspension réactive au moment de l'application ne doit pas être sensiblement supérieure à celle pouvant 5 être retenue par l'oxyciment de magnésium pour la réaction conduisant à la formation de la couche inorganique durcie finale. Ceci a pour résultat de maintenir les couches d'oxy-ciment de magnésium sous une forme distincte et séparée des couches formées par la bande fibreuse, et d'empêcher l'eau de ’ 10 s'échapper sous forme de vapeur risquant de briser la structure du stratifié pendant la maturation, tout en retenant cependant la quantité d'eau maximale pouvant être utilisée comme extincteur.

L'oxyde de magnésium utilisé peut être naturel ou 15 synthétique et la quantité de cet oxyde employée dépend du sel de magnésium utilis* pour former l'oxyciment de magnésium. Si l'on utilise le chlorure de magnésium, le rapport molaire du MgC^.ßE^O au MgO est compris entre environ 1/3 et environ 1/8, alors que, si on utilise le MgS04.7H20, le 20 rapport molaire est compris entre environ 1/3 et environ 1/14.

L'oxyde de magnésium est ajouté à la solution de sel de magnésium contenant le phosphate. Il est préférable que l'oxyde de magnésium soit ajouté lentement et que la 25 suspension, lors de la préparation, soit traitée dans un mélangeur à cisaillement élevé, par exemple un mélangeur Daymax ou Meyers, un homogénéiseur ou tout autre équipement „ capable de réaliser une défloculation et de disperser totale ment les particules d'oxyde de magnésium.

- 30 En général, la viscosité de cette suspension réactive dans l'eau, une fois préparée, est comprise entre environ 1 et 25 Pa.s (mesurée à 25°C), et la suspension est de préférence thixotrope. La viscosité optimale de la suspension au moment où elle est appliquée sur les couches de bande 35 fibreuse peut être aisément déterminée en fonction du caractère de la surface des bandes fibreuses utilisées et en fonction des critères demandés par l'équipement d'application de la suspension mis en oeuvre pour superposer les 9 couches du stratifié. L'addition de charges à l'oxyciment de magnésium accroît normalement la viscosité de la suspension réactive. De plus, si cela est nécessaire, une petite quantité d'un agent de réglage de la viscosité et de l'écou-5 lement peut être ajoutée à la suspension afin d'en ajuster la viscosité. Tout agent inerte connu et convenable agissant sur la viscosité et l'écoulement, par exemple de l'argile, de la terre à foulon, de 1 ' attapulgite et autres, peut être utilisé. Ces additifs sont de préférence mélangés à la

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10 suspension réactive après le mélange complet de l'oxyde de magnésium dans cette suspension, et la quantité d'additifs ajoutée dépend de la viscosité demandée pour l'application de la suspension. La viscosité d'application finale est de préférence comprise entre environ 0,5 et 50 Pa.s au moment où 15 l'oxyciment de magnésium est appliqué sur le papier. Cependant, la technique d'enduction et les caractéristiques de surface de la bande peuvent imposer une viscosité extérieure à cette plage.

Divers types de charges peuvent être ajoutés à 20 l'oxyciment de magnésium liquide et non durci, le terme "charge" comprenant, à titre nullement limitatif, des charges constituées de microfibres dont le rôle n'est pas seulement celui d'une matière de renforcement. Comme indiqué dans le brevet N° 4 084 982 précité, ces microfibres contribuent à 25 donner aux oxyciments de magnésium durcis et formés suivant diverses configurations structurelles des caractéristiques de flexion ainsi· que de bonnes résistances à la traction et - aux chocs. Ces microfibres ont une longueur ne dépassant pas environ 6,5 mm et leur allongement est compris entre environ "30 5 et environ 1500. Des exemples de telles microfibres comprennent des fibres de verre dites "broyées" qui contiennent également de petites particules de verre, et des fibres constituées de laitier minéral et de matières d'origine naturelle telles que la wollastonite, des résidus d'amiante 35 et autres.

Des charges autres que les microfibres, par exemple des matières en particules, de longues fibres de verre et des nappes de verre continues ou d'autres étoffes en 10 fibres de verre, peuvent être utilisées. Ces charges doivent être d'un caractère et d'une dimension permettant à l'oxy-ciment de magnésium du stratifié de s'imprégner dans lesdites charges et de les enrober pour former une couche essentielle-5 ment continue et d'un seul bloc. En général, l'épaisseur des couches d'oxyciment de magnésium contenant de telles charges peut être supérieure à celle des couches de résine ne contenant pas de charges. Lors de la préparation du stratifié, les mêmes charges ou des charges différentes *. 10 peuvent être utilisées dans toutes les couches d'oxyciment de magnésium ou dans certaines couches choisies. Le choix et les positions des charges à l'intérieur du stratifié de base peuvent être utilisés pour faire varier les propriétés physiques de l'article fini comprenant ce stratifié. Un 15 certain nombre de formes de réalisation de couches d'oxyciment de magnésium chargé sont décrites ci-après.

La réaction entre l'oxyde de magnésium finement divisé, le sel de magnésium et l'eau (provenant de préférence à la fois de l'eau d'hydratation du sel et de l'eau ajoutée 20 pour former la solution de référence) s'achève pendant la maturation. Ceci signifie que, étant donné que pratiquement la totalité de l'eau présente dans la suspension réactive participe à cette réaction et que l'oxyde de magnésium finement divisé doit être retenu dans la suspension, la bande 25 fibreuse utilisée pour préparer le stratifié doit être de nature à permettre aux couches de suspension réactive non prise de conserver sensiblement la même composition pendant „ la formation du stratifié qui consiste à assembler les couches, facultativement à les soumettre à un pressage préa-► 30 labié, puis à les presser et les amener à maturation. Ceci signifie également que la bande fibreuse ne peut pas absorber une quantité importante de solution de sel de magnésium et/ou permettre la séparation par filtration de toute quantité importante de particules d'oxyde de magnésium finement 35 divisées sur sa surface et dans ses interstices car, s'il en était ainsi, l'équilibre des composants en réaction pendant la prise et la formation de l'oxyciment de magnésium en serait affecté. Dans le cas de certaines bandes fibreuses, il 11 peut être nécessaire, pour obtenir un stratifié optimal, d'amener les bandes à une teneur prédéterminée en humidité afin d'empêcher l'absorption de la solution de sel de magnésium.

5 Bien qu'il soit en général préféré d'utiliser pour la bande fibreuse du papier pour des raisons de coût, une large gamme de matériaux constitués de fibres naturelles ou synthétiques peut également être utilisée. Les papiers peuvent être constitués exclusivement de fibres de cellulose, ’ 10 ou bien ils peuvent être constitués de mélanges de fibres telles que des fibres de cellulose, de verre, synthétiques et autres. Les papiers sont normalement et évidemment non tissés, mais il est possible d'utiliser des nappes ou bandes fibreuses tissées pourvu qu'elles satisfassent les critères 15 indiqués. Des éléments non tissés, renforcés d'une nappe ou bande fibreuse unidirectionnelle, par exemple des mats continus de fibres de verre, constituent également des exemples de bandes fibreuses convenables. Il est dans tous les cas préférable que les bandes fibreuses possèdent des 20 résistances de liaison internes élevées.

Une bande fibreuse préférée est constituée de papier kraft pesant d'environ 7 à 165 g/m . Si le papier est trop lourd, le stratifié fini tend à présenter les caractéristiques physiques du papier, par exemple une certaine 25 sensibilité à l'eau avec, pour résultat, une déstratification et une diminution de résistance, au lieu des propriétés physiques souhaitées pour le stratifié. Les bandes fibreuses „ d'un stratifié peuvent avoir un poids uniforme, ou bien un poids pouvant varier afin de conférer les propriétés » 30 souhaitées au stratifié. Des exemples de formes de réalisa tion de ces variantes sont décrits ci-après.

Dans certains cas, il peut être nécessaire d'appliquer un apprêt sur les surfaces de la bande fibreuse afin de donner à cette dernière les caractéristiques 35 souhaitées. Des apprêts convenant à cet effet sont connus et disponibles dans le commerce. Des exemples de tels apprêts comprennent des colophanes, des polymères de l'acide acrylique, des copolymères de styrène et d'anhydride 12 maléique, divers polymères hydrosolubles pouvant être obtenus par précipitation de solutions par l'alun en présence d'ions bivalents ou trivalents, etc.

On applique sur la surface de la bande fibreuse, 5 lors de la production du stratifié, une quantité d'oxyciment de magnésium liquide et non pris suffisante pour produire des couches d'oxyciment de magnésium dont l'épaisseur, une fois prises, est comprise entre environ 0,05 et environ 0,5 mm dans les cas où l'oxyciment de magnésium contient très peu de ’ 10 charges ou ne contient pas de charges de renforcement.

Lorsque des charges sont ajoutées, les couches d'oxyciment de magnésium peuvent être beaucoup plus épaisses, l'épaisseur réelle étant choisie de manière que l'on obtienne les propriétés physiques souhaitées à partir de la résine 15 inorganique chargée contenue dans le stratifié.

Bien que les couches finales d'oxyciment de magnésium et les couches finales constituées de la bande fibreuse puissent avoir sensiblement la même épaisseur, ceci n'est pas nécessaire. Etant donné que les deux types de 20 couches peuvent avoir des épaisseurs différentes et que ces épaisseurs peuvent varier à l'intérieur d'un même stratifié, les quantités relatives d'oxyciment de magnésium et de bande fibreuse dans un stratifié peuvent être exprimées de la meilleure façon sous la forme du rapport des poids de 25 l'oxyciment de magnésium et de la bande fibreuse. Ce rapport peut varier entre environ 90/10 et environ 10/90.

Le npmbre total de couches (bandes fibreuses plus couches de ciment) peut être compris entre deux et tout nombre optimal prédéterminé, dépendant de facteurs tels que . 30 les propriétés physiques souhaitées et l'usage prévu pour l'article composite fini, le type de bandes fibreuses utilisées et la forme finale du matériau composite, par exemple avec ou sans âme, le type de finition de surface utilisé, etc.

35 Comme représenté sur la coupe transversale très agrandie de la figure 1, des couches 10 constituées d'une bande fibreuse et des couches 11 d'oxyciment de magnésium sont sensiblement distinctes et séparées et elles peuvent 13 être aisément identifiées lors d’un examen visuel. Cependant, la liaison entre ces couches à l'intérieur du stratifié 12 est si forte que toute rupture provoquée du stratifié se produit normalement à l'intérieur de la bande fibreuse, mais 5 non aux interfaces bande/oxyciment de magnésium.

La structure du stratifié selon l'invention peut être différenciée de celle, plus classique, des stratifiés de papier ou de bande, réalisés avec des résines organiques synthétiques, car dans ces stratifiés de l'art antérieur, les , 10 résines organiques synthétiques, par exemple des phénol- formaldéhydes, des polyesters, des résines époxy et autres, sont soumises à une action les faisant pénétrer dans les bandes fibreuses d'une manière rendant pratiquement impossible l'identification des couches distinctes du stratifié 15 fini. La structure du stratifié selon l'invention peut également être distinguée de celle des stratifiés constitués d'oxyciments de magnésium contenant des charges d'étoffe de verre ou de fibres de verre, car dans ces structures, les oxyciments de magnésium sont préparés et amenés à maturation 20 de manière à pénétrer dans les interstices de l'étoffe ou de manière à enrober totalement les fibres, sans former une couche distincte d'oxyciment de magnésium. Cependant, comme indiqué ci-après, une ou plusieurs couches d'oxyciment de magnésium du stratifié selon l'invention peuvent comprendre 25 une telle association d'une charge et d'une résine.

On pense que la structure particulière du stratifié selon , 1 ' invention, c'est-à-dire le fait que les couches d'oxyciment de magnésium restent sous la forme de couches intégrales et nettement séparées, confère les - 30 caractéristiques d'ininflammabilité de ce stratifié. Etant donné que l'oxyciment de magnésium est ininflammable et présente essentiellement une propagation nulle de la flamme, une densité de fumée nulle et une participation comme combustible également nulle, il constitue un coupe-feu 35 s'opposant efficacement à la propagation des flammes et de la chaleur vers la couche de bande fibreuse suivante ou adjacente, ce qui permet de réaliser un stratifié ininflammable, même en papier ou en d'autres matériaux 14 normalement inflammables. On peut en outre supposer que ces coupe-feu résultent du fait que les couches séparées d'oxyciment de magnésium contiennent en elles pratiquement toute l'eau présente dans la résine liquide non durcie, 5 utilisée pour leur formation. Par conséquent, chaque couche d'oxyciment de magnésium est apparemment auto-extinctrice.

Il n'est pas nécessaire que les diverses couches constituant le stratifié 13 soient de même épaisseur, comme montré sur la figure 2 sur laquelle les couches super-* 10 icielles constituées de bandes fibreuses 14 sont plus épaisses que les couches intérieures 15. De même, il est possible de faire varier à l'intérieur du stratifié l'épaisseur des couches d'oxyciment de magnésium. Dans le stratifié 16 montré sur la figure 3, les couches extérieures 15 17 d'oxyciment de magnésium sont relativement épaisses et une charge de renforcement, représentée sous la forme d'un mat grossièrement tissé 18, est noyée dans ces couches. Cette charge de renforcement est de nature à permettre à l'oxyciment de magnésium de la traverser aisément afin que la 20 couche 17 se présente sensiblement sous la forme d'une couche continue et intégrale de résine inorganique. Une telle disposition, en particulier si le mat 18 est formé en matière ininflammable telle que de la fibre de verre, confère au stratifié une plus grande solidité et une meilleure 25 résistance à la flamme. Il est évidemment possible, sans sortir du cadre de l'invention, d'utiliser également une seule couche épaisse de bande fibreuse (couche 14 de la figure 2) ou d'oxyciment de magnésium (couche 17 de la figure 3) pour la production du stratifié.

. 30 Dans le stratifié 20 de la figure 4, les couches extérieures 21 sont représentées comme étant constituées d'oxyciment de magnésium dans la totalité duquel sont réparties des charges 22 de microfibres, comme décrit dans le brevet N° 4 084 982 précité. Comme dans le cas des couches 17 35 de la figure 3, l'utilisation des microfibres constituant la charge 22 de renforcement permet aux couches 21 d'avoir une plus grande épaisseur et d'avoir une plus grande solidité et une meilleure résistance à la flamme. De plus, de même que 15 pour le stratifié 16 de la figure 3f le stratifié 20 peut être constitué d'une seule couche superficielle 21 en résine chargée si, par exemple, ce stratifié doit être utilisé dans des applications où une protection contre la chaleur et/ou 5 les flammes n'est nécessaire que sur une seule face de la structure composite comprenant ce stratifié.

La figure 5 représente un stratifié 23 comportant une couche extérieure 24 appliquée sur l'une de ses surfaces ou sur les deux surfaces. Cette couche extérieure peut être • 10 un revêtement protecteur ou décoratif. Par exemple, elle peut être un revêtement constitué d'un gel, une feuille de papier imprégné de résine et collé, une feuille gaufrée ou autrement décorative, une étoffe, une résine synthétique, etc. Suivant sa nature, cette couche extérieure peut être appliquée au 15 cours de la dernière opération du procédé de production du stratifié, ou bien au cours d'une opération distincte, et un adhésif convenable peut être utilisé, si cela est nécessaire, pour fixer cette couche au stratifié.

Comme montré sur la figure 6, des stratifiés 30 20 réalisés conformément à l'invention peuvent être collés sur l'une des faces ou sur les deux faces d'une âme 31. Des exemples de matériaux convenant à cette âme comprennent des résines synthétiques expansées ou cellulaires telles que du polyuréthanne, du polystyrène ou des polyesters et autres. Il 25 est également possible, évidemment, d'utiliser pour l'âme un ciment de résine inorganique cellulaire comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 4 141 744. Un adhésif 32 peut être nécessaire pour lier le stratifié 30 à l'âme 31 et cet adhésif peut être choisi dans une grande gamme d'adhésifs „ 30 convenables, connus et disponibles dans le commerce, par exemple des latex de caoutchoucs naturels ou synthétiques ou des solutions de polymères caoutchouteux. Il n'est évidemment pas nécessaire que la matière de l'âme soit ininflammable attendu que le stratifié 30 assure la protection nécessaire 35 contre la combustion.

Ainsi qu'il ressort de manière évidente des figures 1 à 6, les stratifiés selon l'invention et les matériaux composites dans lesquels ils sont incorporés 16 peuvent être utilisés dans de nombreuses formes de réalisation différentes. Par conséquent, l'invention s'applique, par exemple, à des stratifiés dont les couches superficielles peuvent être constituées d'une bande fibreuse ou de 5 1'oxyciment de magnésium (avec ou sans revêtement supplé mentaire) ; les épaisseurs des couches peuvent varier dans l'ensemble du stratifié et il n'est pas nécessaire que les couches soient disposées symétriquement d'une surface à l'autre, et toute matière constituant une âme peut être 10 utilisée, suivant toute disposition souhaitée par rapport au stratifié ou aux stratifiés qui sont collés sur elle.

Le stratifié oxyciment de magnésium/bande fibreuse selon l'invention peut être mis en forme ou moulé avant ou pendant la maturation ou prise, de manière à former 15 une large gamme de structures profilées telles que l'élément 40 de fauteuil montré sur la figure 7 et qui comprend un dossier 41, des accoudoirs 42 et un siège 43 moulés d'une seule pièce, ou bien le panneau 45 de mur montré sur la figure 8 et présentant des évidements 46. Il convient de 20 noter que les structures montrées sur les figures 7 et 8 ne sont indiquées qu'à titre d'exemples de nombreuses formes et utilisations différentes du matériau composite ininflammable selon l'invention.

Le tableau V, donné à la fin de cette 25 description, est un organigramme représentatif du procédé de l'invention pour produire des stratifiés et des matériaux composites dans lesquels ces stratifiés sont incorporés. Attendu que la préparation de la suspension réactive est décrite en détail dans le brevet N° 3 320 077 précité, il „ 30 suffit de noter que dans le cas où un agent influant sur la viscosité et/ou l'écoulement doit être utilisé, il est préférable de l'ajouter après le mélange à cisaillement élevé du MgO dans la solution de référence. Les charges devant être réparties uniformément dans la couche d'oxyciment de 35 magnésium, par exemple les microfibres indiquées dans le brevet N° 4 084 982 précité, sont de préférence ajoutées à la suspension réactive immédiatement avant son utilisation pour former les couches du stratifié.

17 S'il est nécessaire d'apprêter la bande fibreuse afin de lui conférer le degré souhaité d'imperméabilité à l'eau, cette opération est réalisée suivant des techniques bien connues.

5 L'empilage ou la stratification réels des couches pour former un stratifié consiste à appliquer l'oxy-ciment de magnésium, liquide, réactif et non pris, sensiblement à la température ambiante, sur la bande fibreuse. Il convient de noter que de nombreuses techniques différentes, 10 comprenant l'application à la main, et de nombreux types différents d'appareils peuvent être mis en oeuvre au cours de cette opération. Si une bande de renfort, par exemple la bande 18 du stratifié montré sur la figure 3, est incorporée, elle peut être traitée comme une couche supplémentaire 15 entrant dans la constitution du stratifié, et dans les formes de réalisation où la couche extérieure distincte, par exemple la couche 24 de la figure 5, est formée au préalable, cette couche peut également être traitée comme une couche supplémentaire.

20 Une fois que le stratifié a été formé, il peut être soumis à un pressage préalable, sensiblement à la température ambiante, sous des pressions comprises entre environ 44,5 et environ 445 N/cm linéaire. Le pressage préalable peut être utilisé pour assurer une répartition 25 uniforme de l'oxyciment de magnésium, la mise en contact et la liaison complètes des surfaces des couches et l'élimination de l'air qui pourrait se dilater et faire apparaître des ruptures dans le stratifié au cours de la maturation à chaud. Dans de nombreux cas, le pressage préalable n'est pas . 30 nécessaire, mais s'il est exécuté, la pression optimale choisie pour cette opération dépend, au moins en partie, de la formulation de l'oxyciment réactif de magnésium utilisé, du nombre et de l'épaisseur des couches, etc. Il faut prendre soin de ne pas appliquer des pressions trop élevées qui 35 chasseraient à force de l'assemblage une quantité appréciable d'oxyciment de magnésium.

Bien que les oxyciments de magnésium et, par conséquent, les stratifiés selon l'invention puissent fr.

18 « prendre ou être amenés à maturation dans des conditions ambiantes, le stratifié est de préférence soumis à une opération finale de pressage à chaud et de maturation. Au cours de cette opération, la température des plateaux de la 5 presse chauffante, de l'air dans un tunnel de pressage à l'air, ou des matrices d'un moule utilisé pour effectuer le pressage à chaud, est de préférence comprise entre environ 95 et 150°C, et les pressions sont de préférence comprises entre environ 70 et 700 kPa. La période pendant laquelle le # 10 stratifié est exposé au pressage à chaud dépend de la tempé rature et de la pression utilisées, ainsi que du nombre et de la nature des couches constituant le stratifié. A titre d'exemple, un stratifié de 25 couches peut être amené convenablement à maturation en deux minutes dans une presse 15 chauffante dont les plateaux sont maintenus à environ 110°C et sous une pression d'environ 140 kPa.

Si l'article composite utilisant le stratifié selon l'invention doit avoir une certaine configuration prédéterminée, il est mis en forme avant ou pendant le 20 pressage à chaud. Dans le premier cas, après l'étape de mise en forme, le stratifié profilé, mais pratiquement non durci, est chauffé afin que l'oxyciment de magnésium prenne. Le panneau de mur de la figure 8 peut être réalisé de cette manière. Si la mise en forme s'effectue pendant le pressage à 25 chaud et la prise, cette opération est exécutée commodément dans un moule chauffé. Des pièces telles que l'élément de fauteuil montré sur la figure 7 sont en général réalisées de cette manière.

Le stratifié peut être collé à une âme au moyen . 30 d'un adhésif convenable et/ou il peut recevoir une finition de surface par la mise en oeuvre de techniques telles que l'application de peinture, la pulvérisation, l'enduction au rouleau et autres.

Les figures 9 à 12 représentent schématiquement 35 certains exemples d'appareils pouvant être mis en oeuvre pour produire le stratifié. Pour faciliter la description des diverses formes de réalisation de l'appareil représentées, on suppose que la bande fibreuse utilisée est une bande de papier kraft.

19

Sur la figure 9, l'assemblage des couches est formé par l'étalement alterné de bandes fibreuses continues et d'enductions des oxyciments de magnésium réactifs, l'avance continue de l'assemblage entre des rouleaux de 5 pressage préalable et l'exécution de l'opération de prise ou maturation à chaud dans un tunnel de pressage à l'air.

Si l'on suppose qu'un stratifié tel que celui montré sur la figure 1 ou sur la figure 2 doit être produit, du papier kraft est débité de rouleaux 51, 52, 53 et 54, le 10 papier provenant du rouleau débiteur 51 étant étalé en premier sur des moyens de transport convenables, progressant vers l'avant, par exemple une bande sans fin 55 entraînée sur des rouleaux 56 et 57 d'une manière bien connue. Des rouleaux 61, 62, 63 et 64 de guidage du papier kraft assurent un 15 positionnement précis de chaque bande de papier kraft. L'oxy-ciment de magnésium liquide, réactif et non durci s'écoule d'un réservoir 70 vers plusieurs postes 71, 72 et 73 d'enduction aboutissant chacun à une buse convenable d'enduction qui fait couler l'oxyciment de magnésium liquide 20 74, 75 et 76 à un débit prédéterminé afin que l'on forme une couche de résine d'épaisseur souhaitée. L'assemblage 77 de couches ainsi obtenu passe ensuite entre des rouleaux 78, 79 et 80, 81 de pressage préalable et l'assemblage pressé 82 est dirigé dans un tunnel 83 de pressage à l'air. Comme indiqué 25 précédemment, les rouleaux 78-81 de pression préalable peuvent être supprimés. Le tunnel de pressage à l'air est équipé de plateaux perforés, chauffés, supérieur et inférieur * 84 et 85, espacés l'un de l'autre de manière à se trouver à quelques dizièmes de millimètres des surfaces du stratifié. 30 De l'air comprimé est introduit au moyen de conduites 86 et 87, portant des valves, dans le tunnel et cet air est chauffé par les plateaux lorsqu'il passe à travers eux. Ainsi, l'air chaud applique la chaleur et la pression nécessaires pour effectuer la maturation ou prise de l'oxyciment de magnésium 35 dans le stratifié 88 qui sort en continu du tunnel 83 de pressage à l'air. Il est évidemment possible, sans sortir du cadre de l'invention, d'utiliser autant de rouleaux débiteurs de bande fibreuse et de postes d'enduction de la suspension 20 réactive qu'il est nécessaire pour former des stratifiés ayant le nombre souhaité de couches. De plus, l'appareil représenté sur la figure 9 peut être adapté à la production des stratifiés montrés sur les figures 3, 4 et 5. Par 5 exemple, pour réaliser le stratifié de la figure 3, le deuxième rouleau 52 débitant une bande fibreuse peut être remplacé par des moyens débitant un mât continu de renforcement qui est donc noyé dans l'oxyciment de magnésium. Cette disposition peut alors être répétée le long de 10 l'appareil d'application. De la même manière, une suspension réactive d'oxyciment de magnésium, contenant des charges de renforcement mélangées uniformément, peut être appliquée sur une bande sans fin 55 (portant un agent convenable de démoulage si cela est nécessaire) au moyen d'un dispositif 15 convenable d'enduction (non représenté) se trouvant en avant du premier rouleau débiteur 51 de papier kraft. D'une manière analogue, une couche de surface peut être fournie par un rouleau débiteur se trouvant en amont du premier rouleau 51 d'alimentation en papier kraft. Il est évident que de 20 nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil représenté sur la figure 9 afin de l'adapter à la production d'une large gamme de stratifiés.

La figure 10 représente un appareil convenant à la mise en forme du stratifié avant ou pendant la maturation 25 à chaud. Des tronçons de l'assemblage 77 de couches, produits par exemple à l'aide de l'appareil représenté sur la figure 9, sont mis sous la forme d'un assemblage stratifié et les « assemblages sont ensuites avancés par intermittence vers un dispositif 90 de moulage formé de matrices 91 et 92 pouvant . 30 travailler à la température ambiante ou pouvant être chauffées à environ 100°C si la maturation finale du stratifié moulé 93 doit être réalisée par la suite dans des moyens séparés, par exemple un four 94 à air chaud. Le stratifié configuré et mûri 95, sortant du four 94, constitue 35 l'article fini. En variante, les matrices 91 et 92 peuvent être chauffées à la température demandée pour la maturation et le four à air chaud peut être supprimé.

21

La figure 11 représente un appareil convenant à la production de stratifiés tels que celui montré sur la figure 1, et utilisant un seul dispositif d'alimentation en bande fibreuse et un seul poste d'enduction de l'oxyciment de 5 magnésium. Le papier kraft 100 provient d'une bobine débitrice 101 en passant sur un rouleau 102 de tension et de guidage et entre des rouleaux 103 et 104 de guidage, de manière à atteindre un dispositif 105 de plissage préalable qui est commandé (par des moyens non représentés) afin de * 10 former dans le papier kraft des plis espacés de distances prédéterminées et orientés alternativement dans un sens et dans l'autre. Le papier kraft préalablement plissé est ensuite dirigé de manière à passer dans un poste 105 d'enduction pour entrer en contact avec l'oxyciment liquide 15 de magnésium 106 afin qu'une couche 107 de liquide se dépose sur les deux surfaces. L'épaisseur de l'enduction est ajustée par deux rouleaux opposés 108 et 109 et le papier kraft enduit est ensuite plié suivant les lignes de plissage de manière que des couches s'accumulent en nombre nécessaire 20 pour former le stratifié 110 qui peut être placé et collé sur une feuille 111 de support. Ce type d'appareil est bien connu de l'homme de l'art. Les stratifiés ainsi produits conviennent particulièrement à la réalisation de structures profilées.

25 La figure 12 représente schématiquement un autre type d'appareil destiné à produire les matériaux composites selon l'invention et offrant la possibilité d'incorporer directement une âme capable, du point de vue structurel, de supporter les pressions demandées au cours des opérations de . 30 pressage et de maturation. Etant donné que la plage des températures de maturation est relativement basse, elle ne constitue normalement pas un obstacle à l'incorporation de l'âme pendant la réalisation du stratifié. En utilisant, de même que précédemment, du papier kraft comme exemple de bande 35 fibreuse dans l'appareil de la figure 12, le papier 115 est débité d'une bobine 116 en passant sur un rouleau 117 de guidage, puis sur un mécanisme 118 à bande sans fin qui le fait passer dans un poste 119 d'enduction où une couche 120 22 d'oxyciment liquide de magnésium est déposée sur ce papier avant qu'il soit appliqué sur une base 125 de support du stratifié pouvant être déplacée verticalement par des moyens non représentés. Le mouvement vers l'avant de la bande sans 5 fin 118 et la décharge de la résine liquide 120 sont synchro nisés et commandés afin de permettre au papier kraft enduit d'être coupé par un dispositif 126 à couteau. Le support 125 du stratifié est ensuite déplacé vers le bas afin d'être amené dans une position lui permettant de recevoir une autre * 10 couche de papier kraft enduit. Lorsque le nombre de couches souhaité pour produire le stratifié 127 a été accumulé et ’ qu'une dernière feuille de papier a été étalée, le support 125 est abaissé pour permettre à une âme 128, traitée si cela est nécessaire au moyen d'un adhésif, d'être amenée en 15 position par un dispositif convenable 129 d'avance, à partir d'un support 130. L'ensemble est ensuite ramené en position pour permettre l'application des couches du stratifié 131 (montré à l'état partiellement produit). Il est évidemment possible d'utiliser l'appareil de la figure 12 pour la 20 production de matériaux composites sans âme.

Le procédé et les articles en matériau composite selon l'invention seront décrits plus en détail dans les exemples suivants donnés à titre illustratif, mais non limitatif.

25 La suspension réactive utilisée dans tous les exemples est obtenue par préparation d'une solution de référence contenant 70 % en poids de chlorure de magnésium hexahydraté. La solution de référence est obtenue par l'addi-

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tion de 7 parties en poids (2 % du poids final de la suspen-30 sion) d'acide phosphorique à 105,5 parties en poids d'eau, puis par l'addition de 237,5 parties en poids de chlorure de magnésium hexahydraté pour former une solution fortement concentrée (70 %) du chlorure de magnésium. A cette solution de référence, on ajoute ensuite 282 parties en poids d'oxyde 35 de magnésium avec un malaxage à cisaillement élevé, pour former la suspension réactive dans laquelle le rapport moléculaire de MgChMgC^.ôI^OîI^O est de 6:1:11. Dans le cas où l'on ajoute un agent influant sur la viscosité et/ou 23 l'écoulement et/ou les charges de renforcement constituées de microfibres, ces additifs sont mélangés dans la suspension réactive avec un malaxage à faible cisaillement après que l'oxyde de magnésium a été complètement mélangé dans la 5 suspension.

Les stratifiés sont étendus à la main au moyen d'un rouleau classique à peinture utilisé pour l'application des couches d'oxyciment de magnésium réactif liquide. Les panneaux d'essai de 15,25 x 15,25 cm et de 30,5 x 3,5 cm sont 10 produits au moyen d'au moins trois couches de bande fibreuse. Un pressage préalable à la température ambiante est réalisé * sur certains des échantillons dans une presse de laboratoire, sous une pression d'environ 1750 kPa mais, étant donné que le pressage préalable de l'assemblage stratifié ne se traduit 15 par aucune différence appréciable dans les propriétés physiques du stratifié, ce pressage préalable est généralement omis. L'opération de pressage/maturation à chaud est effectuée dans une presse de laboratoire sous une pression d'environ 245 kPa, à environ 120°C et pendant généralement 6 20 minutes. Des températures pouvant descendre jusqu'à environ 70°C peuvent également être utilisées pendant des périodes plus longues.

Des valeurs du module de rupture et du module d'élasticité sont mesurées sur des échantillons de 25 2,5 x 15,25 cm, selon l'essai de la norme "ASTM D-790". Les résistances aux chocs relevées sont déterminées au cours d'un essai effectué sur des échantillons non encochés, suivant la ’ norme "ASTM D-256". Certains des échantillons sont placés dans de l'eau bouillante, à la pression atmosphérique, ’ 30 pendant deux heures, puis soumis à de nouvelles mesures afin qu'il soit possible de déterminer la variation du module de rupture.

Un certain nombre de stratifiés ont été produits à l'aide de papier kraft, de papier à doubler, de papier 35 kraft ou de papier à doubler collé et de papier dit "au verre" de divers poids et en divers nombres de couches.

Le tableau X indique les caractéristiques physiques des stratifiés produits à partir de papier kraft.

24 L'oxyciment de magnésium des exemples 1, 5 et 6 et 8 à 15 est produit à partir d'oxydes naturels de magnésium, et celui des autres exemples est produit à partir d'un oxyde synthétique de magnésium. On ajoute aux suspensions réactives 2 %, par 5 rapport au poids de la suspension, d'un agent influant sur la viscosité et/ou l'écoulement (une attapulgite disponible dans le commerce), dans tous les exemples sauf les exemples 9 et 10 ; dans les exemples 2 et 4, on ajoute 2 % en poids de microfibres de wollastonite (diamètres équivalents de » 10 particules sphériques de 1 à 3 micromètres et allongement moyen de 15 à 1), et on ajoute 10 % en poids de ces * microfibres dans le cas de l'exemple 17 ; en ce qui concerne l'exemple 3, on ajoute 2 % en poids de bioxyde de titane à la suspension réactive. Le papier imprégné de résine est un 15 papier traité aux résines urée-formaldéhyde.

Sur les tableaux, l'abréviation "OCM" désigne l'oxyciment de magnésium.

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En général, il ressort du tableau I que le module de rupture peut être augmenté par l'utilisation d'un papier plus lourd ou par l'utilisation d'un plus grand nombre de couches, et par le collage d'une feuille, par exemple une 5 feuille de papier imprégné de résine, sur l'une des surfaces ou sur.les deux surfaces du stratifié. Toute combinaison de ces techniques peut évidemment être réalisée pour obtenir une résistance souhaitée et prédéterminée, tout en autorisant, dans le même temps, une certaine souplesse en ce qui concerne ‘ 10 d'autres caractéristiques telles que le module d'élasticité et la résistance aux chocs. Ceci est important, car il est alors possible de choisir la combinaison optimale de caractéristiques pour toute forme de traitement final utilisée (moulage, incorporation d'une âme, application 15 d'une couche superficielle de finition, etc.).

L'ébullition des stratifiés dans l'eau pendant 2 heures constitue une épreuve extrêmement difficile permettant de déterminer la stabilité des stratifiés en présence d'eau ou d'humidité. Il ressort des données du 20 tableau I que les échantillons soumis à cette épreuve conservent remarquablement bien, en général, leur module de rupture (résistance structurelle) dans ces conditions.

Le tableau II indique les caractéristiques physiques d'un certain nombre de stratifiés utilisant un 25 papier à doubler comme bande fibreuse. Parmi ces exemples, ceux numérotés 22-24, 27, 28, 31 et 32 utilisent de l'oxyde naturel de magnésium ; tous les exemples sauf les exemples N° 34-36 utilisent de l'attapulgite comme agent influant sur la viscosité et/ou l'écoulement, à raison de 2 % du poids de 30 la suspension ; et l'exemple 28 porte sur une suspension réactive contenant 10 % de microfibres de wollastonite. Les exemples 27 et 34-36 correspondent chacun à la moyenne de deux échantillons. En général, les données portant sur les caractéristiques physiques et provenant des exemples 18-36 35 permettent d'aboutir aux meme conclusions que celles indiquées précédemment pour les exemples 1-17. Le tableau II montre également la relation bien connue entre le module de rupture et le module d'élasticité associés aux stratifiés en 27 général. Enfin, l'épreuve d'ébullition dans l'eau pendant deux heures indique une bonne stabilité pour ces stratifiés.

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Dans les exemples 37-42 du tableau III, la bande est constituée de papier kraft ou papier à doubler collé. Les suspensions réactives d'oxyciment de magnésium, utilisées dans tous ces exemples, sont obtenues à partir d'un oxyde 5 naturel de magnésium et elles contiennent toutes 2 % en poids d'attapulgite industrielle. Chacun des exemples 38 et 41 correspond aux moyennes de deux échantillons.

Enfin, le tableau IV indique des données physiques concernant des stratifiés produits à partir de * 10 papier dit "papier au verre", utilisé comme bande fibreuse. Ce papier au verre est produit par la mise en oeuvre d'une technique de fabrication du papier utilisant, comme liant, une petite portion en poids de fibres de papier kraft, la partie restante étant constituée de fibres de verre. Il 15 ressort des données du tableau IV que les valeurs du module de rupture soutiennent de manière très favorable la comparaison avec les stratifiés produits à partir des différents papiers et que le pourcentage subsistant après l'épreuve d'ébullition de deux heures est en général exceptionnelement 20 élevé, ce qui indique que l'oxyciment de magnésium, présent dans de très fortes proportions en poids, présente une très grande stabilité de structure.

30

TABLEAU III

Caractéristiques physiques de stratifiés oxyciment de magnésium/papier à doubler ou papier kraft collé

Poids de le Nombre Densité du Module de Résistance bande de -rupture aux chocs „ , / 2v ' ' bandes stratifie (MPa) (cm/N) . No. (g/m ) 37 24,4 25 1,54 4.5,92 45,7 38 32,6 25 1;47 40,495 73,1 39 32,6*·· 25 lr57 39,62- - 75,3 40 32,6.+309,5 6 + 1 0,97 50,4 41 68,4 10 1,09 40,845 52,5 42 68,4** 10 1,04 75,6 * Voile de verre collé sur les deux faces **.. .-Papier imprégné de-résine collé sur les deux faces

TABLEAU IV

Caractéristiques physiques de stratifiés oxyciment de magnésium/papier au verre ‘ " Module de rupture_

Epaisseur Nombre Rapport Densité _ . .. -, Après 2 heures du de des poids du (MP ) d'ébullition _ papier bandes OCM/bandesstratif ié a -r--1——

Ex. v t^ v · . % sub sis- KO. (ml,l> I 1 I_J_ (MPa)|7 tant . - 43 0, 127 15 92/8 1,67 14,77 11,-34 77 44 0, 178 12 91/9 !;87 49,07 25,48 52 45 0, 178 12 1,64 42, 21 40, 74 97 46 0,178 14 1,57 40,95 .36,82 90 47 0,254 9 85/15 1,84 72,94- .66,29 91 31

Un stratifié utilisant un papier commercialisé, 2 résistant au feu (d'un poids de 62,7 g/m en 10 couches) et un autre stratifié utilisant un papier kraft isolant (d'un 2 poids de 48,9 g/m en 20 couches) donnent respectivement des 5 modules de rupture de 25,76 MPa et 57,4 MPa.

On a estimé l’inflammabilité de stratifiés choisis parmi ceux indiqués dans les tableaux I à IV, au moyen de l'épreuve en tunnel de 60 cm, décrite dans la revue "Journal of Paint Technology", 46 ; N° 591, pages 62-69 f 10 (avril 1971). Dans cet essai, l'échantillon est monté sur un cadre en cornières de fer afin que la surface à estimer forme le plafond incliné (28° sur l'horizontale) d'une chambre de 10 cm de largeur et 60 cm de longueur. Les côtés et l'extrémité inférieure, où le brûleur est placé, sont fermés. 15 L'extrémité la plus haute est ouverte et utilisée pour l'observation de l'épreuve. L'échantillon d'essai est soumis à une flamme pendant 5 minutes à l'aide d'un brûleur Fisher alimenté en gaz à un débit compris entre 119 et 136 dm /h. Au cours des quatre premières minutes, la longueur sur laquelle 20 la flamme progresse et s'élève sur la surface inclinée de l'échantillon est enregistrée à intervalles de 15 secondes. La vitesse de propagation de la flamme est déterminée par un premier étalonnage du tunnel consistant à essayer un panneau de ciment à base d'amiante et de chêne rouge sec. La 25 propagation de la flamme sur ces matériaux est étalonnée de 0 à 100, et on mesure ensuite les propagations de la flamme, par rapport à l'échelle de 0 à 100 ainsi établie, sur les - matériaux à estimer. Une valeur de propagation de la flamme de 25 ou moins permet de placer le matériau dans la classe A. 30 Les stratifiés selon l'invention présentent des valeurs de propagation de la flamme comprises entre 15 et 20 et ils sont considérés comme ininflammables.

La combinaison des caractéristiques physiques et de l'ininflammabilité des stratifiés selon l'invention et des 35 matériaux composites dans lesquels ces stratifiés sont incorporés rend ces matériaux très intéressants pour de nombreuses utilisations. Ces stratifiés peuvent être moulés suivant des configurations prédéterminées et les structures i.

32 ainsi obtenues peuvent être utilisées dans de nombreuses applications différentes. Etant donné que la bande fibreuse, par exemple du papier kraft et l'oxyciment de magnésium sont peu coûteux par rapport à d'autres types de matières en bande 5 et de résines organiques synthétiques, ces stratifiés peuvent être produits à un coût relativement bas.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au matériau décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention.

j» * ' 1 33 #ι

TABLEAU V

«Λ.

Eau —» Préparation de la „ , , , .

nu t , solution de référence Sel de magnésium

Phosphate «—»

T

Solution de référence __

MgO réactif -- Malaxage avec cisail-

Charge _1lement important visœsité/écoulement -1-

Suspension réactive Bande

i_ T

Charge m Addition d'autres Apprêtage agents facultatif

P

_ . , . , . Bande avec caractéris-

Oxyciment de magnésium tiques de surface reactif, liquide, non pris souhaitées

I_„_J

T

Charge de renforcement ^ Feuille(s) super- pour l'oxyciment de magnésium J_a ion - ficielle(s) exté- T rieure(s)

Pressage préalable facultatif

Assemblage stratifié '"Profilage jr 1——< ——..n— _f

Pressage à chaud ^- Profilage et maturation _»:.......| ._

Fixation à une Finition de âme surface ^ Article Λ fini

Claims (18)

1. Matériau composite, caractérisé en ce qu'il comprend un stratifié constitué de couches alternées, distinctes et liées d'un oxyciment de magnésium pris et d'une 5 bande fibreuse, lesdites couches d'oxyciment de magnésium conférant une grande résistance et une ininflammabilité au stratifié.

2. Matériau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couches du stratifié constituées * 10 d'oxyciment de magnésium pris sont formées par étalement d'une suspension aqueuse réactive liquide et par prise de ladite suspension, la composition de cette suspension étant telle que pratiquement la totalité de l'eau de ladite suspension est retenue dans lesdites couches d'oxyciment de 15 magnésium pris.

3. Matériau composite selon la revendication 2, caractérisé en ce que la suspension contient un agent influant sur la viscosité et/ou l'écoulement.

4. Matériau composite selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que les couches d'oxyciment de magnésium ^ ont sensiblement la même épaisseur dans tout le stratifié.

5. Matériau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couches d'oxyciment de magnésium sont d'épaisseur variable dans le stratifié.

6. Matériau composite selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que des matières de charge sont réparties dans certaines couches choisies d'oxyciment de „ magnésium.

7. Matériau composite selon la revendication 5, * 30 caractérisé en ce qu'au moins l'une des couches d'oxyciment de magnésium les plus rapprochées d'au moins l'une des surfaces du stratifié est plus épaisse que les autres couches d'oxyciment de magnésium, une matière de charge pouvant notamment être distribuée dans cette couche d'oxyciment de 35 magnésium.

8. Matériau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couches d'oxyciment de magnésium pris faisant partie du stratifié sont formées par étalement 35 d'une suspension aqueuse réactive liquide comprenant une solution de sel de magnésium et de l'oxyde de magnésium, et par prise de ladite suspension, la composition de cette suspension étant telle que pratiquement la totalité de l'eau 5 de ladite suspension est retenue dans les couches d'oxyciment de magnésium pris, lesdites bandes fibreuses étant essentiellement imperméables dans la mesure où aucune quantité appréciable de ladite solution de sel de magnésium, provenant de la suspension, n'est absorbée, et dans la mesure également 10 où aucune quantité appréciable dudit oxyde de magnésium n'est séparée par filtration pour arriver sur la surface ou pour pénétrer dans les interstices desdites bandes fibreuses.

9. Matériau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite bande fibreuse est constituée de 15 fibres de cellulose, de fibres de verre, de fibres de résine synthétique ou de mélanges de ces fibres.

10. Matériau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couches constituées d'une bande fibreuse ont sensiblement la même épaisseur dans tout le 20 stratifié, ou bien ont une épaisseur qui varie dans le stratifié.

11. Matériau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport des poids de l'oxyciment de magnésium et de la bande fibreuse faisant partie du stratifié 25 est compris entre environ 10/90 et environ 90/10.

12. Matériau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une âme sur l'une des surfaces ou sur les deux surfaces de laquelle le stratifié est collé.

13. Matériau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente une finition sur au moins une surface, ladite finition de surface étant constituée d'un papier imprégné de résine synthétique et collé au stratifié.

14. Matériau composite selon la revendication 1, 35 caractérisé en ce qu'il est mis en forme suivant une configuration prédéterminée.

15. Procédé pour produire un matériau composite ininflammable selon l'une des revendications 1 à 14, caracté- 36 risé en ce qu'il consiste à empiler des couches alternées d'une suspension aqueuse réactive d'une solution de sel de magnésium et d'un oxyde de magnésium pouvant former un oxy-ciraent de magnésium, et d'une bande fibreuse afin de 5 constituer un stratifié, et à faire prendre ladite suspension réactive pour former ledit oxyciment de magnésium sous des conditions de température et de pression assurant une liaison desdites couches et empêchant l'élimination d'une quantité appréciable d'eau des couches d'oxyciment de magnésium , 10 résultantes, la teneur en eau de la suspension et la pénétra- bilité à l'eau des bandes fibreuses étant choisies de manière * que chacune des couches d'oxyciment de magnésium reste sensiblement séparée et distincte des couches constituées d'une bande fibreuse et retienne à l'intérieur d'elle pratiquement 15 toute l'eau présente dans la suspension, ce qui confère une grande résistance et une ininflammabilité au stratifié.

16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit sel de magnésium est du chlorure hexahydraté de magnésium ou du sulfate heptahydraté de 20 magnésium, le rapport molaire dudit chlorure hexahydrate de magnésium à l'oxyde de magnésium étant notamment compris entre environ 1/3 et 1/8 et celui du sulfate heptahydraté de magnésium à l'oxyde de magnésium étant compris notamment entre environ 1/3 et environ 1/14, la quantité dudit sel de 25 magnésium pouvant s'élever jusqu'à 75 % en poids de ladite solution aqueuse.

17. Procédé selon la revendication 15, caracté- - risé en ce qu'il consiste également à ajouter une charge à ? ladite suspension aqueuse réactive avant l'opération ’ 30 d'empilage.

18. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que la matière fibreuse est sensiblement imperméable dans la mesure où aucune quantité appréciable de ladite solution de sel de magnésium, provenant de la 35 suspension réactive, n'est absorbée pendant l'empilage ou pendant la prise, et dans la mesure également où aucune quantité appréciable dudit oxyde de magnésium n'est séparée par filtration pour arriver sur la surface ou pour pénétrer dans les interstices de ladite bande fibreuse.