Matériau de construction obtenu à partir de résidus végétaux et son procédé d'obtention

Description

[0001] La présente invention est relative à un matériau de construction obtenu à partir de résidus végétaux, et ayant des usages analogues à ceux du bois, et à son procédé d'obtention.

[0002] La technique utilisée jusqu'à présent pour obtenir des matériaux de ce genre se limite aux agglomérés de fibres de bois ou sciures de bois, assemblés entre eux par un liant. Cette méthode opératoire donne un produit fini dont le domaine d'utilisation est très restreint. L'apparition de nouveaux liants très performants n'a réussi qu'à améliorer sa résistance aux intempéries et à l'usure, mais la résistance mécanique aux efforts importants auxquels le bois est généralement soumis demeure insuffisante.

[0003] Le bois dur devenant de plus en plus rare et cher, son abattage massif mettant en péril l'équilibre écologique de la terre, il est nécessaire de le remplacer.

[0004] On a proposé, voir US-A-4.608.106, de constituer des poutres en collant entre elles des planches dont la surface d'extrémité est coupée obliquement par rapport à la surface principale. Cette technique est coûteuse, d'autant plus qu'il faut une exécution soignée pour éviter la formation de vides aux jonctions entre planches.

[0005] On a aussi proposé, dans FR-A-2.024.078, un produit formé à partir de bandes plates extraites de tiges de bambou, et tressées, les tresses étant ensuite réunies par pressage et collage pour former des panneaux. Cette technique ne permet pas d'éviter la formation de vides entre tresses adjacentes, en plus elle exige une opération de découpage pour obtenir les bandes plates à partir des tiges du bambou.

[0006] La présente invention a pour but de fournir un produit qui soit compact et sans vide, et obtenu par un procédé simple, à partir de matières premières peu coûteuses.

[0007] Le but de l'invention est de fournir un matériau moins coûteux et plus disponible que le bois massif, et cependant apte à le remplacer dans tous ses usages, et même à être utilisé dans des structures où l'importance des efforts ne permet pas l'usage des bois même les plus durs.

[0008] Pour obtenir ce résultat, l'invention fournit un matériau de construction obtenu à partir de résidus végétaux, caractérisé en ce qu'il est formé à partir de fibres végétales imprégnées d'un liant et groupées par paquets, de fibres parallèles, chaque paquet ayant la forme d'un parallélépipède oblique, ayant quatre faces parallèles entre elles deux à deux et parallèles aux fibres, et deux faces terminales parallèles entre elles et faisant un angle de 30 à 60° environ avec les fibres, les paquets étant disposés en couches superposées, chaque couche comprenant plusieurs paquets sensiblement de mêmes dimensions et en contact avec leurs faces terminales, les faces terminales des paquets d'une couche étant décalées par rapport aux faces terminales des paquets d'une couche adjacente, et les paquets étant liés entre eux à l'aide du liant qui imprègne les fibres, pour former un bloc.

[0009] Les fibres végétales peuvent être des fibres de canne à sucre, de jute, de chanvre, de lin, de coton ou de kapok. De préférence, cependant, ce sont des fibres de noix de coco.

[0010] Avantageusement, le liant est une colle polyuréthane.

[0011] L'invention fournit encore un procédé d'obtention d'un produit tel que décrit ci-dessus, et qui comprend les étapes suivantes :

• tremper les fibres dans le liant,
• disposer dans un moule les fibres imprégnées de liant et groupées en paquets et en couches,
• presser les fibres à l'intérieur du moule, jusqu'à polymérisation au moins partielle du liant,
• éventuellement, terminer la polymérisation et procéder à un séchage hors du moule.

[0012] En variante, on peut opérer de la façon suivante :

• disposer dans un moule les fibres non imprégnées de liant groupées en paquets et en couches,
• fermer le moule et y introduire le liant pour imprégner les fibres,
• presser les fibres à l'intérieur du moule jusqu'à polymérisation au moins partielle du liant,
• éventuellement, terminer la polymérisation et procéder à un séchage hors du moule.

[0013] Ceci exige un liant ayant initialement une bonne fluidité, et un moule conçu pour évacuer l'air.

[0014] De préférence, le liant avec lequel on imprègne les fibres est une colle de polyuréthane mono-composant.

[0015] Suivant une modalité intéressante surtout pour des formes complexes et pour faciliter la mise en place des fibres dans le moule, on lie ensemble des paquets successifs à l'aide de fibres placées autour de leur jonction ou avec un liant. On forme ainsi des sortes de cordes plus faciles à mettre en place.

[0016] Comme les fibres sont pratiquement indépendantes les unes des autres dans la masse de liant non polymérisé, elles peuvent fléchir et se déplacer les unes par rapport aux autres, notamment aux limites des paquets adjacents, ce qui a pour effet de combler les vides entre paquets, et d'assurer un chevauchement contre fibres de paquets adjacents.

[0017] Cela est particulièrement vrai avec des fibres de noix de coco, qui sont de très petit diamètre : 0,10 à 0,40 mm.

[0018] Un autre avantage de ces fibres est leur résistance aux insectes et autres parasites qui s'attaquent au bois ou au bambou.

[0019] L'invention va être exposée de façon plus précise à l'aide d'un exemple pratique illustré à l'aide de la figure unique, qui est une vue en perspective d'un bloc de matériau conforme à l'invention.

[0020] Comme le montre la figure, le bloc 1 est formé d'un certain nombre de couches 2 constituées chacune d'une série de paquets 3 formés de fibres parallèles. Chaque paquet a la forme d'un volume géométrique limité par une face supérieure 4 et une face inférieure parallèle, non visible, qui s'étendent d'un côté à l'autre du bloc, deux faces latérales dont une seule 5 est visible et qui coïncident avec les côtés du bloc, et des faces terminales 6 qui sont, dans l'exemple choisi, inclinées à 45° environ sur le plan des faces supérieure et inférieure, cet angle pourrait varier, dans la pratique, entre 30 et 60° environ. Pour obtenir un tel bloc, on prépare des paquets 3 à l'aide de fibres trempées dans du liant non polymérisé ou incomplètement polymérisé. On place les paquets dans un moule, qui, dans l'exemple choisi, est à faces rectangulaires, les paquets étant disposés par couches successives en prenant soin de décaler les faces terminales 6 d'une couche à l'autre, pour empêcher la formation de lignes de faiblesse, puis on exerce une pression sur le moule de façon à obtenir un bloc homogène, et on laisse l'ensemble dans le moule jusqu'à un durcissement suffisant pour que la polymérisation puisse s'achever hors du moule.

[0021] Le matériau obtenu est apte à remplacer le bois, notamment lorsqu'il est destiné à supporter de grands efforts. Il est imputrescible, imperméable, réfractaire aux intempéries, ne réagissant pas aux grands changements de température, inattaquable par les insectes. Il offre l'avantage de pouvoir être travaillé comme le bois (sciage, ponçage, vernissage, ..). Sa résistance en flexion dépasse celle du béton armé, sa densité est inférieure à celle de l'eau, sa résistance thermique va de -20°C à 120°C. Son caractère imputrescible et imperméable et ses formes variables suivant les moules utilisés permettent de le conseiller dans le domaine nautique et aéronautique.

[0022] D'autre part, sa production ne dégage ni fumée, ni vapeur toxique.

[0023] Lorsque le matériau est réalisé avec de la colle polyuréthane mono-composant, il est inattaqué par les bases, les sels, les huiles, les essences et la plupart des acides. De plus, cette colle a une prise très lente, ce qui permet de mieux fignoler le travail, surtout la disposition des fibres.

[0024] Deux ouvriers peuvent mouler en moyenne 5 m³ par jour, suivant l'organisation du travail, et même beaucoup plus.

[0025] La figure montre un bloc 1 à peu près en forme de parallélépipède. On doit cependant observer que le procédé permet d'obtenir des blocs de formes variées, et même de formes très complexes. Il suffit de prévoir le moule en conséquence. Dans le cas de l'élaboration d'un bloc de forme complexe, les paquets situés loin des parois du moule ont à peu près la forme d'un parallélépipède, alors que les paquets destinés à être posés près des parois pourront avoir une forme différente. En particulier, si on désire obtenir un bloc comportant des cavités ou des trous de passage, par exemple pour des moyens de fixation, on dispose les paquets de façon que les fibres contournent les noyaux prévus à cet effet dans le moule, ou même s'enroulent autour d'elles. Il en est évidemment de même si le bloc doit comporter des inserts, par exemple métalliques. La souplesse des fibres permet, par conséquent, une grande variété de fabrications.

Revendications

1. Matériau de construction obtenu à partir de résidus végétaux, caractérisé en ce qu'il est formé à partir de fibres végétales imprégnées d'un liant et groupées par paquets (3), de fibres parallèles, chaque paquet ayant la forme d'un parallélépipède oblique, ayant quatre faces (4, 5) parallèles entre elles deux à deux et parallèles aux fibres, et deux faces terminales (6) parallèles entre elles et faisant un angle de 30 à 60° environ avec les fibres, les paquets étant disposés en couches superposées (2), chaque couche comprenant plusieurs paquets sensiblement de même dimension et en contact par leurs faces terminales, les faces terminales des paquets d'une couche étant décalées par rapport aux faces terminales des paquets d'une couche adjacente, et les paquets étant liés entre eux à l'aide de liant qui imprègne les fibres, pour former un bloc.

2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres de canne à sucre , de jute, de chanvre, de lin, de coton ou de kapok.

3. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres de noix de coco.

4. Matériau selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le liant est une colle polyuréthane.

5. Procédé d'obtention d'un matériau selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :

- tremper les fibres dans le liant,

- disposer les fibres imprégnées de liant dans un moule et groupées en paquets (3) et en couches (2),

- presser les fibres à l'intérieur du moule, jusqu'à polymérisation au moins partielle du liant,

- éventuellement, terminer la polymérisation et procéder à un séchage hors du moule.

6. Procédé d'obtention d'un matériau selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :

- disposer dans un moule les fibres non imprégnées de liant groupées en paquets et en couches,

- fermer le moule et y introduire le liant pour imprégner les fibres,

- presser les fibres à l'intérieur du moule jusqu'à polymérisation au moins partielle du liant,

- éventuellement, terminer la polymérisation et procéder à un séchage hors du moule.

7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que pour faciliter la mise en place des fibres dans le moule, on lie ensemble des paquets successifs à l'aide de fibres placées autour de leur jonction ou avec un liant.

8. Procédé selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le liant dans lequel on imprègne les fibres est une colle de polyuréthane mono-composant.

Ansprüche

1. Bau- bzw. Konstruktionswerkstoff, das aus pflanzlichen Resten erhalten wurde, dadurch gekennzeichnet, daß es aus pflanzlichen Fasern gebildet ist, die mit einem Bindemittel imprägniert sind und die in Paketen (3) paralleler Fasern gruppiert sind,
wobei jedes Paket die Form eines schiefen Parallelepipeds besitzt, das vier jeweils zwei parallel zueinander und parallel zu den Fasern verlaufende Seiten (4, 5), und zwei Stirn- oder Endflächen (6) aufweist, welche letztere parallel zueinander verlaufen und mit den Fasern einen Winkel von ungefähr zwischen 30° und 60° bilden,
wobei die Pakete in übereinanderliegenden Schichten (2) angeordnet sind, deren jede mehrere Pakete aufweist von im wesentlichen der gleichen Größe und die mit ihren Stirnflächen in Kontakt miteinander stehen,
wobei die Stirnflächen der Pakete einer Schicht bezüglich der Stirnflächen der Pakete einer benachbarten Schicht versetzt sind, und
wobei die Pakete untereinander mittels des Bindemittels verbunden sind, mit dem die Fasern imprägniert sind, um einen Block zu bilden.

2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Zuckerrohrfasern, Jutefasern, Hanffasern, Leinen- bzw. Flachsfasern, Baumwollfasern oder Kapokfasern sind.

3. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Kokosnußfasern sind.

4. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel eine Polyurethan-Klebstoff ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Eintauchen der Fasern in das Bindemittel,

- Anordnen der mit dem Bindemittel imprägnierten Fasern in einer Form, wobei die Fasern in Paketen (3) und Schichten (2) grupgiert sind,

- Pressen der Fasern im Innern der Form bis zur mindestens teilweisen Polymerisation des Bindemittels,

- gegebenenfalls Beenden der Polymerisation und Vornahme einer Trocknung außerhalb der Form.

6. Verfahren zur Herstellung eines Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Anordnen der nicht imprägnierten Fasern in einer Form, wobei die Fasern in Paketen und Schichten gruppiert sind,

- Schließen der Form und Einführen des Bindemittels dorthinein, um die Fasern zu imprägnieren,

- Pressen der Fasern im Innern der Form bis zur mindestens teilweisen Polymerisation des Bindemittels,

- gegebenenfalls Beeden der Polymerisation und Vornahme einer Trocknung außerhalb der Form.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Erleichterung der Anordnung der Fasern in der Form aufeinanderfolgende Pakete miteinander verbindet, und zwar dadurch, daß Fasern über ihre Verbindungestelle gelegt werden, oder mit einem Kleber.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel, mit dem man die Fasern imprägniert, ein Einkomponenten-Polyurethan-Kleber ist.

Claims

1. Material of construction obtained from plant residues, characterised in that it is made from plant fibres impregnated with a binder and assembled into bundles (3) of parallel fibres, each bundle having the shape of an oblique parallelepiped which has four faces (4, 5) parallel to each other in pairs and parallel to the fibres, and two end faces (6) parallel to each other and forming an angle of approximately 30 to 60° with the fibres, the bundles being arranged in superposed layers (2), each layer comprising a number of bundles substantially of the same size and in contact via their end faces, the end faces of the bundles of one layer being offset relative to the end faces of the bundles of an adjacent layer, and the bundles being bound together with the aid of a binder which impregnates the fibres to form a block.

2. Material according to Claim 1, characterised in that the fibres are sugar cane, jute, hemp, flax, cotton or kapok fibres.

3. Material according to Claim 1, characterised in that the fibres are coconut fibres.

4. Material according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the binder is a polyurethane adhesive.

5. Process for obtaining a material according to one of Claims 1 to 4, characterised in that it comprises the following stages:

- soaking the fibres in the binder,

- arranging in a mould the fibres which are impregnated with binder and assembled into bundles (3) and into layers (2),

- pressing the fibres inside the mould until the binder is at least partly polymerised,

- optionally, finishing the polymerisation and performing a drying operation outside the mould.

6. Process for obtaining a material according to one of Claims 1 to 4, characterised in that it comprises the following stages:

- arranging in a mould the fibres which are not impregnated with binder and are assembled in to bundles and in to layers,

- closing the mould and introducing the binder therein to impregnate the fibres,

- pressing the fibres inside the mould until the binder is at least partly polymerised,

- optionally, finishing the polymerisation and performing a drying operation outside the mould.

7. Process according to Claim 5 or 6, characterised in that to make it easier to fit the fibres into the mould successive bundles are bound together with the aid of fibres placed around their joint or with a binder.

8. Process according to one of Claims 5 to 7, characterised in that the binder in which the fibres are impregnated is a single-component polyurethane adhesive.

Dessins