Plaques en céramique pourvues de moyens de fixation et leur procédé de fabrication

Abstract

 L'invention a pour objet des plaques en céra­mique.
Selon l'invention, pour permettre l'accrochage des plaques (1) sur un support sous-jacent tel qu'un mur, les plaques comportent sur leur face arrière (2) des élé­ments filamenteux, telles que des agrafes métalliques (4) ancrés dans la plaque et répartis sur elle.
L'invention s'applique notamment à la consti­tution de façades de bâtiments.

Description

[0001] L'invention a pour objet des plaques en céramique pourvues de moyens de fixation.

[0002] Les techniques modernes, en particulier des procédés par électrophorèse, permettent de fabriquer des plaques en céramique de très grandes dimensions et d'épais­seur très réduite, par exemple de l'ordre de quelques millimètres, ce qui ouvre de nombreuses perspectives, en particulier pour la décoration de murs intérieurs ou extérieurs de bâtiments, de plafonds, de façades, etc...

[0003] Mais ce marché est considérablement freiné par les difficultés inhérentes à la pose de telles plaques, et en particulier si ces plaques sont minces et de grandes dimensions.

[0004] En effet, un revêtement céramique situé à l'exté­rieur face au soleil peut atteindre jusqu'à 70°C aux heures chaudes, et par contre, aux heures froides, en particulier la nuit descendre jusqu'à des températures inférieures à -30°C.

[0005] Ces différences de température considérables entraînent des dilatations différentielles également consi­dérables pouvant atteindre plusieurs millimètres par mètre linéaire entre le revêtement de céramique et le support sous-jacent, par exemple de maçonnerie.

[0006] Dans la pratique, il n'est donc pas possible de fixer par des colles ou des ciments colles la plaque de céramique sur son support, un tel mode de fixation ne permettant pas les dilatations différentielles, les­quelles entraîneront la rupture des plaques et leur décro­chement.

[0007] Pour la pose en façades de parements de pierre reconstituée, c'est-à-dire des mortiers moulés à froid, on connaît des systèmes de fixation par agrafes métalliques noyées dans le mortier avant prise et qui font saillie sur la face interne du parement ; mais ces systèmes sont inapplicables au domaine de la céramique dans laquelle on ne sait pas ancrer des agrafes qui devraient être cuites à très haute température, de l'ordre de 1000 °C ou plus, résister à ces temprératures et ne pas faire éclater le carreau de céramique autour de l'ancrage.

[0008] L'art antérieur propose selon le brevet US 2 175 070 un complexe céramique-mortier de ciment qui permet la pose de telles agrafes qui sont ainsi fixées à la céramique grâce à l'interposition d'un carreau de mortier.

[0009] L'invention a pour objet une solution plus simple et plus efficace.

[0010] Même à l'intérieur des bâtiments, dans des endroits moins exposés à de telles variations de température, la fixation de plaques de céramique, notamment de grandes dimensions, par exemple de surface supérieure au mètre carré, n'est pas effectuée de façon satisfaisante, l'enca­drement étant délicat et ne protégeant pas en cas de rupture de la plaque contre les risques de chute de morceaux de plaque de relativement grandes dimensions.

[0011] L'invention a pour objet de résoudre les problèmes sus-mentionnés et de permettre l'accrochage et une fixation à la fois aisés, fiables et durables, évitant de surcroît en cas de rupture de la plaque, par exemple sous l'effet du choc d'un projectile venant la frapper, que des morceaux de plaque de grande dimension puissent se détacher et tomber.

[0012] Ces objets sont atteints selon l'invention en prévoyant un procédé de fabrication de plaques du type comportant, en vue de leur accrochage et de leur fixation sur un support sous-jacent, tel qu'un mur ou un plafond de bâtiment, des éléments en forme de fils ou de boucles faisant saillie sur leur face arrière, et qui y sont fixés, permettant l'accrochage sur le support, caractérisé en ce que la plaque étant une plaque de céramique, on enfonce, avant cuisson, dans la pâte crue de la plaque, des agrafes métalliques constituant des éléments filamenteux très minces présentant une section de l'ordre du millimètre ou de quelques dizièmes de millimètres.

[0013] Il apparaît immédiatement qu'avec une telle disposition, la plaque en céramique va pouvoir être fixée et accrochée sur un support sous-jacent en de très nom­breux points par des éléments filamenteux qui donneront à l'accrochage suffisamment de souplesse pour permettre à la plaque en céramique de jouer et de se dilater quasi­ment librement par rapport au support sous-jacent en étant en quelque sorte montée "flottante" sur ce support.

[0014] Le grand nombre des éléments filamenteux d'accrochage fait que chacun d'eux n'aura qu'un effort minime à supporter, et en cas de rupture de la plaque, par exemple sous l'effet du choc d'un projectile, les morceaux qui pourront se détacher ne pourront, en pratique pas être plus gros qu'un fragment contenu à l'intérieur d'une maille du réseau d'accrochage.

[0015] D'autre part les élements filamenteux constituant les agrafes ayant des sections de diamètre réduit, leur dilatation thermique au cours de la cuisson ne produit que des contraintes locales limitées de déformation de la céramique ne créant pas de fissuration autour des points d'ancrage.

[0016] Bien entendu, les éléments filamenteux sont en fil métallique de qualité mécanique et chimique appropriée pour résister aux efforts de fixation, aux contraintes de dilatation et à la corrosion, ainsi qu'aux températures de cuisson auxquelles ils seront soumis, et ils sont ancrés en partie au sein de la plaque en céramique en traversant localement sa face arrière, sans déboucher jusqu'à la face avant.

[0017] L'invention vise en outre les plaques,obtenues et fabriqueés selon le procédé de l'invention.

[0018] Les caractéristiques de l'invention et sa mise en oeuvre apparaîtront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnant à titre d'illustration quelques exemples de réalisation. Dans ces dessins :

- la figure 1 montre en vue perspective, de façon schématique, une plaque de céramique pourvue d'un certain nombre d'agrafes qui y sont ancrées,

- la figure 2 montre, à plus grande échelle, en coupe transversale un morceau de la plaque illustrée à la figure 1, la coupe étant faite dans le plan d'une agrafe,

- la figure 3 est une vue en coupe selon le plan III-III de la figure 2,

- la figure 4 montre la position préférée d'une agrafe lorsqu'elle est placée dans la pâte crue de la plaque avant cuisson,

- la figure 5 montre en vue perspective la forme de l'agrafe lorsqu'elle est coudée pour la cuisson de la plaque comme montré à la figure 4,

- la figure 6 montre en coupe transversale com­ment peut être réalisé l'accrochage d'une plaque céramique conforme à l'invention sur un support sous-jacent,

- la figure 7 est une vue semblable à celle de la figure 6 montrant une autre variante de fixation de plaque céramique et également la constitution du revê­tement à la jonction de deux plaques adjacentes,

- les figures 8 et 9 sont des vues en coupe faites respectivement selon la plan VIII-VIII de la figure 9 et IX-IX de la figure 8, montrant une variante de réali­sation pour la fixation des plaques conformes à l'invention,

- la figure 10 montre schématiquement en coupe transversale une variante de constitution des agrafes.

[0019] En se reportant tout d'abord aux figures 1 à 3, on a montré à la figure 1 une plaque de céramique repérée 1 dans son ensemble comportant une face arrière 2 et une face avant 3. La face 3 d'aspect est généralement vernie ou déçorée, tandis que la face arrière 2 est en céramique brute.

[0020] La plaque 1, qui conformément à l'invention peut avoir n'importe quelle dimension de la plus grande à la plus petite et n'importe quelle épaisseur, pouvant en particulier être une plaque fine, par exemple de 2 à 3 millimètres d'épaisseur, mais éventuellement plus épaisse allant jusqu'à environ 1 cm ou un peu plus, comporte sur sa face arrière un certain nombre d'éléments filamenteux qui, dans l'exemple représenté, sont constitués par des sortes d'épingles à cheveux 4, dont les pieds 5 sont ancrés dans la plaque de céramique comme il apparait plus clairement aux figures 2 et 3, et dont la boucle 6 fait saillie sur la face arrière de la plaque 1, bien au-dessus de cette face.

[0021] Aux figures 2 et 3, on aperçoit également que les pieds 5 des agrafes 4 ne sont pas rectilignes mais légèrement déformés en "queue de cochon" de façon à amé­liorer l'ancrage de l'agrafe dans la plaque de céramique.

[0022] On va décrire maintenant un procédé préféré pour réaliser cet ancrage.

[0023] En se référant aux figures 4 et 5, on a illustré à la figure 4, en 10, la pâte crue qui après cuisson dans le four (non représenté et selon tout processus indus­triel classique) va former la plaque 1. Dans cette pâte crue on applique, en les y enfonçant, les pieds 5 des agrafes 4 qui ont de préférence préalablement été coudés à 90° , comme illustré à la figure 5, de sorte que la par­tie de l'agrafe 4 qui reste au-dessus de la plaque viendra reposer sur la pate crue juste au-dessus d'elle. De cette façon, il est facile d'avoir un bon ancrage des pieds 5 des agrafes dans la pâte 10, sur la même hauteur et sans risquer de perforer la pâte et de déformer sa face extérieure 13 qui, après s cuisson, constituera la face d'aspect 3 de la plaque. De surcroît, ce processus fait que les agrafes ne constituent aucune gêne pour le passage des plaques à cuire dans les fours-tunnels, le processus de cuisson n'étant pas modifié.

[0024] Après cuisson des plaques, il suffira de redres­ser les agrafes en les soulevant, dans le sens suggéré par la flèche 7 (figure 4).

[0025] Comme on le voit à la figure 1, la répartition des agrafes se fera avantageusement en alignements permet­tant de distinguer des rangées d'agrafes dans plusieurs directions, parallèles aux côtés de la plaque, mais égale­ment selon des directions obliques. Des fils de renforce­ment des fixations pourront être introduits selon ces directions d'alignement dans les épingles alignées en rangées.

[0026] En se reportant à la figure 6, on a illustré une plaque 1 de céramique avec sa face d'aspect 3 pourvue sur sa face arrière 2 d'agrafes 4 dépassant en saillie derrière cette face. On aperçoit également à cette figure des pieds 5 ancrés dans l'épaisseur de la plaque 1 et dont l'ancrage a été amélioré en prévoyant après insertion dans la pâte crue un tassement en deux points 8 de chaque côté de chaque pied 5, à la manière dont on butte la terre de chaque côté d'un jeune plant qu'on repique.

[0027] Aux essais, un tel ancrage a montré que si l'on appliquait un effort de traction sur les fils 4 jusqu'à rupture, ce n'est pas l'ancrage qui cède ; c'est le fil qui rompt si son diamètre est faible, ou si le diamétre du fil est fort c'est la céramique entourant l'ancrage qui cède.

[0028] Sur la face arrière de la plaque 1 on a appliqué une plaque de polystyrène expansé 9 qu'ont traversé, en la perforant à leur emplacement, les diverses agrafes 4 métalliques constituées par exemple en fil d'acier au nickel-chrome, constituant une nuance d'acier tout à fait appropriée au processus de fabrication ci-dessus exposé.

[0029] Seule l'extrémité 6 en boucle des agrafes 4 fait saillie au-dessus de la plaque de polystyrène, et c'est cette boucle qui va servir d'ancrage à l'ensemble dans le mortier 11 de jonction appliqué par dessus la structure support en béton 12, l'adhésion du mortier 11 au béton 12 pouvant être améliorée par la prévision clas­sique d'un grillage intermédiaire 14 convenablement ancré sur le béton de façon connue dans la technique.

[0030] En se reportant à la variante de réalisation illustrée à la figure 7, et dans laquelle les mêmes re­pères que ceux de la figure 6 ont été utilisés pour dési­gner les éléments semblables, on note qu'à la jonction de deux plaques en céramique 1a, 1b, on obtient une conti­nuité au moyen des plaques de polystyrène sous-jacent 9a, 9b, convenablement découpées en escalier. De façon à permettre les libres dilatations entre les plaques adja­centes, un certain espace 15 est lassé entre ces plaques lequel peut être rempli par tout joint souple de nature appropriée 16, par exemple élastomère.

[0031] Dans la variante de réalisation illustrée aux figures 8 et 9, la plaque 1 en céramique, avec sa face d'aspect 3, est plaquée directement contre le mortier 11 du sous-oeuvre. Cependant, pour permettre le libre jeu entre le mortier 11 et la plaque céramique 1 on a prévu un film de séparation constitué par exemple par un film de polyéthylène 7 plaqué sur la face arrière 2 du carreau de céramique. D'autre part, de façon à per­mettre aux agrafes 4 de jouer leur rôle d'encaissement des dilatations différentielles entre la céramique 1 et la structure sous-jacente 11, on a ménagé autour de cha­que agrafe 4 un volume de dilatation avantageusement réa­lisé au moyen d'un petit bloc en matière légère expansée telle que mousse de polystyrène 18 venant entourer en partie la base de chaque agrafe 4.

[0032] Dans le mode de réalisation illustré aux figures 8 et 9, on note que les pieds 5 des agrafes sont conformés de façon quelque peu différente à ce qui a été décrit jusqu'à présent, les pieds étant coudés et non torsadés en "queue de cochon". Ces moyens sont évidemment équiva­lents et ont pour objet d'améliorer la qualité et la soli­dité de l'ancrage.

[0033] Selon la variante de réalisation illustrée à la figure 10, une multiplicité d'agrafes 4ʹ est obtenue par déformation en ondulation d'un fil continu 19. Un tel processus permet évidemment d'obtenir également un très bon ancrage des pieds des agrafes et une densité particulièrement serrée des agrafes. Dans la pratique cependant et en général une densité aussi serrée ne sera pas nécessaire, mais tout dépendra des applications.

[0034] En revenant aux différents exemples décrits, on notera un certain nombre d'avantages très importants de l'invention.

[0035] Par exemple dans la réalisation des figures 6 et 7, on obtiendra en revêtement extérieur des immeu­bles des plaques extrêmement résistantes et pratiquement inaltérables à tous les agents de corrosion, la céramique ne demandant aucun entretien et restant inaltérable. Le volume de mousse légère expansée se trouvant derrière les plaques de céramique 1 donnera un excellent coef­ficient d'isolation à la construction. La longueur relati­vement importante des agrafes 4 libres (correspondant à l'épaisseur de la couche de polystyrène expansé 9) per­mettra non seulement les libres dilatations différen­tielles entre la céramique et la structure support, mais en outre protègera efficacement les plaques contre tout danger de décrochement en cas de choc dû à un impact exté­rieur ou de tremblement de terre. En cas de choc d'un projectile venant briser une plaque 1, celle-ci ne pourra se détacher que par petits fragments de dimension infé­rieure à la maille d'accrochage choisie pour les agrafes. En pratique on choisira un relativement grand nombre d'agrafes au mètre carré, les calculs et les essais mon­trant qu'un tel moyen d'accrochage peut être considéré comme totalement fiable et protégeant efficacement contre tout danger de décrochage intempestif des plaques. En pratique, on pourra choisir plusieurs dizaines d'agrafes au mètre carré, ce qui permettra d'utiliser comme fils d'accrochage des fils très minces par exemple de quel­ques dizièmes de millimètre de section très faciles à mettre en oeuvre et peu cûteux.

[0036] Dans la description qui précède on a employé le terme "éléments filamenteux" pour désigner des moyens déformables souples fixés à la face arrière de la plaque céramique, dépassant en saillie de cette face et permet­tant l'accrochage à un support sous-jacent. Et dans les modes de réalisation décrits ces éléments étaient formés d'épingles métalliques ou d'un fil continu ondulé (figu­re 10). Mais d'autres formes sont envisageables, telles par exemple qu'une feuille de métal mince déployé ou ondulé ou perforé, les parties de la feuille ancrée ou fixée sur la face arrière de la céramique devant conserver le caractère nécessaire de déformation souple traduit par le terme "éléments filamenteux" et une section relative réduite.

[0037] A titre d'exemple on citera la réalisation suivante :

[0038] Dans des plaques de céramique de 4,5 mm d'épais­seur ont été ancrées dans un réseau à mailles carrées de 100 mm de côté selon une disposition analogue à celle illustrée à la figure 1, des épingles constituées en un fil d'alliage nickel-chrome 80/20 de diamètre 0,8 mm (soit une section de 0,5mm²). Les fils étaient ancrés sur une profondeur de 3mm.

[0039] Des essais de rupture par traction sur les épin­gles conduisaient à une rupture en cratère de la céramique autour des ancrages pour une force de 30 kg par épingle.

[0040] Les mêmes résultats sont obtenus avec un ancrage en "queue de cochon" ou en angle droit (figures 8 et 9).

[0041] On notera que la résistance à la rupture des fils était de 65 à 80 kg/mm².

[0042] La densité d'épingles indiquée équivalente à 100 agrafes par mètre carré conduit à une résistance à l'arrachement de 3 tonnes alors qu'un carreau de céramique d'un mètre carré de surface ne pèse pas plus de 12 kg.

[0043] Selon un autre exemple de réalisation : Pour une plaque en grès céramique de 0,3 mètre carré de surface et 4,5 millimètres d'épaisseur, on emploie un fil nickel­chrome de 0,8 mm de diamètre. Les épingles formées avec ce fil sont enfoncées dans la pâte à une profondeur de la moitié de l'épaisseur de la plaque, soit en ce cas 2,25mm. La longueur des branches des épingles restant libre entre la céramique et le mortier du mur est au minimum de 20 mm, afin que les déformations que subiront les épingles une fois en place du fait des dilatations et contractions des plaques, soient inférieures à la limite élastique du fil.

[0044] En résumé selon l'invention, on associe à des plaques céramiques minces dont l'épaisseur peut être comprise entre quelques millimètres et un ou deux centimètres environ des fils, agrafes ou plaques métalliques de section comparative­ment réduite, habituellement quelques dizièmes de millimètres, conservant après cuisson des qualités de souplesse mécanique dépassant largement derrière la plaque céramique et n'induisant au moment de la cuisson aucune déformation sensible ou contrainte à l'intérieur de la céramique autour des ancrages qui sont généreusement répartis sur la surface des plaques.

Revendications

1. - Procédé de fabrication de plaques du type comportant, en vue de leur accrochage et de leur fixation sur un support sous-jacent (11, 12), tel qu'un mur ou un plafond de bâtiment, des éléments en forme de fils ou de boucles faisant saillie sur leur face arrière (2), et qui y sont fixés, permettant l'accrochage sur le support, caractérisé en ce que la plaque étant une plaque de céra­mique, on enfonce, avant cuisson, dans la pâte crue de la plaque, des agrafes métalliques constituant des éléments filamenteux très minces présentant une section de l'ordre du millimètre ou de quelques dizièmes de millimètres.

2. - Procédé selon la revendication 1, caracté­risé en ce qu'on donne aux pieds (5) des agrafes (4), qui pénètrent dans la céramique, des formes non rectili­gnes améliorant l'ancrage après cuisson.

3. - Procédé selon la revendication 1, ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'avant cuisson on couche la partie dépassante de l'agrafe (4), sensiblement parallèlement à la face arrière (2) de la plaque (1) et on la redresse ensuite après cuisson.

4. - Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour améliorer l'ancrage des pieds des agrafes (4) dans la plaque (1), on refoule localement aux pieds des agrafes la pâte crue de la plaque.

5. - Plaques en céramique pourvues de moyens d'accrochage de fixation fabriquées selon le procédé de l'une quelconque des revendications précédentes, caracté­risées en ce que lesdits éléments filamenteux (4) sont en fil métallique de qualités mécanique et chimique appro­priées pour résister aux efforts de fixation, aux contraintes de dilatation et à la corrosion, et ils sont ancrés en partie au sein de la plaque (1) en pénétrant localement dans sa face arrière (2).

6. - Plaques en céramique selon la revendication 5, caractérisées en ce que lesdits éléments (4) ont une forme générale d'épingle à cheveux dont la boucle (6) est éloignée de la face arrière (2) de la plaque (1).

7. - Plaques en céramique selon la revendica­tion 5 ou la revendication 6, caractérisées en ce qu'elles comportent, en outre, sur leur face arrière (2) au moins au voisinage desdits éléments filamenteux (4) des volumes réservés remplis de matière légère expansée (18) telle que mousse de polystyrène.

8. - Plaques en céramique selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisées en ce qu'elles comportent sur leur face arrière (2) une plaque continue (9) de matière légère expansée, telle que mousse de polys­tyrène et/ou un film souple anti-adhésion (17).

9. - Plaques en céramique selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisées en ce que l'épais­seur des plaques est de l'ordre du centimètre ou de quelques millimètres.

Dessins