SCHREIBER, Walter (Lortzingstrasse 5, Aachen, 52074, DE)
RUBBERT, Frank (Amselweg 24 h, Stolberg, 52223, DE)
SCHREIBER, Walter (Lortzingstrasse 5, Aachen, 52074, DE)
REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'une plaque feuilletée qui présente un élément en pierre naturelle, et en particulier de fabrication d'un feuilleté constitué d'au moins une vitre et une plaque de pierre naturelle, dans lequel l'élément en pierre naturelle est relié à un autre matériau par une liaison collée qui adhère sur toute la surface, caractérisé en ce que l'élément en pierre naturelle poreuse est imprégné complètement sous pression par un liquide qui refoule les inclusions de gaz hors du matériau de pierre et qui scelle durablement la surface extérieure de l'élément en pierre naturelle.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément en pierre naturelle est imprégné par le liquide avant ou après la fabrication du feuilleté ou pendant l'opération de liaison du feuilleté.
3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'avant l'opération d'imprégnation de l'élément en pierre naturelle, on en extrait les inclusions de gaz en le soumettant à une dépression.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément en pierre naturelle est imprégné par le liquide pendant que l'on maintient la dépression et qu'il est ensuite soumis à une surpression.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'avant ou pendant l'opération d'imprégnation, on augmente la température du liquide et/ou de l'élément en pierre naturelle pour soutenir le durcissement ou la prise du liquide.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que, comme liquide d'imprégnation de l'élément en pierre naturelle, on utilise des adhésifs à base de résines de polyester, de polyvinylbutyrals, de polyacrylates, de polyuréthanes ou d'époxys.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que toutes les surfaces libres de l'élément en pierre naturelle ou une partie de celles-ci sont meulées ou sablées en surface après l'opération d'imprégnation et la prise du liquide d'imprégnation.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour relier l'élément en pierre naturelle à une vitre, on utilise une feuille de polyuréthane, une feuille de polyvinylbutyral, une feuille d'éthylène acétate de vinyle ou une résine de coulée compatible avec le liquide de scellement ou correspondant à celui-ci.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le liquide d'imprégnation est en même temps utilisé pour relier par adhérence de surface l'élément en pierre naturelle et une autre plaque.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'avant, pendant ou après l'opération d'imprégnation, l'élément en pierre naturelle est relié à une vitre monolithique ou feuilletée en verre flotté.
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que comme élément en pierre naturelle, on utilise une plaque de pierre d'un seul tenant d'une épaisseur de quelques millimètres et de préférence d'une épaisseur comprise entre 3 et 10 millimètres.
12. Dispositif en vue de la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications précédentes, qui comprend : un récipient qui reprend un élément en pierre naturelle et qui sert à l'imprégner complètement d'un liquide, des moyens pour placer l'élément en pierre naturelle sous surpression pendant l'apport du liquide ou après l'apport de ce liquide, des moyens connus en soi pour relier l'élément en pierre naturelle à un autre élément en feuille.
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il prévoit en outre des moyens pour placer au moins l'élément en pierre naturelle sous dépression.
14. Dispositif selon les revendications 12 ou 13, caractérisé en ce qu'il prévoit en outre des moyens pour chauffer l'élément en pierre naturelle et/ou le liquide d'imprégnation.
15. Dispositif selon l'une des revendications de dispositif qui précèdent, caractérisé en ce que le récipient est doté d'un revêtement intérieur qui inhibe ou exclut l'adhérence du liquide d'imprégnation, et en particulier d'un revêtement en PET ou en PTFE.
16. Elément feuilleté constitué d'au moins un vitrage monolithique ou feuilleté et d'une plaque en pierre naturelle qui sont reliés mutuellement sur toute leur surface par une couche adhésive, caractérisé en ce que la plaque en pierre naturelle est imprégnée à coeur par un matériau de charge solidifié et/ou durci à partir de la phase liquide et qui remplit les pores et les espaces creux de la plaque en pierre naturelle, et qui présente vis-à-vis de la couche adhésive une adhérence aussi bonne que celle de la plaque en pierre naturelle.
17. Elément feuilleté selon la revendication 16, caractérisé en ce que la couche adhésive et le matériau de charge sont constitués d'un même matériau ou de matériaux différents.
18. Elément feuilleté selon les revendications 16 ou 17, caractérisé en ce qu'une couche de renforcement de l'adhérence est disposée entre la plaque en pierre naturelle et la couche adhésive.
19. Elément feuilleté selon l'une des revendications de produit qui précèdent, caractérisé en ce qu'au moins un élément en pierre naturelle est constitué d'un matériau en pierre naturelle veinée et en particulier en marbre .
20. Elément feuilleté selon l'une des revendications de produit qui précèdent, caractérisé en ce que la plaque en pierre naturelle a une épaisseur minimale de 3 mm.
21. Elément feuilleté selon l'une des revendications de produit qui précèdent, caractérisé en ce qu'il est globalement transparent. |
ELEMENT FEUILLETE DE CONSTRUCTION EN VERRE ET PIERRE
L'invention concerne un procédé de fabrication d'une plaque feuilletée dotée d'un élément en pierre naturelle, et qui présente les caractéristiques du préambule de la revendication 1, ainsi qu'un dispositif en vue de la mise en oeuvre du procédé et qu'un élément feuilleté en verre et pierre naturelle.
De manière plus précise, l'invention concerne, en association à la liaison d'éléments en pierre naturelle à d'autres éléments, de préférence à des vitres, les étapes de traitement de la pierre naturelle pour qu'elle convienne à la liaison prévue.
Des feuilletés de pierre naturelle et de plaque de support (par exemple en verre) par recours à des films en matière synthétique ou à des résines de coulée sont connus (DE 195 18 675 Cl, BE 898 535, EP 0 122 357 Al et DE 20 2005 020 653 Ul). L'avantage des produits en feuilles stratifiées qui y sont décrits (par exemple dans le brevet DE 195 18 675) par rapport aux systèmes à résine de coulée utilisés en parallèle réside non seulement dans le fait que les deux plaques sont reliées à l'aide d'une feuille adhésive en matière synthétique à haute résistance à la déchirure qui, en cas de rupture de la pierre naturelle ou du verre, a un effet de retenue des éclats, mais également et particulièrement par la protection complète qu'ils offrent contre la pénétration d'humidité dans le feuilleté .
Bien que la diffusion de vapeur par la couche adhésive de ces systèmes de feuilles stratifiées soit considérablement moindre que celle des systèmes à résine de coulée, il s'établit une diffusion d'humidité à travers la pierre, en partie depuis l'extérieur et en
particulier par l'humidité résiduelle de la pierre proprement dite, qui peut entraîner des décollements sur de grandes surfaces et en tout cas une dégradation de l'aspect ou de l'esthétique de l'élément feuilleté.
Le modèle d'utilité DE 20 2005 020 653 Ul mentionné plus haut décrit par ailleurs des dispositions de protection de la couche adhésive en résine de coulée contre les modifications chimiques. On y mentionne également, sur le côté de l'élément en pierre naturelle tourné vers la couche adhésive de résine de coulée, une couche de barrière qui doit bloquer la diffusion de substances présentes dans l'élément de pierre naturelle jusque dans la couche adhésive en résine de coulée et qui doit être de préférence d'une épaisseur comprise entre 1 et 100 μm.
Lors de la fabrication d'éléments en pierre naturelle pour des applications en façade, il faut rester attentif au fait que lorsque le site de montage est exposé à de hautes températures, des bulles peuvent se former sur le côté extérieur de la façade d'un bâtiment. Ces bulles proviennent de l'air inclus dans le feuilleté ou éventuellement d'autres gaz qui avant ou lors de l'opération de liaison n'ont pas pu être complètement éliminés ou évacués. Une couche de barrière du type connu antérieurement ne pourrait pas empêcher ce phénomène de manière efficace à long terme.
Les deux effets gênants décrits ci-dessus sont renforcés sur des pierres plus grossières ou plus poreuses, des pierres très denses et moins poreuses y étant moins sensibles.
Bien que pour protéger des éléments en pierre naturelle contre les intempéries, on connaisse également dans l'état de la technique d'autres procédés d'immersion, d'application ou d'enduction appliqués sur une grande
surface, ces procédés présentent cependant aussi des désavantages parce que le liquide appliqué et un mouillage extérieur ne peuvent pénétrer dans tous les pores de la pierre naturelle et ne constituent pas une protection efficace contre la diffusion de l'humidité ainsi que le dégagement de gaz et/ou la formation de bulles. Ils ne permettent pas d'obtenir une étanchéité de surface de la pierre naturelle parce que dans les environnements où l'on préfère utiliser des pierres naturelles transformées en feuilletés, par exemple des habillages de façade dotés de ces éléments en pierre naturelle sont exposés pendant de longues années à des intempéries très variables (chaleur, froid, humidité, séchage, variations de la pression atmosphérique, effet du soleil) . Pour tous les éléments feuilletés qui présentent des liaisons collées en surface, l'exposition à ces effets constitue une contre- indication .
On connaît également des imprégnations en cuve sous pression d'éléments en bois destinés à la construction ou au jardin, pour protéger ces éléments contre l'humidité et la pourriture.
Le document DE 26 06 772 Al décrit la fabrication de corps façonnés en matériau de pierre naturelle à partir de morceaux de pierre et d'un liant. Les morceaux sont placés avec le liant dans un moule et sont ensuite comprimés pour obtenir les corps façonnés . Le document mentionné ci-dessus décrit également un procédé dans lequel les morceaux sont fabriqués de manière régulière, c'est-à-dire en corps à surfaces planes et adaptées les unes aux autres pour être ensuite assemblés en le corps complet. Cette opération est suivie par une mise sous vide de l'ensemble des morceaux et, tout en maintenant la dépression, le remplissage du récipient par un liant liquide. Ensuite, on établit dans le récipient la pression atmosphérique
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ou une surpression qui doivent avoir pour résultat que le liant remplit la totalité du volume des espaces intermédiaires ouverts présents entre les morceaux. Après durcissement du liant, le corps complet peut être enlevé et poursuivre son traitement.
Les pierres sont des produits naturels dont les propriétés telles que la dilatation thermique, la structure de surface et la composition (y compris les inclusions de gaz éventuellement présentes) ne peuvent être considérées comme homogènes ou reproductibles, à la différence du cas par exemple des vitres.
L'invention s'est donné pour but de proposer un procédé et un dispositif qui permettent de fabriquer des éléments feuilletés qui présentent des éléments en pierre naturelle, avec une liaison de qualité constante et durable.
Pour ce qui concerne le procédé, l'invention résout ce problème avec les caractéristiques de la revendication 1. Les caractéristiques de la revendication 12 décrivent un dispositif correspondant et la revendication 16 concerne un élément feuilleté. Les caractéristiques des revendications secondaires qui dépendent de chacune des revendications indépendantes décrivent des développements avantageux de la présente invention .
La solution des problèmes mentionnés plus haut s'obtient selon l'invention par le fait que sous l'action d'une surpression, par exemple dans une chambre sous pression, la pierre naturelle est complètement (et intimement) imprégnée d'un liquide qui d'une part refoule aussi largement que possible hors du corps en pierre les inclusions de gaz (et en particulier d'air) et qui ensuite ferme de manière étanche et durablement la totalité de sa masse poreuse
jusqu'à sa surface extérieure et notamment ses chants frontaux .
Bien que l'opération d'imprégnation soit de préférence réalisée avant que l'élément en pierre naturelle soit incorporé dans le feuilleté, on peut cependant utiliser des variantes dans lesquelles l'opération d'imprégnation est réalisée pendant l'opération (modifiée de manière appropriée) de liaison ou même après que le produit feuilleté a été réalisé. Si on la réalise à ce moment, il faudra cependant séparer nettement l'élément en pierre à imprégner de la vitre qui doit éventuellement y être rejointe. Cette succession d'opérations est également couverte par la portée de la présente invention.
Si l'imprégnation a lieu lors de la liaison, dans un développement avantageux du procédé, le liquide d'imprégnation peut éventuellement être utilisé en même temps entre l'élément en pierre naturelle et la plaque qui doit y être reliée, en particulier la vitre, si l'opération peut garantir que l'aspect des autres composants du feuilleté n'est pas compromis.
En tout cas, l'imprégnation poussée de l'élément en pierre naturelle par le liquide peut être contrôlée par des tomographies ou des analyses de l'élément feuilleté terminé .
Ce mode opératoire n'est pas un simple transfert du procédé connu d'imprégnation en cuve sous pression d'un matériau de pierre, parce que dans la présente invention, il ne s'agit pas fondamentalement d'empêcher la pénétration d'humidité dans la pierre mais bien d'empêcher la sortie ultérieure d'inclusions de gaz présentes et indésirables dans le cadre de l'utilisation envisagée pour le feuilleté. Comme effet secondaire de 1 ' étanchéification, l'élément en pierre
naturelle est par ailleurs également protégé de la diffusion d'humidité par ses chants.
Le liquide de scellement de l'élément en pierre naturelle se présentera de préférence sous la forme d'un adhésif fluide, par exemple à base de résines de polyester, de polyvinylbutyrals, de polyacrylates, de polyuréthanes ou d'époxys qui, comme leur viscosité est suffisamment basse, conviennent pour imprégner une pierre naturelle poreuse sous l'effet de la pression.
Comme matériau pour l'élément en pierre naturelle proprement dit, on peut utiliser une pierre naturelle intrinsèquement quelconque et plus ou moins poreuse. On préfère des matériaux qui peuvent être découpés en couches relativement minces et transparentes (ou translucides) . Des pierres de type veiné, par exemple du marbre, donnent des qualités optiques particulières.
Une haute pression, par exemple dans un autoclave, et éventuellement une température élevée destinée à diminuer la viscosité du fluide à incorporer, permettent de faire pénétrer le liquide dans la totalité du volume des pores et de fermer complètement les ouvertures de tous les pores. Ensuite, le liquide durcit définitivement. Comme on n'obtient pas ainsi une surface définie d'étanchéité mais qu'au bout du compte on conserve la surface de la pierre naturelle et que seuls ses pores et les espaces intermédiaires intérieurs sont imprégnés du liquide, l'aspect de l'élément en pierre naturelle ainsi que l'impression qu'il donne ne sont modifiés que de manière négligeable .
Après l'imprégnation, on peut même meuler encore une fois la surface de l'élément en pierre naturelle ou le sabler pour ainsi obtenir la surface mate éventuellement souhaitée.
La pierre imprégnée reste apte à être collée de manière optimale et durable sur toute sa surface, parce qu'un dégazage par les pores de la pierre naturelle n'est plus possible ou ne l'est que dans une mesure réduite. Les inclusions de gaz éventuellement présentes sont en pratique complètement expulsées.
Dans le cas d'un matériau de pierre qui contient un grand taux d'inclusions d'air, on peut également réaliser un dégazage avant l'opération d'imprégnation et ensuite commencer 1 ' imprégnation avec le matériau en pierre dégazé maintenu en dépression. Cela peut même encore améliorer la saturation du matériau de pierre par le liquide d'imprégnation.
Par ailleurs, l'étanchéité ainsi réalisée à l'aide du liquide d'imprégnation forme une barrière sûre à la diffusion de vapeur dans la zone des chants. Après l'imprégnation, de l'humidité ne peut plus pénétrer dans les pores encore présents et rendre ainsi inefficace la liaison collée lors de la poursuite du traitement ou sur le site d'utilisation.
Enfin, et ce n'est pas le moins important, le liquide d'imprégnation solidifié entraîne également une stabilisation mécanique du matériau poreux de la pierre. Par conséquent, on peut également fabriquer des plaques de pierre particulièrement minces, et éventuellement même translucides, éventuellement moins sensibles aux dégradations que le matériau de pierre pure subit suite au traitement thermique après l'opération d'imprégnation et de durcissement du liquide est.
Des procédés et des composants du dispositif de mise en oeuvre pratique de la présente invention sont décrits plus loin.
Par rapport à la technologie standard de 1 ' industrie de traitement du verre lors de la fabrication de verre feuilleté de sécurité ou également de plaques de verre et de pierre naturelle reliées par des films, on peut penser à mettre en oeuvre le procédé de la manière suivante, sans pour autant exclure d'autres options :
L'élément en pierre naturelle (qui présente normalement la forme d'une plaque plus ou moins mince et d'un seul tenant en pierre naturelle, découpée ou sciée) , est inséré dans un récipient flexible approprié (sac) . Le récipient est rempli du liquide qui présente la composition mentionnée plus haut et est ensuite fermé. Cependant, il faut rester attentif au fait que le liquide n'adhère pas à la surface intérieure du récipient; ce dernier sera par exemple doté d'un revêtement antiadhésif. On peut envisager des récipients revêtus de PET ou de PTFE. Il est préférable de placer dans le récipient un certain excès de liquide pour assurer l'imprégnation complète et à coeur de l'élément en pierre naturelle.
Comme étape intermédiaire avant le remplissage du récipient par le liquide, on peut envisager de placer le récipient sous vide, pour évacuer la totalité de l'air et des inclusions de gaz éventuellement présentes dans l'élément en pierre naturelle poreuse. Lors du remplissage du récipient par le liquide sous une certaine surpression, ce liquide pénètre directement dans les espaces creux présents sans qu'il faille prévoir un niveau élevé de travail d'imprégnation. Il faut à cet égard trouver un compromis entre la durée nécessaire pour la mise sous vide et la diminution qui y est associée de la durée nécessaire pour l'opération d'imprégnation proprement dite.
Le récipient (éventuellement placé sous vide) et occupé
par l'élément en pierre naturelle est placé dans un autoclave ou une chambre spéciale placée sous surpression. On crée alors une surpression et la chambre est éventuellement chauffée à la température de réaction du liquide. La surpression a pour effet de refouler le liquide dans la topographie des pores de l'élément en pierre naturelle.
Après une durée prédéterminée d'action de la pression, on peut sortir le récipient dans lequel l'élément en pierre naturelle imprégnée a été placé hors de la chambre sous surpression et retirer l'élément en pierre naturelle du récipient. Les résidus de liquide en excès sont enlevés. Après que le liquide s'est solidifié, on parlera plutôt d'un matériau de charge des pores et des espaces creux de l'élément en pierre naturelle.
Lors de la sélection du liquide d'étanchéité et/ou du matériau de charge ou de l'adhésif, il est important qu'indépendamment d'une bonne compatibilité chimique avec la pierre et également avec le verre, ce liquide permette également d'établir une bonne adhérence sur le film stratifié ou la couche adhésive qui seront utilisés ultérieurement. On considère que les substances mentionnées plus haut, ainsi que tous les systèmes à base d'époxy et d'acrylate conviennent particulièrement bien dans ce but.
Si nécessaire, la surface de l'élément en pierre naturelle imprégnée du matériau de charge et tournée vers la couche d'adhésif (de préférence une feuille mais également une résine de coulée) est dotée de manière connue en soi d'une couche de renforcement de l'adhérence. Une couche de renforcement de l'adhérence que l'on peut éventuellement prévoir ne sera évidemment appliquée qu'après le traitement de surface.
La pierre naturelle imprégnée peut être transformée par
une opération normalisée de fabrication de verre feuilleté de sécurité en tenant compte de la couche ou du film adhésif utilisé dans chaque cas. Indépendamment de sa surface assez rugueuse, la pierre naturelle doit être considérée comme équivalente à un vitrage normal grâce à l'imprégnation et à 1 ' étanchéification, et elle peut donc être traitée de la même manière que celle-ci.
Comme feuille qui convient pour cette application de jonction, on peut mentionner une feuille de polyuréthane parce qu'elle présente encore une flexibilité élevée après l'opération de liaison et qu'elle peut ainsi compenser des dilatations longitudinales très différentes (entre le verre d'une part et la pierre d'autre part) . Si la variation de longueur n'est pas trop importante, on peut également utiliser d'autres couches adhésives, par exemple des feuilles de polyvinylbutyral . Il est évident qu'une liaison entre le verre et la pierre naturelle à l'aide de résine de coulée n'est pas exclue lorsque l'on met en oeuvre la présente invention.
Cependant, il est important que la couche d'adhésif reste en tout cas durablement transparente après que l'élément en pierre naturelle a été relié à une vitre, parce que l'aspect de la pierre naturelle est visible à travers la vitre et que la translucidité globale de l'élément feuilleté ne peut être compromise. Cette exigence est évidemment particulièrement bien favorisée par un élément en pierre naturelle d'épaisseur particulièrement mince, de quelques (3 à 10) millimètres .
Une variante de procédé de réalisation simultanée de l'opération d'imprégnation et de l'opération de liaison d'un élément en pierre naturelle avec une vitre peut se dérouler de manière similaire à la "projection" d'éléments structurels (en matière synthétique) sur des
vitres, procédé connu dans d'autres domaines. Dans ce but, la vitre est placée dans un moule qui la recouvre complètement par ses bords. L'élément en pierre naturelle est placé, éventuellement en intercalant des écarteurs (perdus, qui peuvent éventuellement n'être que ponctuels) . La cavité résiduelle est de préférence placée sous vide pour éliminer aussi largement que possible l'air présent ainsi que les inclusions de gaz présentes dans l'élément en pierre naturelle. Ensuite, on remplit la cavité de fluide d'imprégnation en l'y injectant de préférence sous pression. On apportera évidemment aussi une attention toute particulière à un apport régulier du fluide d'imprégnation, pour qu'il atteigne efficacement la totalité du volume de la pierre et qu'il puisse remplir l'espace de ses pores. Indépendamment de cela, il imprègne non seulement l'élément en pierre naturelle mais il remplit également la totalité de l'interstice entre le verre et la pierre et forme ainsi en même temps la couche adhésive de liaison.