L'invention concerne un procédé de fabrication d'un article en plaque et plus précisément d'un article comprenant une matrice hydratée contenant du ciment, du sable et renforcée par des fibres.

L'invention sera plus particulièrement décrite pour la fabrication d'éléments de revêtement de bâtiment tels que des plaques de couverture de bâtiments imitant l'ardoise. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à ce type d'articles et doit être interprété de façon non limitative et englobant tout type d'article comprenant une matrice hydratée contenant du ciment, du sable et renforcé par des fibres.

Il a déjà été proposé par la demande de brevet européen EP-A-165 388 de réaliser des plaques de couverture de bâtiments imitant l'ardoise. Il s'avère que les articles obtenus selon l'enseignement de ce document présentent une densité relativement importante (supérieure à 2) et sont fragiles, ce qui empêche leur réalisation avec une faible épaisseur sans risque de rupture ou de fissuration. Les articles ainsi obtenus ne peuvent donc pas convenir pour constituer des plaques de couverture.

En effet, l'invention a pour but un procédé de fabrication conduisant à la réalisation de plaques minces pouvant être commodément utilisées pour le revêtement de bâtiments, notamment en couverture et avec l'aspect de l'ardoise.

La demande de brevet français déposée sous le numéro 931 5184 par la demanderesse a déjà proposé un tel procédé de fabrication. Le procédé décrit selon ce document comporte notamment une étape de laminage ayant deux fonctions ; tout d'abord, cette étape permet de conférer l'épaisseur souhaitée aux articles produits. La seconde fonction du laminage est d'améliorer l'orientation des fibres de renforcement dans le but d'obtenir des propriétés mécaniques isotropes. Si le procédé proposé par ce document conduit à des articles plus légers et avec l'épaisseur voulue sans pour autant augmenter leur fragilité ; il nécessite par ailleurs des conditions de travail peu confortables ; en effet, le laminage qui est réalisé par le contact d'une succession de rouleaux peut entraîner des risques de collage de la matrice sur lesdits rouleaux. Mis à part les risques de dégradation de la matrice et donc une augmentation des coûts de production par perte de matière, il est nécessaire de procéder au nettoyage des installations très fréquemment, ce qui conduit également à une augmentation des coûts. En cas de collage de la matrice sur les rouleaux, ceux-ci peuvent en effet emporter de la matière qui durcit et modifie l'aspect de la surface des rouleaux. Les opérations de laminage sont alors rendues inefficaces. Il faut donc prévoir un nettoyage fréquent des installations, ce qui diminue les cadences de production et augmente les coûts.

L'invention a donc pour but un procédé de fabrication de plaques minces pour le revêtement de bâtiment qui ne présente pas les inconvénients précédemment cités, notamment l'encrassement des installations durant l'étape de laminage et le risque de dégradation du produit en cours d'élaboration durant cette même étape.

Ce but est atteint selon l'invention par un procédé de fabrication d'un article en forme de plaque, comprenant une matrice hydratée contenant du ciment, du sable et renforcée par des fibres, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :

a) On mélange les constituants jusqu'à obtention d'une pâte sensiblement homogène, b) On extrudé la pâte sous forme d'une bande d'épaisseur sensiblement égale à celle de l'article, c) On tronçonne la bande aux dimensions de l'article. Le procédé ainsi décrit permet de fabriquer des articles en plaque notamment destinés à la couverture de bâtiment et présentant donc, pour une épaisseur voulue, des caractéristiques mécaniques et une densité convenable. Le procédé selon l'invention a notamment consisté à supprimer l'étape de laminage, à laquelle étaient liés les différents inconvénients évoqués précédemment.

S'il est clair que la première fonction de l'étape de laminage du procédé évoqué précédemment est rempli par l'étape, selon l'invention, qui consiste à extruder la pâte sous forme d'une bande d'épaisseur sensiblement égale à celle de l'article, l'obtention d'un résultat similaire à celui correspondant à la seconde fonction n'est pas évident. En effet, la première fonction qui consiste à conférer l'épaisseur souhaitée aux articles fabriqués est clairement remplacée selon l'invention par une extrusion de la pâte directement aux dimensions voulues de l'article fini. Quant à la seconde fonction de l'étape de laminage consistant, selon le procédé de l'art antérieur, à réorienter les fibres de renforcement dans la pâte déjà extrudée, il est apparu, de façon inattendue, que la réorientation des fibres n'est pas nécessaire du fait de l'extrusion telle qu'elle est proposée. Il semble qu'une étape d'extrusion aboutissant à une épaisseur de la pâte proche ou conforme de celle désirée pour l'article fini telle que l'enseigne l'invention, entraîne une orientation bi¬ dimensionnelie des fibres dans la pâte, satisfaisante pour les applications envisagées.

Selon un mode préféré de l'invention, il est prévu de filtrer la pâte avant extrusion pour éliminer les impuretés de dimension voisine de

l'épaisseur de la plaque. Il n'est pas rare en effet que des impuretés de dimension voisine ou supérieure à l'épaisseur de l'article ne se forment ; il s'agit par exemple d'agrégats de matières premières ou bien de brins de fibres de renforcement. Cette filtration permet d'éviter un encrassement de la tête d'extrusion qui pourrait perturber la fabrication des articles. Elle est, par exemple, réalisée à l'aide d'une grille, avantageusement montée, accessible de façon à être nettoyée aisément, et suffisamment en amont de la tête d'extrusion pour ne pas troubler la fabrication lorsqu'elle s'encrasse et s'obstrue partiellement. Cette filtration apporte en outre une meilleure qualité des produits notamment vis-à-vis du procédé évoqué précédemment qui comporte une étape de laminage. En effet, en ce qui concerne ce procédé lorsque de telles impuretés apparaissent, elles sont broyées durant l'étape de laminage ; toutefois, cela crée un défaut dans l'article fini qui est alors mis au rebut. Selon l'invention, ce type de défaut n'apparaît plus et l'on obtient donc des articles de qualité homogène.

Dans une variante de l'invention, il est prévu de conformer l'article en forme de plaque par un pressage vertical. Durant cette étape, il est notamment possible de conférer à la face supérieure de l'article l'aspect d'une ardoise naturelle par l'intermédiaire d'un moule supérieur.

Un pressage vertical permet de conformer l'article sans risque de perturber son épaisseur. En effet, dans la technique proposée dans la demande de brevet français 931 5184, la presse forme initialement un angle avec la bande à conformer, ce qui peut perturber l'homogénéité de l'article, la matière pouvant fluer à ce stade de l'élaboration.

Dans une autre variante de l'invention, dans laquelle la pâte est extrudée avec une épaisseur légèrement supérieure à celle de l'article, le pressage vertical est réalisé entre un moule supérieur et un contre-moule inférieur, qui comportent des formes non planes.

Cette autre variante permet par exemple la réalisation d'éléments de revêtement comportant des reliefs servant à la fixation des éléments sur un support et/ou entre eux.

Les articles réalisés selon l'une ou l'autre de ces variantes peuvent donc présenter une face imitant l'ardoise et comporter éventuellement des formes intervenant notamment pour la fixation et l'étanchéite.

En vue d'améliorer encore l'état de la surface de l'article imitant l'ardoise de sorte que celle-ci ressemble encore plus à une ardoise naturelle, l'invention prévoit d'accompagner le pressage vertical d'une vibration. Cette vibration permet notamment de diminuer la porosité de la surface en resserrant les grains. Il s'agit avantageusement d'une vibration verticale dont la fréquence est comprise entre 30 HZ et 1 50 HZ et de préférence entre 75 et 100 HZ et de préférence encore égale à 87 HZ et dont l'amplitude est inférieure à 2 mm et de préférence égale à 0,9 mm.

La pression quant à elle est comprise entre 0,5 et 5 bars et peut notamment être plus faible lorsqu'une vibration accompagne le pressage.

L'invention propose également un article en forme de plaque obtenu selon le procédé qui vient d'être évoqué. Cet article en forme de plaque se caractérise par une matrice hydratée contenant du ciment, du sable et renforcée par des fibres, la matrice hydratée contenant 100 parties en poids de ciment, 80 à 120 parties en poids de sable de granulométrie inférieure à 1 mm et les fibres étant des fibres de verre alcali-résistantes présentes dans une proportion comprise entre 3 et 4 % en poids par rapport à la matière sèche sans le verre, l'article ayant de préférence une densité au plus égale à 1 ,85.

Une teneur en fibres de verre inférieure à 3 % conduit à un renforcement insuffisant. Une teneur supérieure à 4 % peut conduire à des difficultés d'ordre rhéologique, c'est-à-dire que la pâte présente une

plasticité insuffisante, notamment pour son traitement de conformation. Dans une variante préférée, la teneur en fibres est inférieure à 3,5 % pour garantir une plasticité satisfaisante et améliorer les coûts de production. Les fibres de verre ont de préférence un rapport longueur/diamètre compris entre 100 et 200 environ. La composition de l'article ainsi décrit est notamment bien adapté au procédé de fabrication précédemment décrit. Il s'avère notamment que la teneur en fibres de verre est inférieure à celle préconisée par la demande de brevet français 931 5184 mais conduit à des résultats tout à fait satisfaisants. Les articles obtenus présentent en effet de bonnes propriétés mécaniques pour l'épaisseur voulue et notamment une bonne ductilité.

Selon une forme avantageuse de l'article, celui-ci présente une surface ayant une porosité dont le diamètre des pores est fortement réduit, ladite surface se présentant ainsi localement sous forme lisse. Cet aspect lisse n'est que local, notamment dans les cas d'une surface présentant l'aspect d'une ardoise.

La teneur en eau est de préférence comprise entre 16,5 et 21 ,5 % en poids par rapport à la matière sèche. Au-dessous de 16,5 % la mise en oeuvre de la pâte n'est plus possible et au-dessus de 21 ,5 % il reste dans la pâte de l'eau libre, ce qui peut conduire à une porosité excessive du produit fini.

La matrice hydratée peut avantageusement contenir des particules ultra-fines, notamment de fumée de silice ou de métakaolin, dans une quantité de 8 à 18 parties en poids et de préférence égale à 10 parties en poids. Ces particules ont notamment pour fonction de faciliter l'extrusion en améliorant la plasticité de la pâte et d'améliorer les propriétés mécaniques de l'article. Ces effets sont insuffisants au- dessous de 8 parties en poids, tandis que la plasticité chute de façon excessive lors de l'extrusion, au-dessus de 18 parties en poids. Le

métakaolin proposé est du kaolin traité à 800°C pour qu'il devienne pouzzolanique. Par « particules ultra-fines », on entend de façon générale des particules dont la surface spécifique BET est comprise entre 10 et 30 m2/g. Toujours pour améliorer l'extrusion, et notamment pour améliorer l'effet glissant de la pâte, l'invention prévoit avantageusement l'adjonction d'un agent d'extrusion choisi dans la famille des éthers de cellulose, tels que la méthylhydroxyéthylcellulose (MHEC), dans une quantité d'environ 1 partie en poids. La matrice peut également contenir, dans le but de colorer l'article, un agent colorant tel que le noir de carbone dans une quantité de 0,5 à 2 parties en poids et de préférence d' 1 partie en poids. Le choix du noir de carbone conduit avantageusement à une couleur très proche de celle de l'ardoise naturelle et stable dans le temps. Dans une variante préférée de l'invention, l'article présente au moins une face imitant l'ardoise.

Il possède alors de préférence une épaisseur courante inférieure à 1 cm et de préférence inférieure à 6 mm.

Un tel article présente alors toutes les propriétés requises pour constituer un élément de couverture de bâtiment présentant de bonnes propriétés mécaniques.

De tels articles peuvent donc être utilisés comme éléments de couverture bâtiment de la même façon que des ardoises naturelles.

Dans une autre variante, l'article présente le long d'un bord des reliefs d'accrochage en saillie vers le bas et une surface supérieure imitant l'ardoise, éventuellement pourvue de nervures. Les notions de bas et de surface supérieure sont reliées à la position de l'article utilisé comme élément de couverture. Les articles selon cette variante permettent, notamment lors de leur installation, des zones de

recouvrement réduites, c'est à dire correspondant à la zone des nervures supérieures.

D'autres détails et caractéristiques avantageux de l'invention ressortiront de la description d'exemples de réalisation selon l'invention faite en référence aux figures 1 , 2, 3, 4, et 5 qui représentent :

- Figure 1 : un schéma d'une vue en perspective d'un article conforme à l'invention,

- Figure 2 : un schéma d'une vue en perspective d'un autre article selon l'invention, - Figure 3 : un schéma d'un dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention,

- Figure 4 : un schéma d'une étape du dispositif pour la réalisation d'un article tel que représenté en Figure 1 ,

- Figure 5 : un schéma de la même étape du dispositif pour la réalisation d'un article tel que représenté en Figure 2.

Les différentes figures sont des schémas d'exemples de produits ou bien d'installations selon l'invention dont les dimensions ne sont pas représentées à l'échelle. Elles sont simplifiées et certains détails sont disproportionnés de façon à simplifier la compréhension de l'invention. Sur la figure 1 est représenté une première réalisation possible selon l'invention. Il s'agit d'une plaque mince 1 « plate » imitant l'ardoise. De telles plaques sont réalisées avec une couleur noire ou anthracite et présentent une face 5 comportant un relief, partiellement schématisé sur les figures, imitant la surface d'une ardoise naturelle. Elles possèdent une épaisseur courante de l'ordre de 5 à 6 mm.

Selon une autre réalisation de l'invention, représentée sur la figure 2, la plaque 1 a une épaisseur courante d'environ 9 mm et est pourvue le long d'un bord 2, constituant en service le bord supérieur de la plaque, de reliefs d'accrochage 3 en saillie vers le bas ayant une hauteur de l'ordre de 8 mm ; elle présente également, sur sa surface supérieure

5, c'est-à-dire celle imitant la surface d'une ardoise naturelle, le long dudit bord supérieur et des deux bords latéraux, des nervures-joints 4. Les bords latéraux ont une épaisseur réduite de moitié environ, l'un à partir du haut, l'autre à partir du bas, et leurs nervures 4 sont dirigées vers le haut pour le premier et vers le bas pour le second, de façon à permettre l'emboitement d'une plaque aux plaques adjacentes. De plus, le bord inférieur de la plaque 1 comporte un évidement adapté, non représenté sur la figure, pour recevoir la nervure 4 du bord supérieur des plaques situées immédiatement au-dessus. Les plaques 1 ont typiquement des dimensions allant de 200 x

300 mm à 300 x 600 mm et éventuellement 600 x 600 mm, et elles sont relativement légères, avec une densité de l'ordre de 1 ,8.

Dans chaque mode de réalisation, la surface supérieure de la plaque 1 présente des irrégularités 5 imitant l'ardoise, dites « clivage ardoisier », partiellement schématisées sur les figures.

Les plaques 1 sont ductiles : elles possèdent une résistance à la rupture de l'ordre de 14 à 18 Mpa, et un allongement à la rupture d'au moins 0, 1 5 %.

Ces plaques 1 peuvent donc être utilisées pour la couverture de bâtiment. Celles de la Figure 1 seront installées traditionnellement comme des ardoises naturelles et celles représentées à la Figure 2 permettent un emboitment par l'intermédiaire des nervures 4 qui limitent les recouvrements des plaques 1 les unes par les autres.

La figure 3 illustre très schématiquement un dispositif pour la réalisation des plaques 1 . Tout d'abord, on prépare par malaxage une pâte à partir d'un nombre de constituants décrit ci-après. Le malaxage, non représenté sur les figures, peut être réalisé par toute technique connue de l'homme du métier et par exemple dans une cuve, ou bien dans une ou plusieurs vis de malaxage pouvant également être celle utilisée pour l'extrusion.

La pâte de départ est réalisée avec les constituants suivants, qui forment une matrice hydratée renforcée par des fibres de verre :

1 . Matrice

1.1 . Matières sèches - Ciment Portland de haute qualité, par exemple du ciment HPR :

100 parties en poids,

- Fumée de silice : 10 parties en poids,

- Sable fin de granulométrie inférieure à 800 μm : 100 parties en poids, - Agent d'extrusion : méthylhydroxyéthylcellulose (MHEC) environ

1 partie en poids,

- Colorant noir (noir de carbone) : environ 1 partie en poids.

1 .2. Eau : 19 % en poids par rapport aux matières sèches.

2. Fibres de renforcement Ce sont des fibres de verre alcali-résistantes présentes dans une proportion de 3,5 en poids par rapport à la matière sèche sans le verre. Ces fibres peuvent notamment être des fibres ayant une longueur de 6 à 12 mm, constituées de 200 filaments de 14 μm de diamètre, soit un rapport longueur/diamètre compris entre 100 et 200 environ. Des fibres de verre appropriées sont des fibres à ensimage non hydrosoluble disponibles dans le commerce sous la marque « Cemfil » .

L'ensemble des constituants décrits ci-dessus est malaxé de façon relativement intense et brève pour obtenir une pâte épaisse, ayant à peu près la consistance d'une pâte à modeler, dans laquelle les fibres de verre sont restées intègres.

Après l'étape de malaxage, la pâte est conduite dans une vis d'extrusion 6 puis est extrudée sous forme d'une bande 7 avec une épaisseur sensiblement égale à celle de la plaque 1 à l'état fini. L'obtention des dimensions de la bande 7 se fait par le choix d'une tête ou buse d'extrusion adaptée. La bande 7 est réceptionnée sur un

convoyeur à courroie 8. Au sein du dispositif ou vis d'extrusion, on place un filtre, non représenté sur les figures, qui permettra d'éliminer toutes les impuretés pouvant perturber l'extrusion. Comme il l'a été dit précédemment ces impuretés peuvent se former à partir d'agrégats de matières premières ou bien de brins de fibres et peuvent atteindre les dimensions souhaitées de l'article et par conséquent de la tête d'extrusion. Pour éviter une obstruction de celle-ci et donc une perturbation dans la formation de la bande 7, il est préférable de stopper ces impuretés avant qu'elles n'atteignent la tête d'extrusion. Le filtre peut être constitué d'une grille dont les fentes sont choisies de façon à retenir les impuretés pouvant perturber la fabrication. La grille est avantageusement montée suffisamment en amont de la tête d'extrusion de sorte que lorsque celle-ci s'encrasse par la présence d'impuretés, l'extrusion ne puisse pas être perturbée. Par ailleurs, la grille est prévue de façon accessible pour être nettoyée facilement, fréquemment et sans interruption de la production.

Un dispositif de coupe transversale 9 forme, à partir de la bande 7, une succession de blocs 10, qui possèdent alors sensiblement les dimensions de la plaque finie 1 . Ces blocs 10 sont alors réceptionnés par un second convoyeur 1 1 qui guide ces blocs 10 jusqu'à un troisième convoyeur 1 2 porteur d'une succession de supports 1 3. Ce troisième convoyeur 12 arrive sous le convoyeur 1 1 et forme un angle avec celui- ci de façon à créer un point de rencontre de ces deux convoyeurs. Les vitesses sont synchronisées de telle manière que, à l'extrémité du convoyeur 1 1 , chaque support 1 3 reçoit un bloc 10, toujours dans la même position relative.

Les supports 1 3 seront décrits plus en détails par la suite notamment en référence aux figures 4 et 5. Chaque bloc 6 porté par un support 1 3 est ainsi conduit jusqu'à un poste de conformaiton 14.

Ce poste de conformation comporte une ou plusieurs plaques de conformation 14 venant coiffer et presser un ou plusieurs blocs 10 simultanément. Une seule plaque 14 est représentée sur la figure 3. La surface inférieure des plaques 14 reproduit le motif ou relief de la surface d'une ardoise naturelle ; ce motif aura de préférence été directement moulée sur une ardoise naturelle. Le temps de pressage est généralement inférieur à 10 secondes et de préférence de l'ordre de 5 secondes. La pression exercée par la plaque 14 lors de la conformation est comprise entre 0,5 et 5 bars. Cette pression peut notamment être diminuée lorsque des vibrations lui sont associées. La fonction de ces vibrations est essentiellement d'améliorer l'état de surface de la face supérieure de la plaque 1 , c'est à dire de la face imitant l'aspect de l'ardoise. En effet, l'utilisation de ces vibrations permet d'obtenir localement une surface plus lisse tout en conservant le relief imitant l'ardoise ; il semble que les vibrations permettent de refermer les pores ou bien les « micro-défauts » apparaissant en surface des blocs 10. L'utilisation des vibrations contribue également à l'amélioration des propriétés rhéologiques du matériau.

Dans le cas de la réalisation d'une plaque 1 conforme à la Figure 1 et possédant des dimensions de 300 x 600 mm, la vibration se qualifie par les paramètres suivants : une fréquence de 87 HZ et une amplitude de 0,9 mm ; la pression exercée par la plaque de conformation 1 est alors d'environ 1 bar.

Les vibrations qui viennent d'être décrites peuvent être obtenues par tout moyen connu de l'homme du métier et par exemple par un ou plusieurs vibrateurs 1 7 associés à la plaque 14 et transmettant les vibrations par l'intermédiaire de ladite plaque.

Les vibrations qui viennent d'être évoquées présentent également l'avantage de simplifier le démoulage ou retrait de la plaque de conformation 14 après pressage d'un bloc 10. En effet, la matière

constituant le bloc 10 ne présente aucun collage et se détache très simplement de la plaque 14.

La figure 4 illustre schématiquement la phase finale de pressage d'un bloc 10 en vue de l'obtention d'une plaque 1 conforme à celle représentée sur la Figure 1 . De même la Figure 5 représente cette même phase pour une plaque 1 conforme à celle représentée sur la Figure 2.

Les réalisations de ces deux types de plaques ou articles 1 diffèrent par certains points et notamment dans des choix différents de plaques de conformation 14 et de support 1 3 qui peuvent être qualifiés respectivement de moule supérieur 14 et contre-moule inférieur 1 3.

Dans le cas des plaques 1 plates de la Figure 1 , la conformation s'effectue sur des supports 1 3 plats tandis que dans le cas des . plaques

1 à reliefs 3 et 4 de la Figure 2, on utilise des supports 1 3 qui présentent des évidements 1 5 dans lesquels la pâte est forcée lors de la conformation pour former les reliefs 3. Quant aux reliefs supérieurs 4, ils sont formés grâce à des évidements 16 dont sont pourvues les plaques de conformation 14.

Par ailleurs, dans le cas de la réalisation d'un article ou plaque 1 selon la Figure 2, la bande 7 extrudée a des dimensions voisines de l'article fini mais légèrement supérieures pour que la quantité de matière constituant un bloc 10 soit suffisante pour former les reliefs ou nervures

3 et 4 et donc remplir les évidements 1 5 et 16.

D'autre part, le relief inférieur des plaques de conformation 14 peut être réalisé à partir de différentes empreintes d'ardoises naturelles, chaque empreinte correspondant avantageusement au même volume.

De cette façon, la quantité de matière apportée par chaque bloc 10 étant identique, il est possible d'éviter au maximum tout risque de bavures du matériau lors de la conformation.

Suite à l'étape de pressage, les supports 1 3 portant les plaques 1 ayant la conformation voulue, sont conduits avec lesdites plaques 1 au

dernier stade de fabrication qui consiste à les étuver et les vernir pour obtenir le produit final imitant l'ardoise, relativement léger et ductile, qui a été décrit précédemment.