[01] La présente invention concerne le domaine technique de la fabrication d'objets à matrice fibreuse par voie liquide. Dans une application préférée mais non exclusive, l'invention concerne la fabrication d'objet à matrice fibreuse comprenant notamment des fibres de cellulose.

[02] Au sens de l'invention, il convient d'entendre par objet à matrice fibreuse tout objet contenant des fibres qui assurent en partie au moins la cohésion dudit objet. A titre d'exemple d'objet comprenant une matrice de fibre de cellulose, il est possible de citer une feuille de papier, une feuille de carton, un objet en papier mâché ou papier/carton moulé tels que, par exemple, les éléments de calage d'objet pour le conditionnement ou les boîtes à œufs, des filtres sans que cette liste ne soit ni exhaustive ni limitative. De plus, il doit être noté que l'invention ne se limite pas à la fabrication d'objet dont la matrice fibreuse est principalement formée de fibres de cellulose, les exemples précédents et suivants étant donnés en raison de leur caractère commun et répandu.

[03] Une feuille de papier est généralement formée en déposant en continu de la pâte à papier sur un support formé par une toile hydrophile sans fin au travers de laquelle une partie de l'eau de la pâte à papier diffuse ou s'écoule naturellement, l'élimination de l'eau étant accélérée par aspiration préalablement à un pressage puis un chauffage de manière à éliminer la majeur partie de l'eau tout en conservant une siccité supérieure à 90%.

[04] Les objets en papier mâché ou papier/carton moulé sont formés par le dépôt dans une forme en fils métallique d'une pâte à base de fibre de cellulose. Ce dépôt est ensuite suivi d'une élimination de l'eau par aspiration, pressage et chauffage, pour obtenir des coques.

[05] Ces techniques permettent de fabriquer les objets à matrice fibreuse mais ne permettent pas d'assurer un contrôle optimal des formes obtenues ou de la texture voire de la distribution des fibres dans l'objet à matrice fibreuse.

[06] Il est donc apparu le besoin d'un procédé qui permette un contrôle optimal de la distribution des fibres dans l'objet fabriqué.

[07] Afin d'atteindre cet objectif, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un objet à matrice fibreuse consistant à déposer, sur une face de réception d'un support, au moins une pâte fibreuse comprenant au moins des fibres et un liquide de transport et à éliminer une partie au moins du liquide de transport. Selon l'invention, le procédé est caractérisé en ce que :

- la partie du support constitutive de la face de réception au moins est poreuse et formée en partie au moins par un matériau isotrope ou sensiblement isotrope comprenant une mousse à alvéoles ouverts et/ou un matériau poreux obtenu en partie au moins par agglomération de particules et présentant une mouillabilité avec le liquide de transport telle que l'angle de contact d'une goutte du liquide de transport avec la face de réception est supérieur ou égal à 90° ,

- et la face de réception est adaptée ou configurée pour que le liquide de transport ne percole pas naturellement au travers du support sans sollicitation extérieure et pour que le liquide de transport percole dans le support lorsqu'une sollicitation commandée est appliquée à tout ou partie du système pâte/support.

[08] La mise en œuvre d'un tel support permet un contrôle optimal de la distribution des fibres dans la mesure où tant que la sollicitation commandée n'est pas appliquée le liquide de transport ne percole pas dans le support et la concentration en liquide de transport de la pâte déposée sur la face de réception ne varie pas. De plus, la faible mouillabilité du matériau poreux constitutif de la face de réception vis-à-vis du liquide de transport permet une très grande précision de dépôt dans la mesure où lors du dépôt d'une goutte ou de petites quantités de pâte sur la face de réception cette faible mouillabilité évite un étalement du dépôt de sorte que celui-ci est parfaitement maîtrisé. Par ailleurs, la faible voire très faible mouillabilité induit un comportement quasiment binaire du support. En effet, tant qu'aucune sollicitation n'est appliquée, le liquide de transport ne percole pas dans le support tandis que lorsque qu'une sollicitation est appliquée une fois que le liquide de transport a traversé le support l'énergie nécessaire pour maintenir la percolation du liquide de transport diminue en raison des phénomènes de capillarité favorisés par la faible mouillabilité du matériau constitutif du support. Dit autrement, en dehors de toute sollicitation supérieure à un seuil donné le matériau poreux constitutif de la face de réception est imperméable au liquide de transport, tandis que lorsque la sollicitation dépasse ce seuil la percolation commence et le matériau n'est plus imperméable au liquide de transport tant qu'une sollicitation est maintenue.

[09] Il doit de plus être souligné que la faible mouillabilité du matériau poreux facilite le décollement ou le démoulage sans peluchage de l'objet à matrice fibreuse fabriqué. De plus, la faible mouillabilité voire très faible mouillabilité en surface et interne du matériau poreux constitutif de la face de réception permet d'éviter un colmatage de ce matériau notamment lorsque les pores sont de très petites tailles.

[10] Le caractère isotrope ou sensiblement isotrope du matériau constitutif de la surface de réception permet un bon contrôle de la percolation au niveau de la face de réception ainsi que dans le cœur du matériau. De plus, ce caractère isotrope ou sensiblement isotrope permet une mise en forme de la face réception par usinage par ablation de matière en veillant à ne pas fermer les pores au niveau des surfaces usinées de sorte que le matériau usiné conserve ses caractéristiques de porosité et de mouillabilité en surface et dans la masse du matériau poreux.

[11] L'invention concerne aussi une machine pour la fabrication d'un objet à matrice fibreuse conforme à l'invention comprenant au moins :

- des moyens d'apport de pâte fibreuse comprenant au moins des fibres et un liquide de transport,

- un premier support avec une face de réception de la pâte pour la formation de l'objet à matrice fibreuse,

- de moyens d'application commandée d'une sollicitation pour l'élimination d'une partie au moins du liquide de transport,

caractérisée en ce que.

- la partie du support constitutive de la face de réception au moins est poreuse et formée en partie au moins par un matériau isotrope ou sensiblement isotrope comprenant une mousse à alvéoles ouverts et/ou un matériau à alvéoles ouverts obtenu en partie au moins par agglomération de particules et présentant une mouillabilité avec le liquide de transport telle que l'angle de contact d'une goutte du liquide de transport avec la face de réception est supérieur ou égal à 90°,

- et la face de réception est adaptée ou configurée pour que le liquide de transport ne percole pas naturellement au travers du support sans sollicitation extérieure et pour que le liquide de transport percole dans le support lorsque la sollicitation commandée est appliquée à tout ou partie du système pâte/support.

[12] Au sens de l'invention les caractéristiques de mouillabilité du matériau poreux constitutif du support sont présentes au niveau de la surface de réception mais également au cœur du matériau poreux. [13] Au sens de l'invention, le terme percolation désigne le phénomène physique caractérisé en ce qu'en deçà d'un seuil de sollicitation le liquide de transport ne pénètre pas dans le support et reste à la surface de ce dernier tandis qu'au-delà de ce seuil de sollicitation le liquide de transport pénètre et traverse le support.

[14] Au sens de l'invention, le terme pâte désigne tout mélange quelque soit les proportions respectives de liquide de transport, de fibres destinées à former la matrice fibreuse et d'adjuvants chimiques ou autres, additifs et/ou charges solides éventuels. De manière préférée, la pâte comprend suffisamment de liquide transport pour être malléable et, de préférence plus de 30% en masse de liquide de transport. Au sens de l'invention, le terme pâte englobe également un mélange comprenant du liquide de transport et des fibres, qui possède un comportement fluide comme cela est, par exemple, le cas lorsque la pâte comprend plus de 90% en masse de liquide de transport.

[15] Au sens de l'invention, le terme objet à matrice fibreuse englobe toute sorte d'objet tels que par exemple des objets minces comme une feuille de papier ou de carton, des objets épais comme des plaques, des objets en volume présentant des dimensions supérieures au millimètre dans les trois directions, ces objets pouvant être creux ou pleins, sans que cette liste ne soit ni limitative, ni exhaustive.

[16] Dans le cadre de l'invention, le terme dépôt doit être entendu au sens large et englobe notamment un dépôt par projection, un dépôt par trempage, un dépôt en écoulement, l'injection dans un moule ou toute autre technique permettant d'appliquer, mettre ou déposer la pâte sur la face de réception et/ou sur une épaisseur de pâte et/ou de matrice fibreuse préalablement déposée.

[17] Au sens de l'invention, le support peut se présenter sous différentes formes et peut, par exemple, être une plaque, un moule creux (femelle) dont la paroi interne forme une partie au moins de la face de réception, un moule (mâle) dont la paroi externe forme une partie au moins de la face de réception, voire la combinaison d'un moule creux avec noyau.

[18] Selon l'invention, le matériau constitutif de la face de support peut être un matériau constitué d'une mousse à alvéoles ouverts, un matériau cellulaire synthétique ou naturel à alvéoles ouverts ou cellules ouvertes, un matériau poreux à alvéoles ouvert. Dans le cadre d'un matériau à cellulaire à cellules ouvertes ou d'une mousse à alvéoles ouvert une grandeur caractéristique est la taille ou la plus grande dimension des cellules ouvertes ou des alvéoles ouverts. Au sens de l'invention un matériau cellulaire ou une mousse peut être décrit comme une matrice solide ou un réseau solide délimitant des alvéoles ou cellules ouverts tandis qu'un matériau poreux résultant de l'agglomération de particules peut être décrit comme une matrice solide définissant un réseau de canaux. Ainsi, un matériau poreux obtenu par agglomération de particules peut être vu comme le négatif ou la forme complémentaire d'un matériau cellulaire ou d'une mousse à alvéoles ouverts. Il est à noter qu'un matériau poreux peut être formé par l'agglomération de particules de différentes formes telles que notamment des grains, on parle de alors de poudre, des fibres ou des filaments. Dans le cas d'un matériau poreux une grandeur caractéristique est la taille ou la plus grande dimension des pores. Dans le cadre de l'invention, les caractéristiques dimensionnelles données pour la tailles des alvéoles s'appliquent à la tailles des pores et réciproquement.

[19] Dans le cadre de l'invention les matériaux constitutifs de la face de réception sont configurés de manière à définir pour le liquide de transport des chemins de percolation continus à partir de la face de réception jusqu'à une face d'évacuation du liquide située généralement mais non nécessairement à l'opposé de la face de réception. Le matériau constitutif de la face de réception et de la partie correspondante du support présente alors une faible voire très faible mouillabilité tout le long des chemins de percolation.

[20] Selon une caractéristique de l'invention, la face de réception présente des pores dont la taille est adaptée ou configurée de manière qu'au moins 50% et, de préférence, au moins 90% des fibres de la pâte sont retenues. Une telle caractéristique de l'invention vise à garantir un bon rendement du procédé. La mise en œuvre d'un matériau poreux, hydrophobe permet grande rétention avec des pores de très petite taille tout en présentant un très faible risque de colmatage.

[21] Selon une forme de réalisation de l'invention, les pores de la face de réception présentent une dimension moyenne inférieure ou égale à 250 μιη et, de manière préférée inférieure ou égale à 150 μιη. Selon une caractéristique de l'invention, la face de réception présente un facteur d'ouverture supérieur ou égal à 30%.

[22] Selon une autre caractéristique de l'invention, le matériau constitutif de la face de réception du support est choisi pour que le liquide de transport mouille partiellement la face de réception de manière que l'angle de contact d'une goutte du liquide de transport avec la face de réception est supérieur ou égal à 100°. Une telle caractéristique permet de contrôler au mieux le dépôt de la pâte sur le support notamment lorsque la pâte est déposée de manière ponctuelle ou de manière à ne pas recouvrir l'intégralité de la face de réception. Dans le cas de l'utilisation en tant que liquide de transport d'un liquide à base d'eau, la face de réception selon cette caractéristique peut être qualifiée d'hydrophobe.

[23] Selon une variante de cette caractéristique, le matériau constitutif de la face de réception du support est superhydrophobe. Par superhydrobe, on entend qu'une goutte d'eau déposée sur la face de réception possède avec cette dernière un angle de contact supérieur ou égal à 150°. Par extension, dans le cadre de la présente invention l'adjectif superhydrophobe s'applique également au cas où le liquide de transport n'est pas de l'eau, dans ce cas il signifie qu'une goutte de liquide de transport déposée sur à la surface d'un matériau superhydrophobe possède avec cette dernière un angle de contact supérieur ou égal à 150°. Il en est de même pour le terme hydrophobe qui signifie dans le cadre de la présente qu'une goutte de liquide de transport déposée sur à la surface d'un matériau hydrophobe possède avec cette dernière un angle de contact supérieur ou égal à 100°.

[24] Selon une autre caractéristique de l'invention, le support comprend un matériau obtenu par frittage de particules de matériaux choisis parmi :

- les métaux,

- les verres,

- les matières plastiques,

- les céramiques,

- des mélanges de ceux-ci.

[25] La mise en œuvre d'un tel matériau obtenu par frittage, notamment, pour constituer la face de réception permet d'obtenir une taille et une distribution de pore isotrope favorable au contrôle de la fabrication de l'objet à matrice fibreuse. De plus, la fabrication par frittage permet de réaliser des pièces en forme de dimensions importantes qui présentent sur la majeure partie de leur épaisseur les caractéristiques de porosité et de distribution des pores favorables au contrôle de la percolation. Le matériau obtenu par agglomération de particules peut être qualifié de matériau à alvéoles ouverts dans la mesure où ses pores sont suffisamment interconnectés pour permettre au liquide de transport d'y percoler ou de le traverser sous l'effet de la sollicitation. La même définition s'applique aux mousses à alvéoles ouverts. Dans ce cas, Il est aussi possible de parler d'éponge. Les particules mises en œuvre pour la formation du matériau poreux peuvent également préalablement à leur agglomération recevoir un traitement de surface tel qu'un revêtement adapté qui leur confère les caractéristiques de mouillabilité recherchées et favorise leur agglomération.

[26] Au sens de l'invention, il faut entendre par frittage tout procédé permettant d'obtenir une agglomération stable des particules et, par exemple, faisant intervenir une combinaison de pression et de chaleur ou encore faisant intervenir l'application d'une pression sur des particules pour former un aggloméra qui est ensuite chauffé sans application de pression. Dans le cadre de l'invention, le terme frittage couvre également le frittage laser.

[27] Selon une variante de cette caractéristique, le matériau constitutif du support comprend des particules de polyoléfines de préférence de polyéthylène et/ou de polypropylène. La mise en œuvre de polyoléfine permet d'obtenir à moindre coût un matériau adapté qui peut facilement être mis en forme pour présenter un motif ou constituer un moule par usinage et/ou par moulage. Il est également possible d'utiliser des particules de PTFE.

[28] Selon une encore autre variante de cette caractéristique, le support présente une structure composite comprenant au moins une couche obtenue par frittage de particules qui forme la face de réception et qui est portée par au moins une matrice tissée. Cette variante de réalisation permet, notamment, une fabrication en continu d'un objet, le support pouvant former une boucle sans fin à la manière d'une toile d'égouttage de machine à papier. Il est à noter que l'armure, le diamètre des fils et le degré d'ouverture de la matrice tissée sont alors choisis pour ne pas affecter le caractère isotrope ou sensiblement isotrope du matériau poreux constitutif de la face de réception.

[29] Selon une caractéristique de l'invention, la face de réception présente au moins un motif ou une forme dont la plus petite dimension est supérieure ou égale à plus petite dimension moyenne des fibres. Par motif ou forme, il faut entendre toute structure tridimensionnelle destinée à conformer, à laisser une empreinte ou à influer la formation de l'objet à matrice fibreuse obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'invention. Le motif ou la forme peuvent avoir de petites et/ou de grandes dimensions. Par plus petite dimension moyenne des fibres, il convient d'entendre le diamètre moyen ou l'épaisseur moyenne des fibres de la pâte.

[30] Selon une variante de cette caractéristique, le motif ou la forme de la face de réception est obtenue par moulage et/ou usinage du support et/ou impression 3D. La forme de la face de réception peut ainsi être obtenue par usinage additif (par ajout de matière) et/ou par usinage soustractif (par enlèvement de matière) notamment.

[31] Selon une caractéristique de l'invention, le support comprend au moins un élément mobile dont le déplacement permet une modification de la conformation de la face de réception. La mise en œuvre d'un tel élément mobile permet une modification de la configuration de la face de réception avant dépose de la pâte fibreuse ou après une utilisation et retrait de la pâte fibreuse déposée dans le cadre de cette utilisation. Il alors possible de parler de support à face de réception reconfigurable. Tout ou partie de la surface de réception peut alors être reconfigurable.

[32] Selon une variante de cette caractéristique, le support comprend :

- au moins un élément qui est mobile par rapport à la face de réception selon une direction normale à cette dernière et dont une extrémité forme une partie de la face de réception et se trouve constituée par un matériau poreux adapté ou configuré pour que le liquide de transport ne percole pas naturellement au travers de l'élément mobile sans sollicitation extérieure et pour que le liquide de transport percole dans le support lorsqu'une sollicitation commandée suffisante est appliquée à tout ou partie du système pâte/support,

- des moyens de positionnement de l'élément mobile configurés pour permettre une modification réversible de la position de l'élément mobile et un maintien en position de l'élément lors de la dépose de la pâte fibreuse.

[33] Il doit être compris que les éléments mobiles sont réalisés dans un matériau poreux de même nature ou ayant les mêmes caractéristiques que le matériau constitutif du reste de la face de réception.

[34] Dans le cadre de cette variante le support peut comprendre plusieurs éléments mobiles juxtaposés et/ou non-juxtaposés qui permettent de définir des motifs en fonction de leur positions relatives et notamment de leur extension par rapport au niveau moyen ou l'altitude moyenne de la face de réception. De tels motifs peuvent, par exemple, être des motifs identifiables ou lisibles par le système visuel humain ou encore lisibles par un système de lecture automatisé ou électronique.

[35] Toujours dans le cadre de cette variante, la face supérieure ou libre de chaque élément mobile peut être plane ou présenter une conformation concave et/ou convexe voire porter un motif propre.

[36] Dans le cadre de cette variante encore et selon une caractéristique de l'invention, la surface de réception comprend au moins une zone comprenant une série d'éléments mobiles juxtaposés associés à des moyens de positionnement adaptés pour permettre, d'une part, une modification de l'altitude des têtes des éléments mobiles les unes par rapport aux autres de manière à générer au moins un motif et, d'autre part, une immobilisation des éléments mobiles dans une configuration choisie. Les moyens de positionnement peuvent alors comprendre au moins un actionneur et être adaptés pour modifier l'altitude de la tête de chaque élément mobile par rapport à l'altitude moyenne de la surface de réception. Les moyens de positionnement peuvent aussi comprendre simplement des moyens de verrouillage qui sont configurés pour selon leur état autoriser le déplacement des éléments mobiles ou bloquer le déplacement des éléments mobiles.

[37] La série d'éléments mobiles peut alors être organisée selon une ligne ou une matrice bidimensionnelle. La série d'éléments mobiles peut ainsi être adaptée ou configurée pour former au mois un motif comprenant au moins un code à barre mono ou bidimensionnel.

[38] Toujours dans le cadre de cette variante, la face de réception du support forme une boucle utilisée pour la formation d'une feuille en continu et la position des éléments mobiles est modifiée au cours de la formation de la feuille pour former des motifs différents en différents endroits de la feuille.

[39] Selon une autre caractéristique de l'invention, la suspension fibreuse est déposée de manière contrôlée sur la face de réception. Au sens de l'invention, l'expression « manière contrôlée » englobe notamment :

- un contrôle de la position du dépôt sur la face de réception,

- un contrôle de la nature et/ou de la composition de la pâte en cours du dépôt et/ou en fonction de sa position,

- des combinaisons de ces deux contrôles sans que cette énumération ne soit ni limitative ni exhaustive. [40] Selon une variante de cette caractéristique, la suspension fibreuse est déposée au moyen d'une tête de dépôt mobile par rapport à la face de réception selon au moins deux degrés de liberté et notamment en translation selon deux axes croisés. Il s'agit d'un mouvement relatif entre la tête de dépôt et la face de réception. Ainsi, la tête de dépôt peut être mobile et le support fixe, la tête peut être fixe et le support peut être mobile ou encore, la tête de dépôt et le support peuvent être tous deux mobiles.

[41] Selon une autre variante de réalisation, il est déposé des suspensions fibreuses en provenance de sources différentes. Ainsi il peut être mis en œuvre des sources de pâtes de couleurs et/ou de concentrations et/ou de compositions différentes.

[42] Selon encore une autre variante de réalisation, on fait varier la composition de la pâte au cours du dépôt. Par exemple, ainsi il est possible de faire varier la concentration en liquide de transport pour obtenir une certaine finesse d'état de surface ou de détail à la surface et/ou dans l'objet fabriqué. Il est aussi possible de moduler la composition chimique de la pâte en modifiant, notamment, la concentration d'additifs tels que, par exemple, des dispersants comme des sels d'ammonium quaternaire dans le cas de la mise en œuvre de fibres cellulosiques.

[43] Selon une caractéristique de l'invention, on incorpore dans l'objet en cours de formation au moins un élément externe de nature différente de celle de la pâte et/ou de ses constituants. Un tel élément externe peut être de toute nature et par exemple être un insert, un composant électronique, un insert chimique, un élément de renfort, une graine végétale sans que cette liste ne soit ni limitative ni exhaustive.

[44] Selon une caractéristique de l'invention, le procédé de fabrication comprend une étape de dépôt d'une couche d'un matériau conducteur sur une couche à matrice fibreuse.

[45] Selon une autre caractéristique de l'invention, la pâte est déposée en continu. Bien entendu, selon l'invention, la pâte peut aussi être déposée de manière discrète, ponctuelle et/ou en bandes ou segments notamment.

[46] Selon une forme de mise en œuvre de l'invention, la pâte est déposée en plusieurs couches.

[47] Selon une forme de mise en œuvre de l'invention, le dépôt de la pâte est réalisé dans un bain de liquide de transport de manière qu'aucune face de la couche en formation ne soit au contact de l'air ou d'un gaz pendant la phase de dépôt jusqu'à obtention de l'épaisseur recherchée.

[48] Selon une autre forme de mise en œuvre il est déposé successivement une ou plusieurs couches de suspensions fibreuses différentes ou distinctes.

[49] Selon une variante de cette forme de mise en œuvre, une partie au moins du liquide de transport est éliminée entre le dépôt de chaque couche de suspension fibreuse.

[50] Selon une caractéristique de l'invention, une partie du liquide de transport est éliminée par chauffage.

[51] Selon une variante de mise en œuvre de l'invention la pâte utilisée comprend des particules destinées à voir leur volume augmenter au cours de l'élimination du liquide de transport pour compenser cette élimination de manière à éviter les phénomènes de retrait et ainsi conférer une certaine stabilité dimensionnelle à l'objet à matrice fibreuse lors de sa formation. De plus, la mise en œuvre de telles particules permet d'induire une précontrainte de la matrice fibreuse augmentant ses caractéristiques de résistance mécanique. Les particules utilisées peuvent par exemple des microbilles telles que commercialisées sous la dénomination EXPANCEL ^® par la société AKZONOBEL.

[52] Selon une caractéristique de l'invention, une partie du liquide de transport est éliminée par pression ou contrainte.

[53] Selon l'invention, le liquide de transport peut être de toute nature appropriée en fonction de la nature des fibres mises en œuvre. Selon une forme de mise en œuvre, le liquide de transport est à base d'eau.

[54] Selon l'invention, la matrice fibreuse peut comprendre des fibres de toute nature : synthétiques, d'origine artificielle ou naturelle transformées ou non et, bien entendu, des mélanges de ces fibres. Selon une caractéristique de l'invention, les fibres comprennent des fibres d'origine animales et/ou végétales.

[55] Selon une variante de cette caractéristique, les fibres comprennent des fibres de cellulose. La mise en œuvre de fibres de cellulose permet de mettre à profit les liaisons hydrogène qui assurent naturellement la tenue et la cohésion des matrices de fibre de cellulose sans recours à des colles ou des produits adhésifs. Bien entendu, la mise en œuvre de fibres de cellulose n'exclut pas l'incorporation d'adhésifs ou de colle dans la pâte fibreuse dans le cadre de l'invention. [56] Ainsi, il est possible d'incorporer dans la pâte un liant, idéalement compatible avec la suspension fibreuse et dont la cinétique voire la nature de solidification (polymérisation, réticulation, cristallisation, ...) est plus rapide que celles de la suspension fibreuse seule de manière à conférer au dépôt une résistance mécanique plus rapidement que celle résultant de la seul contribution des fibres après élimination de la majeure partie du liquide de transport. Il est à noter que le liant mis œuvre peut alors permanent c'est-à- dire être conservé après la « prise des fibres » ou au contraire être non permanent c'est- à-dire être éliminé après la « prise des fibres ».

[57] Selon une caractéristique de l'invention, la pâte fibreuse comprend en tant que liant des particules de précurseurs du plâtre ou gypse tels que du sulfate de calcium hémi- hydraté ou semi-hydraté dit hémihydrate et/ou de l'anhydrite Ca ₂ S0 ₄ ou sulfate de calcium anhydre. Le sulfate de calcium hémi-hydraté ainsi que l'anhydride présente la particularité de ne pas précipiter ou cristalliser sous la forme de gypse au dessus d'un certain seuil de dilution. Ainsi, l'élimination rapide du liquide transport permet d'atteindre le niveau de concentration à partir duquel le gypse cristallise assurant la cohérence du dépôt fibreux. Dans le cadre de cette caractéristique la pâte fibreuse peut comprendre au moins 10% en poids de sulfate de calcium hémi-hydraté ou semi-hydraté et/ou d'anhydrate et au moins 50% en poids de fibre telles que par exemple des fibres de cellulose. Il doit être remarqué que le plâtre et les fibres de cellulose sont des matériaux particulièrement compatibles dans la mesure où après sa prise le plâtre referme toujours des molécules d'eau favorable à l'établissement de liaisons hydrogène avec fibre de cellulose. Ainsi le matériau composite plâtre / fibres de cellulose présente des caractéristiques de résistance mécanique particulièrement intéressantes et bonnes. Selon une caractéristique de l'invention, la pâte comprend au moins 30% en masse de particules d'hémihydrate ou sulfate de calcium semi-hydraté et/ou d'anhydrate.

[58] Selon l'invention, la sollicitation permettant que le support passe d'un état non passant, sans percolation du liquide de transport dans le support, à un état passant dans lequel le liquide de transport passe dans le support, peut être de toute nature appropriée comme une sollicitation mécanique et/ou électrique et/ou électromagnétique du support.

[59] Selon une forme de mise en œuvre de l'invention, la sollicitation est une différence de pression suffisante, crée entre une partie de la face de réception et une partie de la face opposée à la face de réception de manière à provoquer la percolation du liquide de transport dans le support et/ou au travers de ce denier. Cette différence de pression peut, par exemple, consister en l'application d'une pression sur la pâte déposée sur la face de réception soit par pression mécanique directe soit par pression hydraulique soit par la combinaison des deux.

[60] Selon une variante de cette forme de mise en œuvre, la différence de pression est crée par aspiration au niveau de la face opposée à la face de réception. La différence de pression peut également être générée par une mise en dépression de l'environnement au contact de la face du support opposée à la face de réception.

[61] Dans le cadre de cette variante, l'aspiration peut être appliquée sur une partie seulement de la face du support opposée à la face de réception de manière à ne concerner qu'une partie de la face de réception.

[62] Toujours dans le cadre de cette variante, l'aspiration peut être appliquée uniquement en relation avec des zones de la face réception portant de la pâte.

[63] Selon l'invention, l'intensité de la dépression peut aussi être modulée soit en agissant sur la valeur de la dépression appliquée au niveau de la face opposée à la face de réception soit en modulant l'épaisseur du support de manière à moduler les pertes de charge dans le support. Ainsi, le support peut avoir une épaisseur constante sur toute son étendue ou une épaisseur dont la valeur est susceptible de varier en fonction du point de mesure.

[64] L'invention concerne également un objet à matrice fibreuse comprenant au moins une couche de matière fibreuse obtenue selon le procédé de fabrication selon l'invention.

[65] Selon une variante de l'invention, l'objet à matrice fibreuse comprend un empilement de plusieurs couches de matière fibreuse chacune obtenue selon le procédé de fabrication conforme à l'invention.

[66] Selon une caractéristique de réalisation d'une machine de fabrication conforme à l'invention, la machine comprend en tant que moyens d'apport de la pâte fibreuse une tête de dépôt de la pâte mobile par rapport au support selon au moins une direction, la tête de dépôt comprenant en outre des moyens d'extraction d'une partie au moins du liquide de transport avant dépôt de la pâte sur le support. L'extraction d'une partie du liquide de transport juste avant dépôt de la pâte sur le support est particulièrement avantageux lors de la fabrication d'un objet à matrice fibreuse selon un procédé d'usinage additif également appelé impression 3D. En effet, dans le cadre notamment de la mise en œuvre de fibres de cellulose l'extraction d'une partie du liquide de transport dans la tête permet d'activer la formation des liaisons hydrogène qui contribue à la stabilité du dépôt de pâte. De même, lors de la mise en œuvre dans la pâte de précurseurs du plâtre, l'extraction du liquide de transport permet d'augmenter la concentration en précurseurs du plâtre de manière à amorcer la réaction de formation du plâtre ce qui contribue à la stabilité du dépôt réalisé. Il est à noter que la réaction de formation du plâtre étant exothermique la chaleur qu'elle dégage contribue à l'élimination d'une partie du liquide de transport contenu dans le dépôt.

[67] Selon un mode de réalisation de la machine, les moyens d'extraction comprennent des moyens d'aspiration du liquide de transport.

[68] Selon une variante de ce mode de réalisation, la tête de dépôt comprend au moins une buse de dépôt raccordée à un réservoir de pâte par un canal d'alimentation dont une partie située en amont de la buse comprend une paroi périphérique poreuse raccordée à une source d'aspiration.

[69] Selon une caractéristique de cette variante, la paroi périphérique poreuse est formée en partie au moins par un matériau isotrope ou sensiblement isotrope comprenant une mousse à alvéoles ouverts et/ou un matériau à alvéoles ouverts obtenu en partie au moins par agglomération de particules et présentant une mouillabilité avec le liquide de transport telle que l'angle de contact d'une goutte du liquide de transport avec la face de réception est supérieur ou égal à 90°, le matériau poreux étant tel que le liquide de transport ne percole pas naturellement au travers de la paroi poreuse sans sollicitation extérieure et que le liquide de transport percole dans le support lorsqu'une sollicitation commandée est appliquée à tout ou partie du système pâte/paroi poreuse. De manière préférée le matériau poreux constitutif de la paroi poreuse est hydrophobe vis-à-vis du liquide de transport et de la manière particulièrement préférée superhydrophobe vis-à- vis du liquide de transport.

[70] Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de mise en œuvre du procédé et/ou de réalisation de la machine selon l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. [71] Par ailleurs, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent des exemples ci-dessous qui illustrent des formes non limitatives de mise en œuvre du procédé de fabrication conforme à l'invention d'un objet à matrice fibreuse. D'autres autres caractéristiques de l'invention ressortent également des exemples décrit en relation avec les figures annexées qui illustrent des formes non limitatives de réalisation de machines selon l'invention pour la mise en œuvre du procédé de fabrication conforme à l'invention d'un objet à matrice fibreuse.

- La figure 1 est une vue schématique d'une formette dynamique avec un support poreux hydrophobe voire superhydrophobe pour la formation d'un objet à matrice fibreuse selon l'invention.

- La figure 2 est une vue schématique partiel d'un support avec une zone reconfigurable pour la formation d'un motif sur un objet à matrice fibreuse selon l'invention.

- La figure 3 est une perspective schématique partiellement arrachée du support illustré à la figure 2.

- La figure 4 est une vue schématique d'une machine avec une tête de dépôt de pâte mobile selon les trois axes Χ,Υ,Ζ par rapport au support recevant la pâte.

- La figure 5 est une coupe schématique d'une variante de tête de dépôt susceptible d'être mise en œuvre avec la machine illustrée à la figure 4

Il est à noter que sur ces figures les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différentes variantes peuvent présenter les mêmes références.

[72] Selon un premier exemple de mise en œuvre du procédé de fabrication d'un objet à matrice fibreuse conforme à l'invention, il proposé de réaliser un objet en fibres de cellulose présentant une conformation en volume par opposition à une plaque ou une feuille.

[73] A cet effet, il est préparé un support qui se présente sous la forme d'un moule réalisé à partir d'un empilement de plaques de polyéthylène fritté telles que par exemple commercialisées par la société 2F Technologies présentant des pores ayant une taille de l'ordre de 100 μιη et un facteur d'ouverture de l'ordre de 40%. Les plaques sont assemblées et usinées de manière à former deux demi-moules qui assemblés définissent une cavité de moulage avec un canal de remplissage. La paroi interne de la cavité forme alors la face de réception du support. Les plaques peuvent alors être prédécoupées préalablement à leur empilement ou au contraire être empilées et assujetties ensemble pour ensuite faire l'objet d'un usinage. Il doit être noté que dans la mesure où le matériau poreux utilisé présente ses caractéristiques de porosité et de mouillabilité en surface et dans la masse, le moule formé par empilage et usinage possède les mêmes caractéristiques notamment au niveau des interfaces ou joints entre les plaques empilées.

[74] Par ailleurs, il est préparé une pâte de fibres de cellulose par broyage et mélange de feuilles de papier dans un liquide de transport aqueux pour obtenir une pâte relativement liquide.

[75] La pâte est alors introduite, à pression ambiante, dans le moule jusqu'à remplir celui- ci. Compte-tenu des propriétés physico-chimiques du matériau constitutif du moule, le liquide de transport ne percole pas dans le support de sorte que la concentration en liquide de transport ne varie pas pendant le remplissage.

[76] Ensuite, il est appliqué une dépression au niveau de la face extérieure du support qui dans le cas présent se trouve être la face opposée à la face de réception de la pâte. La dépression appliquée induit une percolation du liquide de transport au travers et hors du moule de sorte que les fibres de la pâte se trouvent plaquées contre les parois du moule et qu'il est obtenu un objet creux à matrice fibreuse.

[77] Pour la fabrication d'un objet plein, l'alimentation en pâte est poursuivie alors que la dépression est appliquée sur la ou les faces du support opposées à la face de réception.

[78] Un tel mode de fabrication d'objet à matrice fibreuse plein permet de produire, par exemple mais non exclusivement, des éléments de calage pour le conditionnement, des inserts pour la réalisation de pièces composites.

[79] La fabrication d'un objet tridimensionnel tel qu'une coque ou un objet massif conforme à l'invention peut également faire intervenir une mise en rotation du support ou moule de manière à réaliser un moulage centrifuge. Le passage du liquide de transport au travers du support résulte alors en partie au moins de la force centrifuge qui peut être complétée par l'application d'une dépression.

[80] Selon l'invention, il peut également être mis en œuvre un moule en matériau poreux hydrophobe et de préférence superhydrophobe comprenant plusieurs empreintes d'objets massifs à fabriquer réparties autour d'un canal central d'apport de la pâte et raccordées à ce canal central par les canaux radiaux de manière à pouvoir être utilisé dans une centrifugeuse. Ainsi, l'alimentation de la pâte s'effectue par le canal central tandis que la distribution de la pâte dans les empreintes et l'élimination du liquide de transport résulte de la force centrifuge. Ce mode de fabrication est très proche du moulage en centrifugeuse en anglais « spincasting ».

[81] Selon un autre exemple de mise de œuvre du procédé selon l'invention, il est préparé un support dans le même matériau que pour l'exemple précédent se présentant sous la forme d'une plaque dont la face de réception présente des conformations en creux et en bosses par exemple des calottes sphériques.

[82] Il est déposé de la pâte sur toute la face de réception et ensuite il est appliqué une dépression sur l'ensemble de la face du support opposée à la face de réception de manière à éliminer une partie voire la majeure partie du liquide de transport. Il est alors obtenu une feuille de papier présentant des creux et des bosses sans qu'il ait été recouru à un embossage.

[83] Selon encore un autre exemple de mise en œuvre il est utilisé un support dans le même matériau que pour les exemples précédents avec une face de réception plane et hydrophobe.

[84] Il est préparé plusieurs pâtes de fibres de cellulose qui présentent chacune une couleur différente.

[85] Les différentes pâtes sont alors déposées par points sur la face de réception de manière à former un dessin. Dans la mesure où la face de réception est, d'une part, hydrophobe et, d'autre part, adaptée pour ne pas permettre une percolation de la pâte sous l'effet de son propre poids pour de petites hauteurs d'eau, les différentes points ou gouttes de pâtes sont stables et ne mélangent pas. Lorsque les quantités souhaitées des différentes pâtes ont été déposées aux endroits choisis de la face de réception, il est appliqué une aspiration sur la face du support opposée à la face de réception. Il est alors obtenu un objet à matrice fibreuse avec un dessin intégré dans la « masse » de la matrice fibreuse.

[86] Un objet à matrice fibreuse fabriqué selon l'invention peut postérieurement à sa fabrication subir différents traitements ou opérations visant notamment à modifier l'état ou l'aspect de sa surface extérieure et/ou ses caractéristiques mécaniques ou chimiques. L'objet à matrice fibreuse fabriqué selon l'invention peut également faire l'objet d'opération d'usinages et/ou être intégré dans un objet composite. [87] Il est également possible de fabriquer un objet selon l'invention sur un objet préexistant. Ainsi, il est possible de fabriquer un objet selon le procédé conforme à l'invention dans une fenêtre aménagée dans une feuille de papier placée sur la face de réception du support. La pâte sera alors déposée de manière que lors de l'élimination du liquide de transport elle adhère à une partie ou moins des bords de la fenêtre.

[88] La figure 1 illustre une autre forme de mise en œuvre du procédé selon l'invention pour la réalisation d'un objet à matrice fibreuse en feuille ou plaque. A cet effet, il utilisé une machine 1 dite formette dynamique telle que notamment décrite par le brevet US 3,210,241 ou encore commercialisée par la société française TECHPAP ou la société canadienne CANPA . La machine 1 comprend une cuve tambour étanche 2 entraînée en rotation selon son axe de symétrie vertical Δ par un moto-réducteur électrique 3. La machine 1 comprend en outre dans la cuve un support annulaire 4 qui définit une surface de réception cylindrique 4' située à distance de l'axe Δ. Le support annulaire 4 délimite dans la cuve 2 une chambre centrale 5 d'introduction de la pâte et une chambre périphérique 6 d'évacuation du liquide de transport. La machine 1 comprend en outre des moyens 7 de dépôt de la pâte sur la surface de réception 4', des moyens 8 d'apport de liquide de transport dans la chambre centrale 5 et des moyens 9 d'évacuation du liquide de transport à partir de la chambre d'évacuation 6. Une telle machine est bien connue de l'homme du métier et ne nécessite donc pas une plus ample description.

[89] La machine 1 permet notamment de procéder au dépôt de la pâte sur la surface de réception en milieu liquide de sorte que le dépôt de pâte est effectué de manière que l'objet à matrice fibreuse en cours de formation est baigné en permanence par le liquide de transport jusqu'à obtention de l'épaisseur de dépôt recherchée. Dans le cadre de la machine 1 la sollicitation induisant l'évacuation du liquide de transport est la force centrifuge induite par la rotation de la cuve pendant le dépôt. Lorsque l'épaisseur de dépôt recherché est atteinte, il n'est plus apporté de pâte ni de liquide de transport dans la chambre centrale de sorte que le liquide de transport se trouve entraîné dans la chambre d'évacuation à partir de laquelle il est évacué.

[90] Conformément à l'invention une partie au moins du support annulaire 4 et au moins la partie formant la surface de réception 4' est poreuse et formée en partie au moins par un matériau isotrope ou sensiblement isotrope comprenant une mousse à alvéoles ouverts et/ou un matériau à alvéoles ouverts obtenu en partie au moins par agglomération de particules et présentant une mouillabilité avec le liquide de transport telle que l'angle de contact d'une goutte du liquide de transport avec la face de réception est supérieur ou égal à 90°. Le matériau utilisé pour la réalisation de la face de réception est adapté ou configuré pour que le liquide de tra nsport ne percole pas naturellement au travers du support sans sollicitation extérieure et pour que le liquide de transport percole dans le support lorsqu'une sollicitation commandée est appliquée à tout ou partie du système pâte/support.

[91] Selon variante de réalisation, il a été utilisé pour la formation de la surface de support une plaque de polyéthylène fritté telle que par exemple commercialisées par la société 2F Technologies présentant des pores ayant une taille de l'ordre de ΙΟΟμιη et un facteur d'ouverture de l'ordre de 40%. La machine 1 a alors permis de réaliser en tant qu'objet à matrice fibreuse une feuille à base de cellulose qui possède la caractéristique de ne présenter de présenter aucun floc ou amas de fibres de celluloses ou trace induite par la surface de réception si ce n'est aux endroits où la conformation de cette dernière avait été modifiée pour faire apparaître un motif sur et dans l'objet à matrice fibreuse. Ainsi, en dehors des motifs, la feuille à base de cellulose ne présente aucun floc visible à l'œil nu et possède une distribution isotrope des fibres de cellulose et des pores.

[92] La figure 2 illustre une autre forme de réalisation d'un support pour une machine selon l'invention permettant de réaliser un motif sur et dans l'objet à matrice fibreuse réalisé par dépôt de la pâte sur le support. Selon cette forme de réalisation, le support 20 comprend, dans une zone Z de la surface de réception 21 , une série d'éléments mobiles 22 juxtaposés associés à des moyens de positionnement 23 adaptés pour permettre, d'une part, une modification de l'altitude des têtes 24 des éléments mobiles les unes par rapport aux autres et par rapport à l'altitude moyenne de la surface de réception de manière à générer au moins un motif et, d'autre part, une immobilisation des éléments mobiles dans une configuration choisie.

[93] Selon, l'exemple illustré, la partie du support formant la surface de réception est réalisée dans un matériau tel qu'une plaque de polyéthylène fritté telle que par exemple commercialisées par la société 2F Technologies présentant des pores ayant une taille de l'ordre de ΙΟΟμιη et un facteur d'ouverture de l'ordre de 40%.

[94] De la même manière, chacun des éléments mobiles 22 est formé par un barreau parallélépipédique à base rectangulaire ou carrée réalisé dans le même matériau que le reste de la surface de réception. Les éléments mobiles ont alors juxtaposés de manière à former une matrice rectangulaire comme le montre la figure 3 formée de lignes et de colonnes permettant de réaliser un motif tel qu'un code mono ou bidimensionnel. Dans la mesure où les éléments juxtaposés sont réalisés dans le même matériau que le reste de la surface de support avec une longueur i sensiblement égale à l'épaisseur e du support le comportement de l'ensemble de la surface de réception zone Z comprise est sensiblement uniforme. Il doit être remarqué que la différence en la longueur i et l'épaisseur e correspond à la profondeur du motif réalisé.

[95] Dans le cas présent, les moyens de positionnement 23 comprennent, pour chaque élément mobile 22, une tige de commande 25 liée à un actionneur électromagnétique 26 piloté par une unité de commande UC. Chaque actionneur 26 possède deux états respectivement haut et bas. L'état haut correspond à une position dans laquelle la tête de l'élément mobile correspondant est au même niveau que le reste de la surface de réception tandis que l'état bas correspond à une position dans laquelle ladite tête est située en dessous du niveau du reste de la surface de réception. Ainsi, l'unité de commande UC peut piloter la configuration de la zone Z afin de réaliser des motifs en fonction des besoins et notamment de modifier le message susceptible d'être codé par le code barre bidimensionnel défini par la zone Z lors des fabrications successives d'objet à matrice fibreuse sur la surface de réception 21.

[96] La figure 5 montre une autre machine 30 permettant la fabrication d'un objet à matrice fibreuse selon l'invention par dépose de pâte sur une surface de réception au moyen d'une tête mobile selon les trois axes Χ,Υ,Ζ.

[97] La machine 30 comprend une cuve 31 équipée d'un support poreux 32 conforme à l'invention qui délimite dans la cuve 31 une chambre de dépôt 33 située au-dessus du support et une chambre d'évacuation 34 située en dessous du support 32. La chambre de dépôt 33 est ouverte sur le dessus de la cuve 31 tandis que la chambre d'évacuation 34 est raccordée à une unité d'aspiration 35. L'unité d'aspiration 35 est adaptée pour établir une dépression dans la chambre d'évacuation 34 de manière à aspirer les fluides qui s'y trouvent liquide et/ou gaz et à induire la percolation au travers du support 32 du liquide de transport de la pâte déposée sur la face de réception 36 du support 32.

[98] La machine 30 comprend en tant que moyens 40 de dépôt de pâte sur la surface de réception une tête de dépôt 41 raccordée à au moins une unité 42 d'alimentation en pâte. La tête de dépôt 41 est portée par un système de portique 43 du type table croisée qui est configuré pour assurer un déplacement de la tête de dépôt 41 en translation selon les trois axes X, Y, Z formant une base orthogonale de l'espace. Les axes XY sont alors sensiblement parallèles au plan horizontal définit par la surface de réception 36 tandis que l'axe Z est sensiblement orthogonal à la surface de réception 32. Le système de portique 43, l'unité d'aspiration 35 et l'unité d'alimentation sont alors pilotées par une unité de commande UC.

[99] Ainsi, l'unité de commande UC pilote l'ensemble des éléments de la machine de manière à déposer la pâte sur la surface de réception 36 pour constituer un objet à matrice fibreuse selon un processus analogue à de l'usinage additif encore appelé impression 3D. Pendant le dépôt, l'unité d'aspiration 35 fonctionne de manière à assurer la percolation du liquide de transport au fur et à mesure du dépôt de la pâte.

[100] Selon une variante de réalisation de l'invention, la tête de dépôt 41 est configurée pour permettre une extraction d'une partie du liquide de transport avant dépôt de la pâte sur la surface de réception 36.

[101] Ainsi, la tête de dépôt 41 comprend un canal d'alimentation 45 raccordé à l'unité d'alimentation 42 et débouchant au niveau d'une buse de dépôt 46. La tête de dépôt 41 comprend alors en tant que moyens d'extraction du liquide de transport une partie P du canal d'alimentation 45 située juste en amont de la buse 46 qui est réalisée dans un matériau poreux hydrophobe et de préférence superhydrophobe. La partie P se présente sous la forme d'un tube 47 en matériau poreux dont la paroi interne 48 forme la partie correspondante du canal d'alimentation 45 et dont la paroi externe 49 forme une paroi d'une chambre annulaire d'aspiration 50 entourant le tube 47.

[102] Le tube 47 est réalisé dans un matériau poreux hydrophobe voire superhydrophobe présentant les mêmes caractéristiques que celle du support comme décrit précédemment. Il est à noter que les caractéristiques d'hydrophobie du matériau permettent d'éviter les risques de colmatage du canal d'alimentation au niveau de la buse.

[103] La chambre d'aspiration 50 est raccordée à l'unité d'aspiration 35 via des moyens de contrôle 51 pilotés par l'unité de commande UC. Ainsi, lors du dépôt de la pâte l'unité de commande UC pilote l'aspiration au niveau de la chambre d'aspiration 50 de manière à extraire le liquide de transport pour augmenter la viscosité de pâte de manière à augmenter sa tenue. De plus, lors de la mise en œuvre d'une pâte contenant des fibres de cellulose l'extraction du liquide de transport permet d'activer la formation des liaisons hydrogènes. De la même manière, dans le cas de la mise en œuvre de précurseurs du plâtre dans la pâte, l'extraction du liquide de transport permet d'activer la cristallisation du gypse ce qui contribue la solidité du dépôt en cours de formation de l'objet à matrice fibreuse.

[104] Par ailleurs, il doit être remarqué que la machine telle que décrite en relation avec les figures 4 et 5 peut également être utilisée pour un dépôt en bain de liquide de transport. Dans ce cas, la cuve 31 est remplie du liquide de transport pendant toute la phase de dépôt de la pâte pour former l'objet à matrice fibreuse.

[105] Bien entendu, diverses autres variantes de l'invention peuvent d'être envisagées dans le cadre des revendications annexées.