FR3036397A1 - PROCESS FOR SOLID SHAPING OF GRANULAR MATERIAL - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de mise en forme solide d'un matériau granulaire comprenant les étapes suivantes : - fournir un matériau granulaire dont la granulométrie est comprise entre 100 µm et 750 µm, - préparer une composition de résine durcissante dont la viscosité est inférieure à 800 mPa.s à une température de 23 °C, - mélanger le matériau granulaire avec la composition de résine durcissante, - réaliser un formage du mélange obtenu, - permettre le durcissement de la résine.The present invention relates to a solid forming method of a granular material comprising the following steps: - providing a granular material whose particle size is between 100 μm and 750 μm, - preparing a hardening resin composition whose viscosity is lower at 800 mPa.s at a temperature of 23 ° C, - mixing the granular material with the hardening resin composition, - forming of the resulting mixture, - allow the hardening of the resin.
Description
1 PROCEDE DE MISE EN FORME SOLIDE DE MATERIAU GRANULAIRE La présente invention concerne un procédé de mise en forme solide et de solidification de produit granulaire, de type sable, sous la forme de plaque, pavé, dalle ou bloc solide formé ou moulé. La forme solide obtenue peut ensuite être usinée, découpée voire alésée finement avec un haut niveau de détail sous toute forme souhaitée et ce sans modification de son aspect extérieur, ni de sa résistance.The present invention relates to a method of solid forming and solidification of granular product, sand type, in the form of plate, paver, slab or solid block formed or molded. The solid shape obtained can then be machined, cut or even finely bored with a high level of detail in any desired shape and without modification of its external appearance or its strength.
On connait aujourd'hui des objets, tels que les dalles, en pierre reconstituée. La fabrication de tels objets en pierre reconstituée débute par le gâchage et le coulage d'un mortier pierre dans des moules ou les coffrages. Elle repose sur l'utilisation du calcaire broyé et de liants hydrauliques tels que le ciment blanc et la chaux hydraulique. Une composition de base "standard" d'un mortier pierre calcaire comprend 3 volumes de calcaire broyé 0/4 ou 0/6, 1 volume de ciment blanc, additionné d'un hydrofuge de masse tel qu'un dérivé siliconé (pour les 20 dalles extérieurs et les pierres soumises à l'humidité permanente), des pigments naturels et de l'eau. La pierre reconstituée ainsi obtenue ne contient que des matériaux d'origine naturelle minérale, contrairement à beaucoup de fausses pierres et de pierres reconstituées du 25 marché qui contiennent des résines, des fibres et d'autres constituants et adjuvants. Les dalles ou autres objets en pierre reconstituée sont destinés à la maçonnerie, l'architecture et la décoration intérieure ou extérieure, les parements, les corniches, les 30 piliers et murets, les fontaines et autres éléments et objets en pierre des abords de la maison ou du jardin. Bien que l'aspect extérieur et le toucher des objets ainsi formés soient proches de la pierre naturelle, il ne sont 3036397 2 cependant pas adaptés pour des découpages, perçages, alésages et ajustages fins. En effet, dès que l'on découpe, taille, fraise ou usine de telles pièces, la matrice minérale a tendance à s'effriter dans les angles. Ainsi la 5 réalisation d'articles de petite taille et aux détails fins n'est pas possible. On connait d'autre part les bétons polymériques qui sont des matériaux composites résultant de la polymérisation 10 d'un mélange de monomère au sein d'un mélange d'agrégats et de ciment. Les propriétés de béton polymérique diffèrent grandement selon les conditions de préparation. Pour un type donné de béton polymérique, les propriétés sont dépendantes du liant polymérique de type résine ainsi que 15 du contenu et de la distribution des particules d'agrégat. Les résines le plus généralement utilisées pour le béton polymérique sont la résine de polyester non saturée, le méthyle methacrylate, des résines d'époxyde, des résines de polyuréthane et la résine de formaldéhyde d'urée.We now know objects, such as slabs, made of reconstituted stone. The manufacture of such reconstituted stone objects begins with the mixing and pouring of stone mortar into molds or formwork. It is based on the use of crushed limestone and hydraulic binders such as white cement and hydraulic lime. A "standard" base composition of a limestone mortar comprises 3 volumes of crushed limestone 0/4 or 0/6, 1 volume of white cement, added with a water-repellent mass such as a silicone derivative (for the 20 exterior slabs and stones exposed to permanent moisture), natural pigments and water. The reconstituted stone thus obtained contains only naturally occurring mineral materials, unlike many of the counterfeit and reconstituted stones of the market which contain resins, fibers and other constituents and adjuvants. Slabs or other objects of reconstituted stone are intended for masonry, architecture and interior or exterior decoration, siding, cornices, pillars and walls, fountains and other stone objects and objects around the house or garden. Although the appearance and feel of the objects thus formed are close to natural stone, they are not suitable for cutting, boring, boring and fine fitting. Indeed, as soon as you cut, size, mill or plant such parts, the mineral matrix tends to crumble in the corners. Thus the making of small articles with fine details is not possible. Polymeric concretes, which are composite materials resulting from the polymerization of a monomer mixture within a mixture of aggregates and cement, are also known. The properties of polymeric concrete differ greatly depending on the preparation conditions. For a given type of polymeric concrete, the properties are dependent on the resin-type polymeric binder as well as the content and distribution of the aggregate particles. The most commonly used resins for polymeric concrete are unsaturated polyester resin, methyl methacrylate, epoxy resins, polyurethane resins and urea formaldehyde resin.
Généralement, plus de volume de 75-80 % dans le béton polymérique est occupé par les agrégats. Typiquement, les agrégats sont composés de particules de deux tailles, d'une part des particules de taille de l'ordre de 5 mm et plus, et d'autre part de particules fines, ainsi que de microparticules de silice et ciment, et ce afin de remplir les vides laissés entre les grosses particules. La quantité de résine varie en général entre 10 et 20 % en poids de la composition et la résistance mécanique est dépendante de la quantité de résine. En outre, plus la composition comprend de particules fines de ciment, plus la quantité de résine devra être augmentée du fait de l'augmentation de la surface spécifique associée à l'utilisation de tels matériaux (M. C. S. Ribeiro, P. R.Generally, more than 75-80% volume in the polymer concrete is occupied by the aggregates. Typically, the aggregates are composed of particles of two sizes, on the one hand particles of size of the order of 5 mm and more, and on the other hand of fine particles, as well as microparticles of silica and cement, and this to fill the voids left between the large particles. The amount of resin generally varies between 10 and 20% by weight of the composition and the mechanical strength is dependent on the amount of resin. In addition, the more the composition comprises fine particles of cement, the more the amount of resin will have to be increased because of the increase in the specific surface area associated with the use of such materials (M. C. Ribeiro S., P. R.
3036397 3 Nôvoa, A. J. M. Ferreira, and A. T. Marques, "Flexural performance of polyester and epoxy polymer mortars under severe thermal conditions," Cement and Concrete Composites, vol. 26, no. 7, pp. 803-809, 2004).3036397 3 Nôvoa, A.J. M. Ferreira, and A. T. Marques, "Flexural performance of polyester and epoxy polymer mortars under severe thermal conditions," Cement and Concrete Composites, vol. 26, no. 7, pp. 803-809, 2004).
5 Les objets formés en béton polymérique présentent la particularité d'une grande dureté et d'une forte adhérence aux supports une fois secs et durs. En outre, la phase de durcissement de ces bétons est en général assez longue. Ces bétons sont bien adaptés à la maçonnerie mais peu à la 10 fabrication de pièces devant être retravaillées, c'est-à-dire percées, découpées, alésées. En outre, la surface et le toucher des objets fabriqués en béton polymère sont très lisses et sans aucune texture. L'obtention de surface texturée nécessite un traitement chimique ou mécanique qui 15 complexifie et rend onéreux les procédés visant à obtenir des pièces texturées. Les pierres artificielles sont constituées de particules de marbre ou de particules de silice mélangées à un liant de 20 type résine. Un procédé de fabrication de dalles ou blocs est décrit dans le document W02006079585 et prévoit le mélange de granulats avec un liant polymérique associé à des particules de quartz très fines (ie 400 mesh ou 37 pm), le laminage sur un support plan suivi d'une compression 25 sous vide associée à un mouvement vibratoire. Les resines décrites sont des résines polyester et epoxy ou methacrylate. Du fait de la présence de particules fines augmentant la surface spécifique à enrober par la résine, et ce afin d'obtenir une résistance mécanique acceptable, 30 la quantité de résine est de l'ordre d'au moins 10 % en poids du produit fini. En outre divers problèmes sont associés aux résines qui d'une part vieillissent mal en terme de décoloration ou présentent des risques d'émanation 3036397 4 de solvant. En outre, comme pour les objets en béton polymérique, les pierres artificielles présentent une surface lisse et non texturée. Enfin, le procédé décrit dans W02006079585 est complexe car il nécessite un 5 chauffage, une compression sous vide ainsi qu'un système de mouvement vibratoire. Des produits dénommés « tapis de pierre » existent et sont constitués de granulats enrobés d'un liant de type résine.The objects formed of polymeric concrete have the particularity of a high hardness and a strong adhesion to the supports once dry and hard. In addition, the curing phase of these concretes is generally quite long. These concretes are well adapted to the masonry but little to the manufacture of parts to be reworked, that is to say drilled, cut, bored. In addition, the surface and touch of objects made of polymer concrete are very smooth and without any texture. Obtaining a textured surface requires chemical or mechanical processing which makes the processes for obtaining textured parts complex and expensive. The artificial stones are made of marble particles or silica particles mixed with a resin-type binder. A method of manufacturing slabs or blocks is described in document WO2006079585 and provides for the mixing of aggregates with a polymeric binder associated with very fine quartz particles (ie 400 mesh or 37 μm), the rolling on a plane support followed by vacuum compression associated with vibratory motion. The resins described are polyester and epoxy resins or methacrylate. Due to the presence of fine particles increasing the specific surface to be coated by the resin, in order to obtain an acceptable mechanical strength, the amount of resin is of the order of at least 10% by weight of the finished product . In addition, various problems are associated with the resins which, on the one hand, age poorly in terms of discoloration or present risks of solvent emanation. In addition, as with polymeric concrete objects, artificial stones have a smooth, untextured surface. Finally, the method described in WO2006079585 is complex because it requires heating, vacuum compression and a vibratory motion system. Products called "carpet of stone" exist and consist of aggregates coated with a binder resin type.
10 Cependant ces produits étant destinés aux revêtements de sols, ils sont perméables et poreux, ce qui n'est pas désirable pour toutes les applications dans lesquelles on souhaite protéger le produit d'une imprégnation par les liquides. Enfin, la granulométrie des particules empêche 15 toute découpe, usinage, perçage fins. Enfin tous ces procédés concernent des particules ou granulats minéraux et rien ne prévoit l'agglomération et la mise en forme solide de composition granulaire organique. Enfin, dans aucun des produits de l'art antérieur, la 20 texture du produit granulaire n'est conservée sur le produit fini mis en forme solide et il difficile de reconnaître ledit produit tant visuellement qu'au toucher. Ainsi existe-t-il un besoin en un procédé permettant de 25 mettre en forme solide, de manière simple et rapide, un matériau granulaire en particulier sous la forme d'une plaque ou d'une dalle de telle manière que d'une part la résistance mécanique du produit fini soit acceptable, que le produit fini puisse être découpé, percé, alésé, ajusté 30 et ce de manière fine tout en conservant une rugosité de surface qui permette de reconnaitre tant à la vue qu'au toucher le matériau granulaire mis en oeuvre.However, since these products are intended for floor coverings, they are permeable and porous, which is not desirable for all applications in which it is desired to protect the product from impregnation with liquids. Finally, the particle size of the particles prevents any fine cutting, machining or drilling. Finally all these processes relate to inorganic particles or aggregates and nothing provides for the agglomeration and the solid forming of organic granular composition. Finally, in none of the products of the prior art, the texture of the granular product is retained on the finished product in solid form and it is difficult to recognize the product both visually and to the touch. Thus, there is a need for a process for quickly and easily granulating a granular material, particularly in the form of a slab or slab, in such a way that on the one hand the mechanical strength of the finished product is acceptable, that the finished product can be cut, drilled, reamed, adjusted and finely while maintaining a surface roughness that allows to recognize both the sight and the touch the granular material implemented.
3036397 5 C'est ainsi que la présente invention concerne un procédé de mise en forme solide d'un matériau granulaire comprenant les étapes suivantes : -fournir un matériau granulaire dont la granulométrie est 5 comprise entre 100 pm et 750 pm, - préparer une composition de résine durcissante dont la viscosité est inférieure à 800 mPa.s à une température de 23°C, - mélanger le matériau granulaire avec la composition de 10 résine durcissante, - réaliser un formage du mélange obtenu, - permettre le durcissement de la résine. Le matériau granulaire mis en oeuvre dans le procédé selon 15 l'invention peut être un matériau minéral et peut être de nature siliceuse comme le quartz, les granits, les porfides, le basalte, les quartzites, les sables siliceux ou de nature calcaire comme les marbres, les dolomies, les pierres colorées, par exemple. Le matériau granulaire est 20 mis en oeuvre sous forme de sable ou de granulat. La nature, les dimensions et l'échelle granulométrique du matériau granulaire sont choisies en fonction des aspects esthétiques et des caractéristiques physico-mécaniques qu'on a l'intention d'obtenir dans les produits finis.Thus, the present invention relates to a method for solid shaping of a granular material comprising the following steps: providing a granular material having a particle size of between 100 μm and 750 μm; preparing a composition of hardening resin whose viscosity is less than 800 mPa.s at a temperature of 23 ° C, - mixing the granular material with the hardening resin composition, - forming of the resulting mixture, - allow the hardening of the resin. The granular material used in the process according to the invention may be a mineral material and may be siliceous in nature, such as quartz, granites, porfides, basalt, quartzites, siliceous or calcareous sand such as marbles, dolomites, colored stones, for example. The granular material is used in the form of sand or granulate. The nature, the dimensions and the granulometric scale of the granular material are chosen according to the aesthetic aspects and the physico-mechanical characteristics that one intends to obtain in the finished products.
25 Dans un mode de réalisation particulier, le matériau granulaire est du sable, en particulier du sable de mer ou de rivière, en particulier du sable de mer rincé et lavé. Un tel matériau granulaire aura été rincé et lavé à plusieurs reprises pour enlever toute trace de débris 30 organiques ou de sels minéraux susceptibles d'interférer avec le durcissement de la résine. Le lavage peut être effectué avec un savon naturel ou un tensio-actif du 3036397 6 commerce. Le lavage pourra se faire de préférence avec une eau déminéralisée. Dans un mode de réalisation particulier, le matériau granulaire présente une granulométrie supérieure à 100 pm 5 et inférieure à inférieure à 750 pm, plus particulièrement encore inférieure à 650 pm, plus particulièrement encore aussi inférieure à 500 pm, voire inférieure à 400 pm. Dans un mode de réalisation particulier au moins 60%, particulièrement au moins 75%, plus particulièrement au 10 moins 80%, plus particulièrement encore au moins 90% des particules du matériau granulaire présentent une granulométrie inférieure à 750 pm, plus particulièrement encore inférieure à 650 pm, plus particulièrement encore aussi inférieure à 500 pm, voire inférieure à 400 pm.In a particular embodiment, the granular material is sand, in particular sea or river sand, in particular rinsed and washed sea sand. Such a granular material has been rinsed and washed repeatedly to remove any traces of organic debris or mineral salts that may interfere with the curing of the resin. The washing can be carried out with a natural soap or a commercial surfactant. The washing may be preferably with demineralised water. In a particular embodiment, the granular material has a particle size greater than 100 μm and less than less than 750 μm, more particularly less than 650 μm, more particularly still less than 500 μm, and even less than 400 μm. In a particular embodiment at least 60%, particularly at least 75%, more particularly at least 80%, more particularly at least 90% of the particles of the granular material have a particle size of less than 750 μm, more particularly less than 650 pm, more particularly also less than 500 pm, or even less than 400 pm.
15 Dans un mode préféré, au moins 60%, particulièrement au moins 75%, plus particulièrement au moins particulièrement encore au moins 90% des présentent une granulométrie comprise entre 50 plus particulièrement entre 50 et 400 80%, plus particules et 500 pm, pm, plus 20 particulièrement encore entre 100 et 400 pm. Dans un mode préféré, au moins 80% des particules présentent une granulométrie comprise entre 50 et 500 pm, plus particulièrement entre 50 et 400 pm, plus 25 particulièrement encore entre 100 et 400 pm. Dans un mode préféré, au moins 90% des particules présentent une granulométrie comprise entre 50 et 500 pm, plus particulièrement entre 50 et 400 pm, plus 30 particulièrement encore entre 100 et 400 pm. Les pourcentages indiqués en ce qui concerne la granulométrie du matériau granulaire sont des pourcentages pondéraux. Ils correspondent au rapport massique du refus 3036397 7 d'un ou plusieurs tamis par rapport à la masse totale de l'échantillon testé, lors de la mesure de la granulométrie, telle qu'exposée ci-dessous. La granulométrie est déterminée par un essai consistant à 5 classer les différents grains constituant l'échantillon en utilisant un série des tamis, emboîtés les uns sur les autres, dont les dimensions des ouvertures sont décroissantes du haut vers le bas et s'échelonnent entre 1 mm et 50 pm par pas de 100, 150 ou 250 pm. Le matériau 10 granulaire étudié est placé en partie supérieure des tamis et le classement des grains s'obtient par vibration de la colonne de tamis. Le matériau séché, de masse M, est versé sur une série de tamis choisis de telle manière que la progression des 15 ouvertures soit croissante du bas de la colonne vers haut. En partie inférieure, on dispose un tamis de 50 pm surmontant un fond étanche afin de récupérer les éléments fins qui passent à travers ce dernier tamis. On considère que le tamisage est terminé lorsque les refus 20 (partie du matériau retenu sur un tamis) ne varient pas de plus de 1% entre deux séquences de tamisage. On détermine le pourcentage massique de refus comme le rapport, exprimé en pourcentage, de la masse de matériau sec retenu par un ou plusieurs tamis, à la masse totale 25 initiale de matériau sec passant à travers le tamis de maille. Il est notable que le matériau granulaire est exempt de ce qu'il est d'usage d'appeler particules fines telles que 30 celles que l'on peut trouver dans les ciments polymériques ou les pierres artificielles et qui servent à combler les interstices entre les particules de taille plus importante. Ces particules fines, dont la granulométrie est telle que 3036397 8 80 % des particules ont une taille inférieure à 20 pm, augmentent la surface spécifique et impliquent l'utilisation d'une plus grande quantité de liant de type résine. Ce n'est pas le cas dans le cadre du procédé selon 5 la présente invention puisque le matériau granulaire mis en oeuvre est quasiment dénué de telles particules fines. Le matériau granulaire peut aussi être un matériau organique. Un matériau granulaire organique convenable peut être choisi dans le groupe constitué par le café moulu, les 10 épices moulues, les graines, les semoules. Parmi les épices on peut citer le poivre, le cumin, le safran, le piment par exemple. Parmi les graines on peut citer les graines de pavot, de lin, de sésame par exemple. Parmi les semoules on peut citer la semoule blé, la semoule de maïs ou la semoule 15 de seigle par exemple. Il convient que la granulométrie d'un tel matériau granulaire organique corresponde aux gammes précisées plus avant. Lors de l'utilisation de matériau granulaire, minéral ou organique, il est préférable que celui-ci soit le plus sec 20 possible. Un taux d'humidité inférieur à 2% en poids, particulièrement inférieur à 1 % en poids est préférable pour l'étape de mélange avec l'ensemble résine et durcisseur. La composition de résine durcissante peut être une 25 composition comprenant une résine et un agent durcisseur (ou agent de réticulation) ou une résine thermodurcissante. Ainsi, les conditions mises en oeuvre lors de l'étape visant à permettre le durcissement de la résine pourra dépendra de la nature de la composition de résine durcissante. Si la 30 composition comprend une résine associée à un agent durcisseur (ou agent de réticulation), cette étape consistera principalement à laisser la réaction de réticulation s'opérer pendant le temps et à la température 3036397 9 nécessaires, telles qu'indiquées par le mode d'emploi du fabricant, afin d'assurer le durcissement. Cette étape peut être facilitée par une élévation de température au-delà de la température ambiante afin d'accélérer le processus mais 5 n'est pas indispensable. Dans le cas de mise en oeuvre d'une composition de résine durcissant composée de résine thermodurcissante, l'étape de durcissement consistera principalement à assurer une température adéquate pour la polymérisation et la 10 solidification ou le durcissement de ladite résine. En ce qui concerne la détermination de la viscosité de la composition de résine, celle-ci est réalisée extemporanément au moment de sa mise en oeuvre. Dans le cas particulier d'une composition de résine comprenant un agent 15 durcisseur (ou agent de réticulation), c'est la viscosité du mélange (résine + durcisseur) qui est mesurée juste après l'obtention dudit mélange homogène et avant son incorporation au matériau granulaire ; sans laisser la réticulation débuter, ce qui aurait pour conséquence 20 d'augmenter la viscosité. La résine durcissante peut être une résine époxyde ou encore dénommée « époxy », obtenue par polymérisation de monomères époxyde avec un durcisseur (agent de réticulation) qui peut être à base d'anhydride d'acide, de 25 phénol ou le plus souvent d'amine (polyamine, aminoamide) : ce sont des polymères tridimensionnels. Le représentant le plus connu des polymères époxyde est la colle Araldite®. Les résines époxyde (ou époxydiques) durcissent (réaction 30 irréversible) en présence d'un durcisseur, sous l'effet de la chaleur. La résine durcissante peut être une résine polyester, en particulier une résine polyester insaturé (UP). Il s'agit 3036397 10 d'une résine thermodurcissable liquide, à laquelle on ajoute un agent de réticulation (durcisseur). Les résines polyester sont obtenues par polycondensation d'un ou plusieurs glycols sur un ou plusieurs diacides dont l'un au 5 moins contient une double liaison éthylénique. Le polycondensat obtenu est soluble dans certains monomères vinyliques, acryliques ou alliliques susceptibles de réagir ultérieurement avec les doubles liaisons du polycondensat. Cette solution est susceptible de copolymériser, sous 10 l'action de la chaleur. Ce durcissement est assuré, dans la pratique, par l'apport d'un catalyseur (en général un péroxyde organique), ce qui conduit à une réticulation tridimensionnelle qui s'accompagne en général d'une exothermie.In a preferred embodiment, at least 60%, especially at least 75%, more particularly at least more preferably at least 90% of the particles have a particle size of between 50 and more particularly between 50 and 400%, more particles and 500 μm. more particularly between 100 and 400 μm. In a preferred embodiment, at least 80% of the particles have a particle size of between 50 and 500 μm, more preferably between 50 and 400 μm, more particularly between 100 and 400 μm. In a preferred embodiment, at least 90% of the particles have a particle size of between 50 and 500 μm, more preferably between 50 and 400 μm, more particularly between 100 and 400 μm. The percentages given with respect to the granulometry of the granular material are percentages by weight. They correspond to the mass ratio of the rejection of one or more sieves relative to the total mass of the sample tested, when measuring the particle size, as explained below. The particle size is determined by a test consisting in classifying the different grains constituting the sample using a series of sieves, nested one on the other, whose opening dimensions are decreasing from top to bottom and range from 1 mm and 50 μm in increments of 100, 150 or 250 μm. The granular material studied is placed in the upper part of the sieves and the classification of the grains is obtained by vibrating the sieve column. The dried material, of mass M, is poured onto a series of sieves selected such that the progression of the openings increases from the bottom of the column upwards. In the lower part, there is a sieve of 50 pm surmounting a sealed bottom to recover the fine elements that pass through the latter sieve. Sieving is considered to be complete when the rejections (part of the material retained on a sieve) do not vary by more than 1% between two sieving sequences. The mass percentage of refusal is determined as the ratio, expressed as a percentage, of the mass of dry material retained by one or more sieves, to the total initial mass of dry material passing through the mesh sieve. It is notable that the granular material is free of what is commonly referred to as fine particles such as those which can be found in polymeric cements or artificial stones and which serve to fill the interstices between them. particles of larger size. These fine particles, whose particle size is such that 80% of the particles are smaller than 20 μm, increase the surface area and involve the use of a larger amount of resin-type binder. This is not the case in the context of the process according to the present invention since the granular material used is virtually devoid of such fine particles. The granular material can also be an organic material. A suitable organic granular material may be selected from the group consisting of ground coffee, ground spices, seeds, semolina. Among the spices can be mentioned pepper, cumin, saffron, pepper for example. Among the seeds we can mention the seeds of poppy, linseed, sesame for example. Semolina includes wheat semolina, cornmeal or rye semolina, for example. It is appropriate that the particle size of such an organic granular material corresponds to the ranges specified above. When using granular, inorganic or organic material, it is preferable that it be as dry as possible. A moisture content of less than 2% by weight, particularly less than 1% by weight, is preferable for the mixing step with the resin and hardener assembly. The curing resin composition may be a composition comprising a resin and a curing agent (or crosslinking agent) or a thermosetting resin. Thus, the conditions used in the step of allowing the resin to cure may depend on the nature of the hardening resin composition. If the composition comprises a resin associated with a curing agent (or crosslinking agent), this step will consist primarily of allowing the crosslinking reaction to take place for the time and temperature required, as indicated by the method. manufacturer's instructions, in order to ensure hardening. This step can be facilitated by raising the temperature above room temperature to speed up the process but is not essential. In the case of using a curing resin composition composed of thermosetting resin, the curing step will consist mainly of ensuring a temperature suitable for the polymerization and solidification or curing of said resin. Regarding the determination of the viscosity of the resin composition, it is carried extemporaneously at the time of its implementation. In the particular case of a resin composition comprising a curing agent (or crosslinking agent), it is the viscosity of the mixture (resin + hardener) which is measured just after obtaining said homogeneous mixture and before it is incorporated into the granular material; without allowing the crosslinking to begin, which would result in increasing the viscosity. The hardening resin may be an epoxy or "epoxy" resin obtained by polymerization of epoxy monomers with a hardener (crosslinking agent) which may be based on acid anhydride, phenol or, more often, on amine (polyamine, aminoamide): these are three-dimensional polymers. The best-known representative of epoxy polymers is Araldite®. Epoxy (or epoxy) resins harden (irreversible reaction) in the presence of a hardener under the effect of heat. The hardening resin may be a polyester resin, particularly an unsaturated polyester (UP) resin. This is a liquid thermosetting resin to which a crosslinking agent (hardener) is added. The polyester resins are obtained by polycondensation of one or more glycols on one or more diacids, at least one of which contains an ethylenic double bond. The polycondensate obtained is soluble in certain vinyl, acrylic or allilic monomers capable of reacting later with the double bonds of the polycondensate. This solution is capable of copolymerizing under the action of heat. This hardening is ensured, in practice, by the provision of a catalyst (usually an organic peroxide), which leads to a three-dimensional crosslinking which is usually accompanied by an exotherm.
15 Dans le cas de mise en oeuvre d'une résine durcissante de type époxy ou polyester, nécessitant l'emploi d'un agent de réticulation, celui-ci est ajouté à la composition de résine extemporanément avant l'étape de mélange avec le matériau granulaire. Le ratio massique d'agent de 20 réticulation (ou durcisseur)/résine dépend de la nature de la résine et est indiqué par le fabriquant. Typiquement il peut varier de 1/5 à 1/2 par exemple. La résine durcissante peut aussi être une résine acrylique 25 telle que le polyméthacrylate de méthyle qui est un polymère thermoplastique transparent obtenu par polyaddition dont le monomère est le méthacrylate de méthyle (MMA). La composition de résine peut aussi être une composition de 30 résine polyisocyanate par exemple. Afin d'assurer un mélange adéquat et un enrobage uniforme des particules du matériau granulaire par la composition de résine, comprenant optionnellement un agent de 3036397 11 réticulation, la viscosité de cette composition est inférieure à 800 MPa.s, particulièrement inférieure à 600 MPa.s, plus particulièrement encore inférieure à 500 MPa.s, mesurée à 23°C environ, juste après sa préparation 5 extemporanée et en préalable au moment de son mélange avec le matériau granulaire. Une telle viscosité permet un mélange aisé et intime de la composition de résine avec l'ensemble du matériau granulaire. En outre, le choix de cette viscosité associée 10 à la granulométrie du matériau granulaire et au ratio résine/matériau permet d'éviter un déphasage et une sédimentation de la résine dans le fond du moule de formage. De préférence, l'étape de mélange du matériau granulaire 15 avec la composition de résine est réalisé à température ambiante, aux environs de 22°C ou en dessous et ce afin de permettre un brassage, pétrissage et un malaxage prolongé du tout en limitant le durcissement trop précoce de la résine.In the case of using an epoxy or polyester type hardening resin requiring the use of a crosslinking agent, it is added to the resin composition extemporaneously before the mixing step with the material. granular. The weight ratio of crosslinking agent (or hardener) / resin depends on the nature of the resin and is indicated by the manufacturer. Typically it can vary from 1/5 to 1/2 for example. The hardening resin may also be an acrylic resin such as polymethylmethacrylate which is a transparent thermoplastic polymer obtained by polyaddition whose monomer is methyl methacrylate (MMA). The resin composition may also be a polyisocyanate resin composition for example. In order to ensure adequate mixing and uniform coating of the granular material particles by the resin composition, optionally comprising a crosslinking agent, the viscosity of this composition is less than 800 MPa.s, especially less than 600 MPa. s, more particularly still less than 500 MPa.s, measured at 23 ° C approximately, just after extemporaneous preparation and preliminarily at the time of its mixing with the granular material. Such viscosity allows easy and intimate mixing of the resin composition with the entire granular material. In addition, the choice of this viscosity associated with the granulometry of the granular material and the resin / material ratio makes it possible to avoid phase shift and sedimentation of the resin in the bottom of the forming mold. Preferably, the step of mixing the granular material with the resin composition is carried out at room temperature, at about 22 ° C or below, in order to allow stirring, kneading and prolonged mixing while limiting the too early curing of the resin.
20 La quantité de la composition de résine par rapport à la quantité de matériau granulaire pourra dépendre de la nature et de la viscosité de la résine ainsi que de la nature et de la granulométrie du matériau granulaire.The amount of the resin composition relative to the amount of granular material may depend on the nature and viscosity of the resin as well as the nature and granulometry of the granular material.
25 Pour un matériau granulaire présentant une granulométrie telle que au moins 80% des particules, en particulier 90%, ont une taille comprise entre 100 et 400 pm, la quantité de composition de résine pourra être comprise entre 3 et 6 % en poids par rapport au mélange total, plus 30 particulièrement entre 4 et 6% en poids, plus particulièrement encore aux environs de 5 % en poids.For a granular material having a particle size such that at least 80% of the particles, in particular 90%, have a size of between 100 and 400 μm, the amount of resin composition may be between 3 and 6% by weight relative to to the total mixture, more particularly between 4 and 6% by weight, more particularly around 5% by weight.
3036397 12 L'étape de formage permet de conformer le mélange en une forme qui pourra soit être utilisée directement après durcissement soit être découpée, usinée, percée et modifiée après durcissement.The forming step allows the blend to be shaped into a form that can either be used directly after curing or be cut, machined, drilled, and modified after curing.
5 Le formage peut consister à couler et forcer le mélange obtenu à l'étape précédente dans des moules aux formes et dimensions diverses telle que des pavés, des palets, des cubes de toute dimension. Les moules peuvent avantageusement être des moules en silicone par exemple.The forming may consist of casting and forcing the mixture obtained in the previous step into molds of various shapes and sizes, such as blocks, pucks, cubes of any size. The molds may advantageously be silicone molds for example.
10 Alternativement, le formage peut consister en un laminage de la masse du mélange entre un rouleau et une plaque ou entre deux rouleaux afin d'obtenir une plaque d'épaisseur souhaitée. La plaque obtenue pourra présenter une épaisseur comprise entre 0.5 cm et 5 cm, particulièrement entre 0.5 15 cm et 3 cm par exemple. Après formage, le durcissement est obtenu grâce à la polymérisation des monomères de la résine en la présence du durcisseur ou agent de réticulation, ou sous l'action de la chaleur dans le cas de résine thermodurcissable.Alternatively, the forming may consist of rolling the mass of the mixture between a roll and a plate or between two rollers in order to obtain a plate of desired thickness. The plate obtained may have a thickness of between 0.5 cm and 5 cm, particularly between 0.5 cm and 3 cm for example. After forming, curing is achieved by polymerization of the monomers of the resin in the presence of the hardener or crosslinking agent, or by the action of heat in the case of thermosetting resin.
20 Typiquement, l'étape de durcissement est réalisée par chauffage à une température comprise entre la température ambiante et 50 °C par exemple, par étuvage dans une enceinte thermostatée par exemple. Dans le cas de mise en oeuvre de composition de résine thermodurcissable, sans 25 agent de réticulation, c'est le seul chauffage à la température adéquate qui permettra le durcissement de la résine. La durée de cette étape de durcissement dépend de la nature et de la quantité de la résine et elle est généralement de 30 1 heure à 12 heures. Les plaques ou formes obtenues peuvent ensuite être utilisées telles quelles ou découpées à la scie ou au jet 3036397 13 d'eau haute pression par exemple ou encore façonnées à l'aide d'outils adéquats. Le choix combiné d'une taille des particules du matériau granulaire, en particulier dans une gamme étroite de 5 granulométrie telle qu'indiquée ci-avant, associée à une résine de viscosité telle qu'indiquée et utilisée, quantité précisée supra, permet l'obtention de produits finis durcis qui présentent une dureté et une résistance mécanique tout à fait satisfaisante mais tout en conservant l'aspect, la 10 couleur et la texture du matériau granulaire mis en oeuvre. Ce choix permet d'assurer un compromis entre une texture marquée tout en permettant un façonnage par usinage, alésage, perçage, ponçage, rabotage ou découpage du produit obtenu en n'importe quelle forme tout en préservant un 15 détail de finition des angles et des creux tout à fait satisfaisant. On évite ainsi l'obtention d'un bloc résineux lisse et sans relief. Ainsi, à la simple vue du produit de type dalle ou bloc obtenu, on peut reconnaître le matériau granulaire mis 20 en oeuvre car il n'est pas noyé dans un excès de résine ni dans un excès de fines particules formant une phase continue. A l'inverse, l'on évite aussi un bloc friable qui ne pourrait pas être retravaillé, sculpté, ciselé, usiné ou qui, s'il l'était, présenterait des arêtes grossières comme 25 ce qui peut être le cas avec la pierre reconstituée ou les produits de type tapis de pierre. Il est ainsi particulièrement intéressant de noter que les blocs ou plaques de matériau granulaire solidifié selon le procédé de la présent invention peuvent être façonnés en 30 pièces individuelles ou en pièces détachées qui pourront servir à la confection d'objets ou ustensiles décoratifs tels que des manches de couteaux, de fourchettes, de cuillères par exemple, corps de stylo, branches ou montures 3036397 14 de lunettes ou encore des assiettes, des porte-couteaux, des cadres pour tableau, des bijoux par exemple. C'est ainsi que la présente invention vise un bloc de matériau granulaire solidifié obtenu, ou susceptible d'être 5 obtenu, par un procédé selon la présente invention. Dans un autre mode de réalisation, la présente invention vise aussi l'utilisation d'un bloc de matériau granulaire solidifié obtenu, ou susceptible d'être obtenu, par un procédé selon la présente invention pour le façonnage 10 d'objets ou ustensiles décoratifs. L'expression « façonnage » s'entend au sens de la présente invention par des actions d'usinage, d'alésage, de perçage, de fraisage, de ponçage, de polissage, de rabotage et/ou de découpage afin d'obtenir un objet décoratif avec des 15 reliefs, aspects et textures fins et attrayants. Un avantage du présent procédé selon l'invention, en particulier dans le cadre de la mise en oeuvre de matériau granulaire organique est que les arômes et parfums inhérents audit matériau sont conservés et en quelque sorte 20 encapsulés par la résine et sont ensuite diffusés lentement sur une période bien plus longue que si lesdits matériaux était à l'air libre. On peut ainsi envisager des dispositifs à libération d'odeur constitués d'un matériau solidifié selon l'invention dans lequel la matériau 25 granulaire est un matériau organique odorant. Cela est particulièrement remarquable dans le cas d'utilisation de graines odorantes, de poudres de graines odorantes, de café moulu par exemple, ou encore de poudres d'épices.Typically, the curing step is carried out by heating at a temperature between room temperature and 50 ° C for example, by steaming in a thermostatically controlled enclosure for example. In the case of using a thermosetting resin composition, without a crosslinking agent, it is the only heating at the appropriate temperature that will allow the resin to harden. The duration of this curing step depends on the nature and amount of the resin and is generally from 1 hour to 12 hours. The plates or shapes obtained can then be used as such or cut with a saw or jet of high pressure water for example or shaped using appropriate tools. The combined choice of a particle size of the granular material, particularly in a narrow range of particle size as hereinbefore indicated, combined with a viscosity resin as indicated and used, as specified above, allows the obtaining cured finished products which have a hardness and a mechanical strength quite satisfactory but while maintaining the appearance, the color and the texture of the granular material used. This choice makes it possible to ensure a compromise between a marked texture while allowing shaping by machining, boring, drilling, sanding, planing or cutting the product obtained in any shape while preserving a finishing detail of the angles and shapes. hollow quite satisfactory. This avoids obtaining a smooth resinous block and without relief. Thus, at the mere sight of the resulting slab or block product, the granular material used can be recognized because it is not embedded in an excess of resin or in an excess of fine particles forming a continuous phase. Conversely, it also avoids a friable block which could not be reworked, carved, chiseled, machined or which, if it were, would have coarse edges as can be the case with stone. reconstituted or stone carpet type products. It is thus particularly interesting to note that the blocks or plates of granular material solidified according to the process of the present invention can be shaped into individual pieces or into spare parts which can be used for making objects or decorative utensils such as handles. knives, forks, spoons for example, pen body, branches or frames 3036397 14 glasses or plates, knife holders, picture frames, jewelry for example. Thus the present invention is directed to a solidified granular material block obtained or obtainable by a process according to the present invention. In another embodiment, the present invention is also directed to the use of a solidified granular material block obtained or obtainable by a method according to the present invention for forming decorative objects or utensils. For the purposes of the present invention, the expression "shaping" is understood to mean machining, boring, drilling, milling, sanding, polishing, planing and / or cutting operations in order to obtain decorative object with 15 reliefs, aspects and textures fine and attractive. An advantage of the present process according to the invention, in particular in the context of the implementation of organic granular material is that the aromas and fragrances inherent in said material are preserved and somehow encapsulated by the resin and are then diffused slowly over a much longer period than if said materials were in the open air. It is thus possible to envisage odor release devices consisting of a solidified material according to the invention in which the granular material is an organic fragrant material. This is particularly remarkable in the case of use of fragrant seeds, fragrant seed powders, ground coffee, for example, or spice powders.
30 EXEMPLE SOLDIFICATION DE SABLE DE MER Du sable de mer est utilisé : il est rincé trois fois à l'eau claire pour le débarrasser des débris organiques, 3036397 15 puis lavé à deux reprises avec un savon industriel et enfin rincé à l'eau. Le sable obtenu est tamisé sur une succession de tamis allant de 1.4 mm à 50 pM. L'échantillon retenu présente une 5 granulométrie telle que 95 % des grains présentent une taille comprise entre 100 et 400 }gym. On prépare une composition de résine époxy par mélange de résine (RESOLTECH 1070 S) avec un durcisseur adéquat (RESOLTECH 1074) selon la préconisation du fabricant. La 10 viscosité de la composition ainsi préparée est de 400 MPa.s à 23°C. Le sable est versé dans la composition de résine (résine + durcisseur) à raison de 5 % de composition de résine, en poids, par rapport au poids total.EXAMPLE SANDIFICATION OF SEA SAND Sea sand is used: it is rinsed three times with clear water to rid it of organic debris, then washed twice with industrial soap and finally rinsed with water. The sand obtained is sieved on a succession of sieves ranging from 1.4 mm to 50 μM. The sample retained has a particle size such that 95% of the grains have a size of between 100 and 400 μm. An epoxy resin composition is prepared by mixing resin (RESOLTECH 1070 S) with a suitable hardener (RESOLTECH 1074) according to the manufacturer's recommendation. The viscosity of the composition thus prepared is 400 MPa.s at 23 ° C. The sand is poured into the resin composition (resin + hardener) at a rate of 5% resin composition, by weight, based on the total weight.
15 Le tout est malaxé à température ambiante jusqu'à obtention d'un mélange homogène et moulé dans des moules en silicone de 15 cm x 2 cm x 2 cm. Les moules sont mis en étuve à 40°C pendant 6 h. Les barres obtenues présentent l'aspect visuel et de 20 toucher du sable sans aspect résiné, sans déphasage (c'est-à-dire sans sédimentation de la résine en fond de moule). Ces barres peuvent être usinées, découpées et percées sans effritement. Les angles des découpes et des alésages sont nets et ne présentent pas de bavures. Des pièces et 25 ustensiles décoratifs tels que des manches de couteaux, les corps de stylo, des porte-clefs peuvent être obtenus par découpe, perçage, meulage. L'aspect granulaire du sable est préservé et la résistance mécanique est aussi assurée afin de supporter la manipulation classique de ce type d'objets.The whole is kneaded at room temperature until a homogeneous mixture is obtained and molded into 15 cm x 2 cm x 2 cm silicone molds. The molds are put in an oven at 40 ° C for 6 hours. The bars obtained have the visual appearance and feel of sand without resinous appearance, without phase shift (that is to say without sedimentation of the resin at the bottom of the mold). These bars can be machined, cut and drilled without crumbling. The angles of the cuts and bores are sharp and do not show any burrs. Decorative pieces and utensils such as knife handles, pen bodies, key holders can be obtained by cutting, drilling, grinding. The granular aspect of the sand is preserved and the mechanical resistance is also ensured in order to support the classic manipulation of this type of objects.
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