Procédé et appareil de fabrication de carreaux
ou panneaux acoustiques texturisés
La présente invention est relative à un procédé de fabrication de carreaux ou panneaux acoustiques, normalement utilisés . dans' la' construction de plafonds. L'invention se rapporte plus particulièrement à un procédé et à un appareil destinés à créer une surface texturisée sur le carreau ou le panneau humide durant sa fabrication. Elle se rapporte encore plus particulièrement à la texturisation de carreaux ou panneaux acoustiques se trouvant à l'état humide sous forme d'une composition acoustique plastique aqueuse d'une matière fibreuse minérale.
Un type traditionnel de panneau acoustique est fabriqué en suivant, d'une façon générale, le procédé mis en évidence dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 1.769.519, 1.996.033 et 3.246.063. D'une manière générale, suivant les enseignements des brevets ci-dessus, un mélange de laine minérale (de préférence sous forme granulaire), de charges, de matières colorantes si on le désire, et d'un liant, de préférence d'un type amylacé, tel que de l'amidon à densité élevée, est utilisé pour former le corps du carreau ou panneau. On peut ajouter diverses autres matières pour assurer certaines propriétés au carreau ou panneau.
D'une façon générale, lors de la fabrication la composition est placée sur des cuvettes ou plateaux appropriés, qui ont été préalablement recouverts par une feuille de support, par exemple en papier, cette composition est texturisée ou lissée en surface pour donner un aspect plaisant, tel qu'un aspect ressemblant à celui du marbre travertin, cette compositon est placée dans un four et elle est ensuite séchée ou durcie à une température d'environ 121 à 149[deg.] C pendant une période d'environ. 12 à environ 18 heures.
Les feuilles séchées, appelées dalles ou plaques, sont retirées des cuvettes ou autres moules, elles sont dressées sur les deux surfaces et suivant leurs côtés pour former des surfaces lisses et obtenir l'épaisseur désirée, et elles sont soumises à des traitements de bord, elles reçoivent une peinture de finition, etc., et finalement elles sont découpées en carreaux ou panneaux ayant les dimensions désirées.
Il est souvent désirable d'impartir une texture plaisante à un tel produit pour des raisons esthétiques et, dans une certaine mesure, pour améliorer les propriétés acoustiques. Les procédés connus, desitinés à impartir une texture à un tel produit comprennent la projection de sable suivant un dessin sur le carreau séché et durci, le lissage grossier de la composition plastique aqueuse humide, et la compression de la dalle humide sous un cylindre de compression plein présentant l'inverse du dessin desiré. Le procédé de projection de sable doit être réglé de façon très précise et il entraîne un gaspillage de la matière érodée.
Les cylindres pleins de compression n'atteignent pas une haute fidélité dans la reproduction du dessin et ils sont très limités quant au nombre de dessins disponibles sans avoir à prévoir des capitaux importants et un grand nombre de cylindre différents. Le procédé de lissage est limité quant au nombre de dessins différents que l'on peut former.
Le procédé de lissage comprend, de façon plus détaillée, le lissage de la masse de composition plastique aqueuse humide grâce à une barre oscillante. Ceci donne un aspect fin, légèrement s t r i é, suivant la vitesse des cuvettes ou plateaux se trouvant sur la chaîne d'assemblage passant sous la barre susdite, et suivant 1 a pression de cette barre et la dimension nodulaire de la laine granulaire. Il est parfois désirable de produire un carreau ou panneau présentant un aspect plus grossier, ressemblant plus à de la pierre ou à du marbre. Ceci peut être fait par lissage avec le bord de la règle ou barre.
Au lieu de passer de manière uniforme sur la masse, le bord de la règle ou barre entraîne une certaine quantité de la laine, ce qui a pour résultat des fissures ou creux assez grands se présentant à la surface et s'étendant à l'intérieur du carreau ou panneau. Ceci se réalise plus facilement en utilisant des nodules plus gros ou plus libres de la laine granulaire. On comprendra que le procédé de lissage susdit donne une texture non répétitive de la surface, plus désordonnée que par les autres procédés. Toutefois, ce procédé est très limité quant au nombre de dessins et aux variantes dans la profondeur du bas-relief.
Un but avantageux de la présente invention est donc de prévoir des moyens permettant d'impartir une surface texturisée à une composition acoustique coulée, surface qui présente l'aspect naturel et le caractère désordonné de ce que .1'on obtient par le procédé de lissage, tout en permettant un nombre variable de façon illimitée
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risée, cet appareil ne supposant pas de gaspillage de la matière érodée et permettant d'atteindre une haute fidélité dans la reproduction de dessins d'un aspect naturel, comportant des parties surélevées et des parties en creux.
Un autre but avantageux de la présente invention est de prévoir un procédé et un appareil pour la texturisation de carreaux ou panneaux pour plafond sur une chaîne mobile de fabrication de panneaux de revêtement en pâte humide pour plafonds, ce procédé et cet appareil permettant la production de dessins superficiels qui peuvent varier d'une texture striée, peu profonde, très légère, d'une part, à une texture très grossière, accusée et profonde, d'autre part, cette texture ressemblant aux fissures d'aspect naturel avec contredépouilles des pierres ou roches naturelles.
D'autres buts et avantages apparaîtront aisément aux spécialités en ce domaine à la lecture de la description suivante.
Dans la mise en oeuvre de la présente invention, suivant une forme de réalisation fondamentale, au moins un cylindre creux présentant une série de trous répartis au hasard dans sa surface est disposé au-dessus d'une chaîne mobile de panneaux de revêtement en pâte humide pour plafonds ou autres, et le cylindre est équipé d'un conduit de pression d'air, de sorte que de l'air sous pression traversant les trous prévus dans ce cylindre heurtent la surface de la pâte humide et produit une texture sur la surface de celle-ci. En modifiant la vitesse de la chaîne des panneaux de revêtement ou la vitesse du cylindre rotatif, ou encore les deux, on peut produire des dessins de textures différentes variant de séries de stries ou sillons linéaires à des grosses fissures alvéolées, d'aspect naturel que présentent les roches naturelles.
On_ peut produire des degrés différents de texture allant d'une texture givrée ou grêlée, peu profonde, légère, à une texture très grossière, accusée et profonde,- et ce en modifiant la pression d'air à l'intérieur du cylindre ou bien la distance entre ce cylindre et la pâte, ou encore les deux.
L'invention sera décrite plus complètement encore ci-après avec référence aux dessins annexés.
La Figure 1 est une vue en perspective d'une partie d'une chaîne de formage de panneaux de revêtement pour plafond, chaîne sur laquelle un dispositif d'alimentation amène une pâte aqueuse visqueuse à des cuvettes portées par un transporteur passant sous un ensemble à cylindre rotatif mettant en oeuvre les enseignements de la présente invention. La Figure 2 est une vue en perspective d'une partie de l'ensemble à cylindre rotatif, qui a été partiellement découpé pour illuster mieux encore les enseignements de la présente invention. La Figure 3 représente un carreau ou panneau acoustique présentant une texture striée fine, de profondeur limitée, que l'on a réalisé suivant la présente invention. La Figure 4 présente un carreau ou panneau acoustique d'une texture très grossière, accusée et profonde, ce carreau ayant été réalisé suivant la présente invention.
Les Figure 3 et 4 montrent les surfaces de nouveaux carreaux ou panneaux acoustiques 10 comportant, comme on l'a illustré plus particulièrement sur la Figure 1, un corps 12 formé d'une composition durcie à base de fibres minérales et une couche de support 14, par exemple une feuille de papier ou d'aluminium, fermement liée à la surface arrière du corps susdit, la partie superficielle de ces carreaux ou panneaux présentant des rainures, des sillons ou des fissures
15 illustrant respectivement un dessin peu profond et fin produit par le procédé de l'invention, comme illustré par la Figure 3, ou un dessin profond, accusé, fortement texturisé, produit suivant l'invention comme illustré par la Figure 4.
La structure de carreau 10 et certains des avantages qu'elle apporte sont le mieux illustré par la Figure 1 et seront mieux compris si l'on se réfère au nouveau procédé de fabrication illustré par cette Figure. Des cuvettes 18, sur lesquelles une composition en pâte humide pour carreau acoustique doit être étalée, sont garnies
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rouleau 22 et passant sous forme d'une feuille continue au-dessus de la chaîne des moules ou cuvettes 18. Une partie de la feuille correspondant . à chaque cuvette est ensuite recouverte et la' cuvette est remplie par une composition plastique 24 pour carreau acoustique. La compostion 24 est normalement déposée dans les cuvettes au fur
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tion 26 en se trouvant sur un transporteur mobile approprié, non représenté. La boîte d'alimentation est remplie par le transporteur 30 au départ du mélangeur 28 où se prépare une fournée de pâte aqueuse humide comportant normalement une composition à fibres minérales et un liant amylacé, mais dont le contenu peut varier de façon importante d'après ce qui suit :
Amidon cuit de haute viscosité - 136 kg
Sulfate de calcium hémihydraté - 91 kg
Eau - 0-2249 litres
Dans la préparation de la composition, les composés précédents sont amenés à ébulition et on mélange environ 510 litres avec environ 113 kg de laine minérale granulaire pour obtenir un mélange plastique aqueux humide.
Après la mise en place de la composition 24 sur les cuvettes, celles-ci passent sous le cylindre de va-et-vient ou barre de lissage 32, entraîné par un moteur (non représenté), et ensuite sous le dispositif de texturisation 36 de l'invention afin d'impartir une texture superficielle à la surface de la pâte humide.-La feuille de papier ou métallique est ensuite coupée entre les cuvettes successives, par exemple en faisant passer un couteau (non représenté) entre les cuvettes, et les cuvettes remplies passent au four 38 où leur contenu est séché et durci à une température comprise entre environ 121[deg.] C et 149[deg.] C pendant une période de 12 à 18 heures. Ensuite, le carreau acoustique 10 est retiré des cuvettes pour former ainsi le produit fini.
Dans- la mise en oeuvre de la présente invention, comme on le montre plus particulièrement sur la Figure 2, une paire de cylindres creux présentant chacun une série de ' trous répartis de façon désordonnée et disposés en tandem au-dessus d'une chaîne mobile de panneaux de revêtement en pâte humide pour plafond, et ce comme illustré. Le cylindre. creux 36, qui peut de façon appropriée présenter un diamètre interne de 10,16 à 15,24 cm, présente de préférence
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au-delà du bord des cuvettes 18, et ce comme illustré sur la Figure 1. La raison de l'extension de la longueur du cylindre apparaîtra par la suite. La surface du cylindre est perforée en des endroits spécifiques, espacés les uns des autres de façon désordonnée d'environ 0,635 cm. les trous présentant, par exemple un diamètre de l'ordre de 0,102 cm. Chaque cylindre est équipé d'un chapeau extrême 37 à chacune de ses extrémités pour aider à l'entretien de la pression d'air à l'intérieur de ce cylindre. Un conduit perforé 39 de pression d'air est de préférence centré intérieurement au diamètre du cylindre 36, ce conduit étant formé d'un tuyau de 1,27 à 4,44 cm et connecté à une source d'alimentation d'air (non représentée) par l'intermédiaire d'un conduit d'air
31. Une partie 40 du conduit d'air 31 est reliée à un joint universel
47 pour permettre la rotation et la connexion au cylindre 36, le conduit de pression 39 s'étendant sur la plus grande partie de la longueur interne du cylindre de texturisation 36 qui comporte également un certain nombre de trous répartis au hasard, par exemple d'un diamètre de l'ordre de 0,102 cm. Le diamètre du cylindre de texturisation 36 n'est pas critique et peut varier largement, un cylindre de 10,16 cm de diamètre et un cylindre de 15,24 cm de diamètre étant représentés sur les Figures à titre d'illustration.
Le nombre de cylindres de texturisation 36 n'est pas non plus critique; toutefois, on a constaté à l'expérience que l'utilisation d'un seul cylindre donne un dessin quelque peu directionnel, tandis que l'utilisation de deux cylindres ou plus donne au carreau produit un dessin plus serré avec moins de directionnalité. Il est préférable que la longueur des cylindres 36 s'étende de chaque côté d'environ 2,54 à 10,16 cm au-delà du bord des cuvettes
18 afin d'assurer un effet de texturisation uniforme en travers de la totalité de la largeur du carreau. On a constaté en pratique que, sur environ 5 cm, les bords extérieurs du cylindre ont une pression d'air moins uniforme et ont tendance à produire un dessin moins profond que le restant du -cylindre.
En étendant le cylindre perforé au-delà de la largeur des cuvettes 18, on arrive à étendre un dessin uniforme en travers de la totalité de la -surface de la composition 24. -On préfère également, pour assurer une mise sous pression plus uniforme par l'air, prévoir un conduit de pression d'air 39. dont les dimensions et
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chapeaux extrêmes 47 ne sont pas critiques, car il suffit simplement de prévoir des moyens permettant d'amener une pression d'air uniforme aux trous du cylindre de texturisation 36. Les cylindres 36 sont de préférence localisés à environ 635 cm au-dessus de la surface de la composition plastique pour carreau 24, bien que cette distance particulière ne soit pas critique et puisse varier plus généralement entre 0,31 et 2,54 cm. Il est simplement nécessaire que le cylindre 36 soit suspendu au-dessus de la surface de la composition 24 pour éviter qu'une partie de la composition de pâte collante humide 24 se ramasse sur la surface du cylindre 36. Toutefois, la distance du cylindre peut influencer la profondeur de la texture produite, à moins que la pression d'air soit modifiée pour compenser des distances différentes.
Chacun des cylindres 36 est relié à un dispositif de commande, par exemple un moteur à courant continu 41. La vitesse du cylindre rotatif 36 n'est pas critique et peut varier largement pour assurer des effets généraux différents de dessin. Ordinairement, les cylindres 36 tourneront à des vitesses de 100-600 tours par minute lorsqu'ils , fonctionnent au-dessus d'une chaîne mobile de panneaux de revêtement, qui ellemême a une vitesse linéaire ordinaire de 3 à 15,25 m par minute. Les cylindres peuvent être mis en rotation dans le même sens que la chaîne de panneaux ou en sens contraire ou encore en travers. Le dessin produit sera d'autant moins profond que le cylindre tourne plus rapidement car il y a moins de temps disponible pour que l'air vitesse plus lente.
La somme de pression d'air alimentée au conduit
31 n'est pas critique et varie sur de larges limites, par exemple entre 0,03 et 0,69 MPa, les pressions moindres donnant généralement un dessin moins profond tandis que les pressions plus élevées donnent un dessin plus creusé suivant la distance de la surface du cylindre
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naisons différentes de vitesse de cylindre et de pression d'air donneront
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Bien que -la Figure 1 présente une paire de cylindres creux . disposés en tandem et au-dessus de la chaîne mobile de panneaux de revêtement en pâte humide pour plafond, chaque cylindre se déplaçant dans une direction parallèle à celle de la chaîne de panneaux, il sera aisément évident qu'un ou plusieurs cylindres de texturisation 36 peuvent être disposés dans une direction se situant en travers de celle de la chaîne de panneaux ou dans n'importe quelle autre direction désirée pour donner un effet de dessin différent.
EXEMPLES
En utilisant la forme de réalisation préférée de la présente invention, telle qu'illustrée par la Figure 1, on a procédé à des essais expérimentaux sur l'installation en utilisant un cylindre rotatif creux d'un diamètre de 10,16 cm, disposé en tandem avec un cylindre rotatif creux d'un diamètre de 15,4 cm, chaque cylindre étant disposé à environ 0,635 cm au-dessus d'une chaîne mobile de panneaux de revêtement en pâte humide pour plafond. Les cylindres
36 étaient perforés dans des zones spécifiques réparties au hasard avec un écartement de 0,635 cm entre les trous d'un diamètre de 0,102 cm. Le cylindre de 10,16 cm comportait environ 200 perforations, tandis que le cylindre de 15,24 cm en comportait environ 100. Chacun des cylindres était entraîné par un moteur à courant continu de 183,75 W suivant un nombre de tours par minute choisi suivant les _nécessités.
Un conduit de pression d'air 31 pour installation normale était connecté à un conduit 39 de 4,44 cm, celui comportant également une série de perforations de 0,102 cm réparties au hasard avec un écartement de 0,635 cm. On faisait fonctionner les cylindres individuellement ou en combinaison pour créer une série intéressante de textures. Suivant une estimation particulière, les cylindres de 10,16 cm et de 15,24 cm ont été mis en fonctionnement, le cylindre de 10,16 cm tournant à 250 tours par minute, tandis que le cylindre de 15,24 cm tournait à 300 tours par minute, avec utilisation d'une pression d'air pour le conduit 39 de 0,620 MPa, tandis que ces cylindres étaient disposés à 0,635 cm au-dessus d'une chaîne de panneaux de revêtement pour plafond, se déplaçant à une vitesse de l'ordre de 13,42 m/minute.
Cela donnait les caractéristiques à gros grains, d'aspect naturel, et de texture très accusée et profonde, que l'on peut voir sur la Figure 4.
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d'environ 10,16 cm, comportant une circulation initiale d'air alimentée par un conduit perforé 39 d'un diamètre de 1,58 cm, à une pression de 0,082 à 0,096 MPa, a été mis en fonctionnement en tournant à 250 tours par minute, tout en étant localisé à 0,635 cm au-dessus de la surface de la pâte, et on a obtenu une texture uniforme avec une légère variation seulement d'un bord à l'autre des côtés du carreau, et ce avec un dessin "givré", fin, de profondeur limitée, tel qu'illustré par la Figure 3.
Suivant une autre estimation, on a appliqué un dessin de texturisation à un panneau de revêtement pour plafond, en disposant un seul cylindre de 10,16 cm à 0,635 cm au-dessus de la chaîne de panneaux, ce cylindre étant disposé à 1,52 m en aval de la boîte d'alimentation. Le cylindre a été mis en fonctionnement à une vitesse de 250 tours par minute et on a appliqué par les orifices une pression d'air de 0,103 à 0,124 MPa, pour produire un dessin "brossé", strié, directionnel, uniforme.
Suivant une autre estimation encore, on a à nouveau utilisé le cylindre unique et les conditions employées dans la production du dessin "givré", le cylindre de texturisation de s'étendant pas au-delà de la largeur de la chaîne de carreaux. Dans ce cas, le dessin "givré" montrait des variations en ce qui concerne la profondeur de la texture en travers du carreau, une texture moins profonde étant produite sur environ 5 cm le long de chaque côté de la surface du carreau.
Bien que des formes de réalisation particulières de la présente invention aient été illustrées, on comprendra évidemment que l'invention n'est pas limitée à ces formes de réalisation, car des variantes peuvent être envisagées par les spécialistes en ce domaine à la lumière des enseignements prédédents, et ce sans sortir pour autant du cadre de l'invention. A titre d'exemple, la localisation du cylindre 36 tournant dans le même sens que la chaîne de panneaux, ou en sens contraire, ou en travers, par. exemple perpendiculairement à ce sens, n'est pas critique et peut être modifiée pour produire des dessins différents.
Bien que ce qui précède envisage une chaîne de formage de panneaux, utilisant des cuvettes pour contenir la composition humide à texturiser, ceci n'est pas critique -et on pourrait utiliser des chaînes de formage employant d'autres moyens pour contenir et/ou transporter la pâte humide dans la mise en oeuvre de la présente invention. Le nombre de cylindres utilisés sera généralement de un ou de deux, mais on pourrait en utiliser plus sans avantage substantiel complémentaire.
La texture qui est produite peut être modifiée en grosseur par une variation des dimensions et de la conception des orifices, par la pression d'air de la chaîne et par les vitesses relatives du cylindre de texturisation et de la chaîne de panneaux. La profondeur de la texture peut être modifiée en faisant varier la pression d'air. On verra sur la Figure 2 que les orifices du conduit constituent les sorties de l'air sous pression entrant dans le cylindre creux 36, et que les orifices du cylindre creux sont les sorties de l'air sous pression destiné à trancher suffisamment dans la surface lisse de la pâte pour rompre l'uniformité et créer une surface texturée, d'un aspect naturel.
Les dimensions des orifices prévus dans le cylindre 36 et dans le conduit préféré 39 seront généralement de l'ordre d'environ 0,0025 cm à environ 0,635 cm et, pour produire diverses textures différentes, on peut utiliser dessins différents de trous, par exemple un placement de ceux-ci au hasard ou un placement en lignes droites prévues à différentes distances les unes des autres.
En outre, le conduit de pression d'air 31 peut être disposé et monté de manière à faire osciller le cylindre 34 en va-et-vient en travers des cuvettes 18 pour impartir un dessin ondulé à la texture créée par la pression d'air rotative.
On pourrait évidemment utiliser, dans la mise en oeuvre de l'invention, des chaînes de fabrication de panneaux de revêtement pour plafonds, employant une composition de pâte humide comportant des ingrédients et/ou des proportions différant de ceux qui sont présentés dans la description précédente.-