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PLAQUES COMPOSITES POUR REVETEMENTS ET PLANCHERS.
La -présente invention concerne des plaques composites pouvant servir de carreaux pour carrelages, de panneaux pour le revêtement, des murs, de plin- thes, de marches d'escaliers, de seuils, d'entourages de foyers., et pour d'au- ires usages dans lesquels on désire obtenir une surface de bois sans utiliser une grande proportion de bois.
Suivant l'invention, une plaque composite de ce genre est formée par un produit de charge inorganique granulé non absorbant dont les grains sont agglomérés par un adhésif résistant à l'eau, ces carreaux étant revêtus d'une feuille de placage ou d'une planche de bois fixée à l'aide d'adhésif.
Le terme "non absorbant" utilisé dans cette description n'exclut pas une légère absorption superficielle, mais indique que les grains recou- verts -- d'une solution adhésive retiennent à leur surface une quantité suffi- sante de cet adhésif pour assurer la cohésion entre les particules lorsque la matière est comprimée.
L'agglomérant de la charge inorganique est de préférai ce le même que l'adhésif utilisé pour le collage du bois au corps du carreau.
Pour la préparation des matériaux composites suivant l'invention, on peut utiliser un liant quelconque résistant à l'eau et restant stable dans les conditions d'utilisation. A titre d'exemple de ces liants ou agglomérants on peut citer les matières protéinées, telles que la glue ou la caséine, qui ont été durcies par la formaldéhyde ou un chromate.
Bien entendu, on peut également utiliser d'autres adhésifs, notam- ment des adhésifs à l'huile siccative et les résines naturelles ou synthétiques*.
Mais l'invention concerne plus particulièrement la préparation d'u- ne composition agglomérée par une résine thermodurcissante. Par "thermo-dur- cissant", on entend dans la présente description à la fois les produits synthé- tiques dont la prise peut être effectuée par la chaleur, et les compositions résineuses-contenant un catalyseur de durcissement permettant à la composition
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de durcir rapidement sans chauffage.
On peut améliorer l'adhérence du placage de bois à la plaque en mettant en suspension dans l'adhésif de la sciure de bois ou une autre matière cellulosique finement divisée. L'épaisseur appropriée est de 2 à 4 mm pour la fabrication de carreaux pour carrelages de 0,5 à 1 mm pour panneaux desti- nés au. revêtement des murs et pour les autres objets, l'épaisseur est détermi- née par le degré d'usure auquel ils peuvent être exposés.
La matière utilisée pour la fabrication de la plaque agglomérée à l'aide d'un adhésif doit être granulée et non absorbante, pour exiger un minimum d'agglomérants pour l'obtention d'une forte cohésion. Parmi ces ma- tières inorganiques, la plus appropriée à la mise en oeuvre, de l'invention est le sable, parce qu'il est le plus facile à obtenir. Mais on peut également utiliser des matières telles que le granit concassé.,, ou d'autres roches concas- sées en grains.
Les carreaux de carrelage présentant une surface de bois suivant l'invention sont d'une fabrication peu coûteuse, et on peut les confectionner et les poser avec moins de frais que les lames de parquet. Ils ont un aspect agréable et, suivant les propriétés de l'adhésif utilisé pour leur fabrica- tion, on peut les rendre résistant à l'humidité, ou complètement résistant à 1'eau., de façon qu'ils ne se désagrègent pas après un séjour de plusieurs jours dans l'eau, et qu'ils ne subissent aucune action nuisible après séchage à l'air à la température normale. De même, les panneaux de revêtement se laissent fa- cilement et solidement fixer aux parois rugueuses et humides, et forment un revêtement résistant parfaitement à l'humidité.
Les carreaux ou panneaux peu- vent être fixés par exemple à un plancher en béton, ou à des murs de briques, à l'aide d'un mortier de ciment ou de chaux de la manière usuelle pour la fixa- tion de carreaux en béton, sauf lorsque ces mortiers n'adhèrent pas bien avec les produits de charge utilisés pour la fabrication dès carreaux. On peut a- lors utiliser un liant tel que le bitume. On peut poser les carreaux d'une manière satisfaisante sur un lit de sable qu'on égalise de préférence au rou- leau avant la pose.
Une particularité de l'invention réside dans le procédé de fabri- cation d'un carreau de carrelage ou d'un panneau de revêtement pour murs, ou d'uatres objets similaires, procédé qui consiste à remplir un moule plat avec un mélange composé d'une matière granulée (du sable par exemple) et d'un agglomérant résineux thermo-durcissant., à placer sur ou sous le mélange une feuille de bois de placage, de contreplaqué ou une planche de bois endui- te d'adhésif sur la face en contact avec le mélange granulé, et à comprimer l'ensemble à une température et sous une pression suffisantes pour durcir l'ag- glomérant, et obtenir un panneau formant un tout dont la face en bois forme alors le revêtement du plancher ou du mur ou d'une autre surface.
Dans certains cas, il est indiqué de coller une feuille de placa- ge ou de bois contreplaqué sur les deux faces, par exemple pour obtenir une plus grande résistance à la flexion, lorsque les carreaux de carrelage doi- vent franchir les intervalles entre les solives.
Si on choisit convenablement l'agglomérant ou adhésif, par exemple une résine synthétique,et un catalyseur de durcissement, de la manière décri- te en détail ci-après, on peut effectuer l'agglomération sous pression à. la température atmosphérique. Que l'on comprime statiquement à chaud ou à froid, il peut être avantageux avant d'appliquer la pression, de soumettre le mélan- ge à une vibration ou à des secousses en vue de tasser la masse.
Pour obtenir des produits résistant* à l'eau, on peut utiliser l'un quelconque des agglomérants bien connus résistant à l'eau tels que les résines urée-formaldéhyde, mélamine-formaldéhyde ou leurs mélanges ainsi que les rési- nes de phénol-formaldéhyde et les résines de crésol, et de résorcine-formaldé- hyde. De même, on peut utiliser les matières potentiellement résineuses tel- les que les composés du méthylol avec l'urée ou la mélamine, dans lesquels* formation de la résine a lieu pendant la réaction à des températures élevées.
Si on désire obtenir une haute résistance à l'eau, l'agglomérant
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en résine synthétique choisi peut avantageusement être un agglomérant résineux à base de mélamine ou de phénol. Un agglomérant à base de mélamine présente en outre cet autre avantage que-le durcissement peut avoir lieu à une tempéra- ture plus faible que la température usuellement utilisée pour les résines phé- noliques normales..
S'il est nécessaire de chauffer pour durcir l'agglomérant résineux., on peut obtenir une grande vitesse de production en utilisant le chauffage à hante fréquence, par pertes diélectriques, à condition que les pertes dans le mélange de sable soient rendues suffisantes, soit par suite des caractéristi- ques de l'agglomérant résineux, soit par l'addition d'une matière donnant à la résine un facteur de puissance suffisamment élevé sans contrarier ses pro- priétés adhésives, par exemple par addition d'une faible proportion (0,05 à 0,1%) de noir de carbone ou de poudre d'aluminium.
On peut considérablement améliorer l'adhérence du bois à la pla- que formée par un produit de charge aggloméré en utilisant pour coller la feuille de placage un adhésif contenant en suspension une matière cellulosi- que divisée. Celle-ci peut se présenter sous la forme de sciure de bois, de préférence grossière,. dont les particules traversent et sont arrêtées respec- tivement par les tamis n 18 et 52 (British Standard Spécification 410-1931, c'est-à-dire une grandeur de mailles de 0,853 et 0,295 mm). On peut égale- ment utiliser du liège granulé qui donne aux carreaux une certaine élasticité à la compression.
Pour faciliter l'échappement de la vapeur d'eau et d'autres gaz pendant le durcissement du carreau muni de son placage, surtout' lorsque ce durcissement a lieu sousl'action de la chaleur,il est indiqué d'utiliser un moule en matière poreuse, par exemple, en matière inorganique servant à la fabrication de plaques'filtrantes utilisées dans l'industrie chimique, mais il est préférable d'utiliser des moules métalliques parce qu'ils durent plus longtemps. Dans ce dernier- cas, on peut percer des petits trous dans ce mou- le. Si on utilise le chauffage àhaute fréquence par pertes diélectriques, et si on place une électrode en contact direct avec le mélange, cette électrode est avantageusement en métal poreux fritté.
Dans la fabrication- de carreaux pour carrelages ou pour revêtements de murs ou applications similaires, il est avantageux de remplir les moules avec le mélange de sable en enlevant le trop-plein à la raclette. A cet effet, il est nécessaire que le sable ou la matière similaire mélangée à l'agglomérant présente une résistance négligeable'avant le durcissement.
Pendant la compression, le tassement qui se produit pour une cour- se prédéterminée du piston ou poinçon dépend également de cette résistance avant le durcissement. Si cette résistance est élevée, le tassement peut être insuf- fisant pour donner une pièce moulée satisfaisante. D'antre part, si le mélange s'éboule librement par suite d'une résistance nulle, on peut réaliser le tasse- ment maximum avant la fin de la course complète du piston. On voit'donc que la possibilité de fabrication de carreaux ou autres objets d'une épaisseur pré- déterminée par ce procédé dépend grandement de la résistance avant le durcisse- ment du mélange.
Ainsi qu'il a été indiqué précédemment, l'absence d'une résistance appréciable avant le dùrcissement, c'est-à-dire l'obtention d'une matière à éboulement libre, peut être obtenue par l'un ou l'autre des deux procédés suivants :
1) On mélange le sable ou une matière similaire avec un adhésif en dissolution et on laisse le solvant s'évaporer en totalité;
2) On ajoute une quantité suffisante de solvant dans l'adhésif ou pendant le mélange pour réaliser un mélange humide s'écoulant à peu près librement.
On a trouvé que le premier de ces procédés donne des pièces moulées ayant une résistance relativement médiocre, à moins qu'on augmente la quantité d'adhésif.
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Le dernier des deux procédés donne des pièces moulées satisfaisan- tes, mais il peut avoir pour effet de diluer l'adhésif appliqué sur le bois, et de réduire ainsi la résistance du collage. Cet effet apparaît particuliè- rement lorsqu'on utilise des résines de phénol et de formaldéhyde en dissolution dans l'eau ou dans des solvants organiques.
On voit donc qu'il est indiqué d'utiliser un mélange humide pour obtenir des pièces moulées satisfaisantes en sable et résine, mais qu'il con- vient d'utiliser un mélange sec si on désire obtenir un maximum d'adhérence entre le placage de bois et la pièce moulée en sable.
Suivant l'invention, on a surmonté cette difficulté en utilisant des solutions de résines à précipitation mutuelle, de la manière décrite plus loin.
Pour la fabrication d'objets tels que des plaques de revêtement, on peut utiliser de simples moules pour fabriquer chaque article séparément, et on peut durcir ceux-ci à l'aide d'une presse capable d'exercer une- pression suffisante pour assurer un bon contact entre la matière de moulage, par exem- ple le sable, et le placage et la planche de bois, et également capable d'as- surer un chauffage suffisant si le durcissement de l'adhésif exige une tempé- rature relativement élevée.
On peut également comprimer suffisamment la com- position de moulage pour tasser la masse et maintenir le contact entre la com- position de moulage et le bois à l'aide d'une charge statique ou d'une pince de serrage-,
Un autre procédé, particulièrement applicable à la fabrication d'ob- jets plats tels que les carreaux pour le revêtement de planchers ou de murs, consiste à appliquer un adhésif approprié sur un grand panneau de placage et à poser sur ce panneau une grille dont les ouvertures ou cases correspondent aux dimensions de l'objet à fabriquer, par exemple d'un carreau pour carrela- ges. On remplit ensuite les cases avec un mélange de sable et d'agglomérant adhésif, et on place sur chaque case une plaque de compression produisant un relief "gaufré".
On procède ensuite au durcissement de l'ensemble dans une presse chauffée ou non, suivant les conditions imposées par les adhésifs ou agglomérants. Après avoir enlevé la grille, on découpe le bois suivant la forme et les dimensions des carreaux qui sont déterminées par les dimensions intérieures des cases.
Si l'on incorpore au sable ou à une autre matière convenable une quantité¯.suffisante d'agglomérant adhésif, il est inutile d'enduire le bois d'adhésif. Mais il est plus économique d'utiliserune faible quantité d'ad- hésif comme agglomérant, et d'appliquer une couche d'adnesif sur le bois.
Si les carreaux de carrelage fabriqués.. suivant l'invention contien- nent des agglomérants capables de résister à la chaleur, et si on les fixe à un support en béton à l'aide d'une matière résistant également à la chaleur, par exemple en sable et ciment, on peut chauffer le support par en-dessous sans qu'il en résulte une action nuisible sur les carreaux. On a trouvé que le chauffage du support par en-dessous est satisfaisant pour une température du placage de 50 maintenue pendant six mois.
Pour obtenir une grande rigidité par rapport au poids, on peut fabriquer les objets suivant l'invention, notamment les carreaux pour carrela- ges, en imprimant un dessin "gaufré" dans la pièce moulée et agglomérée.
Un sable particulièremnt approprié est celui connu sous l'appel- lation de sable de "Leighton Buzzard" dont les grains ont une grosseur telle que 75% traversent un tamis de 30 mailles, tandis que la totalité est retenue par un tamis de 52 mailles (British Stantard Spécification 410-1931). On peut également utiliser du sable à particules plus grosses, ce qui assure une certaine économie dans la quantité d'adhésif nécessaire pour produire une cohé- sion suffisante entre les particules.
On a utilisé avec succès du granit tamisé dont les particules avaient une grosseur comprise entre 8 et 18 mailles (British Standard Speficiation 410- 1931) . ,
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On a trouvé que certaines matières rocheuses, telles que la pier- re de Ketton granulée exigent par suite de leur nature poreuse une quantité non économique d' agglomérant adhésif pour produire un produit satisfaisante ¯ par exemple un carreau de revêtement pourplanchers et murs,
On a fabriqué des carreaux de carrelage en utilisant des pres- sions de 0,07 à 70 kg/cm3.
Suivant l'invention, on préfère utiliser une pres- sion de tassement initiale de 2,1 à 35 kg.cm2, mais il est bien entendu que 11-invention n'est pas limitée à ces limites. La pression dépend grandement de la résistance du mélange "cru", et il n'existe aucune raison pour appliquer une pression plus élevée que celle qui est nécessaire pour tasser le mélange.
Une faible résistance du mélange "cru" Il n'exige aucune légèrepression. On atteint rapidement su point où les pressions élevées ne produisent plus qu'une augmentation de densité négligeable.
Après la pression initiale nécessaire pour tasser le sable ou le mélange similaire, il suffit d'une pression relativement faible pour maintenir le placage de bois à plat ou sous une autre forme désirée.
Dans la fabrication de carreaux pour carrelages, on peut, interposer une feuille de caoutchouc entre le placage de bois et le substratum granulée si on traite d'abord le caoutchouc pour en cycliser les surfaces, par exemple en l'immergeant dans l'acide sulfurique concentré, de la manière indiquée en détail plus loin, Le carreau présente alors une surface d'appui élastique.
Dais les limites économiques de l'adhésif utilisé pour l'agglomé- ration du sable ou des particules similaires, les produits moulés décrits sort poreux et absorbants jusque dans les parties où la teneur en résine de la pièce moulée est élevée par suite de la migration, par capillarité ou su- trement, de 1-'adhésif appliqué sur le bois. En ce point, la concentration plus élevée en résine du sable constitue une barrière complète au passage de l'hu- midité. A titre d'exemple, les carreaux posés sur un plancher humide ne permet- tent pas à l'himidité de s'élever à travers ces carreaux.
Les exemples ci-après montreront bien comment l'invention. peut être mise en oeuvre.
EXEMPLE 1 :
On recouvre une face d'une feuille de placage de bois d'une résiné de mélamine-formaldéhyde à laquelle on mélange 10-20% de sciure de bois gros- sière. On pose cette feuille de placage sur le fond d'un moule avec la face enduite d'adhésif sur le dessus. On verse dans le moule un mélange composé de 100 parties de sable sec passant par le tamis de 16 mailles et retenu par celui de 30 mailles(Br-itish Standard Spécification 410-1931, c'stt-à-dire à mailles ayant une largeur de la 003 mm), de 2 parties de résine de mélamine- formaldéhyde solide, et de 2-4 parties d'eau. On peut utiliser un catalyseur tel que ,le chlorure d'ammonium pour accélérer la prise.
On applique ensuite une pression de 0,035 à 0,7 kg/cm2, et on'durcit l'ensemble dans une presse chauffée ou dans un four à la température de 95 , ou encore par voie électri- que à l'aide d'un générateur de haute fréquence, ou par chauffage aux rayons infra-rouges.
On peut ajouter une proportion de résine inférieure à 2%, mais on réduit ainsi la résistance du carreau en sable. Par exemple, avec 2% de résine;, la résistance à la traction du carreau est de 24,5 à 28 kg/cm2. avec 1%, elle est réduite entre 14 et 17,5 kg/cm2. La résistance à la compression est respectivement de 140 et de 120 kg/cm.
EXEMPLE 2.:
On procède comme dans l'exemple 1, sauf qu'on étend une couche de résine de mélamine-formaldéhyde et de sciure de bois sur la feuille de placage, tandis que le mélange de sable et- de résine de mélamine-formaldéhyde est étalé sur le mélange contenant la sciure de bois.
EXEMPLE 3 :
On utilise une feuille de placage de bois rendue rugueuse, ou pas- sée au fer à dents sur une face,, sur laquelle on applique une résine liquide
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de phénol-formaldégyde, que l'on sèche. 'On place cette feuille dans le fond d'un moule poreux avec la couche adhésive sur le dessus. On introduit dans le moule un mélange composé de 100 parties de sable sec, de 3 parties d'une résine de phénol - formaldéhyde à 50%, et de 0,05 partie de noir de carbone, et on soumet l'ensemble à une vibration modérée. On applique une pression de 0,035 à 0,7 kg/cm2, et on durcit l'ensemble par chauffage à l'aide du procé- dé des pertes diélectriques à haute fréquence.
EXEMPLE 4 :
On utilisé une solution aqueuse d'une résine de mélamine-formal- déhyde ayant une solubilité limitée dans l'eau pour enduire le bois,,'en utili- sant 1,36 kg de solution pour une surface de 9,3 m2. Dans le mélange de-sable, on utilise une résine de phénol-formaldéhyde soluble dans l'alcool, à raison de 100 parties de sable pour ? parties d'une solution à 70% dans l'alcool déna- turé. Cette dernière résine peut résister légèrement à l'eau, mais elle doit être telle qu'elle précipite par l'addition d'une quantité importante d'eau.
De même, la solution aqueuse de résine de mélamine-formaldéhyde peut résister à l'addition d'une faible quantité d'un solvant organique, par exemple d'alcool éthylique ou d'acétone.
Les résines proprement dites- sont compatibles après évaporation de leurs solvants respectifs. Il importe donc de choisir des résines dans les- quelles ne se produit aucun commencement de durcissement avant l'évaporation d'une quantité importante ou de la totalité du solvant.
Dans ce procédé, l'utilisation d'un mélange mouillé de sable et de résine à écoulement libre donne à la fois une pièce bien agglomérée et une excellente adhérence du placage de bois.
EXEMPLE 5 :
On enduit sur une face une feuille de placage de bois avec une ré- sine phénolique soluble dans l'huile. On place cette feuille de placage sur le fond d'un moule avec la couche d'adhésif sur le dessus. On introduit dans le moule poreux un mélange composé de 100 parties dé sable sec et de 2 parties d'huile de lin cuite contenant des siccatifs. On exerce sur l'ensemble une pression de 0,7 à 7 kg/cm2 , et on introduit l'ensemble dans un four pour le durcir. Dans c-e cas, le durcissement peut exiger plusieurs heures à une tem- pérature d'environ 100 C, selon, entre autres, la porosité du moule.
EXEMPLE 6 :
On mélange 100 parties de sable de Leighton Buzzard avec 5 parties d'une résine aqueuse d'urée-formaldéhyde présentant une teneur en résine de 70%. On peut placer le mélange conte n ant un catalyseur à action lente dans un moule métallique et, sur le dessus, une feuille de placage de bois enduite d'une résine similaire pouvant avantageusement contenir de la sciure de bois grossière, de la manière précédemment décrite. On chauffe l'ensemble sous pression et on utilise de préférence de la chaleur supplémentaire pour accé- lérer le durcissement. On peut ajouter une résine de mélamine-formaldéhyde, par exemple de 10 à 20%k, pour obtenir une résistance plus élevée à l'eau. On peut également ajouter 10 à 20% de mélanine ou de résorcine par exemple.
EXEMPLE 7 :
On enduit une feuille de placage de bois avec une résine liauide de phénol-formaldéhyde et en la sèche. On place la feuille sur.'le .fond -abri mou- le métallique, dans lequel onintroduit un mélange composé degranit. -broyé dont les part culesont une groessur ueterminée par les tamis de 8-52 mailles (British Standard Spécification 410-1931) et de 2% de son poids d'une résine phénolique liquide (teneur en résine 75%). On exerce une pression à la surface du granit et on durcit l'en.semble à une température élevée tout en exerçant une pression, par exemple de 0,07 à 0,7 kg/em.. @
EXEMPLE 8 :
On enduit sur une face une feuille de placage de bois avec une résine liauide de phénol - formaldéhyde, et on la sèche. On place une grille
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sur la face enduite de la feuille de placage. On remplit les cases formées par la grille- avec un mélange composé de 100 parties de sable de Leighton Buz- zard et de 3 parties d'une résine liquide de phénol-formaldéhde, ayant une teneur en résine de 75%. Pour faciliter le remplissage, il peut être indiqué de laisser évaporer le solvant pur obtenir un mélange sec à éboulement libre, mais, en général, on obtient ainsi un produit moulé d'une 'qualité un.
peu infé- rieure. En revanche, si la quantité de solvant est relativement importante, et si le mélange est très humide au toucher-.,l'adhérence entre le bois et le mélange de sable est considérablement réduite. On place une plaque de com- pression dans les cases de la grille, et on durcit l'ensemble dans une presse chauffée.
On a fabriqué des carreaux d'après cet exemple en utilisant des feuilles de placage d'afara (Terminalia superba) que l'on a soumis aux es- sais suivants sans qu'ils soient détériorés.
1) Immersion complète dans l'eau froide pendant un mois, suivie d'un séchage à la température ordinaire;
2) lavage du placage de bois à l'eau et au savon une fois par jour pendant vingt jours, et séchage à la température ambiante entre chaqùe lavage (même avec un placage de bouleau) ;
3) aspersion par vingt litres d'eau à raison de 1 cc par minute (essai effectué aussi avec un placage de bouleau); 4) chauffage pendant hui t- heures à 80 , et refroidissement à la température ambiante dans l'espace de seize heures., entre chaque période à 80 .
Essais répétés pendant quatre mois (essai effectué aussi, avec un placa- ge de bouleau);
5) lavage d'un carrelage posé, une fois par semaine pendant une péri 0'- de six mois;
6) exposition à des humidités relatives, alternées .de 20% et de 90% d'une semaine à l'autre, sur une période de vingt semaines.
EXEMPLE 9 ¯On cyclise les surfaces d'une feuille de caoutchouc souple naturel par immersion dans l'acide sulfurique concentré pendant cinq minutes, on lave à l'eau et on sèche.
Sur la face du caoutchouc destinée à entrer en contact avec le sa- ble,ou une autre matière inorganique appropriée, on applique une résine ther- mo-ducissante convenable à base de phénol'ou crésol-formaldéhyde. On mélange le sable avec 3% d'une solution de résine de phénol-formaldéhyde. On enduit la feuille de placage ou de contreplaqué avec une résine similaire, et l'on presse et durcit l'ensemble en une seule opération à une température dépendant de la résistance à la chaleur du caoutchouc.
Il est bien entendu que le terme résistant à l'eau" utilisé dans cette description ne doit pas être pris à la lettre, mais désigne une adhésif qui n'est pas attaqué ni suffisamment dissous par l'humidité pour perdre ses propriétés d'adhérence.
¯ De même, quoique l'invention ait été décimte dans son application à la fabrication de plaques telles que, par exemple, des carreaux de carrela- des panneaux de revêtement;, il est entendu qu'elle s'étend également à des produits présentant des courbures simples telles qu'elles puissent être épousees par une feuille de placage ou de contreplaqué.
REVENDICATIONS.
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