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leur fabrication.
Basée sur les brevets français N[deg.] 72 01865 déposé le 20 janvier 1972 et accordé le 6 aout 1973 et N[deg.] 72 43104 (Addition) déposé le 4 décembre 1972 et délivré le 17 juin 1974.
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truction, par exemple du béton, da plâtre, ou un matériau stratifié tel que les matériaux modernes à base de fibre de verre enrobée de résine synthétique. Le terme ''matériau de construc- <EMI ID=3.1> considérés dans le cas présent doivent pouvoir servir non seulement à construire des bâtiments ou parties de bâtiments, des chaussées routières, des barrières de sécurité, des pistes d'aé- rodromes, des plate-formes ou des revêtements en couche épaisse
- rentrant dans le domaine de la construction classique et des travaux publics - en ayant à cet effet la résistance nécessaire, mais aussi des pièces de construction de machines, des carros- series automobiles ou des coques de bateaux en matériau strati- fié moulé, voire des pièces sculptées ou motifs ornementaux, exécutés dans des matériaux solides. Sont exclues néanmoins
de la catégorie ici visée des "matériaux de construction",
toutes les pièces métalliques, comme on le comprendra par la suite.
L'invention a pour but de remédier à une absence d'éclairage, telle que celle d'une panne du réseau d'éclairage,
qui pourrait causer des accidents. Par exemple, sur une portion
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d'allumer les phares des automobiles, une panne subite de l'éclairage risque de causer des accidents si le tracé de la route est incurvé, les barrières latérales de sécurité n'étant pas visibles. De même, dans un escalier, si la lumière s'éteint brusquement, la minuterie étant à bout de course, la situation
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vention a pour but également de se dispenser de prévoir un système d'éclairage permanent, toujours onéreux en investissement et en entretien. Sur une autoroute par exemple, la rémanence lumineuse de l'infrastructure, établie en matériau de construction photoluminescent selon l'invention comme il sera expliqué, rémanence due au balayage par les phares des véhicules roulant sur la chaussée, suffira pour matérialiser et baliser la bande
de roulement, l'aire d'évolution, les obstacles, l'indication
du sens de circulation, la sortie de secours, etc.
Pour remédier aux accidents ou difficultés, on a déjà proposé des peintures'à base de produits réfléchissants, appliquées sur les obstacles ou parties utiles (chaussées, marches d'escaliers, colonnes, embrasures de portes, etc.) au moins pour en tracer le contour, et également des produits de surfaces filmogènes et phosphorescents pour matérialiser un obstacle
ou indiquer une direction. Le défaut de ces artifices est
que la peinture s'use par frottement et par suite au bout de quelque temps, elle ne joue plus son rôle.
On connaît également une matière à base de PVC (chlorure de polyvinyle), dans laquelle on a incorporé un produit phosphorescent; on l'utilise, par exemple, pour constituer les boutons des interrupteurs d'éclairage des couloirs obscurs ou d'escaliers. Cette matière ne présente pas la rigidité nécessaire pour en faire un "matériau de construction" au sens indiqué plus haut.
L'invention propose une autre solution, bien plus intéressante, en ce sens qu'elle fournit un matériau présentant des propriétés permanentes, physiques, mécaniques, chimiques, non altérables par le frottement ou même par l'enlèvement d'une partie de son épaisseur.
L'invention a donc pour objet de fournir un matériau ayant à la fois deux fonctions : - d'une part, celle d'être un matériau de construction, au sens donné plus haut;
- d'autre part, celle d'être photoluminescente dans sa masse pendant une certaine période de rémanence, après extinction de l'éclairage ambiant ou d'un éclairage sporadique, cette période étant suffisante pour éviter les risques d'accidents ou des difficultés de circulation.
Dans le matériau de construction selon l'invention, on a incorporé pour le but visé au moins une certaine quantité d'un produit photoluminescent; divers produits naturels peuvent être envisagés à cet effet, comme des pigments photoluminescents ou phosphorescent à base de sulfure de strontium, ou d'autres produits phosphorescents activés par des sels radioactifs; toutefois, dans l'invention, on recommande d'utiliser comme étant les plus faciles à se procurer et de coût abordable,
tout en ne présentant aucun risque de manipulation, des pigments photoluminescents au sulfure de zinc que l'on trouve à l'état naturel sous forme de blende, ou de minerai de zinc, voire du sulfure de zinc seul. Avec le sulfure de zinc, il suffit de
10 secondes d'exposition pour obtenir une rémanence de plusieurs heures, la durée et l'intensité de la lumière restituée étant directement fonction de l'intensité de la lumière reçue et non du temps d'exposition.
De plus, un grand nombre de matériaux de construction, tels que le béton et le plâtre, ne sont pas translucides. C'est pourquoi dans l'invention, on peut prévoir d'y incorporer des particules de verre, de préférence sous forme de microbilles hémisphériques, soit au quartz, soit au borosilicate, qui permettent à la lumière incidente d'entrer dans la masse et, en sens contraire, facilitent la luminescence. Ca n'est pas néces- <EMI ID=6.1>
verre, pourvu que la résine soit elle-même suffisamment translucide. La règle générale, dans ces matériaux de construction selon l'invention, est d'utiliser des constituants aussi clairs que possible, pour leurs qualités 'optiques (meilleure réflexion, plus grande rémanence, aspect "cristal" plus agréable) et surtout vis-à-vis de l'ultra-violet, comme on l'expliquera plus loin.
Ainsi, l'invention a pour objet un matériau de construction, comprenant en plus des éléments connus procurant une résistance mécanique requise un liant, un produit photoluminescent et des constituants clairs incorporés dans la masse
du liant, ces derniers constituants étant choisis pour permettre la pénétration suffisante des radiations ultra-violettes
de l'extérieur jusqu'au produit photoluminescent incorporé pour l'exciter, puis le passage des radiations lumineuses émises
par le produit photoluminescent de l'intérieur du matériau vers l'extérieur.
D'autres adjonctions au matériau de l'invention sont encore possibles, par exemple des produits d'azurage.
L'exemple le plus important de matériau de construction selon l'invention parait être le béton rendu photoluminescent. Pour l'obtenir, on peut employer l'un des deux procédés ci-après.
1. On mélange, à l'eau de gâchage du béton, de 5 à 20 % en poids
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sous forme cristalline en petits cristaux, granuleuse ou pulvérulente, par rapport au poids du ciment (soit en pratique 10 % environ de blende ou sulfure de zinc en poids);
l'eau de gâchage peut également contenir des latex ou certain:
types -le silicones dont on sait qu'ils modifient les propriétés mécaniques du béton. Les microbilles de verre sont
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Ou bien :
2. On mélange au ciment lui-même (en poudre) le susdit pigment,
la blende ou sulfure de zinc sous la forme ci-dessus et dans les mêmes proportions. Les adjuvants éventuels (dont les microbilles) sont mélangés à l'eau de gâchage et interviennent lors du malaxage en bétonnière.
Les propriétés mécaniques d'un béton ainsi obtenu sont sensiblement les mêmes que celles d'un béton habituel.
Le béton habituel comporte, en gros, une part de ciment, deux de sable, et une ou deux de gravier, sans compter l'eau de gâchage. Par l'un des procédés ci-dessus, cela revient sensiblement à remplacer l'une des parties de sable par une partie de blende (ou pigment, ou sulfure de zinc) pulvérulente. On peut aussi, dans la composition précédente, remplacer une part de gravier par une part de "cailloux" de blende. La blende peut être ainsi "substituée", mais elle peut être aussi "ajoutée", sensiblement avec les mêmes proportions. Le sulfure de zinc peut aussi être remplacé par un mélange de sulfure de zinc et de sulfure de cadmium.
Le ciment utilisé est de préférence du ciment blanc, au moins sensiblement. Le latex ajouté est du latex de synthèse
(styrène-bu.tadiène). Les agrégats utilisés peuvent être normaux
(sable et gravier communs) ou du quartz ou de la silice spécialement préparé. Les microbilles de verre peuvent être par exemple celles qu'on utilise pour les peintures auto-routières.
Il est également possible de rendre photoluminescents des agrégats d'un matériau de construction selon l'invention, notaient d'un béton, ces agrégats étant le sable, la silice, les billes de .'erre, etc. en les imbibant par du pigment pho-
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aux silicones, résine acrylique ou analogue, latex, etc., émulsion que l'on mélange ensuite aux agrégats.
Le plâtre fabriqué selon l'invention est obtenu de manière analogue. A cet effet, on mélange de la blende trouvée dans la nature et réduite en poudre (ou le susdit pigment ou
le sulfure de zinc) à la poudre de plâtre avant de la gâcher, dans une proportion de 5 à 20 %, ou de préférence 10 %, en poids, par rapport à la poudre de plâtre.
Le matériau de construction selon l'invention peut constituer tout ou partie d'une construction.
Suivant une mise en oeuvre évoluée de l'invention,
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luminescent ne se recouvre de dépôts, sous l'influence de la pluie et de la boue en particulier, on recouvre la surface en question d'un vernis aux silicones, qualité cristal, qui a la propriété d'être hydrophobe et oléophobe, de sorte que le matériau reste propre. En même temps, le démoulage est facilité.
Ceci est particulièrement intéressant pour fabriquer des parties de coques de bateaux ou de carrosseries de voitures, qui sont lumineuses la nuit et le restent, sans possibilité de salissure exagérée.
On reviendra maintenant sur la définition importante des "constituants clairs" dont il a été question plus haut.
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Il ne convient pas que le constituant clair en question soit du verre blanc broyé, car un tel constituant ne serait <EMI ID=12.1>
Ainsi que le propose la présente invention, il est particulièrement avantageux de choisir au moins un des éléments
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une intensité .suffisante les cristaux de sulfure de zinc ou autre produit luminescent incorpore; en même temps, il sera
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J'est ainsi qu'il conviendra d'interpréter la stipulation suivant laquelle le matériau de construction envisagé doit contenir des constituants clairs.
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cas :
1. le matériau comprend une résine perméable aux rayons ultraviolets et aussi des charges diverses perméables à ces mêmes rayons; l'ensemble donne un matériau photoluminescent de grande intensité;
2. le matériau peut comprendre une résine perméable aux rayons
ultra-violets, associée à des charges perméables à la seule lumière visible;
3. le matériau comprend une résine seulement perméable au
rayonnement visible, mais les charges sont cette fois perméables aux rayons ultra-violets.
On comprend que dans ces deux derniers cas la réma-
<EMI ID=17.1> des ultra-violets ainsi faite peut permettre de préserver certaines liaisons fragiles dans les résines utilisées.
Quel que soit le mode de réalisation adopté selon l'invention, on constate que les matériaux ainsi fabriqués ont une photoluminescence bien supérieure à celle des matériaux connus dans ce genre.
Suivant un premier aspect de la présente invention, lesdits constituants clairs sont constitués par (ou comprennent) des corps contenant de la silice sous une forme appropriée, tels que :
- du verre au quartz broyé,
- du quartz broyé,
- du gel de silice,
- de l'anhydride silicique,
- du silicagel, certains de ces corps ayant la forme d'un colloïde que peut pénétrer l'ultra-violet. Ainsi, un matériau de construction photoluminescent à liant hydraulique, conçu selon l'invention, pourra avoir la composition "A" ci-après.
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Dans cette composition, qui est celle d'un béton photoluminescent, les charges minérales peuvent être employées individuellement de façon sélective, à concurrence de la quantité indiquée, ou associées les unes aux autres, à condition toutefois que leur granulométrie soit convenable pour que le matériau ait la résistance voulue (en recourant, par exemple,
à la courbe granulométrique de Fuller ou de Bolomey).
Les cristaux photoluminescents, l'agent de coalescence et l'eau peuvent être avantageusement conditionnés ensemble sous forme d'une dispersion, suspension ou émulsion aqueuse. Le gel de silice notamment se prête en effet à la préparation d'une suspension de la silice et du sulfure de zinc, suspension dans laquelle le sulfure de zinc sera reparti et ce, d'une façon stable.
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constituants clairs, faisant partie du- �atériau de construction
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pable de remplacer en tout ou partie T-=- liant hydraulique du ciment de béton et de conférer à la masse les deux propriétés d'être perméable aux rayons ultra-violets pour l'excitation des cristaux photoluminescents et aux radiassions visibles émises
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surface spécifique augmentée, donc leurr sensibilité accrue.
C'est ainsi que selon l'invention on peut réaliser un matériau photoluminescent à liant hydraulique et adjuvants
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"B" suivante :
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re composition donnée, on observera encore dans le cas présent que les charges minérales peuvent être employées individuellement ou associées, avec une granulométrie appropriée comme
déjà dit; qu'avantageusement les charges luminescentes, l'agent de coalescence, l'eau et l'adjuvant résineux peuvent être conditionnés ensemble sous forme d'une seule phase - dispersion, suspension ou émulsion aqueuse - avec le même effet que précédemment.
Il est possible encore, selon un aspect particulier de la présente invention, de fabriquer des matériaux photoluminescents comportant, non pas un liant hydraulique habituel, mais un liant de synthèse, c'est-à-dire une résine thermodurcissable ou thermoplastique, telle que du polyuréthane, un polyester, une résine époxyde, une résine acrylique ou une résine vinylique.
Dans ce cas, la formulation générale des mortiers
et bétons correspondante sera :
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On notera au passage que les cristaux photoluminescents, dans toutes ces formulations d'ailleurs, ne sont pas
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vent être aussi des cristaux photoluminescents du type oxyde <EMI ID=29.1>
intéressant de prendre, comme résine, une résine époxyde en masse liquide (Epikote 828 ou Araldite GY 250) représentant
100 en poids et, comme plastifiant, un polyamide en masse liquide (indice d'amide GY 250) représentant 52 en poids. De plus, les charges minérales à envisager pourront comprendre du silicate hydraté [pound]talc 0 15 microns) 50 en part pondérable; de la calcite (par exemple Durcal 40) représentant 100; et de la calcite (0 135 microns) représentant 50 en part pondérable.
On peut aussi adopter une formulation de matériau
à liant de synthèse pour béton synthétique, telle que "D" :
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- des cristaux photoluminescenta
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- un colloïde perméable à l'ultra-violet
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Voici un autre exemple de formulation pour béton synthétique à liant de synthèse :
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- Liant de synthèse
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- charges à pouvoir de transmission dans l'ultraviolet et le spectre visible
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Enfin, toujours suivant le même genre de conception, on donnera ci-après la formulation d'un sol synthétique autolissant
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- Charges
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Dans cette formulation, on peut remplacer les trois charges ci-dessus par l'agrégat quartz:corindon du type Hinarthit .
On peut aussi proposer un matériau formant revêtement de sol, à base de chlorure de polyvinyle (PCV) tel que le suivant :
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On peut remarquer que si la résine n'est pas par elle-même perméable aux rayons ultra-violets, on peut la dissoudre dans un solvant aromatique pouvant avoir des propriétés de captation d'énergie dans une bando de fréquence U.V. et de réémission dans une autre supérieure.
Suivant le deuxième aspect de la présente invention
(choix des résines comme "constituants clairs"), outre le fait que l'on s'est attaché à décrire des formulations de base de matériaux photoluminescents :
(a) matériaux traditionnels à liant hydraulique et adjuvant résineux,
(b) matériaux à liant de synthèse particulièrement, où les résines cristallines sont prises comme vecteur des éléments photoluminescents,
on s'est attaché, par ailleurs, à leur donner un caractère de perméabilité aux hautes fréquences de l'ultra-violet par le choix :
(a) de résines cristallines,
(b) de charges type composés silicium, silicate, mica
(c) de faibles charges pigmentaires du type calcite,
(d) de diluants ou solvants aromatiques de la série des benzènes par exemple.
On débouche ainsi sur la notion de photoluminescence en cascade, qui permet une plus grande mobilisation d'énergie
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Ainsi, l'énergie appliquée aux centres phosphorescents du type sulfure est accrue et, par conséquent, l'énergie lumineuse rémanée des matériaux également.
En outre, la surface spécifique de chaque centre photoluminescent étant accrue de l'ordre de dix fois par son association aux vecteurs résines cristallines, la surface de captât ion des rayonnements incidents est également augmentée.
Voici un exemple de luminescence en cascade :
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les charges de quartz et un diluant aromatique du type anthra-
0
cène capteront l'énergie de la raie 3.600 - 3.800 A pour la réémettre dans la raie 3.800 - 4.000, qui est le seuil inférieur de la plage de sensibilité du cristal SZn : Cu (0,003) hexago-
0
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On comprend ainsi que l'énergie transmise par les
éléments quartz et aromatiques s'ajoute à l'énergie captée par
les centres photoluminescents à sulfure de zinc pour accroître l'énergie lumineuse accumulée.
Dans de tels systèmes, on enregistre un effet de
rémanence toujours supérieur à la rémanence des centres photoluminescents seuls.
De plus, toujours dans le but d'accroître la transparence du matériau à l'ultra-violet et d'améliorer le passage
des radiations lumineuses, on peut avantageusement envisager,
selon l'invention, d'incorporer dans le matériau des substances
dites porophores ou porogènes dont les vacuoles sont des centres
de convergence lumineux, qui permettent d'obtenir des matériaux à struc ture cellulaire. En même temps que ladite transparence est accrue, les qualités mécaniques du matériau se trouvent améliorées grâce
aux charges associées à la résine combinée au pigment photoluminescent.
On peut proposer ainsi, selon la présente invention,
des formulations I, J, K telles que les suivantes :
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Enfin, à partir d'une armature plus ou moins souple constituée par des tissus et autres textures, on peut envisager de construire des matériaux stratifiés, forcés par une suc- <EMI ID=46.1>
- un tissu de verre (au quartz),
- une résine,
- une matte de verre (au quartz),
- une substance résineuse de finition (dite gel coat).
(Les résines ici considérées peuvent être du type polyester, polyuréthane ou époxy qu'on rend photoluminescent comme déjà expliqué) .
Le tout, qui est thermodurcissable, est soumis à l'action de la chaleur, ou bien il est catalysé à froid, de sorte qu'on obtient un matériau de revêtement ou matériau mince, photoluminescent dans la masse et suffisamment rigide, qui est utilisable en construction.
Voici des formulations possibles, L, M, N de ces matériaux de synthèse, pour les parties "substances résineuses d'enduction" et "substances résineuses de finition" :
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(b) - Eléments photoluminescents :
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(a) - Résine :
<EMI ID=50.1>
(b) - Eléments photoluminescents :
1. Sulfure de zinc en cristaux 20
2. Agent de suspension (gel de silice) 2
3. Microbilles de verre de quartz ou de
verre au borosilicate 18
REVENDICATIONS
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des éléments connus procurant une résistance mécanique requise
un liant, un produit photoluminescent et des constituants clairs incorporés dans la masse du liant, ces derniers constituants
étant choisis pour permettre la pénétration suffisante des radiations ultra-violettes de l'extérieur jusqu'au produit photoluminescent incorporé pour l'exciter, puis le passage des radiations lumineuses émises par le produit photoluminescent de l'intérieur du matériau vers l'extérieur.