Brevet FR2009706A1 — publié le 19700206

En vue de la fabrication d'éléments de construction en plâtre, on introduit généralement un semi-hydrate ss calciné par la voie sèche. Les gypses calcinés sont obtenus, par exemple, dans des cuves à chauffage indirect ou dans des fours tubulaires rotatifs à chauffage direct ou indirect, à partir de pierres à chaux concassées. On emploie aussi, pour fabriquer des éléments de construction en plus tre, des produits issus de broyage-calcination, car ces semi-hydrates06 de sulfate de calcium ont des temps de prise beaucoup plus courts, comparativement aux semi-hydrates précédemment cités.Ceci amène, dans la pratique de la fabrication des éléments de construction en plate, à une dépouille fondamentalement meilleure des formes du plate et, de ce fait, à une production vraiment industrielle des éléments finis Le mélange des masses de coulée des éléments de construction en pitre se fait ordinairement dans une cuve dotée d'un agitateur et dans laquelle le plâtre et 11 eau sont amenés dans un rapport déterminé, et agités ensemble jusqu'à obtention d'une consistance crémeuse de la bouillie.Cette agitation du mé lange eau-platre jusqu' l'obtention de la consistance crémeuse, offre cet avantage que des parties de plStre plus grossières ne peuvent pas sédimen- ter au cours de la première phase suivant le mélange avec l'eau, ce qui, autrement, aboutirait à des hétérogénéités dans l'élément de construction terminé.Le temps nécessaire à l'obtention de la consistance crémeuse dépend de la sorte de gypse utilisée et correspond au temps de prise respectif, c'est-dire que des plâtres à temps de prise plus long, tels que, par exemple, ceux qui viennent des cuves ou des fours tubulaires rotatifs, demandent plus de temps, pour atteindre à la consistance crémeuse, que les plâtres broyés, issus du procédé par broyagecalcination. Dès que la consistance crémeuse est obtenue, la bouillie plâtreuse est coulée dans les moules, et l'on attend, pour démouler, que la masse soit suffisamment durcie. A ce moment, l'hydratation du semi-hydrate F de sulfate de calcium en dihydrate de sulfate de calcium est très avancée, mais pas encore tout à fait complète. On laisse donc les éléments de construction ainsi fabri qués en place pendant un certain temps, jusqu ce qu'ils soient secs, ou bien, comme dans le cas du placo-platre, on veille à réserver une durée de repos prolongée correspondant à la chable de fabrication. On peut fréquemment se passer d'un séchage complet si cela n'est pas nécessaire eu égard aux utilisations envisagées. Les résistances des éléments finis fabriqués de cette manière sont déter- minées d'une part par la qualité du semi-hydrate @ de sulfate de calcium employé, d'autre part par le rapport entre l'eau et le plâtre lors de la préparation de la bouillie. La qualité des gypses s'apprécie d'après les normes valables dans chaque pays considéré, de meme que la qualité et la densité brute des éléments de construction obtenus. En Allemagne par exemple, pour la fabrication de plâtres de construction, c'est la norme DIN 1168, d'après laquelle les plâtres calcinés doivent avoir une résistance à la flexion-traction d'au moins 25 kp/cm et une résistance à la compression de 60kp/cm pour la plus grande quantité qu'il est possible de concentrer. Pour la fabrication d'éléments de construction en plaire, p. ex. de pla ques de parois, les conditions de la norme DIN 18. 163 conviennent; pour les plaques de plafonds, ce sera DIN 18 619 et, pour les placo-plres, DIN 181 80. Les plaques pour panneaux en plâtre sont fabriquées avec une densité brute de 0, 9 g/cm . Mais il peut y avoir, outre celles-ci, des plaques plus 3 légères, avec un poids à l'encombrement de 0, 7 g/cm , et d'autres plus lourdes, d'un pouds de 1,2 g/cm . Avec les plaques de plaints et les placo- plâtres, on ne devrait pas dépasser un poids à la surface déterminé. Par ailleurs, des résistances minimales précises devraient cependant être re- cherchées, pour éléments de construction en plâtre, d'après les normes DIN; par exemple, dans le cas des plaques de cloisons, il faudrait une charge de rupture d'au moins 100 kp au milieu de la plaque. Les semi-hydrates ss de sulfate de calcium commercialisables se trouvent sous leur concentration maximale, en sorte qutil se forme des corps d'une densité de 1 à 1,2 g/cm . Pour fabriquer aussi des éléments de cons- truction en plâtre de faible densité, ces semi-hydrates ss de sulfate de calcium doivent etre introduits avec une quantité de semihydrate relative~ ment faible, ctest-à-dire avec un rapport eau-platre plus élevé, pour atteint dre, après séchage, la densité désirée. La diminution de la concentration conduit cependant à un recul des valeurs de résistance de l'élément fini. Ces-valeurs, néanmoins, peuvent nletre-abaissées que que dans la mesure où le tolèrent les prescriptions normatives. D'autre part, il est souvent sou- vent souhaitable que les éléments de construction en plate puissent être fabriqués avec une faible densité, mais en même temps des propriétés mécaniques bonnes ou encore meilleures, ce qui permet, du m & e coup, de donner aux éléments finis des dimensions supérieures afin d'économiser le temps de travail sur le chantier de construction. Pour la fabrication de tels éléments de construction légers, à partir de semi-hydrate/3 de sulfate de calcium, on a préconisé l'addition de fils naturels, minéraux ou de verre, pour enrichir davantage les résistances nécessaires. Toutefois, les résistances ne sont pas, pour la plupart, essentiellement améliorées par ces appoints; en outre, le cotit de la fabrication de ces éléments en plate finis, s'élève notablement. C'est pourquoi l'on a préconisé, en vue de la fabrication d'éléments de construction en plate prêts à servir, l'addition de la modification ;79 du semi-hydrate de sulfate de calcium qui, on le sait, possède de meilleures propriétés mécaniques que la modification . Assurément, les concentra~ tions du semi-hydrate o( du sulfate de calcium sont très élevées, vers 300 à 350 g/100g d'eau, Avec ces concentrations, les éléments finis présent taient, après séchage, une densité de 1,6 à 1,7 g/cm .Si ces plates ou pour éléments de construction sont introduits avec une concentration sensi- blement plus basse, p. ex. 100 g de pitre pour 100 g d'eau, eu égard à la densité désirée plus basse de l'élément, conformément à la norme, les particules de platre sédimentent encore plus qu'avec les semihydrates/3 de sulfate de calcium. L'appoint de charges légères, telles que les joncs et analogues, a été préconisé dans la demande de brevet allemand T5536, pour prévenir la sédimentation et obtenir des éléments de construction en plate de faible densité. Toutefois, il se produit encore, avec ce procédé, certaines hétérogénéités dans l'élément fini. Le brevet britannique 1. 080. 025 propose d'agiter le mélange de semis hydrate o( et d'eau assez longtemps pour que la bouillie devienne suffisamL ment crémeuse du fait du début de prise, et qu'il n'y ait plus de sédimenta~ tion.L'inconvénient est alors que le processus d'agitation, avec le semis hydrate de sulfate de calcium lorsqu'il y a concentration de très faibles quantités de plâtre- doit durer très longtemps, jusqu'à ce qu'une grande partie du semi-hydrate o( de sulfate de calcium soit hydratée en dihydrate, afin d'atteindre à la structure crémeuse nécessaire à la coulée en moule; Malheureusement, du fait de cette hydratation partielle, les résistances diminuent très fortement dans l'élément de construetion fini, en sorte que les propriétés caractéristiques intéressantes du semi-hydrate de sulfate de calcium ne peuvent plus servir. On a encore proposé (BF 1. 439. 582) de broyer du platre/semi-hydrate 0( en poudre d'une finesse Blaine de 1000 à 6000 cm/g, de mélanger avec de la chaux finement divisée, exprimée en CaO, dans un pourcentage en poids de 0,2 à 10 (de préférence 1), puis dans une quantité d'eau de 40 à 50% en poids par rapport au mélange obtenu, d'agiter quelques secondes pour former une bouillie homogène, et d'ajouter à cette bouillie, avant le moulage en éléments de construction, une quantité dsacide sulfurique n'excédant pas la quantité stoechiométrique (par rapport à la chaux)a Mais il s'est avéré que ce processus aboutissait, dans l'élément de construction en plate, à une détérioration des propriétés mécaniques du. semi-hydrate 6 On a maintenant trouvé un procédé qui rend possible la fabrication d'élé- ments de construction en plabtre à partir du semi-hydrate o( du sulfate de calcium avec des densités normales ou inférieures, sans avoir à craindre les inconvénients mentionnés plus haut, et sans devoir employer d'adjuvants. Selon l'invention, le procédé de fabrication d'éléments de construction en tre à partir de semi~hydrate od de sulfate de calcium, est basé sur un pror ces sus hydrothermique d'obtention du semihydrate K de sulfate de calcium par exemple selon la demande de brevet publiée en Allemagne sous le No 1, 157. 128. D'après la présente invention, on obtient un semihydrate t de sulfate de calcium d'une grosseur granulaire moyenne de 7 à 15 -déter- innée avec le sizer Fisher-Subsieve d'après la méthode Kozeny-Carmann par une conduite adéquate du processus de cristallisation hydrothermique; le semi-hydrate ok du sulfate de calcium finement cristallisé ainsi obtenu, est séparé de la masse principale de liqueur-mère, et mélangé, encore humide, à la quantité d'eau désiré, gracie à quoi il se forme directement une bouillie crémeuse ne sédimentant pas; le mélange est immédiatement versé pour forZ mation des éléments de construction en pl tre de la densité recherchée. La conduite du processus de cristallisation hydrothermique en vue de la fabrication d'un semi-hydrateiv de sulfate de calcium d'une grosseur grande laire moyenne comprise entre 7 et 15 sous forme de bâtonnets finement cristallisés, d'une longueur maximale de 80 à l!i0 , , est appliquée par addition périodique et continue de germes supplémentaires à l'intérieur ou à l'extérieur de l'autoclave de réaction où se fait la recristallisation. La production des germes supplémentaires hors de l'autoclave de réaction proprement dit peut se faire par broyage mécanique de cristaux de semis hydrate o( de sulfate de calcium, mais aussi par production séparée dans un second autoclave.On peut de meme employer des germes finement mou- lus de semi-hydrate du sulfate de calcium. Il existe une autre possibilité: une partie de la bouillie de réaction est chauffée de façon continue, ou encore par portions, de 3 à 6 C au-dessus de la température de recristallisation, ce qui amène pareillement la for- mation de germes supplémentaires On peut alors retirer de ltautoclave une partie de la bouillie de réaction, et la surchauffer dans unappareillage approprié, ou, au contraire, procéder à la surchauffe dans l'autoclave luiZ même, avec un dispositif installé à cet effet. Il y a cependant avantage à produire les germes supplémentaires par réduction de la quantité utilisée en influence cristallomorphique, ou par abaissement de la valeur pH à 1,5, de préférence 2, Il y a intérêt à ce que cet abaissement de la valeur pH se fasse avec de l'acide sulfurique à 80% Si les mesures sont prises périodiquement, elles s'effectuent à des in tervalles de 5 à 200 minutes, de préférence, toutefois, à des intervalles de 60 à 120 minutes. Gracie aux dispositions décrites dans cette invention, il est possible d'obtenir des éléments de construction en plâtre en mettant à profit les grandes propriétés mécaniques du semiwhydrate d de sulfate de 3 calcium, avec des densités descendant jusqu'à 0, 5g/cm , et présentant encore des résistances répondant aux normes. On a constaté avec étonne ment que le semi-hydrate t de sulfate de calcium, d'une grosseur grande laire moyenne comprise entre 7 et 15 , présente des résistances méca niques optimales, dans des éléments de construction, avec une densité faible, comprise entre 0,5 et 1,4g/cm . En outre, pour améliorer des propriétés déterminées, comme p. ex. l'élasticité, on peut ajouter des substances dssappoint légères comme le bla?ton, la perlite, le styropor, & . ou encore des matières fibreuses comme la cellulose, le papier ou le verre. le tableau ci-dessous montre de quelles résistances mécaniques dispos sent les éléments de construction en plartre, et quelle est leur relation, à densités égales, par rapport aux produits de semi-hydrate (3 o Densité de l'élément de construction. 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 Résistance à la flexion-traction (kp/cm) Semi-hydrate p Z 7 15 25 34 45 58 Semi-hydrate &alpha;; 14 22 30 38 49 60 71 Résistance à la compression (kp/cm) Semihydrate p 6 12 21 37 66 110 150 Semi~hydrate os 14 25 50 77 120 162 205 Concentrations (g plâtre/100 g eau) 50 60 75 90 îoe 125 135 Ltexemple ci-dessous montre une des possibilités citées de la fabrication, selon l'invention, du semi-hydrate &alpha; de sulfate de calcium et des éléments de construction en plâtre en résultant. Exemple Dans un autoclave d'une contenance de 10 m , en-matériau V4A, an intro duit duit en continu 1, 8 m d'une suspension aqueuse de dihydrate de sulfate de calcium d'une teneur de 670 g de dihydrate par litre, La température de re- cristallisation se situe vers 118 C et la valeur pH dans l'autoclave est de 2, 5. On y dose, en même temps, 0,04 kg de carboxyméthylcellulose en solution à 1% pour 1, 8 m de boue de dihydrate. Il y a constamment, dans l'autoclave, une suspension de 2, 5 to au semihydrate &alpha; du sulfate de calcium déjà formé, qu'un conduit barboteur peut faire passer à travers un détendeur d'une centrifugeuse. Cette dernière est ali- 3 mentée avec 2 m à l'heure de la suspension de semi-hydrate provenant de l'autoclave, de sorte que cette suspension contient env. 500 g de semitydrate au litre. On retire ainsi de la centrifugeuse 1000 kg/h (matière sèche) de semis hydrate de sulfate de calcium. Les cristaux de semi-hydrate()( présentent la grosseur granulaire moyenne désirée, entre 7 et 15 l5. Selon la présente invention, pour obtenir ce matériau finement cristallisé, on introduit dans l'autoclave, au moyen d'une pompe doseuse, à intervalles de 60 minutes, 1,8 kg d'acide sulfurique à 80% par tonne de dihydrate. La quantité de ce dernier introduite à ce moment précis est aussitôt transfor- mée en fin matériau d'amorçage du semi-hydrate 0( de sulfate de calcium, gracie à quoi la quantité de germes s'élève brusquement dans ltautoclave, et la grosseur granulaire moyenne désirée des cristaux de semihydrates 0( est obtenue. La matière humide centrifugée, d'une humidité adhérante d'environ 15% est alors agitée, selon le rtle envisagé, avec la quantité d'eau corses. pondante et, le cas échéant, avec les substances d'appoint, jusqu'à former une bouillie homogène qui est moulée en éléments finis. Pour la fabrication de plaques de cloisons selon DIN 18. 163, on mélange 1180kg de semi-hydrate &alpha; de sulfate de calcium humide avec 730 kg d'eau, en une bouillze homogène, puis on coule en moule. Après séchage, les plaques ont une densité de 0,92 g/cm et une charge de rupture de 400 kp. Pour la fabrication de plaques de coMtruction pour parois minces à haute résistance à la flexion-traction, on mélange 1180 kg de s emi-hydrateot de sulfate de calcium humide avec une bouillie de 1. 365 kg de pulpe de papier, après quoi l'on coule en pièces finies de la minceur désirée. La pulpe de par pier comprend 1. 250 kg d'eau, 15 kg d'amidon soluble à l'eau froide et 100kg de vieux papier broyé en agrégat approprié et mélangé à l'eau. Les éléments 3 finis ont, après séchage, une densité de 0, 65 g/cm , une résistance à la flexion-traction de 40 kg/cm et une résistance à la compression de 48kg/cm. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication d'éléments de construction de haute résistance mécanique, par recristallisation hydrothermique de dihydrate de sulfate te de calcium en semi-hydratle sulfate de calcium finement cristallisé, en autoclave, par mélange du semi-hydrate o( avec de l'eau, et moulage du mélange après obtention d'une consistanee crémeuse, ne sédimentant pas dans les moules, caractérisé en ce que, lors de la recristallisation hydro- thermique, on obtient un semi~hydrate o4ode grosseur granulaire moyenne de E à 15 par addition continue ou périodique de germes supplémentaires à l'au toclave de réaction et/ou par obtention périodique ou continue de germes addi- tionnels à l'intérieur ou à l'extérieur dudit autoclave, en ce qu'en outre, la masse principale de la liqueur-mère est séparée de la suspension obtenue de semilhydrateo et en ce qu'enfin le semi-hydrate o( est mélangé, encore humide, à de leaur gravie à quoi il se forme une bouillie crémeuse, ne sédimentant pas, qui est moulée en plaques de plate. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le semiiydrate 0( de sulfate de calcium déjà obtenu est broyé mécaniquement et, par por- tions ou en continu, est amené à l'autoclave de réaction en tant que germes additionnels. 3. Procédé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les germes de semi-hydrate &alpha; de sulfate de calcium sont obtenus dans un second auto, clave et acheminés, par portions ou en continu, vers l'autoclave de réaction proprement dit. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que des semis hydrates du sulfate de calcium sont acheminés, par portions ou en continu, vers l'autoclave de réaction, à titre de germes cristallins. 5. Procédé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les germes additionnels de semi-hydrate &alpha; de sulfate de calcium sont obtenus par réduction de la masse en influence cristallomorphique, à intervalles périodiques, en autoclave de réaction. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les germes additionnels de semi-hydrate o de sulfate de calcium sont obtenus par élé- vation, à intervalles périodiques, de la température au-dessus de la température de recristallisation dans une partie de la bouillie en réaction à l'inté- rieur de l'autoclave de réaction, avec un système de chauffage approprié. 7. Procédé selon les revendications I et 6, caractérisé en ce que les ger mes additionnels de semi-hydrate oi de sulfate de calcium sont obtenus en continu par élévation de la température au-dessus de la température de recristallisation, dans un courant partiel séparé du réacteur principal. 8. Procédé selon les revendications 1, 6 et 7, caractérisé en ce que la température est élevée de 3 à 60C au-dessus de la température de recristal- lisation. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les germes ad ditionnels de semi-hydrate X de sulfate de calcium sont obtenus par abaisse ment de la valeur pH à intervalles périodiques. 10. Procédé selon les revendications 1 et 9, caractérisé en ce que les germes additionnels de semihydrate ' de sulfate de calcium sont obtenus par abaissement de la valeur pH à intervalles de 5 à 200 minutes, de préférence, toutefois entre 60 et 120 minutes0 11. Procédé selon les revendications 1, 9 et 10, caractérisé en ce que la valeur pH est abaissée à 1,5 à 2 de préférence. 12. Procédé selon les revendications 1, 9, 10 et 11, caractérisé en ce que, pour abaisser la valeur pH, on dose, dans l'autoclave, de l'acide sulfurique à 80%. 13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on ajoute des charges légères ou des fibres telles que le bl8hton, la cellulose, le styropor ou de la pulpe de papier, au mélange aqueux de semihydrater(de sulfate de calcium. 14. Procédé selon les revendications 1 et 13, caractérisé en ce que les éléments de construction en plate obtenus ont une densité de 0, 5 à 1,4, de préférence de 0, 6 à 1,3 g/cm .