Brevet FR2135671A1 — publié le 19721222

La présente invention concerne un procédé de fabrication de moulages poreux, selon lequel une matière silicatée est mise en réaction avec des silicates alcalins et de l'eau, le produit de cette réaction étant séché, broyé et chauffé éventuellement en 5 même temps que des agrégats. Il existe déjà de nombreux procédés de fabrication de produits alvéolaires à partir de silicates et de verre, mais ces procédés connus requièrent un pré-traitement compliqué des matières mises en oeuvre, par exemple des opérations de fusion et de mise en 10 solution, ou bien les propriétés telles que la résistance à la compression et la résistance au gel laissent beaucoup à désirer. Il est également déjà connu de fabriquer des masses poreuses à partir de silicates alcalins avec des charges telles que du quartz, de la magnésie, au mica, de l'amiante, du basalte et autres farines de 15 roches, en épaississant les mélanges et en les chauffant de façon que par suite de 1'évaporation rapide de l'eau il se produise un gonflement du silicate. A de tels mélanges on ajoute aussi, pour augmenter le nombre de pores, des corps dégageant des gaz, comme par exemple du carbure de silicium. Ces procédés ont cependant des 20 inconvénients considérables parce que les moulages obtenus selon ces procédés présentent une résistance à la compression insuffisante et une dégradation chimique eh présence d'eau lorsqu'ils ne contiennent qu'une faible dose de charges, tandis que si cette dose est élevée ils n'ont pas de structure alvéolaire régulière. 25 Tous ces inconvénients sont évités par le procédé selon l'invention qui consiste à mélanger aux silicates alcalins une matière silicatée cristalline sous forme broyée, dans un rapport pondéral de 2 à 6 : 1, et, pour obtenir le produit de réaction, à chauffer dans un récipient clos,, à une températtire de 140 à 500°G, 30 à volume constant du système et sans passer par la phase vapeur, le mélange contenant environ 15% d'eau en poids rapporté à la substance sèche. Lts moulages obtenus selon l'invention ont, à densité apparente égale, une plus grande résistance à la compression; ils 35 isolent mieux parce que leur structure alvéolaire est plus régulière; ils assurent une bonne isolation acoustique et en cas d'incendie se comportent mieux que le verre expansé ordinaire. Ils se laissent usiner de n'importe quelle façon, par exemple par découpa- / Copy 72 16291 2 2135671 ge, vissage, clouage, perçage, sciage, fraisage et meulage. Le pouvoir de liaison vis-à-vis du mortier, de la chaux, du plâtre, du ciment et du béton, est très bon. Dans un mode d'exécution du procédé selon l'invention 5 la réaction a lieu à volume constant et sans passer par la phase vapeur. Les modifications d'état que peut subir un mélange déterminé de matières lors de son chauffage au-dessous de sa propre pression de vapeur dépendent du degré de remplissage du récipient, c'est-à-dire du rapport du volume du récipient au volume de la quan-10 tité de substances utilisée ou, lorsque ce dernier est connu, du volume du système ou du récipient. Les variations d'état qu*un mélange de composition déterminée peut subir à volume différent mais constant sont diverses. Il a maintenant été constaté qu'il existe une variation 15 d'état optimale du système au cours de laquelle il se forme un produit de réaction qui, après déshydratation entre 140 et 500°C et après broyage à la finesse d'une farine, peut être mis dans des moules, être porté dans ceux-ci à des températures entre 700 et 900°C et s'expanser aisément pour former des moulages à structure 20 alvéolaire optimale sans adjonction d'agents porogènes. La transformation d'état optimale résulte d'un degré de remplissage déterminé du récipient par la substance à transformer. Cet effet, mis à profit dans les exemples d'application donnés plus loin, se manifeste notamment par le fait que lors de la réaction la substance 25 ne perd pas d'eau par évaporation. A la fin d'un temps de réaction de deux heures on ouvre le récipient à la température de réaction et, à cette température, une pesée révèle qu'il n'y a pas eu de perte d'eau. La matière première est de préférence une farine de roche 30 silicatée de basalte, de porphyre et de syénite néphélinique, mais d'autres roches et minéraux silicatés pulvérulents, fibreux et feuilletés, conviennent bien aussi. Les silicates alcalins peuvent être complétés par des borates, des phosphates et d'autres corps formateurs de verre, et la quantité d'eau nécessaire pour que la 35 réaction s'effectue est de préférence apportée par utilisation d'hydrates de ces sels. A une température de réaction de 200°C il faut, pour un mélange constitué de 100g de basalte, de 40g de NaoSi0„.5Ho0 et de d. O G. 15g de HoB03, une quantité de substance de 570g par litre de volume 72 16291 O yj 2135671i du récipient, ce qui représente un degré optimal de remplissage. La pression de vapeur régnant dans le récipient clos est égale, à la fin du processus réactionnel, à environ' 1 bar, c'est-à-dire qu'il règne à peine une surpression dans le récipient. Etant donné 5 qu'avec un degré de remplissage moindre l'eau s'évapore, ce qui peut être déterminé par la perte de poids mesurée par pesée après ouverture du récipient, et donc qu'un degré de remplissage plus faible produit une plus forte pression de vapeur dans le système, il se peut que lors de la réaction on ne soit pas en présence d'un 10 équilibre du système obéissant à une loi. 2n conséquence, le processus décrit comme représentant la variation d'état optimale engendre un produit instable ou métastable qui se distingue notamment après un supplément de déshydratation et de broyage fin, par une teneur en énergie accrue. Après la déshydratation à également 15 200°C dans le récipient ouvert le produit préliminaire contient encore environ 2,5% d'eau; au-dessus de 700°C il commencé à devenir visqueux. On a constaté que dés produits de déshydratation obtenus à partir de produits de réaction à variation d'état optimale pren-20 nent, lorsqu'ils sont chauffés jusqu'à la température de formation d'une mousse, une structur . alvéolaire qui n'est que peu influencée par une variation de cette température de + 30°C, donc par exemple entre 720 et 780°C, ou par variation des temps pendant lesquels ils sont maintenus à ces'températures, dans les limites 25 de 10 à 30 minutes. Dans ces limites de température et de temps le diamètre des bulles est de 1 à 2mm. Si l'on chauffe au-delà de ces fourchettes de température et/ou de temps, on peut atteindre une structure plus grossière et aussi une large variation de la grosseur des bulles, ce qui est favorable du point de vue de l'iso-30 lation acoustique. Etant donné que la structure alvéolaire est peu influencée par la durée du chauffage, on peut fabriquer des moulages de plus grande épaisseur qu'avec du verre alvéolaire ordinaire; en d'autres termes, on peut, en prolongeant là durée du chauffage, provoquer la formation de bulles même au coeur dé moulages épais. 35 Une addition de petites quantités, par exemple de 0>-l à 5%, de composés à faible tension de surface comme TiO^ et V^O^", au mélange de base, s'est révélée avantageuse, car grâce à la faible tension superficielle la température de réaction et la température de forma 72 16291 4 21356711 tion do mousse st.- trouvent abaissées. De plus, l'épaisseur de paroi des bulles est réduite, le produit alvéolaire devient encore plus léger. La densité apparente Ces moulages obtenus par le procédé selon l'invention est d'environ 0,2g/cm3. Par addition de composés 5 qui réduisent la tension superficielle, cotte densité peut être abaissée à 0,15g/cm3. Le nombre de bulles par cm3 du moulage peut être diminué, sans modification de la grosseur des bulles, et la résistance à la compression du moulage peut en même temps être considérablement 10 accrue lorsque l'on ajoute au produit déshydraté obtenu par le procédé selon l'invention des corps rocheux, tels que par exemple delà poussière de basalte, à raison de 20% en poids au maximum. Les résistances à la compression atteintes par ce moyen sont nettement plus élevées et peuvent, si l'on réduit davantage le nombre de 15 bulles, être portées jusqu'aux valeurs présentées par les briques classiques. Cependant, le pouvoir isolant'-de ces dernières se trouve dépassé de beaucoup. Par addition de colorants céramiques on peut réaliser des effets de couleur analogues à ceux ce glaçures colorées. 20 Exemple 1 100g de mélaphyre sont broyés jusqu'à une granulométrie de 0,1 à lmm puis mélangés à 40g d'hydrate de métasilicate de sodium NagSiO^.SHgO et à 15g d'acide borique HoB0o. Dans un récipient ayant une capacité de 1000 cm3 on introduit 570g do ce mélange, on 25 ferme le récipient et on le porte avec son contenu à 200°C, température que l'on maintient pendant 2.heures. Le produit de réaction contient, à 200°C, la totalité de l'eau introduite par l'hydrate èt l'acide borique. Cette eau est alors chassée par déshydratation opérée à 200°C dans le récipient ouvert, après quoi il n'en reste 30 plus que 2,5%. Le produit séché et broyé à une granulométrie de 0,1 à lmm est versé dans un moule métallique poteyé, on chauffe pendant 30 minutes à 750°C et on refroidit lentement durant 2 heures. Exemple 2 35 Selon le procédé décrit à l'exemple 1, on chauffe pendant 2 heures à 175°C un mélange de 100g de poudre de basalte, de 40g de Na^SiOo.5H20, de 15g de H^BO^ et de 10g de Ti02, le degré de remplissage étant de 580g de matière par litre de capacité du récipient. Après séchage et broyage à une granulométrie maximale de 0,5mm est 72 16291 3 2135671 effectué le chauffage du produit de réaction à 800°C, interrompu après 30 minutes et suivi d'un refroidissement durant 2 heures jusqu'à la température ambiante dans un four de revenu. Le moulage obtenu présente de petites bulles ayant un diamètre de 2mm. 5 Exemple 3 80g du produit de réaction séché obtenu selon l'exemple 1 sont mélangés à 20g de poudre de basalte et chauffés à 800°C dans •an moule métallique. On obtient un moulage poreux ayant une très grande résistance à la compression et dont les pores ont un diamè-10 tre maximal de 2mm. Un mode d'exécution du procédé selon l'invention sert à fabriquer des corps moulés poreux à partir de mortier de chaux; il consiste à ajouter au produit de réaction du mortier de chaux et éventuellement un agent gonflant. Les moulages ainsi obtenus se 15 différencient de moulages fabriqués de manière analogue, par exemple de briques légères de sable calcaire et de moulages en béton au gaz, par une résistance à la compression plus élevée. Les produits de réaction selon l'invention accélèrent en outre le processus de prise ou durcissement. 20 II existe déjà des procédés pour améliorer les processus de prise et de durcissement des mortiers, c'est-à-dire pour accélérer la réaction entre les composants du liant. C'est ainsi que l'on peut fabriquer à partir de mortier de chaux des briques (briques de sable calcaire); pour ce faire on éteint des mélanges de 25 chaux vive et do sablu, on les met sous forme de briques dans des presses et on les soumet alors à l'action do vapeur d'eau surchauffée à une pression de 8 bars, pendant 8 à lOh dans un autoclave de durcissement. Il se forme ainsi un silicate de calcium hydrogéné qui lie les grains de sable. La résistance du moulage de mortier 30 en cours de durcissement est d'autant plus grande que ce mortier est dense, c'est-à-dire que ses vides intérieurs sont plus petits. Pour éviter ces vides dans une large mesure une poly-(hétéro)-disporsité est nécessaire. Etant donné qu'au contraire dans le cas de briques lêgè-35 res de sable calcaire lus vides intérieurs doivent c-tre agrandis afin'd'assurer une meilleure isolation thermique, il faut pour ces briques légères de sable calcaire assurer une liaison considérablement meilleure des grains de sable par formation renforcée de sili- 72 16291 6 2135671 i cato de calcium hydrogéné. On s'efforce d'y parvenir par une élévation de la pression et de la température dans l'autoclave, mais on n'y parvient que dans une mesure qui, en ce qui concerne la résistance à la compression de ces briques, est insatisfaisante. 5 II a maintenant été trouvé que le fait d'ajouter les produits de réaction fabriqués selon l'invention augmentait le pouvoir de liaison des mélanges de mortier et, de ce fait, la résistance à la compression des moulages fabriqués à partir de ces mortiers de chaux. Le processus de durcissement des mélanges au 10 mortier de chaux est considérablement accéléré même lorsque le produit de réaction n'est ajouté qu'à raison de 2 à 5%, calculé sur la quantité de chaux. Si ce produit est ajouté à raison de 10% de la quantité de chaux, l'accélération est encore plus grande. Il est particulièrement avantageux de broyer finement le produit de 15 réaction. Les mélanges de mortier auxquels on a ajouté des produits de réaction silicatés sont des mélanges de mortier améliorés et peuvent être mis en oeuvre dans tous les domaines d'application classiques. De plus, les temps de prise et de durcissement sont considérablement raccourcis. 20 II est également possible d'utiliser en plus des silica tes broyés très finement, cbtuaus par attaque de matière silicatée par des silicates alcalins en solution aqueuse et par concentration de la solution jusqu'à l'état sec. Exemple 4 25 Des mélanges composés de 300g de sable 150g de chaux vive 10g de produit de réaction silicaté sont éteints à l'eau, mis en forme de briques dans des presses, 30 puis soumis pendant 2 à 5 heures dans un autoclave de durcissement à l'action de vapeur d'eau surchauffée à 8 bars. Exemple 5 Des mélanges selon 1'exemple 4 sont éteints en eau, déversés dans des wagonnets dans lesquels, après addition de poudre 35 d'aluminium porogène, ils sont amenés à gonfler. Puis la masse s'épaissit et est découpée aux dimensions.désirées à l'aide de scies constituées par un fil d'acier. Les moulages ainsi divisés sont introduits dans des autoclaves de durcissement dans lesquels 72 16291 7 2135671i ils sont durcis au moyen de vapeur surchauffée à 10 bars et 180°C, de sorte qu'ils prennent leur forme (résistance à la déformation) et leur résistance mécanique définitives. Le temps de 10 à 12 heures pendant lequel ils doivent être maintenus en autoclave peut 5 être réduit de plus de 50%,- ce qui n'empêche que l'on assure des accroissements considérables de la résistance à la compression. Exemple 6 Un mélange de mortier composé de 300g de sable 10 140g de chaux - 30g de ciment Portland 15g de produit de réaction durcit à l'air en 24 heures en formant du silicate de calcium hydrogéné. 15 Un autre mode d'exécution du procédé selon l'invention consiste-à ajouter à la matière de base des acides de substances oxygénées non métalliques, pluribasiques, faibles à tout au plus moyennement forts, en quantité sensiblement équirnolaire par rapport aux silicates alcalins, et/ou de l'hydroxyde d'aluminium finement 20 réparti (gel d'alumine), et à effectuer la réaction sous une pression de vapeur d'eau que 1 on laisse croître au maximum jusqu'à 12 bars, de sorte que le produit de réaction contient des gels de silicate de sodium-aluminium formés à la pression d'environ 1 bar, et, la pression augmentant, des cristaux de ces gels, tels que 25 l'analcime et des zéolites. Alors que dans le mode d'exécution du procédé selon l'invention la constance d'humidité durant le processus réactionnel a été assurée par le choix d'un degré de remplissage optimal, dans la variante dont il est maintenant question la formation de silica-30 tes de sodium-aluminium à teneur en eau est assurée par l'addition d'une quantité, équimolaire par rapport au silicate alcalin, d'acides de corps non métalliques pluribasiques, faibles à tout au plus moyennement forts, contenant de l'oxygène. Il se forme alors, suivant la pression de vapeur d'eau, des précipitations des silicates 35 de sodium-aluminium sous forme de gels ou de cristaux. A la place d'un acide faible pluribasique on peut aussi utiliser partiellement de l'hydroxyde d'aluminium-finement réparti (gel .dla.lumine). Lors du chauffage du mélange dans le récipient il se forme des fusions par suite d'un abaissement très considérable du point de fusion, 72 16291 8 2135671* abaissement qui est dû à la teneur en eau et en acide. C'est ainsi que par exemple le point de fusion de KgSigO^ qui, à l'état pur, est de 1015°C, est abaissé à environ 500°C par addition d'environ 8% d'eau, tandis que si de plus on ajoute un acide, par exemple de 5 l'acide borique, la fusion se produit dans le champ des températures de réaction utilisées avec le procédé selon l'invention. La matière en fusion obtenue par le procédé selon l'invention est notamment capable de.dissoudre des quantités relativement grandes de plagioclases et de former par réaction la molécule 10 NagQ.AlgQ^^ Si02 qui, si les conditions d'état varient, par exemple si la surpression de vapeur d'eau s'accroît, est à nouveau séparée sous forme d'analcime (NagO-AlgO^^ SiOg.HgO). -L'analcime magmatique cristallisée en primaire existe aussi dans la nature, bien que la formation purement hydrothermale soit plus fréquente. 15 Dans cette variante du procédé on a la possibilité, en faisant varier les conditions d'état, de produire des moulages poreux analogues au verre qui ont des structures très différentes, à savoir une gamme de moulages dont la densité apparente et la résistance à la compression vont en augmentant en fonction de la sur-20 pression de vapeur d'eau atteinte dans le récipient de la réaction, à laquelle la réaction fut interrompue et qui est déterminante pour la teneur en zéolite du produit de réaction. Il se forme en effet, selon la valeur de la surpression de vapeur d'eau, des précipitations des silicates de sodium-aluminium sous forme de gels ou de 25 cristaux. Dans la forme cristalline il s'agit de zéolites qui peuvent se former hydrothermalement, c'est-à-dire à partir de gels de silicates de sodium-aluminium, ou de façon primaire par séparation de la matière en fusion. Dans la forme de gels il s'agit de silicates de sodium-aluminium pouvant s'etre formés tant par précipita-30 tion dos gels que par solidification vitreuse. Il est donc important de noter que dans cette variante du procédé selon l'invention la structure du produit de réaction dépend essentiellement de la surpression de vapeur d'eau, de sorte que les caractéristiques des produits finis, .lesquelles dépendent 35 des propriétés des produits de réaction, peuvent être modifiées en agissant sur cette surpression. Dans des formes d'exécution préférées du procédé selon l'invention, on met en oeuvre, outre des silicates alcalins à teneur en eau, une autre matière silicatée. De préférence cette ma 72 16291 9 2135671 tière silicatée est constituée par dos farines de roches riches en augirine, des zéolites naturelles ou artificielles et/ou d'autres silicats aisément fusibles. Mais il faut, d'une façon générale, entendre par l'expression "matière silicatée" tous les. silicates 5 naturels et artificiels, tels que les roches silicatées, les quart-zites, les cendres volcaniques, les scories de haut fourneau, et même le sable de construction ordinaire. Si la matière silicatée ne contient pas d'aluminium il faut, dans le cas de la variante du procédé selon l'invention qui vient d'être traitée, ajouter au 10 mélange servant de matière première m hydroxyde afin qu'en tout cas lors de la réaction il se forme des silicates d'alcali-aluminium sous forme de gel ou de composés cristallins. Les produits de la réaction sont de préférence soumis à un broyage fin, car ils sont essentiellement composés de cristaux et non pas, 15 comme dans la première variante duprocédé selon l'invention, essentiellement de gels. Exemple 7 On a broyé finement 500g d'une roche basique riche en plagioclase (basalte, bytownite, anorthosite), et on y a ajouté 20 212g de métasilicate de sodium pentahydraté et 82g d'acide borique (H3B03). Ce mélange fut al rs chauffé à 200°C dans un récipient d'une contenance de 1,3 litre muni d'un manomètre et d'une soupape de sûreté. La surpression de vapeur d'eau s'élevé lentement dans le récipient. Cette phase du procédé fut interrompu lorsque cette 25 surpression atteignit une valeur prédéterminée. Le produit de réaction ainsi obtenu fut séché à 200°C, puis broyé fin et porté à une température entre 700 et 900°C dans un moule. Cette façon d'opérer fut répétée plusieurs fois, le processus de transformation étant interrompu à différentes pressions. De cette façon on obtint 30 des moulages ayant différentes résistances à la compression et différentes densités apparentes, comme indiqué au tableau ci-dessous. Surpression de Résistance à Densité vapeur d'eau (bar) la compression apparente (lcg/cm2) Cg/cm3) 0,15 à 0,18 0,21 0,27 0,32 0,37 0 ,41 0,45 '0,50 35 0 à 1 2 5 8,75 10,5 40 11,3 11 r6 12 10 à 20 25,6 37 47.5 57 65.6 73,3 80 72 16291 2135671 Exemple 8 On a chauffe pendant 2h à 200°C en vase clos un mélange composé de 50g de sable broyé, de 20g de métasilicate de sodium pentahydraté, de 7,5g a'hydroxyde d'aluminium (gel d'alumine). Le 5 produit de transformation ainsi obtenu fut alors séché à 200°C, broyé et placé dans un moule métallique. Lors du chauffage à environ 950°C il se forma un corps alvéolaire à fines bulles que l'on refroidit dans le four de revenu à verre pour passer on deux heures de 500°C à moins de 50°C. 10 Exemple 9 On a. chauffé en vase clos à 200°C un mélange composé de 82g d'acide borique, de 212g de métasilicate de sodium pentahy-draté et de 80g d'hydroxyde d'aluminium. On obtint de cette façon un silicate d'alcali-aluminium ayant la composition mMegO.AlgO^. 15 nSi0o.pHo0 + qH„B0o. Les conditions pour la formation de ce produit C. £ wf de transformation sont le milieu alcalin déterminé créé par l'addition d'acide borique, la température de réaction dans le récipient, et la surpression de vapeur d'eau. Le produit de transformation obtenu est alors séché à 200°C et broyé finement. Dans cet 20 exemple d'exécution la forme de gel préférée pour le produit de transformation est celle qv i conduit à des produits finis dont la densité apparente est faible. Le gel pulvérulent obtenu en tant que produit de transformation fut travaillé comme décrit en détail ci-après : 25 a) La poudre de gel fut chauffée à 800°C dans un moule métallique, sans aucune addition. Il se forma ainsi, avec production de mousse, des moulages vitreux et poreux ayant une très faible densité apparente, de l'ordre de 0,2 g/cm3. b) La poudre de gel fut mélangée à de la poudre de basalte dans le 30 rapport pondéral de 1 : 1 et chauffée à 900°C dans un moule métallique. Il se forma ainsi vin moulage alvéolaire qui avait sensiblement la composition chimique du verre ordinaire, à savoir 12,2% de formateurs de verre (Si02, B20^, A120„), 12,9% d'oxydes de métaux bivalents (CaO, MgO, FeO) et 14,3% de RûgO. La densité apparente 35 du corps poreux étant comprise entre 0,2 et 0,3 g/cm3. c) La poudre de gel fut mélangée à de la poudre de basalte dans le rapport pondéral de 3:4. Par chauffage à 900°C on obtint un moulage ayant une densité apparente d'environ 0,3 g/cm3. 72 16291 ii 2135671 d) En mélangeant la poudre de gel à de la poudre de basalte dans le rapport de 1:2 puis en portant ce mélange à 950°C on obtint un moulage ayant une densité apparente de 0,5 g/cm3. exemple 10 5 Le procédé mis en oeuvre comme dans l'exemple 9 fut répé té, mais au lieu du basalte on utilisa une matière rocheuse riche en aegirine. Les moulages formés à partir des mélanges de la poudre de gel et de cette matière avaient une densité apparente comprise entre 0,08 et 0,20 g/cm3. Des résultats analogues sont également 10 obtenus lorsque l'on met en oeuvre à la place de la matière ^rocheuse riche en aegirine -une autre matière silicatée aisément fusible. * * * La présente invention a trait également à un dispositif de chauffage, dans des moules métalliques, du produit de transformation obtenu par le procédé et broyé, pendant un temps pouvant 15 atteindre environ 30 minutes, à des températures entre 700 et 900°C, suivi d'un refroidissement à la température ambiante opéré sur environ deux heures. . , Avec le procédé selon l'invention il se forme des corps moulés lors du traitement thermitjue du produit de transformation 20 obtenu de la manière décrite, ce traitement thermique étant effectué dans des moules métalliques. Le dispositif selon l'invention doit permettre de façon rationnelle et à une échelle industrielle le traitement thermique du produit de transformation pour obtenir les moulages. L'utilisation de fours tunnels, habituelle en fabrication 25 industrielle, présente l'inconvénient que le temps de refroidissement, long par rapport à la durée du traitement thermique puisqu'il peut facilement atteindre dix fois celle-ci, nécessite des parcours refroidisseurs si longs,par rapport au trajet de traitement thermique, qu'un tel mode de fabrication apparaît comme irrationnel. 30 En outre, le refroidissement doit être effectué autant-que possible selon 'une caractéristique optimale, afin qu'il ne se forme dans les moulages aucune contrainte susceptible de nuire à la bonne tenue de ceux-ci. Ce problème est résolu par l'invention qui a conçu un 35 dispositif caractérisé par le fait qu'il comprend d'une part un four à cloche avec une plaque de foyer sur laquelle est posé un empilage de moules et avec une cloche refroidisseusenaunie d'élé- 72 16291 12 2135671 ments chauffants qui est engagée au-dessus de la plaque de foyer et peut être relevée, et d'autre port une seconde cloche refroidis-seuse relevable engagée au-dessus de la plaque de foyer et dont les propriétés sont choisies en fonction de la caractéristique de 5 refroidissement désirée. L'invention fait donc usage d'un four à cloche dont la structure est dans son principe connue par les fours de recuit de fil métallique, mais qui toutefois n'a pas été utilisé, jusqu'à présent» pour fabriquer des corps moulés poreux analogues au verre. 10 Un four à cloche offre la possibilité de recevoir sous la cloche un grand nombre de moules empilés les vins sur les autres, si bien qu'en une seule opération on peut produire un grand nombre de moulages. Toutefois, un avantage particulier est qu'à l'aide d'une cloche de refroidissement spéciale il est possible de modifier 15 dans de larges limites la caractéristique du refroidissement et régler celle-ci sur un déroulement optimal. C'est ainsi par exemple que la cloche refroidisseuse peut être constituée par une cloche métallique disposée, lors du chauffage, entre la cloche de chauffage et l'empilage de moules. Cette cloche métallique se trou-20 ve donc chauffée en même temps que les moulés, de sorte que lorsque l'on ôte la cloche de chauf°age en la soulevant la cloche métallique protège les moulages contre un refroidissement rapide par la basse température ambiante. La capacité calorique des parties du four disposées au-dessous de la cloche de chauffage et le pouvoir 25 de transmission calorifique de la cloche métallique peuvent être adaptés l'un à l'autre de façon qu'il faille deux heures pour assurer le refroidissement des moules. Comme déjà mentionné, une cloche métallique disposée entre la cloche chauffante et la pile de moules empêche, à cause de sa température initiale élevée, que les moulages 30 ne se refroidissent trop rapidement lorsqu'ils se trouvent encore dans le champ de températures élevées. Pour éviter des contraintes dans les moulages il peut cependant être important que le refroidissement ne s'effectue pas trop rapidement dans les zones de température inférieures, alors 35 que dans les zones de température supérieures le refroidissement peut être plus rapide, afin de ne pas allonger démesurément la durée totale du refroidissement. Dans ce cas, il peut être avantageux d'utiliser une cloche de refroidissement qui est mise en place en 72 16291 13 2135671 remplacement de la cloche de chauffage et est constituée en un matériau isolant, de sorte qu'elle- peut être considérée comme étant line cloche isolante. Cette cloche n'a donc pas, lorsqu'elle est engagée sur la pile de moules après enlèvement de la cloche de 5 chauffage, la température élevée de cette pile, de sortè qu'elle exerce une action refroidissante considérable sur les moules. En conséquence la pile de moules /Bveîes moulages subit tout d'abord un refroidissement relativement rapide jusqu'à ce qu'un" équilibre thermique soit atteint entre les moules' et la cloché isolante. Il 10 se produit ensuite, à cause des propriétés isolantes de cette dernière r une cession calorifique considérablement ralentie; de sorte que dans la zone des températures déjà voisines de la* .température ambiante le refroidissement n'a lieu que très' lentement. Afin que la mise en place d'une cloche isolante froide ne provoque pas un 15 refroidissement trop rapide des moulages dans la zone des températures élevées, la cloche isolante peut être munie d'éléments de chauffage à l'aide desquels elle peut être préchauffée à une température moyenne. Il est clair que par le choix de la température de préchauffage de la cloche isolante et du matériau dont elle est 20 composée on peut agir dans de larges limites sur l'allure du refroidissement afin d'assur r des résultats optima, sans qu'il faille pour cela des systèmes de régulation compliqués ou prolonger excessivement la durée du refroidissement. Un autre avantage du dispositif selon l'invention réside 25 dans le fait qu'il permet de réaliser une fabrication très rationnelle des moulages lorsque, selon une forme d'exécution plus élaborée de l'invention, plusieurs postes de chauffage sont prévus comprenant chacun une sole et une cloche refroidisseu.se, une seule cloche de chauffage pouvant être transportée d'un poste de chauffage 30 à un autre étant prévue pour tous les postes. Le nombre de postas de chauffage est fonction du rapport entre le temps de chauffage et le temps de refroidissement plus le temps nécessaire à la mise en" place des moules, afin que la cloche de chauffage puisse être transportée sans retard'd'un poste au suivant pendant que les postes 35 de chauffage libérés se refroidissent, sont déchargés de leurs moules et sont à nouveau garnis de moules à chauffer. Grâce à ce mode d'opération de l'invention les coûts du dispositif selon l'invention sont considérablement abaissés parce que la plus grande partie 72 16291 14 2135671 du prix d'un four à cloche est constituée par la cloche de chauffage; en outre ce mode opératoire permet ion travail particulièrement rationnel parce que la cloche chaude n'a*pas besoin d'être refroidie et est pratiquement constamment en service. 5 La pile de moules posée sur la sole du four à cloche peut être simplement constituée par un certain nombre de plaques de tôles sur lesquelles sont placés des châssis en métal. Les plaques de tôle forment le fond des moules délimités par ailleurs par les châssis en métal posés sur elles, et les tôles des moules supé-10 rieurs sont posées sur les châssis des moules situés au-dessous d'elles, de sorte qu'un tel empilage est de structure 'très simple et ne nécessite aucune pièce coûteuse. Dans cette disposition les tôles peuvent présenter sur leur face supérieure et/ou inférieure des parties en saillie et/ou des creusures pour définir la posi-15 tion des châssis métalliques posés sur elles et qui, avec elles, forment les moules, tandis que les parties en saillie et/ou les creusures prévues sur la face inférieure des tôles maintiennent dans la position correcte la tôle sur le châssis du moule situé au-dessous d'elle. 20 Lors de la fabrication de moulages selon le procédé in diqué plus haut, une diffi ulté est de réaliser des moulages dont la face inférieure soit parfaitement plane. Les gaz dégagés lors de l'expansion, de la poudre sous l'effet de la chaleur ne peuvent aisément s'échapper par le fond des moules, de sorte que la pression 25 des gaz accumulés provoque une certaine incurvation de la partie inférieure des moulages. L'emploi de trous dans le fond des moules n'est pas bien possible, parce que la masse contenue dans les moules prend, aux températures mises en oeuvre, un état visqueux qui fait qu'elle pourrait s'égoutter par des trous prévus dans le fond 30 des moules. Le dispositif selon l'invention apporte également une solution à ce problème. Cette solution consiste en ce que les tôles sont perforées et sont, avant mise en place de la poudre minérale, recouvertes d'une couche de sable. La couche de sable n'offre aucune entrave au passage des gaz formés lorsque les moulages moussent, 35 mais elle est capable de retenir la masse visqueuse contenue dans les moules aux températures de formation de la mousse, si le diamètre des trous dans les tôles ne dépasse pas 1 à 2mm. C'est pourquoi, , grâce à cette disposition, les moulages obtenus ont des faces infé 72 16291 15 2135671 rieures absolument planes. L'emploi d'une couche de sable a donc en outre l'avantage supplémentaire que les grains de sable se lient à la face inférieure du moulage pour constituer une couche superficielle de résistance particulièrement élevée. Toutefois, il faut, 5 pour procéder ainsi, que les moules ne soient plus déplacés après que la couche de sable a été déposée sur les tôles de fond, sinon le sable s'échapperait par les perforations. Il ne serait donc pas possible de procéder ainsi dans le cas des procédés dans lesquels les moules sont transportés à travers des fours de recuit au moyen 10 d'un appareil de transport. D'autres détails et dispositions du dispositif selon l'invention apparaîtront dans la description d'exemples d'exécution faite ci-après avec référence au dessin sur lequel - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif 15 selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe verticale au travers d'un four à cloche ou à hotte du dispositif selon la fig.l, - la figure 3 est une vue en plan de l'empilage de moules du four selon la fig.2, 20 - la figure 4 représente le détail IV dans l'empilage de moules contenu dans le fou- selon la fig.2, et - la figure 5 représente, partiellement en élévation latérale et partiellement en coupe une autre forme d'exécution d'une cloche ou hotte refroidisseuse propre à être utilisée dans le 25 dispositif selon l'invention. Le dispositif représenté à la fig.l comporte quatre postes de chauffage 1 comprenant chacun une plaque de foyer ou sole 2 et une cloche ou hotte refroidisseuse 3. En outre, une cloche ou hotte de chauffage 4 commune à tous les postes de chauffage 1. Au-30 dessus de ces derniers est disposé un engin de levage sous forme d'un rail 5 sur lequel se déplace un treuil roulant 6 qui permet de soulever soit l'une des cloches refroidisseuses 3, soit la cloche chauffante 4, pour la transporter d'un poste de chauffage à un autre. 35 La structure d'un poste de chauffage est représentée plus en détail à la fig.2. Comme on le voit, il existe à chaque poste une fosse 11 sur le fond de laquelle repose un bâti 12 qui, dans sa partie centrale, porte sur des poutres 13 me plaque de fond iso- 72 16291 " 2135671 lante 14. Au-dessus de- cette plaque est disposé un dôme métallique 15 sur lequel la sole 2 prend appui au moyen de poutres 16. Le fond 14 est entouré concentriquement par des embases 17 et 18 servant de sièges pour la cloche refroidisseuse 3 et la cloche de chauffage 5 4. Ces embases sont munies dé joints d'étancheité et peuvent, si nécessaire, être parcourues par de l'eau de refroidissement. La cloche de refroidissement 3 est en tôle d'acier et présente à son bord inférieur un profilé d'étanchéité 19 par lequel elle repose sur l'embase intérieure 17 qui entoure la plaque de 10 fond isolante 14. Dé façon analogue la cloche de chauffage 4 comporte elle aussi à son bord inférieur un profilé d'étanchéité 20 qui repose sur l'embase extérieure 18 entourant la plaque de fond isolante. Ces profilés d'étanchéité 19 et 20 peuvent eux aussi, si nécessaire, être parcourus par de l'eau. A 1'encontre de la clo-15 che refroidisseuse 3 la cloche- de chauffage 4 est en matière rê-fractaire et a une paroi très épaisse pour assurer l'isolation thermique requise. Sur sa paroi intérieure se trouvent des corps chauffants 21 qui permettent de porter à des températures jusqu'à 1000°C l'enceinte 22 du four à hotte définie par la cloche ou hotte 20 de chauffage 4. Des conduites 23 et 24 disposées dans le champ du bâti 12 permettent en cas -V- besoin d'amener un gaz protecteur ou d'engendrer un vide dans l'enceinte 22 du four. Sur la sole 2 se trouve un empilage de moules 31 qui, comme on le voit aux fig.3 et 4, est constitué par une succession 25 de plaques de tôle 32 et de châssis 33. Ces derniers, en métal, sont fixés en position par des pattes 34 et 35 juxtaposées par paires, l'une d'elles étant estampée dans la plaque et recourbée vers le haut, l'autre vers le bas. Seule la plaque de tôle reposant sur la sole 2 ne comporte qu'une patte 34 recourbée vers le haut. Les 30 pattes en saillie vers le haut sur les plaques de tôle 32 servent de butée pour les châssis 33 posés sur ces plaques. Ces châssis sont, par leurs faces extérieures, au contact des extrémités des pattes, tandis que les pattes recourbées vers le bas fixent en position la plaque de tôle suivante sur le châssis situé au-dessous 35 d'elle. Dans la zone de la surface délimitée par les châssis 33 les plaques de tôle 32 sont percées de trous 36 ayant un diamètre compris entre 1 et 2mm. En cours d'exploitation on érige sur un poste de chauffa- 72 16291 2135671 ga libéré, sur la sole 2 do ce poste, l'empilage 31 de moules, en plaçant successivement une plaque 32, un châssis 33, une plaque 32, etc. A chaque fois qu'un châssis a été mis en place sur Une plaque, cette dernière est recouverte d'une couche mince de sable 37. Sur 5 cette couche de sable est alors déposée une couche 38 de la poudre minérale à expanser. Cette couche a -une épaisseur environ égale à 20 à 25% de la hauteur du châssis 33. Lorsque l'empilage de moules est ainsi terminé, tous les moules étant posés et garnis de la couche de sable et de la couche de poudre minérale, on abaisse la 10 cloche de refroidissement 3 maintenue suspendue au-dessus de la sole au moyen du treuil roulant, et on la dépose par son profilé d'étanchéité 19 sur l'embase correspondante 17 sur le bâti 12 du poste de recuit. Ensuite, au moyen du treuil roulant 6, on soulève la cloche de chauffage 4 du poste de chauffage sur lequel elle se 15 trouvait jusque là, on la transporte au poste de chauffage qui vient d'être muni de la cloche de refroidissement et on l'abaisse sur cette dernière, de sorte que le poste de chauffage a alors la disposition représentée à la fig.2. On raccorde alors, de façon non représentée en détail, les corps de chauffage 21 disposés dans 20 la cloche de chauffage 4 à une source d'énergie, et l'enceinte 22 de cette cloche est portée à une température comprise entre 700 et 900°C et qui est maintenue pendant environ 10 à 30 minutes. Pendant ce temps la poudre minérale contenue dans les moules de l'empilage 31 prend une consistance visqueuse et forme le moulage expansé 25 désiré. La couche de sable 37 déposée sur les plaques de tôle 32 empêche que la matière contenue dans les moules ne s'échappe par les trous 36 de ces plaques lorsqu'elle est à l'état visqueux. D'autre part, cette couche de sable permet, en combinaison avec les trous 36, aux gaz dégagés lors de l'expansion de s'échapper 30 au lieu de s1 accumuler sur la face supérieure des tôles 32. En conséquence, les moulages réalisés à l'aide du dispositif selon l'invention ont une face inférieure absolument plane. En même temps la couche de sable se lie au moulage et forme me surface particulièrement dure et résistante. L'utilisation de plaques de tôle 35 perforées 32 avec une couche de sable 37 n'est possible qu'à condition que ces tôles ne soient plus déplacées après que cette couche do sable a été déposée, sur elles, sinon cette couche et aussi la poudre minérale qui la recouvre s'échapperaient par les trous pen- 18 72 16291 2135671 dant que les moules sont secoués. Mais l'emploi de plaques de tôle non perforées conduit, à cause de la pression des gaz accumulés, à former des moulages dont la base n'est pas plane. Lorsque le temps prévu pour le traitement thermique s'est 5 écoulé, on enlève au moyen du treuil roulant 6 la cloche de refroidissement 4 du poste de chauffage considéré et on la transporte à un autre poste auquel on vient d'ériger un empilage de moules de la manière décrite plus haut. On abaisse alors la cloche de chauffage 4 sur la cloche de refroidissement préalablement mise 10 en place, et le processus qui vient- d'être décrit se répète à ce nouveau poste de chauffage. Il est évident que de cette façon la cloche de chauffage peut être en service sans interruption, sans se refroidir, de sorte que le dispositif selon l'invention consomme relativement peu d'énergie. 15 Au poste de chauffage dont la cloche de chauffage 4 vient d'être enlevé, l'empilage de moules, les moulages qu'il contient et la cloche de refroidissement 3 sont à la température engendrée dans l'enceinte 22 de la cloche de chauffage 4. L'enceinte de refroidissement 3 qui ferme en direction de l'extérieur l'enyironne-20 ment de lrempilage 31 empêche que l'empilage des moules et les moulages ne soient mis direct .ment en contact avec 11 air ambiant relativement froid et, de ce fait, ne se refroidissent trop vite. Un refroidissement trop rapide causerait dans les moulages des contraintes qui pourraient provoquer leur rupture. Il faut donc que 25 les moulages se refroidissent relativement lentement, en l'espace de disons 2 heures. Etant donné que dans la disposition décrite plus haut .la cloche de refroidissement 3 se trouve dans la cloche de chauffage 4 pendant le traitement thermique et qu'elle est donc portée à la 30 même température que les moulages, cette cloche protège ces derniers contre un refroidissement rapide déjà même aux très hautes températures. Cependant, le refroidissement des moulages peut s'effectuer sans danger beaucoup plus vite aux températures élevées qu'aux températures inférieures. C'est pourquoi il peut y avoir 35 intérêt d'assurer leur refroidissement rapide aux températures élevées, mais par contre à ralentir leur refroidissement aux températures plus basses. Cette possibilité est fournie par la forme d'exécution, représentée à la fig.5, d'une cloche de refroidissement 41 qui peut être utilisée à la place de la cloche de refroidis- 2135671 scment 3 du dispositif décrit plus haut. La cloche de refroidissement 41 selon la fig.5 n'est pas exclusivement en tôle d'acier mais comporte sur sa face intérieure un isolant thermique 42 dans lequel sont noyés les corps chauffants 43. Cette cloche de refroidissement 5 41 ne reste pas au poste de chauffage durant le traitement thermique mais est enlevée avant mise en place de la cloche de chauffage 4 pour n'être replacée à la place de cette dernière qu'après le traitement thermique. Par conséquent la cloche de refroidissement 41 n'a pas la même température élevée que les moulages qui viennent 10 d'être fabriqués, mais une température notablement plus basse, de sorte qu'il se produit un refroidissement relativement rapide des moulages en même temps qu'une élévation de température de la cloche de refroidissement, jusqu'à ce qu'un équilibre thermique ge soit établi entre cette cloche et l'empilage de moules. A partir 15 de cet équilibre- il se produit un refroidissement général qui cependant, à cause de l'isolant thermique 42, progresse plus lentement que dans le cas de la cloche de refroidissement 3 en acier. La tempéra titre jusqu'à laquelle s'effectue le refroidissement relativement rapide et à partir de laquelle il se ralentit,, peut " 20 être aisément fixée en donnant à la cloche de refroidissement 41 une température initiale d'terminée inférieure à la température de traitement des moulages. Les corps de chauffage noyés dans l'isolant thermique 42 offrent la possibilité de communiquer à la cloche de refroidissement toute température initiale désirée. La ra-25 pidité de la chute jusqu'à la température d'équilibre entre la cloche de refroidissement et la pile de moules est déterminée dans une large mesure par la capacité calorifique de la cloché de refroidissement, tandis que la vitesse de refroidissement, après que cet équilibre est atteint, est affectée dans une large mesure par l'iso-30 lant thermique 42. Ces deux grandeurs peuvent être toutes deux modifiées pour assurer l'allure de refroidissement désirée. De ce qui précède il ressort que l'invention a créé un procédé et ion dispositif qui, à partir de matières premières peu coûteuses, permettent de façon très rationnelle la fabrication de 35 corps moulés poreux de haute qualité. Il doit cependant être en-^ tendu que l'invention n'est limitée ni aux exemples de procédé décrits, ni aux exemples d'exécution du dispositif représentés au dessin, car il est possible d'apporter à tous ces-exemples des modifications qui restent cependant dans le cadre de l'invention. 72 16291 72 16291 20 2135671 REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication de corps moulés poreux, selon lequel une matière silicatée est mise à réagir avec des silicates alcalins et de l'eau, le produit de réaction est séché, broyé et 5 chauffé éventuellement en présence d'agrégats, ce procédé étant remarquable en ce que l'on mélange aux silicates alcalins une matière silicatée cristalline sous forme broyée, dans le rapport pondéral de 2 à 6 sur 1, et en ce que le mélange contenant environ 15$ d'eau rapporté à la substance sèche est chauffé entre 140 et 10 500°C, dans un récipient clos, pour engendrer le produit de réaction. 2.- Procédé selon la revendication 1, remarquable en ce que l'eau est introduite au moins en partie en teint qu'eau d'hydrate des silicates alcalins. 15 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, remarquable en ce que l'on met en oeuvre, en tant que matière silicatée, une . farine de roche riche en aegirine, des zéolites naturelles ou artificielles et/ou d'autres silicates aisément fusibles; 4.* Procédé selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes, remarquable en ce que l'on ajoute à la matière première des borates alcalins, de l'acide borique ou des phosphates alcalins. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce que l'on ajoute à la matière premiè- 25 re des composés de vanadium ou de titane dans des quantités pouvant atteindre 10% en poids. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce que la réaction est effectuée à volume constant du système sans passer par la phase vapeur. 30 7.- Procédé selon la revendication 6, remarquable en ce que l'on utilise une matière première dans laquelle la matière silicatée et les silicates alcalins sont présents dans le rapport pondéral de 3,3 : 1, et en ce que la réaction se déroule à une température de 200°C dans un récipient dont le degré de reroplissa- 35 ge est compris entre 540 et 580g par litre de volume du récipient. 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, remarquable en ce que l'on ajoute à la matière première des 7i 16291 21 2135671 acides pluribasiques, faibles à moyennement forts, à teneur en oxygène, de corps non métalliques, dans un rapport sensiblement équi-molaire aux silicates alcalins, ut/ou de 1'hydroxyde d'aluminium (gel d'alumine), la réaction étant effectuée à une surpression de 5 vapeur d'u-au quv. l'on laisse croître jusqu'à un maximum de 12 bars, de sorte que le produit de réaction contient des gels de silicates de sodium-aluminium formés à une pression d'environ 1 bar et des cristaux, comme l'analcime et les zéolites, formés, lorsque la pression augmente, à partir de ces gels. 10 -9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce que l'on ajoute au produit de réaction, dans le rapport de 0,02 à 6 : 1, une matière silicatée. 10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce que l'on ajoute au produit de réac- 15 tion séché un mortier de chaux et éventuellement un agent gonflant. 11.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce que l'on mélange au produit de réaction séché des produits silicatés pulvérulents obtenus par attaque de matière silicatée par des silicates alcalins en solution aqueuse 20 et par évaporation de la solution jusqu'à dessiccation. 12.- Dispositif de chauffage du produit de réaction obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes et broyé, dans ces moules métalliques pendant un temps pouvant atteindre 30 minutes et à des températures entre 700 et 25 900°C suivi d'un refroidissement à la température ambiante effectué en un temps d'environ deux heures, ce dispositif étant remarquable en ce qu'il comporte un four à cloche comprenant a) line sole sur laquelle est posé un empilage de moules, b) une cloche de chauffage munie d'éléments chauffants, renversée sur la sole et pouvant 20 être soulevée, et c) une cloche de refroidissement renversée sur la sole et pouvant être soulevée, les caractéristiques de cette cloche étant choisies en fonction de l'allure de refroidissement cY-sirée. 13.- Dispositif selon la revendication 12, remarquable 35 en ce que la cloche de refroidissement est constituée par une cloche métallique disposée, pendant le chauffage, entre la cloche de chauffage et la pile de moules. 14.- Dispositif selon la revendication 12, remarquable 72 16291 22 2135671 en ce que la cloche de refroidisseinent est une cloche isolante mise en place après que la cloche de chauffage a été retirée. 15.- Dispositif selon la revendication 14, remarquable en Ce que In cloche isolante est équipée de corps chauffants. 5 16.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, remarquable on ce qu'il comporte plusieurs postes de chauffage comprenant chacun une sole et une cloche de refroidissement, tous les postes étant desservis par une cloche de chauffage commune pouvant être transportée d'un poste à un autre. 10 17.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, remarquable en ce que la pile de moules est composée de plaques de tôle et de châssis métalliques posés sur ces plaques. 18.- Dispositif selon la revendication 17, remarquable en ce que les plaques de tôle présentent sur au moins.l'une de 15 leurs faces des éléments en saillie et/ou en creux destinés à fixer la position des châssis métalliques. 19.- Dispositif selon la revendication 17 ou 18, remarquable en ce que les plaques de tôle sont perforées et en ce qu'une couche de sable est interposée entre elles et la couche de poudre 20 minérale. bad original