Brevet FR2176576A1 — publié le 19731102

La présente invention concerne la protection thermique et hydrofuge des surfaces métalliques, telles que celles des canalisations, conduites, réservoirs, etc ... qui sont situées dans des milieux humides ou particulièrement hydrophiles, dans le sol par exemple. Le produit calorifuge et hydrofuge objet de l'invention est constitué par une charge minérale imprégnée d'un des hydropho- bants cationiques ci-après, ou du mélange de certains d'entre eux: - amines, diamines, polyamines et leurs sels d'acides gras, de formules : R- NH (CH2)m n - q R' COOH - NH2 p R" COOH où R, R' et R" sont des alkyls C8 à C22 m et n entiers de O à 6 p égal à O ou 1 0 gras, de formules où R et R" sont des alkyls de CR à C22 H (n = 0 à 4) p entier de O à 5 On choisira parmi ces hydrophobants cationiques celui ou ceux qui conviennent en fonction de la température conférée à la surface métallique à protéger par les fluides circulant ou logés à son contact et, d'une façon générale, en fonction des matières à son contact. Le produit objet de l'invention présente l'avantage, non seulement d'assurer d'une façon efficace et économique tout ensemble l'isolement de l'eau et le calorifugeage des surfaces métalliques auxquelles il est appliqué, mais en outre il épargne toute corrosion à ces surfaces en présence d'une atmosphère éventuellement saturée d'humidité grâce au caractère cationique du film protecteur qui se forme vraisemblablement au contact de ces surfaces. On ne trouve pas cet avantage dans les produits déjà connus pour le meme usage. C'est ainsi que le calorifugeage déjà pratiqué au moyen de craie traitée par de l'acide stéarique, qui est un hydrophobant anionique, reste d'un emploi limité et aléatoire par suite des caractéristiques physico-chimiques du produit qu'il met en oeuvre - l'acide stéarique imprégnant la craie est lui-même un agent corrosif qui reste en partie disponible pour réagir avec les surfaces métalliques et plus particulièrement en présence de vapeur d'eau;; - au lieu de rester à l'état pulvérulent, la craie traitée à l'acide stéarique a tendance à s'agglomérer quand la température dépasse 900C, et d'autant plus que la température est plus éle vée. Lors de phénomènes de dilatation-retrait, le calorifugeage ainsi constitué se fissure, ce qui facilite la pénétration de vapeur d'eau ou d'eau au niveau des éléments métalliques qu'il est censé protéger. On sait également réaliser des calorifugeages au moyen d'une poudre de charbon généralement bitumineux, constituée par des particules de dimensions spécialement déterminées dans chaque cas d'application. Ce mode de calorifugeage est relativement coûteux car il fait appel à un matériau dont la mise en oeuvre convenable ne peut être obtenue que par le broyage à une ou même plusieurs granulométries déterminées de charbons bitumineux particulièrement bien sélectionnés et rares à l'état naturel. Le calorifugeage des surfaces métalliques réalisé au moyen du produit hydrofuge et anti-corrosif conforme à l'invention permet d'évitez les inconvénients des calorifugeages antérieurs rappelés ci-dessus. Les charges minérales employées peuvent être de différents types - argileux : kaolinite - mica - talc - vermiculite - chlorite - carbonaté : craie - calcite - dolomie - siliceux : diatomite - kieselguhr - perlite - sable fin - feldspathique : orthose - plagioclase - ferrique : hématite - oligiste - sulfaté : baryte - gypse - ou tout produit naturel ou artificiel finement broyé constitué en partie par ces minéraux associés à tout autre minerai stable naturellement jusqu'à 3000 ou stabilisé par un traite ment thermique approprié. La teneur en hydrophobant cationique de la charge minérale isolante, craie ou kaolinite par exemple, peut aller jusqu'à 20. Les doses de traitement sont le plus souvent comprises entre 1 et 10%. La granulométrie de la charge minérale utilisée est comprise entre 0 et 150 microns, elleest de préférence située entre 0,1 et 35 microns. La fabrication du produit composite peut être réalisée à l'aide d'un broyeur-malaxeur alimenté en continu par la charge minérale, dans lequel on ajoute par un distributeur-doseur lthydro- phobant cationique, ou par tout autre procédé de mélange à froid ou à chaud. La mise en oeuvre du produit composite au contact des surfaces métalliques est particulièrement aisée. Elle se fait le plus souvent en disposant un coffrage perdu à une certaine distance de la surface métallique à protéger. Ce coffrage perdu peut être réalisé par exemple à l'aide de plaques de fibro-ciment ou d'une enveloppe en textile naturel ou synthétique et en garnissant l'espace intermédiaire en résultant avec le produit composite objet de l'invention convenablement tassé. La quantité de produit mise en oeuvre est déterminée par le calorifugeage nécessaire ainsi que par les conditions générales d'humidité ou de venue dseau régnant dans le milieu extérieur. Si la protection thermique est particulièrement recherchée,on aura intérêt à réaliser un calorifugeage hydrofuge élaboré à partir d'une charge minérale broyée inférieure à 150 microns possédant à 250 un coefficient de conductibilité thermique inférieur ou égal à (7,10 K cal/m h C telle que kaolinite, craie, vermiculite, diatomite, perlite par exemple. Pour vérifier l'hydrophobation apportée nar des charges minérales rendues hydrofuges par un traitement chimique approprié,on procède habituellement à la détermination de leur taux de mouillabilité. Ce taux de mouillabilité est déterminé comme suit Une prise d'essai de 40 g est versee dans un bécher de 1 litre contenant 340 cm3 d'eau à 200C. Ce mélange est agité pendant 15 minutes à'aide d'une turbine défloculeuse d'un diamètre de SOmm tournant à 33Ôtours/minute. La dispersion obtenue est versée dans une éprouvette norma lisée de 500 cm3 soumise alors à cinq retournements rapides. Après cinq minutes au repos, le volume du dépôt sédimenté au fond de ltéprouvette est mesuré en cm3. Pour les produits mouillables en totalité, le volume du dépôt sédiment dépend essentiellement de la nature minéralogique et de la finesse du produit testé; c'est pourquoi un étalonnage est nécessaire à l'aide de la charge minérale non traitée de façon à pouvoir calculer le taux de mouillabilité de la charge hydrofugée, qui se détermine par la formule suivante Taux de mouillabilité de la charge hydrofugée 100 x X cm3 (volume sédimenté de la charge hydrofugée) Y cm3 (volume sédimenté de la charge naturelle) Une charge minérale traitée est considérée comme hydrofuge lorsque son taux de mouillabilité, déterminé selon les conditions décrites ci-dessus, est inférieur à 19/0. A titre indicatif, les exemples suivants montrent bien comment les produits conformes à l'invention peuvent être fabriqués et mis en oeuvre sans modification ultérieure de leur caractère hydrofuge, en assurant une excellente protection anti-corrosive des surfaces métalliques lorsque celles-ci se trouvent en contact avec de l'eau ou situées dans des milieux humides. Exemple 1 On prend une tonne d'une charge constituée par de la craie du Bassin Parisien dont la densité apparente non tassée est de 0,7 et la densité apparente tassée de l'ordre de 1 , craie PR-4 des Blancs Minéraux de Paris, mouillable en totalité, pour laquelle Y cm3 = 300. Cette matière minérale est traitée dans un broyeur-malaxeur en continu, dans lequel on ajoute, par un distributeur-doseur, 2, soit 20 Kg de dioléate de diamine, par exemple INIPOL S02 de la Société Pierrefitte-Auby. Le produit résultant de ce traitement possède un taux de mouillabilité de 0,8. Sa grosseur de grain est plus de 20 rS 1,3 % 16 ." 4 oss 12,5 " 8,8 % n 10 " 13 % 8 8 " 18 % 6,3 " 26,5 o/o 5 5 " 33 % " 4 " 40,5. 0% plus de 3,6 t 44,5 ss 3,2 n 49,5. " 2,5 t 57,5.% La protection anticorrosive apportée par ce produit hydrofuge est jugée par l'essai suivant Dans un manchon en toile de lin d'un diamètre de 96 mm, disposé autour d'un tuyau en fer de 21 mm de diamètre, on tasse cette poudre de craie hydrofuge, à raison de 7,5 Kg au mètre linéaire, pour réaliser un calorifugeage de 37,5 mm d'épaisseur. On fait passer dans la conduite de l'eau froide, thermostatée à 50C, alors que l'ensemble du montage se trouve soumis à une atmosphère extérieure saturée en humidité maintenue à une température de 250C. Après un essai d'un mois on constate qu'il ne s'est pas déposé d'eau de condensation sur le tuyau, ce qui aurait provoqué au moins des taches de rouille, et que la poudre est restée sèche et pulvérulente Le taux de mouillabilité du produit soumis à cet essai est à nouveau de 0,8, ctest-à-dire équivalent à celui du produit mis en oeuvre. Exemple 2 On prend une tonne d'une charge constituée par de la kaolinite du Bassin des Charentes, ARGIREC B-24 de la Société ARGILES et MINERAUX, mouillable en totalité, pour lequel Y cm3 = 350, dont l'analyse granulométrique est la suivante : plus de 12,5 0,3 /0 10 " 1,3 * " 8 " 2,9 % " 6,3 " 6 /0 5 5 " 7,6 % 4 " 10,5 % 3,6 " 12,6 % 3,2 3,2 " 14,7 ; " 2,8 " 15 % ll 2,5 5 16 % % A cette charge on ajoute 5%, soit 50 Kg, de stéarylamine, par exemple NORAM SH de la Société Pierrefitte-Auby. Les conditions de fabrication sont identiques à celles décrites dans l'exemple 1. Le taux de mouillabilité de cette kaolinite traitée est nul. L'efficacité de ce produit est testée de la façon suivante. Dans un bac métallique de 200 mm de large et 250 mm de hauteur, on place, affleurant à 90 mm du fond du bac, une conduite en acier doux de 42 mm de diamètre. De la poudre d'argile hydrofuge est tassée tout autour, au-dessous et au-dessus de la onduite sur une épaisseur totale de 150 mm à partir du fond du bac, ce qui en représente une quantité de 12 Kg au mètre linéaire. Ce calorifugeage est recouvert par une couche de 100 mm de sable fin. Le bac métallique est alors rempli d'eau jusqu'à affleurement (ce niveau étant maintenu de façon constante par un dispositif approprié). On fait alors passer dans la conduite de la vapeur à 1800C pendant un mois; Après arrêt du passage de la vapeur et refroidissement de l'ensemble à la température ambiante, la couche de sable saturée en eau est enlevée. On constate alors que la canalisation est intacte et que la kaolinite traitée est restée sèche et pulvérulente en totalité. Les taux de mouillabilité d'échantillons prélevés au pourtour immédiat de la conduite aussi bien qu'à une certaine distance de celle-ci sont tous nuls. REVENDICATIONS 1 - Produit calorifuge et hydrofuge constitué par une charge minérale et un ou plusieurs hydrophobants cationiques du groupe constitué par - les amines, diamines, polyamines et leurs sels d'acides gras, de formules - q R' COOH - NH2 , p R" COOH où R, R1 et R" sont des alkyls C8 à C22 m et n entiers de O à 6 p égal à O ou 1 O d'acides gras, de formules où R et R" sont des alkyls de C8 à H (n = O à 4) ou - CH2 CH2 OH p entier de O à 5 2 - Produit selon 1 dans lequel la proportion d'hydrophobant est comprise entre i et 20%. 3 - Produit selon 1 sous la forme d'une poudre de finesse com prise entre 0,1 et 35 microns. 4 - Produit selon les revendications précédentes dans lequel la charge minérale est constituée par de la kaolinite, de la craie, de la vermiculite, de la diatomite, de la perlite, seules ou en mélange. 5 - Produit selon les revendications précédentes dans lequel l'hydrophobant cationique est la stéarylamine (amine de suif hydrogéné). 6 - Un procédé de calorifugeage des surfaces métalliques placées dans des milieux particulièrement chargés d'humidité ou satu rés d'eau, par exemple dans le sol, notamment des canalisa tions, conduites, réservoirs et autres corps métalliques, consistant à disposer au contact de ces surfaces une certaine épaisseur du produit selon les revendications précédentes. 7 - Les corps métalliques munis de leur calorifuge selon 6.