Brevet FR2225257A1 — publié le 19741108

La présente invention concerne un procédé et un appareil pour la fabrication d'articles moulés en platre par moulage d'une suspension aqueuse de gypse hémihydraté dans des moules, démoulage et séchage des articles moulés solidifiés. Par le terme "articles moulés en plAtre't, on entend selon l'invention des éléments de construction, plaques, carreaux et analogues en plttre,plus particulierement des plaques en plâtre pour cloisons mitoyennes et d'autres plaques fabriquées par moulage. La suspension de l'hémihydrate a et/ou B se solidifie dans le moule en formant le dihydrate. La vitesse de formation et de croissance des cristallites de hydrate est déterminante pour le comportement de prise ou le durcissement de la suspension. Dans la norme DIN 1168 (de la République Fédérale d'Allemagne), on a précisé les critères servant d'indice du durcissement, selon lesquels le durcissement s'amorce au moment où les bords d'une incision produite 9 l'aide d'un couteau dans une bouillie de gypse, cessent de se réunir. Le durcissement est complet au moment où les bords de deux empreintes en creux dans le gateau de platre demeurent exempts d'eau. Selon la technique antérieure, on prépare les plaques en platre de la manière suivante à l'aide d'eau, on prépare une suspension piteuse de l'hémihydrate de gypse a ou ss La quantité de gypse qui est juste encore absorbée par 100 g d'eau est dénommée "quantité d'absorption" (norme DIN 1168). Selon la nature des plaques à fabriquer (plaques de construction légère ou carreaux de sol), la quantité d'absorption peut varier entre environ 60 et 400 g. La suspension préparée à partir de la quantité d'absorption voulue et d'eau est homogénéisée, puis versée par l'intermédiaire d'un dispositif de moulage dans des moules disposés généralement en position verticale. Une fois que l'article a pris,on l'enlève du moule, on le sèche et on l'emballe pour l'expédition, Le temps de prise est le critère déterminant l'ordre temporel de l'ensemble des opérations individuelles. Le temps jusqu'a fin du durcissement (durée de prise totale) doit etre réglable. En d'autrestermes, il est souhaitable, sur le plan technique,que le temps de prise global soit minimal, ce qui permet d'effectuer les stades opératoires individuels dans un minimum de temps, pour un procédé en discontinu, ou permet une économie de l'encombrement spatial requis pour les appareillages fonctionnant en continu. En comparaison avec l'hémihydrate ss, l'hémthydrate a, en particulier celui provenant de la fabrication de l'acide phosphorique (dénommé gypse chimique) est, en fait, plus compact et plus cristallin, ce qui équivaut cependant à une plus longue durée de prise globale. Pour cette raison, on a cherché å arriver un temps de prise abrégé. Des recherches en vue d'abreger la durée de prise globale par addition de produits chimiques agissant comme des amorceurs ont déjà été faites avec plus ou moins de succès. Les produits chimiques utilisés à cet effet, tels que des sels de potassium, par exemple l'orthosilicate de potassium, ne sont toutefois pas généralement applicables du fait qu'ils donnent lieu b une formation de sels doubles ou a une modification des pores, ce qui nuit aux autres propriétés utiles de l'article moulé. Leur aptitude à être utilisés comme amonetasse limite à quelques domaines spéciaux, par exemple å la préparation de supports à base d'anhydrite. Selon le brevet de la République Fédérale d'Allemagne nO 846.820, il est connu, dans la fabrication d'éléments de construction en anhydrite, de comprimer la masse non fluide consistance de terre humide à l'aide de vibrateurs ou de dispositifs a ultrasons. Il est avéré cependant que ce procédé nest pas applicable au traitement dea hdmihydrates a et ss qui donnent des suspensions fluides et coulables. Des recherches faites dans le but de traiter ces suspensions dans les moules å ultrasons ont conduit å des articles moulés non homogènes de dimensions imprécises. La demanderesse a découvert de manieré surprenante selon l'invention un procédé permettant d'abréger la duree de prise globale des suspensions de gypse hémihydraté dans l'eau pratiquement indépendamment de la qualit4(quantité d'absorption selon DIN 1168) de l'hémihydrate utilisé comme "ratière de départ. Le procédé selon l'invention est'plus particulièrement caractérisé en ce que, avant versement dans des moules, ou soumet une suspension de gypse hémihydraté å un traitement aux ultrasons, l'hémihydrate pouvant être constitué par l'hémihydrate a ou B ou leur mélange. On a avantage å effectuer le traitement ultrasonique en une période allant jusqu'a 30 mn avant le versement dans des moules. En d'autres termes, la préparation de la suspension pèut aller de pair avec le traitement ultraso- nique. Selon la nature des articles moulés å préparer, on utilise une suspension contenant environ 60-400 g d'hémihydrate par 100 g d'eau.La durée du traitement ultrasonique est avantageusement comprise entre environ 15 s et 25 mn. I1 est également avantageux d'effectuer le procédé selon l'invention en continu et de maintenir la suspension sous agitation pendant le traitement ultrasonique, ce qui est tres facile à réaliser dans le cas où le traitement ultrasonique va de pair avec le versement de la suspension dans les moules. Dans le cas où l'on soumet la suspension au traitement ultrasonique, sous agitation en dehors des moules, on évite les durées de prise variables et les phénomenes nuisibles a la qualité des produits finis, qui sont norsalement entrains par le traitement dans les moules. La composition de la suspension peut varier dans des limites étendues comprises, par exemple, entre 60 g (plaques pour construction légère) et 400 g d'hémihydrate par 100 g d'eau. Pour la préparation de plaques pour cloisons mitoyennes, on a avantage à utiliser une suspension contenant, de préférence, 75-150 g d'hémihydrate par 100 g d'eau, Pour la préparation de carrelages de sol ou d'éléments analogues a fonctions portants ou demiportants, il est nécessaire d'utiliser des suspensions à teneur plus forte en semihydrate. Un avantage particulier du procédéoelon l'invention réside dans le fait qu'il est possible, meme dans les cas où la préparation des articles moulés recherchés ne demande que l'utilisation de suspensions de concentration relativement faible en hémihydrate, de faire usage dthémihydrates qu'il faudrait utiliser en fortes quantités selon la norme DIN 1168. Il est plus particulièrement possible, par exemple, l'aide d'un hémihydrate utilisé å raison de 250 g par 100 g d'eau, de préparer des suspensions ne contenant que 80 g d'hémihydrate par 100 g d'eau, mais constituant quand mme des masses de moulage homogènes, qui ne se déposent pas et ne libèrent plus d'eau pendant la durée de prise. Dans ce cas, selon la technique antérieure, on obtiendrait des masses ayant forte tendance å sédimenter et a libérer, pendant le durcissement très lent, de fortes quantités d'eau. La conséquence en serait une complication de la transformation ultérieure en articles moulés ou la formation d'articles moulés non homogènes.Le procédé selon l'invention offre l'avantage d'utiliser l'hémihydrate, qui est absorbé en quantités très élevees, en particulier l'hémihydrate a base de gypse, 'dénommé gypse chimique, pour la fabrication d'éléments de. construction relativement légers, du fait que l'hémthydrate a se présentant souvent sous forme cristalline compacte est absorbé en quantité élevée et a une'longue durée de prise, comme on l'a déja mentionné. Le procédé selon l'invention offre en outre l'avantage technique général de transmettre a la suspension l'énergie acoustique de manière simple permettant une économie de temps et d'encombrement et d'utiliser des dispositifs ultrasoniques peu sensibles à des dérangements. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on a avantage à utiliser un appareillage, tel que representé schématiquement dans les figures 1 à 3 des dessins annexés. Comme on le voit, l'appareillage est constitué par un réci pientvl destiné à la préparation de la suspension de gypse hémihydraté et un générateur ultrasonique 2. Le récipient 1 peut être pivotant et basculant et,conjointement avec le générateur ultrasonique 2, avoir la forme d'une cuve oscillante (voir figure 1). Le récipient 1 peut, en outre, étre muni d'une tubulure de sortie 5 et d'un agitateur 3, éventuellement mobile et débouchant dans l'intérieur du récipient 1 Selon une autre particularité, le générateur ultrasonique 2 est raccordé à une tête oscillante 4 mobile et débouchant dans l'intérieur du récipient 1 (voir figure 2).Pour le fonctionnement en continu, on a plus particulièrement avantage à disposer le générateur ultrasonique 2 et l'élément de tête 4 de manière que ce dernier plonge dans le jet de gypse sortant du récipient 1 par la tubulure de sortie 5 (voir figure 3). Une autre possibilité de mise en oeuvre en continu du procédé selon l'invention consiste a faire passer la suspension par la cuve oscillante. L'énergie acoustique conférée à la suspension peut varier dans des limites étendues, mais elle doit de préférence être supérieure à 0,01 W par g de substance pour assurer une courte durée d'action des ultrasons. Selon l'invention, on entend par "ultrason" un son d'une fréquence supérieure a 18 kilocycles. Dans les exemples 5 a 11 suivants, on utilise des sources acoustiques à 20-21 kilocycles. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. Les exemples 1 à 4 décrivent plus particulièrement le comportement de prise du gypse hémihydraté dans la fabrication d'éléments moulés selon la technique antérieure et les exemples 5 à 11 décrivent le procédé selon l'invention. Une comparaison de l'exemple 4 avec l'exemple 5 montre l'importance du progrès technique réalisé par le procédé selon l'invention. EXEMPLE 1 On soumet du gypse du commerce, constitué principalement d'hémihydrate ss, å l'essai selon la norme allemande DIN 1168. A cet effet, on répartit 150 g de gypse dans 100 g d'eau. 3 mn après commencement de la répartition du gypse dans l'eau, on utilise la masse pour fabriquer des prismes moulés de 4 x 4 x 16 cm de qualité satisfaisante. Sur les gateaux expérimentaux étalés, on détermine l'épaississement qui commence après 5-6 mn et prend fin après 16-18 mn, EXEMPLE 2 Comme dans l'exemple 1, on apprécie du gypse du commerce pour un rapport de 100 g d'eau/100 g de gypse. L'épaississement commence après 10 mn et prend fin après environ 26 mn. EXEMPLE 3 On soumet un hémihydrate a (gypse chimique) réparti å raison de 240 g dans 100 g d'eau à l'essai selon la norme industrielle allemande DIN 1168, Les prismes moulés 3 mn après répartition du gypse dans l'eau ont une qualité satisfaisante. L'épaississement commence après 12-14 mn et prend fin après 30-32 mn. EXEMPLE 4 On prépare une suspension de 100 g de l'hémihydrate a de l'exemple 3 dans 100 g d'eau et on soumet la suspension ltessai décrit dans l'exemple 1, On obtient les résultats suivants. La suspension est difficile å homogénéiser. Même une bouillie de gypse préparée sous agitation a tendance a se déposer. En tout cas, dans ltexatnen selon la norme industrielle allemande DIN 1168, les gateaux expérimentaux éliminent de l'eau. Une mesure exacte n'est pas possible. On peut estimer cependant que l'épaississement commence dans un intervalle de 38-45 mn. Le moment où l'épaississement est terminé est même plus difficile estimer, par suite d'une accumulation d'eau sur les gâteaux expérimentaux, On l'estime 1 h 30 mn, Les éprouvettes coulées de 4 x 4 x 16 cm sont inutilisables. Les éprouvettes présentent plus particulièrement une insta bilité dimensionnelle et un durcissement non uniforme (elles sont dures en bas et extremement souples en haut). EXEMPLE 5 Comme dans les exemples 3 et 4, on répartit en 2 mn 800 g d'hémihydrate a dans 800 g d'eau, puis on soumet la suspension pendant 5 mn, k la température ambiante et sous agitation légère, X l'action des ultra sons (20 kilocycles) d'une puissance effective d'environ 100-130 W. Par le traitement ultrasonique, la suspension très fluide au début est rendue homogène. Elle n'a plus tendance a se déposer. Après 9 mn, comptées å partir du commencement de la répartition, on prépare les gâteaux expérimentaux et les articles moulés. L'épaississement commence après environ 15 mn et prend fin après environ 34-35 mn. Les éprouvettes de qualité satisfaisante présentent les dimensions, la rigidité et la régularité voulues. EXEMPLE 6 Comme dans l'exemple 5, on répartit 1200 g d'hémihydrate a dans 1200 g d'eau et on soumet le tout dans une cuve oscillante à l'action des ultrasons pendant 7 mn (20 kilocycles, puissance effective 20-60 W). L'épaississement commence après 15-16 mn et prend fin après 33-35 mn. EXEMPLE 7 Comme dans les exemples 5 et 6, on répartit 100 g d'hémihydrate a dans 100 g d'eau, on place le tout dans un bêcher et on le soumet å l'action des ultrasons pendant 90 s.(20 kilocycles, puissance effective 100-130 W), L'épaississement commence après environ 9 mn et prend fin après environ 32 mn, EXEMPLE 8 Comme dans l'exemple 7, on répartit 240 g d'hémihydrate a dans 100 g d'eau et on soumet le tout à l'action des ultrasons pendant 15 mn. L'bpaississement commence après 8 mn et prend fin après 19 mn. EXEMPLE 9 Comme dans les exemples 3 7, on répartit 500 g d'hémihydrate a dans 500 g d'eau et on soumet le tout 9 l'action des ultrasons pendant 5 mn (21 kilocycles, puissance environ 10-30 W). L'épaississement commence après 14 mn et prend fin apres environ 40 mn. EXEMPLE 10 Comme dans les exemples 1 et 2, on répartit 150 g de gypse du commerce dans 100 g d'eau et on soumet le tout å l'action des ultrasons pendant 30 s (20 kilocycles, environ 100-150w). L'épaississement commence après 4-5 mn et prend fin après 8-9 pmn. Pour une durée d'action des ultrasons de 60 s, l'dpaissis- somment commence après 3-4 mn et prend fin après 4-5 mn, EXEMPLE 11 Comme dans les exemples 1 et 2, on répartit 1200 g de gypse du commerce dans 1200 g d'eau et on soumet le tout l'action des ultrasons pendant 3 mn (20 kilocycles, 20-60 W). L'épaississement commence après 5-6 mn et prend fin après 12-13 mn. Dans le cas où l'on répartit 2500 g de gypse dans 2500 g d'eau et on le soumet à l'action des ultrasons pendant 90 s dans des conditions par ailleurs identiques, l'épaississement commence après environ 7 mn et prend fin après environ 15 mn. REVE NDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'articles moulés en platre par moulage d'une suspension aqueuse de gypse hémihydraté dans des moules, démoulage et séchage des articles moulés solidifiés, ledit procédé étant caractérisé en ce que, avant versement dans les moules, on soumet la suspension å l'action des ultrasons. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue le traitement ultrasonique pendant une période allant jusqu'à 30 mn environ, avant versement de la suspension dans les moules. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que a préparation de la suspension va de pair avec le traitement ultrasonique. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on utilise une suspension contenant environ 60-400 g d'hémihydrate par 100 g d'eau. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on utilise comme hémihydrate lthémthydrate a ou ss ou un mélange des deux hémihydrates. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on soumet la suspension au traitement ultrasonique pendant une période comprise entre environ 10 s et 25 mn. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on opère in continu, 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 å 7, caractérisé en ce que l'on maintient la suspension sous agitation pendant le traitement ultrasonique, 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le versement de la suspension dans les moules va de pair avec le traitement ultrasonique. 10 - Appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il est constitué par un récipient et un générateur ultrasonique. 11 - Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que le récipient est pivotant et/ou basculant. 12 - Appareil selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que le récipient est muni d'une tubulure de sortie. 13 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 10 å 12, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un agitateureéventuellement mobile et débouchant dans l'intérieur du récipient. 14 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que le générateur ultrasonique est raccordé au récipient conçu sous forme d'une cuve oscillante. 15 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que le générateur ultrasonique est raccordé å une tête oscillante, éventuellement mobile et débouchant dans l'intérieur du récipient. 16 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que le générateur ultrasonique est raccordé à une tête oscillante disposée de manière A plonger dans le jet de gypse sortant du récipient par la tubulure de sortie prévue dans ce dernier.