Brevet FR2207884A1 — publié le 19740621

L'invention concerne des matières isolantes mixtes à base de matières micacées naturelles et de liants hydrauliques. Ces matières micacées naturelles sont essentiellement constituées par des silicates qui contiennent de l'aluminium, du fer, du magné. sium, etc... On a déja utilisé des matières micacées en tant qu'agrégats, par exemple sous forme liée dans des enduits, des orépis, des masses de remplissage, etc... Leurs propriétés particulières permettent dans la pratique qu'en cas par exemple de variations de température (action de la chaleur), les tensions qui se produisent alors soient compensées et que la formation de fissures soit ainsi réduite à un minimum. De plus, avec les mélanges de ce genre, on parvient à une bonne adhéren- ce sur le substrat, d'où il résulte que les détériorations de la structure d'ensemble peuvent erre évitées au maximum. Utilisés tels quels en vrac, les matériaux micacés sont couramment employés dans les domaines suivants : isolations pour les combles, les tuyaux de fumde dans les bâtiments, les murs creux, les chauffe-eau, l'emballage, les lingotières à acier, les bains de zinc et de plomb (surface); ils sont employés dans l'industrie des engrais et en tant que lest et de matières de charge pour l'alimentation des animaux; par ailleurs, ils servent en fonderie pour former des noyaux et pour recouvrir le métal liquide. Par contre, si bon veut obtenir un produit final cohérent, comme par exemple pour des revêtements de crépi et d'isolation, la forme en vrac des matières micacées ne saurait évidemment être envisagée, en dépit des bonnes propriétés isolantes de ces matériaux. Parmi tes liauts qui oue été mis en oeuvre pour des produits de créplssege et et d isolation cohérents, il y a lieu de mentionner par exemple, dans l'indu@@@@@ du bâtlment, le ciment, la chaux le plâtre et, pour des appli Il s'est toutefois avéré que de tels mélanges, dans lesquels du mica a été ajouté au Jiant en tant qu'agréget qu'il s'agisse de mica sous forme brute (lamelles plates et minces) ou sous forme gonflée ou expansée thermiquement (gra- nulaire, les granules se composant de particules empilées en éventail, qui contiennent des millions de cellules d'air minuscules), ne répondent pas aux exigences de plus en plus sévères dans l'application pratique en ce qui concerne la résistance mécanique et thermique sous charge permanente et surtout la résistance aux sollicitations alternées.Le but de l'invention est d'apporter une solution à ce problème par la préparation de mélanges de ce genre qui soient non seulement utilisables dans de multiples applications, mais qui satisfassent les exigences physiques et technologiques les plus rigoureuses. Conformément à l'invention, il s'est averé que des matières isolantes mixtes, contenant a) du mica broyé expansé avec la distribution granulométrique suivante Grosseur de grains > 1,00 mm = 47,0 % 0,75 mm = 69,0 % 0,60 mm = 81,5 % 0,50 mm = 88,0 % 0,40 mm = 92,7 % 0,30 mm = 95,8 % 0,20 mm = 98,0 % 0,10 mm = 99,0 qb b) un liant hydraulique usuel à composants agglomérés (finement broyés), qui convient pour la préparation de mortier d'enduit et de maçonnerie, contenant entre autres della poudre de grès et un agent surfactif; c) du ciment argileux usuel à base de carbibate de chaux et de bauxite (préparé par co-fusion, refroidissement à l'air, concassage et broyage); d) un additif au silicate à base de disilicate de sodium à bon pouvoir absorbant; possèdent, dans de multiples possibilités d'utilisation, dans les produits finis (à la suite de la prise), des caractéristiques d'application particulièrement bien équilibrées malgré la diversité des contraintes de température et/ou de pression, notamment en ce qui concerne par exemple l'isolation thermique à des températures excêdant 15000C. Les proportions de mélange à conseiller (la somme étant toujours égale à 100 %) pour les matières isolantes mixtes sont les suivantes composant a) 10 - 30 56 en poids b) 50 - 80 56 en poids c) 4 - 20 56 en poids d) 0,4 - 2,5 56 en poids On mentionnera tout particulièrement les gammes suivantes composant a) 19 - 25 56 en poids b) 61 - 68 56 en poids c) 6 - 16 56 en poids d) 0,7 - 1,5 56 en poids Le liant hydraulique constituant le composant b) est un produit du commerce. L'addition de ciment argileux, c'est-à-dire du composant c), revêt une importance particulière dans le cadre de l'invention.En raison de la composition et du mode de préparation de ce composant, il ne se produit pratiquement aucune séparation de chaux dans ce ciment argileux pendant la prise et le durcissement, si bien que la chaux n'apparaît pas non plus eus forme de phase solide dans le ciment durci. Le composant c) correspond par exemple à l'analyse-type suiyenne suivante : Al2p3 40 % SiO2 5 56 Na20 0,05 56 CaO 38 % Ti02 2 % SO3 0,05 % Fe2O3 10 % MgO 0,60 % s 0,03 % FeO 5 % K2O 0,05 % Le mélange approprié des composants b) et c) est, entre aurtes, à l'origine des propriétés technologiques avantageuses des matières isolantes mixtes selon l'invention ou des produits finals fabriqués à partir de ces matières et obtenus à la suite de la prise. Le composant d) (additif au silicate à base de disilicate de sodium) est un produit fluide, à volume élevé et facilement soluble qui est obtenu ordinairement à par tir d'une solution de verre soluble. Ce produit est commercialisé. Dans les matières isolantes mixtes selon l'nnvention, il sert aussi au réglage de la densité en vrac. Cet additif au silicate a un pouvoir d'absorption préférentiel à l'égard de composants liquides dans les mélanges. Il maintient entre autres la fluidité des mélanges pulvérulents selon l'invention. La matière micacée expansée, choisie spécialement (appelée ci-dessus composant a), revet une importance particulière dans les matières isolantes mixtes selon l'invention. L'expension ou gonflement du mica brut est effectué à haute température. La vapeur d'eau qui se forme dans ces conditions (dégagement de l'eau dec cristallisation) dissocie les couches de la structure. Tandis que le mica brut a une couleur qui va du jaune doré au brun foncé, le mica expansé est beige clair. Les données physico-chimiques du mica expansé sont ordinairement les suivantes, pour des produits connus Analyse chimique moyenne Poids spécifique : 2,6 SiO2 39,37 TiO2 1,25 Température d1 agglomération : A1203 12,03 12600C environ Fe203 5,45 Point de fusion : 13150C env. FeO 1,17 Chaleur spécifique :0,2 MnO 0,30 Résistance au feu : jusqu'à MgO 23,37 11000C CaO 1,46 Na20 0,80 Pouvoir d'échange cationique : K20 2,46 90-100 milli-équivalents H20+1050C 5,18 pour 100 g H20-105 C 6,02 CO 0,60 Comportement chimique : inerte P205 0,15 à 11 égard des solvants orga- Li20 0,03 niques Zr 2 O Analyse chimique moyenne (suite) pH : 7. - mais étant donné Cr2O3 O que la matière contient de 2 0 V2O3 O petites impuretés minérales NiO O fixées, la réaction est ordi- CoO0 nairement alcaline.Bao 0,03 Dureté : 1,5 - 3 d'après Cl 0,02 l'échelle de Mohs F O S03 0,02 S 0,18 Total ... 99,94 Ce produit relativement grossier est formé de grains entre 1 et 15 mm et, dans ces conditions, a un poids par unité de volume compris entre 60 et 120 kg/m3. Ce sont là des valeurs qui diffèrent trop fortement pour des contraintes élevées et des contraintes permanentes. C'est pourquoi ce produit expansé est broyé aux fins de l'invention, de sorte que l'on obtienne des grosseurs de grains de quelques microns. La structure typique en lamelles est maintenue. Le poids par unité de volume varie alors entre 100 et 300 kg/m3. Le produit broyé est léger, inactif et ininflammable. Il a des coefficients de conductibilité calorifique à la température atmosphérique normale de # = 0,053 à 0,056 kcal/m/m2/h/ C. L'utilisation pratique dans les matières isolantes mixtes selon l'in- vention montre que les masses durcies garantissent des résistances remarquables aux contraintes de température permanentes et alternées, avec des valeurs jusqu'au-delà de 15000C (par exemple dans la construction de cheminées industrielles ou similaires). Les proportions particulières des différents éléments dans les mélanges selon ltinvention peuvent varier, dans les limites des gammes indiquées, selon l'application envisagée. L'invention est ci-après expliquée de façon plus détaillée au moyen d'un exemple. Exemple Les cinq mélanges suivants ont été préparés et ont fait l'objet d'essais à la suite de la prise, par exemple dans le cadre d'une utilisation en tant qu'isolation pour cheminée COMPOSANT : I Il III IV V b) 400 kg 425 kg 450 kg 450 kg 450 kg c) 40 kg 76 kg 68 kg 90 kg 112 kg d) 4 kg 8 kg 7 kg 9 kg 11 kg a) 145 kg 125 kg 160 kg 160 kg 160 kg Eau 475 kg 504 kg 531 kg 531 kg 531 kg Les résistances à la compression pour ces mélanges sous forme prise se situent entre 8 kg/cm2 et 21 kg/cm2. I1 s'agit là de nouveaux mélanges de mortier pr8t à l'emploi sur la base des dosages selon l'invention avec la granulométrie particulière du mica expansé, l'eau étant ajoutée pour le travail. L'avantage réside entre autres dans le fait qu'il suffit de faibles quantités d'eau et qu'en conséquence le séchage complet peut être plus rapide. On économise ainsi beaucoup de temps à la construction, puisque les travaux (par exemple l'application du mortier sur des surfaces ou le bourrage de fentes murales, etc.) peuvent être expédiés en une seule opération. En outre, gracie au mélange de liant particulier qui a été indiqué, pn parvient à établir une stabilité rapide au vert et à exclure complètement la corrosion. Les mélanges selon l'invention peuvent entre préfabriqués dans des proportions déterminées des composants (variant avec l'application particulière envisagée) et livrés sous cette forme sur le chantier. Ce n' est que là qu'on procède à l'addition doleau, la prise se produisant alors. Les avantages de ces nouveaux mélanges reposent avant tout sur les caractéristiques suivantes 1) Proportions de mélange variables pour les possibilités d'utilisation des plus diverses. 2) Possibilité d'utilisation pour des isolations soumises à des contraintes élevées au-delà de 15000C (consturction de cheminées). 3) Facilité de manipulation lors du méimCeavec de I'eau àlamachine machine ou à la main, ainsi que lors du façonnage ultérieur. 4) En cas de façonnage à la machine, aucun risque d'engorgement des conduites d'alimentation des appareils de projection pendant la phase de travail. 2 5) Résistances à la compression élevées (8-21 kg/cm ). 6) Stabilité rapide au vert. 7) Bonne couche intermédiaire d'adhérence pour tous les types d'enduits à appliquer ultérieurement. 8) La contraction, la formation de fissures, le décollage ou le gonflement à la suite de la prise sont exclus. 9) Taux favorable de rétention de lWhumidité et, par suite, bonne finition des surfaces. 10) Aucun composant favorisant la corrosion dans le mélange. La matière isolante selon l'invention est très souple dans son utilisation; voici encore quelques applications envisageables 1) Isolation de fentes dans les murs. 2) Isolation de caniveaux et d'égoûts 3) Isolation de planchers 4) Isolation de planchers perdus 5) Enduit pour l'isolation contre la chaleur et/ou le bruit 6) Pisé réfractaire damé dans la construction de fours industriels ou similaires 7) Matières de remplissage 8) Isolation de toits plats 9) Isolation de bâtiments frigorifiques 10) Isolation de chambres fortes 11) Bourrage et isolation d'espaces creux 12) Enrobage de constructions en acier pour la protection contre le feu et autres effets de la chaleur 13) Mortier de finition pour la construction en élévation. En raison de la granulométrie, spécialement choisie, du mica expansé broyé, la conductibilité de la chaleur aux températures élevées est très fortement réduite. Le coefficient de conductibilité calorifique à la température atmosphérique ,normale estd de l'ordre de 0,050 à 0,098 kcal/m/m2/h/ C. Le matérau pris possède une conductibilité calorifique très faible et, par suite des propriétés d'isolation thermique très favorabies, une faible chaleur spécifique, une très bonne résistance aux variations de température, un faible poids par unité de volume, et il offre des gammes d'application de 1500 C et au-delà.L'utilisation en tant qu'enduit isolant pour constructions en acier et éléments de béton selon la DIN 4102 (exigence : faire la preuve de mica expansé et broyé en tant qu'agrégat dans le groupe de matériaux non inflammables; des éléments de construction constitués par les mélanges pris sont, selon leur épaisseur, ignifuges, réfractaires et super-réfractaires) est largement garantie. Dans le domaine d'application en tant qu'enduit isolant, l'adhérence extrêmement élevée de ces enduits, en cas d'utilisation des mélanges selon l'invention est aussi particulièrement avantageuse, c'est-à-dire indépendamment du fait que l'enduit est appliqué à la main ou avec des appareils de projection. Dansl le secteur de l'acoustique (par exemple dans les églises, les théâtres, les halles, etc.), la structure superficielle découverte offre, dans le cas de l'enduit appliqué par projection, des avantages tout à fait particuliers; il en va de meme pour l'obtention d'un effet anti-condensation marqué (piscines, brasseries, etc.). Les produits finis, fabriqués en utilisant les mélanges selon l'invention offrent à l'application un degré maximal d'invulnérabilité, de sécurité, de stabilité thermique, d'indéformabilité, de résistance à la compression; ils sont également résistants aux acides et aux lessives, imputrescibles, non conducteurs de l'électricité, amortissent le son et peuvent être façonnés facilement. REVENDICATIONS 10 Matière isolante mixte, caractérisée par le fait qu'elle contient a) du mica broyé expansé avec la distribution granulométrique suivante Grosseur de grains > 1,00 mm = 47,0 96 0,75 mm = 69,0 96 0,60 mm = 81,5 56 0,50 mm = 88,0 56 0,40 mm = 92,7 56 0,30 mm = 95,8 56 0,20 mm = 98,0 56 0,10 mm = 99,0 56 b) un liant hydraulique usuel à composants agglomérés (finement broyés), qui convient pour la préparation de mortier d'enduit et de maçonnerie, contenant entre autres de la poudre de grès et un agent surfactif. c) du ciment argileux usuel à base de carbonate de chaux et de bauxite (préparé par co-fusion, refroidissement à l'air, concassage et broyage). d) un additif au silicate à base de disilicate de sodium à bon pouvoir absorbant. 20 Matière isolante mixte selon la revendication 1, caractérisee par le fait qu'elle contient 10 à 30 s et notamment 19 à 25 56 en poids du composant a), 50 à 80 56 et notamment 61 à 68 56 en poids du composant b), 4 à 20 56 et notamment 6 à 16 56 en poids du composant c) et 0,4 à 2,5 56, notamment 0,7 à 1,5 56 en poids du composant d).