Brevet FR2281907A1 — publié le 19760312

Par matériels résistant à des températures élevées tels que ceux actuellement exigés par le secteur de la construction aussi bien dans des buts d'étanchéité que d'isolement, on comprend des matériels qui résistent à des températures continues supérieures à4000C, Dans des buts industriels de filtration sous pression et/ou à chaud d'huiles, d'émulsions, de pates, etc, on exige également des milieux particulièrement résistant à des températures élevées. Dans le secteur ingénieur et de construction, il y a surtout les conditions d'examen de l'incombustibilité (par exemple les normes DIN 4202 et suivantes, entre autres) auxe quelles les matériels en asbeste et produits en fibre de verre classiques, connus jusqu'à présent, ne satisfont que dans une mesure limitée, par exemple jusqu'à-4500C. Par matériels résistant à des températures élevées, on désigne actuellement surtout ce que l'on appelle les "matériels céramiques" que l'on trouve dans le commerce par exemple sous la forme de natt es fibreuses liées avec des liants et des adhésifs organiques. Font partie des fibres céramiques aussi bien les silicates que les oxydes, surtout de l'aluminium et du zirconium; des fibres de quartz sont également sur le marché comme matières d'isolation thermique. Parmi les silicates de l'aluminium, on exploite des produits fibreux sous la dénomination de TK-Kaowool (Morganite) et de Fiberfrax (Carborundum). Des oxydes de l'aluminium et du zirconium sont également offerts comme fibres pour des isolations thermiques. Du Cerafelt ainsi que du Refrasilrrp#- sentent des produits analogues; ces derniers sont une fibre d'acide silicique pur.Toutes ces fibres sont préparées à partir du produit fondu et elles ont un point de fusion supérieur à 1500 OC etUmr COmpatiblité à une température permanente supérieure à l3000C. Naturellement, elles sont très conteuses, et à la suite de considérations économiques, on ne les envisage que pour l'isolement à des températures très élevées très souvent supérieures à 12000C, principalement sous la forme de tissusnon tissés avec des liants organiques ou piqués. Un traitement à leur état original-en filés, papiers ou cartons n'est pas possible étant donné leur forme et structure morphologiques, elles ont une surface très lisse.En vue du renforcement on les traite avec des liants, adhésifs# ou résines très souvent organiques et selon une propos il tion antérieure on les façonne à sec avec addition de fibres de support organiques. Une fabrication de matériels de faible épaisseur, par exemple sous la forme de papier, de nappe ou de produits analogues, n'est possible qu'en ajoutant des quantités correspondantes de liants organiques. La résistance à la rupture et la résistance à la traction obtenues avec des liants organiques et en particulier la sécurité de manipulation, sont relativement faibles et se perdent lors de la mise en oeuvre de températures élevées, puisque les liants et additifs organiques brillent Il subsiste un produit fragile, très poreux, qui est aisément rompu ou décomposé, car les fibres céramiques avec leur surface lisse ont très peu de résistance de liaison, et les composants organiques brillés, même les fibres, abandonnent des vides dans le produit composite.A cause du finissage compliqué et motteux, la mise en oeuvre de tels mabenel n'est justifiée économiquement que pour des températures très élevées, par exemple au-dessus de 12000C, La présente. invention a pour objet de préparer un matériel d'isolation, d'étanchéité et de filtration sous forme de feuilles, de papier,de nappe, de carton. ou d'autres corps déformables ou corps moulés, matériel qui supporte des températures permanentes d'au moins 450 jusqu'à 1100 0C. Par modification de la formule, en particulier à cause de la nécessité de maintenir aussi favorable que possible la relation production/frais, on peut influencer en ce qui concerne les dépenses le procédé de fabrication, sans difficultés de fabrication particulière, en conservant la qualité exigée pour l'application spéciale. La fabrication par voie humide offre l'important avantage de préparer des matériels non seulement minces mais également épais présentant une. grande homogénéité et une large palette de formules, en évitant une accumulation de poussières désagréable. L'invention repose sur la constatation que des flocons et/ ou des fibres, m#me de courtes fibres, de silicates d'aluminium, d'oxydes d'aluminium, d'oxydes de zirconium et de composés inorganiques résistant à la chaleur analogues, qui sont préparés à partir de la masse fondue, ont une affinité particulièrement favorable pour les fibres d'asbeste en particulier pour l'asbeste réagissant de manière anionique, qu'ils se fixent bien sur celle~ ci et que, lors d'un traitement approprié on peut lesfaire précipiter conjointement dans une suspension et/ou dispersion sous la forme d'une couche homogène. On a en outre constaté qu'une préparation des corps moulés précités est possible par voie humide même avec des fibres de support organiques, les fibres de cellulose pouvant en particulier être citées. La fixation mutuelle d'asbeste et des fibres céramiques mentionnées est si forte que, lors de la déshydratation de proportions déterminées, on peut obtenir à partir d'une suspension dispersée, des papiers, nappes ou cartons manipulables, sans addition d'adhésif ou de liant; les produits pour lesquels l'asbeste a été ouverte pendant une courte durée au moyen d'un agent dispersant présentent des résistances particulières. L'agent dispersant est neutralisé et éliminé au cours de la déshydratation et de la formation de feuille. La quantité minimum d'asbeste ou de fibres de support organiques est de 10% en poids, en particulier d'au moins 15% en poids. La préparation du matériel d'isolation, d'étanchéité et de filtration résistant à des températures élevées, consti gé de fibres ou de flocons d'oxyde ou de silicate résistant à la température (céramiques) précités, par exemple de silicates d'aluminium et par exemple d'asbeste, sous forme de papiers, nappes ou cartons, s'effectue par ouverture par voie humide des flocons et/ou fibres céramiques ainsi que des fibres d'asbeste ou par exemple de fibres de laine cellulosique ou de fibres de coton, éventuellement avec d'autres fibres organiques, en longueurs de fibre coupées de 5 à 30 mm selon les modes opératoires et les dispositifs,-tels qu'ils sont connus principalement pour la fabrication de papiers et de cartons d'asbeste. La formation de feuille ou de nappe s'effectue également suivant les modes opératoires qui sont connus dans la technique de l'asbeste. La formation d'articlesl ches plus épais peut s'effectuer en supplément par mous sage. L'ouverture s'effectue de préférence de telle manière que les flocons et/ou fibres céramiques, ainsi que les fibres d'asbeste, sont ouverts par voie humide, chacun séparément, Très fréquemment cela se passe avec plusieurs fois la quantité d'eau et avec un lent déplacement de la masse. Cependant une ouverture com mune des flocons et/ou fibres résistant à la température et des fibres d'asbeste est également possible. Une addition d'agent dispersant, telle qu'elle est connue pour l'asbeste, accélère le processus et favorise la fixation homogène des fibres céramiques. La préparation par des ouvertures séparées de "pulpes préalables" entrains non seulement des résultats particulièrement favorables au cours de l'ouverture, en particulier de l'asbeste et des fibres céramiques, mais elle offre également l'avantage technique que, lors de différentes applications de formules et éventuellement de modifications souhaitées dans les masses, on peut obtenir des modifications de formule sans manipulations particulières supplémentaires, en ce qui concerne le fonctionnement, simplement par prélèvement de quantités différentes des différentes pulpes préalables et bref mélange par agitation, et ainsi obtenir des produits finals différents dans leur compatibilité thermique.Le mélange de fibres organiques dans une quantité allant jusqu'à 15%, en particulier de 10 à 15%, de préférence de fibres de laine cellulosique, de coton et/ou synthétiques est également possible, mais, comme il n'y a pas d'affinité particulière, il en résulte que l'homogénéité n'est pas la même. On obtient néanmoins une bonne résistance à la rupture, mais après introduction de température on obtient un produit peu solide, qui se désagrège aisément. Cependant, le mode opératoire offre, par rapport à une proposition antérieure suivant laquelle on traite de telles fibres céramiques par voie sèche avec des fibres de support organiques et/ou de l'asbeste, l'avantage d'éliminer le danger de poussières au cours de la préparation. Evidemment les asbestes et silicates d'aluminium ou oxydes à longues fibres donnent les meilleurs valeurs de résistance des produit-finals; dans la mesure où ils n'entravent pas le procédé de traitement au mouillé à la suite de la trop grande longueur des fibres. En raison du prix élevé des fibres très longues on n'utilise cependant celles-ci que dans des conditions particulières. Afin de développer une résistance élevée à la rupture à l'état humide ainsi qu'à l'état sec du produit à préparer on peut en supplément utiliser les liants et/ou adhésifs connus, courants dans le commerce, tels que par exemple des amidons, des latex, des #composés de silicone, des composés acryliques, des résines, ain Si que des produits de. polymérisation ou encore de polycondensation sous la forme de résines, d'huiles, d'émulsions et de'disper- sions;L'espèce et la quantité de ces liants pouvant entre choisies selon les propriétés souhaitées du produit final. L'utilisation d'une émulsion de résine de silicone offre en outre l'avantage d'augmenter la solidité du produit final à l'état mouillé et de rendre plus hydrophobe les pièces préparées, et elle fournit des produits totalement ininflammables. Dans les conditions prescrites précédemment, on a par exemple des flocons et/ou des fibres de silicate d'aluminium que l'on peut obtenir sous la marque de fabrique de Triton-Kaowool, en abrégé "TK", et qui ont de l'affinité pour les fibres d'asbeste. Leur longueur peut entre de 0,5 à 25 mm. Le mélange avec des fibres d'asbeste, très souvent des classes 3 à 7, de préférence 5 D, se juge, comme mentionné ci-dessus, selon les conditions que le produit final doit remplir. L'éventail de; variations suivant l'invention apparatt dans la résistance à la température par exemple d'un mélange de 85% de TK (longueur de fibre de 2 à 30 mm) et de 15% de fibres d'asbeste (sorte 3K). Ce mélange réalisé suivant les modes opératoires courants de la préparation de papier d'asbeste supporte une température pamane*e sqia=nà X o c,Le mélange peut éventuellement contenir 7 à 5% de flocons de coton ou de fibres synthétiques (longueur de la fibre coupée d'environ 5 à 30 mm) sans perdre fondamentalement de résistance à la température permanente; par exemple un mélange de 40% de TK (longueur de fibre = 10/30 mm) avec 60% d'asbeste (sorte 3K) supporte une température permanente d'environ 800 à 9000C, un mélange de 15% de cellulose (longueur de fibre: 2 à 4 cm) avec 85% de TK (longueur de fibre de 2 à 6 cm > supportant une température permanente d'environ 1000 C, tandis que les fibres de cellulose se carbonisent et que la cohésion du matériel (papier, carton, corps moulé) reste encore intacte, En utilisant de asbeste, les produits ont aussi, après l'action de la température, une solidité permettant une sûreté de manipulation. Un mélange de 40% de TK (longueur de fibre:lo à 50 mm), de 20% d'asbeste (sorte 5) et de 40% de kaolin (sorte Fat), charge courants dans le commerce, donne des produits plus durs sous forme de papier, de nappe ou de carton, qui supportent des températures permanentes de 500 à 8000C en conservant une totale stabilité de forme. Ainsi que le montrent les exemples ci-dessus, on peut encore ajouter au mélange de fibres et/ou de flocons résistant à la température et de fibres d'asbeste des fibres étrangères ou des charges, pour simplifier le procdé de préparation ou pour augmenter la résistance au verL , ou d'autre part pour rendre le produit meilleur marché. Au lieu de kaolin, on peut aussi utiliser d'autres charges inorganiques, telles que par exemple du kieselguhr, de la perlite, de la poudre de grès, etc, de mê- me qu'au lieu de flocons de coton on peut ajouter d'autres fibres organiques, de préférence synthétiques telles que celles spécifiées encore dans la suite. Pour la fixation ds composants du mélange, on peut en supplément appliquer, outre les liants organiques ou au lieu de ceux-ci, des liants inorganiques, par exemple des liants à base de silicate tels que du verre soluble, ou des phosphates ou des borates, en particulier des phosphates d'aluminium. On peut aussi appliquer ces liants ultérieurement, par exemple les pulvériser sur la bande de papier ou de carton. On peut encore élargir la multiplicité des formules par l'addition de fibres organiques, telles que des fibres de laine cellulosique, des fibres de coton, des fibres synthétiques, en particulier des fibres de hauts polymères filées par extrusion, des polyamides et/ou des polyimides, comme des fibres coupées de Nylon, des dérivés d'acide phtalique, des esters acryliques, ou encore es fibres métalliques ou à base de graphite . Les fibres citées en dernier lieu donnenten particulier des produits destinés à des mises en oeuvre tout à fait spécifiques, par exemple des organes d'étanchéité, Certes des fibres organiques se carbonisent ou brûlent partiellement sous l'action de températures supérieures à 500 C, mais la cohésion provenant des fibres et des flocons de silicate d'aluminium et/ou d'oxyde subsiste avec stabilité de forme à la suite de l'action particulière, du feutrage et de l'obtention de structure des fibres d'asbeste (car il ne se produit qu'un dé gagement de l'eau de cristallisation) et le matériel conserve pour des étanchéifications sa résistance de forme et sa capacité d'isole ment thermique et acoustique. Dans les cas particuliers, on peut, lors d'une action thermique déterminée, obtenir par la carbonisation, en particulier avec fusion préalable des fibres organiques synthétiques, un renforcement de la nappe par une espèce de liaison interne. La formation d'un matériel (papier, carton, corps moulé) à partir de fibres d'asbeste et de fibres de silicate d'aluminium et/ou d'oxyde offrant une résistance élevée à la température n'a pas de l'importance que dans des buts d'isolement, d'étanchéité et de filtration. Il existe la possibilité ultérieure de préparer des papiers de ce genre minces (par exemple du papier d'asbeste TK)et, ainsi qu'il est décrit dans la demande de brevet en République Fédérale allemande mise à la disposition du public 2.247.395, de diviser la nappe de papier en bandes et d'en préparer un filé à partir duquel on peut fabriquer des éléments d'étanchéité, des emballages, des rubans et des tissus, qu'on peut spécialement mettre en oeuvre dans des machines de l'industrie à haute température et qui supportent en tout temps des températures permanentes supérieures à 6000C ou davantage. La présente invention est décrite d'une manière plus détaillée à l'aide des exemples ci-après, sans etre pour autant limitée par ces derniers. Exemple 1 Fibres de TK 7 85 parties Asbeste K1 5 15 parties Amidon ou latex 3,5 parties donnent sur des passoires longues ou des passoires rondes courantes pour la préparation de papiers d'asbeste, par un mode opératoire usuel, un papier, une nappe ou un carton (selon l'épais- seur) qui précipite sous une forme très volumineuse et molle et reste intact sous une forme non modifiée meme après la mise en oeuvre d'une température de 1000 à l2000C pendant plusieurs heures. La perte au feu n'est que d'environ 5 à 6%. L'isolation thermique ainsi que l'isolation acoustique sont très bonnes. Une masse à base de Fibres de TK 7 90 parties Asbeste VR 10 parties Amidon ou latex 3,5 parties donne un matériel à propriétés pratiquement analogues. On peut donc faire varier la masse dans la gamme comprise entre les eux masses indiquées ci-dessus. Exemple 2 Flocons de TK 7 60 - 40 parties Asbeste VR 46 - 60 parties Liant 3 parties donnent par exemple pour un carton d'une épaisseur de 1,5 mm (sec) un matériel que l'on peut fléchir suivant une courbe d'un rayon de 50 mm, qui résiste à la déchirure, reste de forme stable après une action continue de 8000C et ne-se décompose pas. On peut le mettre en oeuvre, en particulier après des renforcements supplémentaires, non seulement pour l'isolation de températures élevées, entre autres de gaz chaud mais aussi pour des organes d'étanchéité, des isolations électriques de dispositifs de chauffage, ainsi que pour l'insonorisation de machines, de moteurs, etc. Cet exemple montre lXéventail relativement grand des varia tion dans la composition des fkxms i TK et des fibres d'asbes- te. On peut en supplément effectuer le renforcement par pressage, calandrage et analogue. Exemple 3 Flocons de TK 5 50 parties 60 parties Asbeste 5R 30 parties 30 parties Charge de kaolin 20 parties 30 parties Liant à base de silicone 3 parties 3 parties Ces deux masses donnent des corps beaucoup plus durs et de forme beaucoup plus stable que les exemples 1 et 2. Cependant, ces corps, à une épaisseur de plus de 1,5 mm à l'état sec, ne peuvent plus être pliés comme les corps analogues aux exemples 1 et 2, mais ils peuvent être déformés à l'état humide de n'importe quelle manière et ils supportent des températures permanentes de 8000C et davantage. Au lieu de kaolin, on peut également utiliser, comme charge, du kieselguhr, de la perlite, de la poudre de quartz, de la laine de scories ou de la poudre de scories. L'addition de charge n'a pas d'influence défavorable sur la résistance thermique; elle s'exprime plus per la mollesse ou la dureté ainsi que par: le poids spécifique du produit final. On peut aussi faire varier les masses du mélange, en particulier par des additions de perfectionnement et/ou de renforcement, comme l'addition de fibres organiques ou de fibres métalliques ou de graphite ou des additions telles que celles décrites ci-dessus à propos du kaolin. On peut effectuer une déformation, même par le vide, d'une manière presque quelconque, selon les exigences. On peut entreprendre un renforcement extrême par l'application de liants, de nature organique ou inorganique, comme décrit précédemment, L'exemple suivant montre l'utilisation de fibres organiques sans addition d'asbeste. Exemple 4 Flocons de TK 7 80 parties Coton 20 parties (peut être remplacé par des fibres coupées synthétiques, des fibres organiques) Liant 3 parties On peut réaliser des mélanges correspondants avec des flocons d'oxyde et des fibres d'oxyde. Un mode d'utilisation particulier consiste en des plaques ou des formes maintenues très poreuses qui sont appropriées de préférence pour la filtration de milieux très chauds. Par exemple si la quantité naturelle de pores d'un mélange pour certains filtres ne satisfait pas par le choix des flocons et des fibres uniquement, on peut obtenir des corps fort poreux et néanmoins solides par-l'application supplémentaire d'agents moussants, de poudre d'aluminium et d'autres additifs d'entratnement de gaz. Exemple 5 Flocons de TK 50 70 - 90 parties Asbeste 3 D 30 - 10 parties Emulsion de résine à base de silicone 3 parties Poudre d'aluminium 2 parties La suspension aqueuse qui contient environ 2 fois à 6 fois le volume d'eau, donne, après coulée dans un châssis, une pièce moulée à l'état mousseux offrant une bonne résistance et une gran de porosité, cette pièce étant très bien appropriée pour l'isolation thermique ou dans des buts de filtration et résistant totalement à des températures allant jusqu'à 8000C pendant plusieurs heures. Il doit etre entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet. REVENDICATIONS 1. Matériel d'isolation, d'étanchéité et de filtration à base de fibres ou de flocons résistant à la température (céramiques), éventuellement avec addition de charge et/ou de liant, sous forme de papiers, de cartons, de nappes ou de corps moulés, caractérisé en ce qu'il contient au moins 40% en poids de fibres de silicate d'aluminium ou de fibres ou de flocons d'oxydes difficilement fusibles, en particulier d'oxyde d'aluminium, ainsi qu'au moins 10% de fibre d'asbeste ou de fibre de cellulose, et en ce qu'il est obtenu suivant le mode opératoire courant de la pose du papier ou carton d'asbeste ou par moussage dans un moule. 2, Matériel résistant à des températures élevées suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu il contient au moins 10% en particulier 15% en poids d'asbeste. 3. Matériel résistant à des températures élevées suivant la revendicatinn 2, caractérisé en ce qu'il contient en supplément d'autres fibres ou flocons organiques ou inorganiques, en une quantité de 10 à 50% en poids. 4. Matériel résistant à des températures élevées suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il contient, comme fibres de cellulose, de la laine cellulosique et/ou du coton et/ou, comme autres fibres organiques, des fibres synthétiques. 5. Matériel résistant à des températures élevées suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il contient, comme autres fibres inorganiques, des fibres ou fils de graphite ou métalliques, 6. Matériel résistant à des températures élevées suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il contient des charges, en particulier du kaolin, en une quantité de 5 à 40% en poids. 7 Matériel résistant à des températures élevées suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il contient, comme charge, de la perlite. 8. Matériel résistant à des températures élevées suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il contient, comme charges, du kieselguhr, de la poudre de quartz ou de la laine de scories. 9. Matériel résistant à des températures élevées suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est pulvérisé ou imprégné d'un liant organique ou inorganique après le façonnage. 10. Procédé de préparation du matériel résistant à des températures élevées suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on ouvre par voie humide des fibres d'asbeste et des fibres de silicate d'aluminium et/ou des fibres ou des flocons d'oxydes résistant à des températures élevées avec plusieurs fois la quantité d'eau, en agitant lentement la masse, tandis qu'on ajoute éventuellement un agent dispersant, et en ce qu'on façonne la pulpe ouverte en bandes d'une manière connue en soi pour la préparation de papier d'asbeste, ou on fait mousser la pulpe dans un moule par addition d'agents gonflants, en particulier d'aluminium. 11, Procédé suivant la revendication 10, caractérisé-en ce que, par ouverture séparée, on prépare en des masses séparées des pulpes préalables, d'une part, de fibres d'asbeste et, d'autre part, de fibres et/ou de flocons résistant à des températures élevées, et en ce qu'on mélange bien les pulpes préalables entre elles avant la formation de feuille ou l'introduction de l'agent de gonflement. 12. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 10 et 11, caractérisé en ce qu'on remplace les fibres d'asbeste totalement ou partiellement par des fibres organiques, en particulier des fibres de cellulose, et en ce qu'on ajoute éventuellement en supplément des fibres organiques résistant à la température. 13 Procédé suivant l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que, pendant ou après la préparation, on soumet les bandes ou corps moulés à un renforcement supplémenta i- re et à un durcissement. 14. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu'on ajoute d'autres liants organiques ou inorganiques, en particulier du latex, de l'amidon, des silicones, des résines et/ou des polyphosphates, de préférence en une quantité de 2 à 5%, en particulier de 3 à 4%. 15. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce qu on soumet les matériels à l'état brut à une déformation sous vide ou sous pression. 16. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce qu'on divise le matériel de papier ou de nappe en rubans, et on retord les rubans en fils. 17. Procédé d'utilisation du matériel résistant à des températures élevées suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 pour des éléments d'étanchéité et des emballages, du matériel de filtration ainsi que pour des bandes et tissus.