Brevet FR2306957A1 — publié le 19761105

Pour la préparation de matières d'isolement et d'étanchéité , on utilise une série de produits naturels et syntllé- tiques, inorganiques et organiques . De ces matières il est exigé en particulier qu'elles résistent à la température pendant des espaces de temps prolongés, tandis qu'elles doivent supporter des températures atteignant 800 à 1.100 C sans s'agglomérer ou devenir cassantes. Un grand nombre des matières fibreuses synthétiques connues dans lesquelles il s'agit en particulier de composés contenant du carbone et du silicium , sont résistantes jusqu'à 2000C. Des matières à base d'asbeste et de verre sont capables de résister à des températures permanentes de 400 à 6000C. On connatt en outre des hauts polymères synthétiques,très souvent des composés contenant de l'azote à groupes imide et imine , qui sont additionnés en particulier de fibres d'asbeste et de verre ces produits étant cependant craqués ou carbonisés lors de la mise en oeuvre de températures permanentes. On connaît en outre des éléments d'étanchéité en fils-de graphite qui ne peuvent cependant pas etre mis en oeuvre dans des atmosphères oxydantes. Les matières de type fibreux connues et appropriées pour le filage et le tissage présentent en commun , d'une manière inhOrente , l'inconvénient que , pour La mise en oeuvre de températures permanentes de plus de 500 jusqu'à 600 C,il se proddt relativement rapidement un endommagement dû à des influenc physi- ques et/ou chimiques Dans le cas de la mise en oeuvre de tempéra tures élevées (800 à l.200 C )1de la laine de silicate d'alumine s'est avérée relativement résistante , elle peut même être soumi se à des températures encore un peu plus élevées sans que cela nuise à ses propriétés .L'utilisation d'une telle laine n'est cependant possible que sous la forme de matelas comprimés ou piqués La présente invention a pour objet de prévoir la mise en oeuvre de fibres à partir desquelles ont puisse préparer , par filage ou tissage , des matières d'isolement et d'étanchéité qui soient capables de résister aux actiors permanentesde températures élevées , c'est-à-dire de températures qui puissent être comprises entre 600 et 1.000 C et puissent atteindre 1.100 C. Comme matières d'isolement et d'étanchéité à préparer par filag et tissage , il peut s'agrr notamment de cordons , de tressages, d'emballages,de fils entrelacés et de tissus. Les fibres de silicate d'alumine résistant à des températures élevées , connues jusqu'à présent ; ne peuvent par conséquent pas étre filées et tissées , de même que les fibres de verre ou de laitier correspondantes , à point de fusion moins élevé , car elles sont à brins très courts et cassantes , la propriété citée en dernier lieu produisant une facile rupture au cours de l'usinage. L'invention repose sur la découverte étonnante que des fibres d'alumino-silicate peuvent être mises en oeuvre pour la préparation de matières d'isolement et d'étanchéité , en particulier sous forme de cordons , de tressages1 d'emballages , de fils entrelacés et de tissus, sans que les inconvénients décrits précédemment n'apparaissent Suivant l'invention , on prévoit en particulier des fibres d'alumino-silicate qui ont été soufflées à partir de kaolin fondu.De telles fibres sont écoulées sous la dénomination commerciale de "Kaowool" et elles ont la composition chimique suivante Tableau I Oxyde d'aluminium, A1203 43 à 47 % Dioxyde de silicium, Sio3 50 à 54 % Oxyde de fer, Fe203 0,8 à 1,8 % Dioxyde de titane, TiO2 1,2 à 3,5 % Oxyde de magnésium, MgO traces Oxyde de calcium, CaO 0,1 à 1,0 % Alcalis, tels que Na2O 0,2 à 2,0 X Anhydride borique, B203 0,06 à 0,1 % Traces d'éléments inorganiques 0,2 à 0,3 % Les propriétés physiques les plus importantes de ces fibres sont les suivantes:: Diamètre de fibre 2,8 , en moyenne Longueur de fibre jusqu'à 250 mm, en moyenne 100 mm Poids spécifique 2,56 Chaleur spécifique à 9800C 0,255 Résistance à la traction 1,4 x 104 k kg/cm2 Module de Young 12,8 k / kg/cm2 Point de fusion 17600C Dureté 6 sur l'échelle Mohs Degré de tassement 48 - 192 kg/m . Sur ces fibres , on peut trouver des détails plus précis dans le prospectus "Triton Kaowool" de la firme Morganite Ceramic Fibres Limited , Grande-Bretagne. Les fibres de silicate d'aluminium ou de silicate alumine doivent être mises en oeuvre en une quantité d'a ioins 40%, par rapport au mélange total. D'une manière correspondante , cn peut ajouter jusqu'à 60% de fibres d'asbeste. De préférence , on traite les fibres d'alumino-silicate en une quantité d'auEoins 50% avec des fibres d'asbeste. On peut également éventuellement mélanger encore des fibres de cellulose en une quantité de 2 à 20%, par rapport au mélange total de fibres d'alumino-silicate et de fibres d'asbeste. On peut éventuellement , dans les mêmes quantités , mélanger aussi des fibres de coton ou de laine artificielle ou des fibres synthétiques ,par exemple des fibres acryliques. Un tel mélange facilite le filage , le tissage ou le retordage-et il offre l'avantage supplémentaire que ces fibres fondent ou même se carbonisent dans les matières d'lsole- ment et d'étanchéité finies, sous l'action de températures supérieures, ce qui permet d'obtenir une action de liaison sans altérer les propriétés d'étanchéité et d'isolement. . Grâce à l'invention on réalise pour la première fois la possibilité de préparer des matières d'isolement et d'étanchéité filées ,tissées ou retordues ,qui supportent les actions permanentesde températures jusqu'à 1.100 C , sans perdre leurs propriétés initiales. Par exemple , on peut, suivant l'invention, préparer une matière d'isolement et d'étanchéité , en soumettant des fibres d'alumino-silicate du type précité , dans lesquelles les diamètres de fibre vfflient entre 2 et 6 CI , à un triage et un relâchement dans un loup cardeur, le traitement devant être effectué dans ce cas de manière un peu plus prudente que dans un traitement correspondant de fibres d'asbeste , après quoi on ajoute des fibres d'asbeste , de préférence de la classe de qualité C + G 1.Aisni qu'on l'a déjà mentionné , la teneur en fibres d'alumino-silicate est alors d'au moins 40%. La longueur des fibres d'asbeste est de préférence de 2 à 3 cm .Lors de longueurs de fibres d'asbeste plus courtes , il est recommande' de mélanger des fibres de coton de même que lorsque les fractions d'asbeste sont inférieures à 30%. Pour des additions de coton de 15 à 20% la fraction d'asbeste peut diminuer à une valeur de 25 à 20% et on peut atteindre d'une manière correspondante une fraction supérieure en fibres de silicate. Le mélange aussi homogène que possible qui a été préparé est étendu sur une carde en un voile uniforme , peu cohérent et très mince qui est ensuite légèrement comprimé . En utilisant des appareils diviseurs de voile , on subdivise ce dernier en bandes de 20 à 30 mm qui, par l'intermédiaire d'un dispositif de frottement,aquièrent un renforcement ultérieur sous la forme d'un mince ruban ou d'un fil. Les bandes pèsent de préférence 0,6 g par mètre courant . Dans le mode opératoire décrit , les vitesses d'alimentation, de parcours et de sortie sont de préférence réglées dans les différentes phases opératoires , de façon à empêcher tout étirage. Les types d'asbeste mentionnés C + G 1 sont particulèrement bien appropriés, car ils présentent sur leurs surfaces de fibre de nombreux crochets qui permettent un bon assemblage avec les fibres d'alumino-silicate. Dans le mélange , le rapport entre les fibres d'alumino-silicate et les fibres d'asbeste varie: de préférence entre 60/40 et 80/20. Les proportions se jugent essentiellement d'après la résistance thermique requise. La fraction des fibres d'alumino-silicate est d'autant plus élevée que la résistance à la température doit être élevée. Pour des sollicitations thermiques d'environ 600 à 8000C , le rapport entre les fibres d'alumino-silicate et les fibres d'asbeste peut être de 50/50 ou de 60/40 , en particulier s'il importe une résistance mécanique supplémentaire des matières d'isolement et d'étanchéité préparées. Dans un cas extrême , on peut atteindre lors de l'addition correspondante de fibres d'une autre origine un rapport de 90/10. Outre l'addition mentionnée de fibres cellulosique ou de fibres synthétiques pour augmenter la résistance des matières d'isolement et d'étanchéité , on peut , lors de la dispo sition du voile , pulvériser des dispersions de substances synthé tiques ou de graphite qui provoquent également un renforcement des matières préparées. Ces dispersions peuvent éventuellement contenir encore en supplément un liant. Si des résistances particulièrement élevées sont exigées des matières d'isolement et d'étanchéité par exemple dans des compensateurs de conduits de gaz d'échappement, on peut encore améliorer de manière importante la résistance par l'introduction par retordage d'âmes métalliques. Comme ames métal liques de ce genre , on envisage par exemple des ames de laiton de nickel ou d'acier. Un autre avantage qui est obtenu suivant l'in vention , lors de l'utilisation de fibres d'alumino-silicate pour la préparation de matières d'étanchéité et d'isolement , consiste dans le fait que ces fibres sont très résistantes vis-àvis de la plupart des produits chimiques acides et alcalins , qui agissent d'une manière courante sur des matières de cette espèce. L'invention est décrite d'une manière plus détaillée à l'aide des exemples ci-après, sans être pour autant limitée par ces derniers. Exemple 1 On mélange 50 parties en poids de fibres d'alu mino-silicate du type A ayant une longueur de fibre d'environ 40 mn avec 50 parties en poids de fibres d'asbeste du type C + G 1 ainsi ,~qu'avec 5 parties en poids de coton. Le mélange circule aisément -sur la carde et donne une mèche de préparation (doublage: environ 1,2). La mèche de préparation doublée passe aisément sur le banc à broches tandis qu'on obtient un fil présentant les valeurs sui vantes: Poids 1,5 g/m Résistance à la rupture par traction 2 kg/cm Allongement 10 - 12 % Perte au feu 20,9 %. Ce fil correspond à un fil en asbeste de qua lité commerciale , mais il possède une résistance à la température de I,OOOOC. Exemple 2 On mélange 70 parties de fibres d'alumino-silicate ayant une longueur de fibre de 40 mm,30 parties de fibres d'asbeste du type C + G 1 ainsi que 5 parties de laine artificielle.Selon le mode, opératoire décrit , on obtient un fil présentant les propriétés suivantes: Poids : 1,4 g/m Résistance à la rupture par traction : 1,5 kg/cm2 Allongement : 10 % Perte au feu : 15 % Résistance permanente à la température : 1.000 C. Exemple 3 On mélange 80 parties de fibres d'alumino-silicate ayant une longueur de 60 mm avec 20 parties de fibres d'asbeste du type C + G 1 et on opère de la manière décrite ce qui donne un fil présentant les propriétés suivantes: Poids: 0,7 g/m Résistance à la rupture par traction : 0,6 kg/cm Allongement : 5% Résistance permanente à la température : 1.D500C Pour augmenter sa résistance , on peut incorporer à ce fil,par retordage,des ames métalliques. Exemple 4 Les fils des exemples 1 et 2 sont filés en tissus ayant un poids par m2 d'environ 900 g/m2. Pendant une durée de 24 heures , le tissu obtenu est soumis dans un four à moufle à une température de 8000 C. Après ce traitement thermique, le tissu est tout à fait intact , et on ne peut en outre constater aucune fragilité et aucun aspect filamenteux . La résistance à la rupture par traction est diminuée d'environ 20% par rapport à la résistance à la rupture par traction avant le traitement thermique I1 doit être 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. Fils ou tissus mixtes , voiles aiguilletés, cordons , tressages , en particulier tuyaux tressés , ou emballages à base d'au moins 40% de fibres de silicate d'alumine ,notamment du type fibres obtenues à partir de kaolin fondu, et de jusqu'à 60% de fibresd'asbeste , éventuellement avec addition de jusqu'à 20% de fibres de graphite ou de fibres métalliques et/ou de 2 à 20% de fibres d'autre origine, en particulier de fibres cellulosiques ou de fibres synthétiques. 2. Fils ou tissus mixtes, voiles aiguilletés cordons , tressages , en particulier tuyaux tressés , ou emballages selon la revendication 1, caractérisés en ce qu'ils contiennent au moins 50% de fibres de silicate d'alumine et jusqu'à 50% d'asbeste. 3. Procédé de préparation de matières d'isolement et d'étanchéité à base d'asbeste , résistant à des températures élevées , en particulier sous forme de fils ou tissus sixtes , de voiles aiguilletés , de cordons , de tressages , en particulier de tuyaux tressés, ou d'emballages, caractérisés en ce qu'on démêle des fibres de silicate d'alumine , notamment du type fibres obtenues à partir de kaolin fondu, en une quantité d'au moins 40 /0 , par rapport au mélange total , et on les mélange ensuite avec de l'asbeste en une quantité atteignant jusqu'à 60%, par rapport au mélange total on homogénéise le mélange et on l'étend en un voile , on subdivise ce voile en bandes et on frotte ensuite ces dernières dans un dispositif de frottement en un mince ruban ou fil, et éventuellement on poursuit le filage d'une manière courante , et éventuellement on effectue un tissage ou un traitement pour obtenir des cordons ou des torons. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise au moins 50 /0 de fibres de silicate d'alumine et jusqu'à 50% de fibres d'asbeste. 5. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'on introduit en supplément 2 à 20%, par rapport au mélange total , de fibres d'une autre origine , en particulier de fibres cellulosiques ou de fibres synthétiques 6. Procédé suivant l'une ou l'autre des reven dications 4 et 5, caractérisé en ce qu'on introduit en supplément jusqu'à 20% de fibres de graphite ou de fibres métalliques. 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'on utilise, comme fibres d'asbeste, celles des types d'asbeste C/ G 1. 8. Procédé d'utilisation des produits suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2 pour des matières d'isolement et d'étanchéité résistant à des températures élevées, en particulier lors de la mise en oeuvre d'atmosphères très chaudes, acides ou alcalines, par exemple pour des compensateurs à températures de service supérieures à 800"C.