Brevet FR2357676A1 — publié le 19780203

La présente invention concerne un matériau sous forme de feuille i base de fibres reliées entre elles par un liant et, en particulier, un matériau de remplacement du carton d'amiante. Le carton d'ambiante a trouvé de nombreuses applications en raison de ses propriétés d'isolation thermique, de résistance à la chaleur et de résistance chimique ou biochimique. Le carton d'amiante est utilisé en particulier comme support pour revêtement de sol, application pour laquelle on recherche en outre un produit de grande souplesse, souplesse qui est en effet souhaitée lors de l'enduction et lors de la pose du produit fini et n'est pas obtenue avec des ma tériaux plus classiques comme le carton à base de fibres cellulosiques. En effet, dans ce dernier type de matériau, il se forme entre les chaines de cellulose des ponts par création de liaisons hydrogène qui confèrent au matériau une rigidité importante et qui le rendent cassant lorsqu'il est plié.L'absence de liaisons entre les fibres d'amiante permet d'obtenir un matériau nettement plus souple. Toutefois, compte tenu du caractère cancerigène de l'amiante, les utilisateurs d'amiante recherchent des matériaux de remplacement et, en particulier, des matériaux de remplacement du carton d'amiante qui possèdent des caractéristiques équivalentes. La présente invention vise à fournir un tel matériau de remplacement. Le matériau fibreux sous forme de feuille selon l'invention comprend de 40 à 60 % en poids de fibres d'origine végétale ou animale, de 50 à 10 % en poids de charges fines non liantes et de 10 à 30 k, exprimé en poids à sec, d'un liant constitué par un latex. Dans une forme préférée de réalisation de l'invention les fibres utilisées sont des fibres de récupération provenant de vieux papiers. L'utilisation de ces fibres est particulièrement avantageuse en raison non seulement de leur faible coût, mais encore du fait qu'elles permettent d'obtenir une meilleure souplesse que les fibres neuves. Ceci est surprenant car l'on pouvait s'attendre à ce que 1' utilisation de fibres cellulosiques conduise à l'obtention de matériaux rigides analogues au carton classique. On peut également utiliser en complément ou en remplacement des fibres de récupération de cuir obtenues par défibrage de déchets de cuir. Un procédé de défibrage de déchets de cuir est décrit notamment dans le brevet français NO 2 166 994. Pour augmenter la résistance à l'état humide de la feuille et la résistance à la déchirure, on peut remplacer jusqu'à 50 % du poids de ces fibres de récupération par des fibres longues, c'est-à-dire de plus de 1,5 mm de long. Ces fibres longues peuvent être ellesmêmes des fibres de récupération ou bien peuvent etre des fibres de pâtes chimiques de résineux (obtenues par le procédé kraft ou au bisulfite), des linters de coton, de la viscose ou d'autres fibres artificielles ou synthétiques (polyamides, polyesters, acryliques, etc..). Toutefois, les vieux journaux contiennent généralement une proportion suffisante de fibres longues (delO à 20 G > ) provenant de pâtes de résineux. Les charges fines non liantes sont avantageusement des charges minérales (talc, kaolin, oxyde de titane, carbonate de calcium, etc.) d'une taille inférieure à 50 P et plus spécialement d'une taille moyenné de 2 à 20 P et de préférence des charges à faible densité telles que des diatomées ou des produits du type perlite. les charges peuvent être également des particules de polymères organiques (chlorure de polyvînyle, polystyrène expansé, polyéthylène) qui peuvent éventuellement provenir de déchets récupérés et broyés. On peut également utiliser des fibrides de polyéthylène haute densité ou encore de la sciure de bois. Le liant est de préférence un latex d'un polymère ou copolymère acrylique ou d'un copolymère styrène-butadiène. Mais on peut également utiliser des latex de polyacrylonitrile, de copolymères styrène-acrylonitrile, de polymères et copolymères vinyliques (chlorure, acétate, etc..) ou de polyuréthane ou des mélanges de deux ou plusieurs latex de ce type. Le matériau selon l'invention peut en outre contenir : a) des agents hydrofugeants tels que des mélanges de cires synthétiques - sels de zirconium, du stéarochlorure de chrome, de l'oxychlorure de zirconium, des émulsions de polyoléfines modifiées, de la colophane ou ses dérivés, des alkylcétènes dimères, des dérivés des anhydrides succinique et maléique, des anhydrides d'acides gras; b) des fongicides et bactéricides tels que le pentachlorophénol et lto-phénylphénol, des dérivés organo-bromés ou organo-chlorés, des dérivés organo-métalliques soufrés, du diméthyldithiocarbamate de zinc; c) des agents ignifugeants tels que des sels d'ammonium (par exemple du phosphate diammonique, du sulfamate d'ammonium), des dérivés organo-phosphoriques, de l'oxyde d'antimoine, des paraffines chlorées, des dérivés du bore, de l'urée. Le matériau selon l'invention peut être préparé de la façon suivante. On met tout d'abord en suspension dans l'eau les fibres et les charges de manière séparée, on mélange ensuite les fibres et les charges, on ajoute le latex au mélange sous forte agitation, on précipite le latex sur les fibres et les charges par addition d'un agent précipitant et l'on élimine l'eau de la suspension obtenue en formant une feuille, notamment à l'aide d'une machine à papier à table plate, une machine à carton à formes rondes ou une machine de fabrication de non tissés par voie humide. Lorsqu'on utilise des vieux papiers comme source de fibres, il convient d'effectuer une trituration efficace de ces vieux papiers en suspension dans l'eau de façon à obtenir une pâte homogène sans impuretés ni pastilles. Le latex ayant généralement un caractère anionique, il convient en outre, dans le cas où les fibres et les charges ont un caractère anionique, de les rendre positives par addition au mélange de fibres et de charges d'un agent fortement cationique. L'agent précipitant peut être par exemple du sulfate d'aluminium, un amidon cationique, une polyéthylène imine, des polyalkylamides cationiques, des résines polyamines-épichlorhydrique et des résines aminoplastes et des polyélectrolytes tels que des polymères portant des groupes latéraux ammonium quaternaire. Les opérations de préparation de la suspension avant passage sur machine peuvent également être effectuées en continu. Après précipitation du latex, le OSR (Schopper Riegler) de la suspension est abaissé à des valeurs de l'ordre de 15Q SR; malgré une rétention sur toile élevée, l'égouttabilité sur machine ne pose pas de problème, pas plus que le séchage. Après les presses, un présèchage avec des infra-rouges est souhaitable pour réduire un éventuel collage sur les premiers sécheurs. Un revêtement en téflon du ou des premiers cylindres sécheurs peut résoudre totalement ce problème. Four obtenir un passage correct sur machine, il convient d'observer les conditions suivantes a) la suspension doit être maintenue défloculée jusqu'à son arrivée sur la table afin d'obtenir un matériau homogène dans son épaisseur (utilisation d'une caisse de tête classique avec rouleaux dématonneurs ou d'une caisse à haute turbulence). Far ailleurs, un égouttage assez rapide et uniforme est indispensable pour éviter la refloculation. b) le vide au Millspaugh (cylindre aspirant) ne doit pas être trop élevé (collage sur la toile) pour faciliter le passage de la feuille de la toile au feutre. c) la pression de la première presse doit être la plus faible possible (inférieure à 3 kg/cm linéaire). Un manchon sur la toile de fabrication permet d'amener la feuille dans de bonnes conditions d'humidité sur cette première presse. d) il est important d'éliminer l'air de la pâte pour éviter la formation de bulles d'air sur la toile, qui sont alors responsables d'un peluchage important sur les presses. Si la désaération du mélange par le circuit de texte de machine est insuffisant, il convient alors d'utiliser des agents désaérateurs ou des antimousses. Les agents hydrofugeants, fongicides, bactéricides et/ou ignifugeants peuvent être introduits dans la masse avec des agents de collage classiques ou bien être appliqués en surface par encollage, foulardage ou enduction. Be matériau ainsi obtenu présente les caractéristiques physiques suivantes - une faible densité (comparativement au carton d'amiante), ce qui améliore son bon pouvoir d'isolation thermique et phonique naturel. Cette densité est de l'ordre de 0,5 - une bonne souplesse; - une résistance au pliage remarquable (absence de cassure après pliage de 1800); - un état de surface recto et verso uniforme et une bonne régularité d'épaisseur. Par ailleurs, les principales caractéristiques mécaniques de ce type de matériau sont égales ou supérieures à celles d'un carton d'amiante classique, tant à l'état sec que vis-à-vis des plastifiants, type phtalate de diisooctyle que contient en général le plastisol FVC dont on enduit le support dans certaines applications (revête- ment de sol). Le matériau selon l'invention peut être utilisé non seulement comme support d'enduction pour ia fabrication de revêtements de sol plastiques, mais également pour d'autres applications mettant à profit ses propriétés thermoplastiques et isolantes. C'est ainsi qu'il peut être utilisé pour la fabrication de joints d'étanchéité, de revêtements muraux ou autres et de bagages. les exemples suivants illustrent l'invention. Dans ces exemples, on a mesuré sur les produits obtenus certaines grandeurs qui sont définies comme suit - Rigidité Gurley : rigidité statique à la flexion d'une éprouvette de 76,2 mm x 45,7 mm exprimée en unité Gurley mesurée sur 1' appareil Gurley (pas de norme). -Indice Bendtsen : rugosité du papier et du carton selon la mé thode du débit d'air à pression constante (norme AFNOR IB Q & 03-049). - Résistance à l'état humide : mesure de la résistance du maté riau après trempage pendant 2 heures dans de l'eau distillée à 200 C. - Résistance au DOP (phtalate de 2-éthyl hexyle): mesure de la résistance du matériau après trempage pendant 5 minutes dans le DOP à 200 C. Exemple 1 On fabrique sur une machine à papier à table plate dans les conditions définies précédemment un matériau ayant la composition suivante - 50 % fibres cellulosiques (vieux papiers), - 30 ffi diatomées (taille moyenne des particules 10 à 15 r), - 20 % liant acrylique (en poids à sec), - 2 % d'hydrofuge dans la masse (Mobilcer RV Mobil), - 1 X de fongicide dans la masse (Cryptocide MC Seppic). Le matériau obtenu possède les caractéristiques suivantes, comparativement à celles d'un carton d'amiante traditionnel produit industriellement Matériau selon l'invention carton d'amiante Poids au m2 (g/m2) 327 737 Epaisseur ( r) 808 806 Densité 0,40 0,91 Allongement (%) S e 5,3 7,6 ST+ 7,1 14,7 Charge de rupture (g) SM 8750 7520. ST 3200 5750 Longueur de rupture (m) SM 1785 680 ST 650 520 Rigidité Gurley (mg) SM 5635 3190 ST 1715 2015 Indice de déchirure SM 41,5 28,5 ST 68,5 32,9 Indice Bendtsen (ml/mn) CF 1290 1220 CT 1420 1890 Résistance à l'état humide Allongement (%) SM = 8,1 SM = 4,8 ST = 14,1 ST = 13,0 Charge (g) SM = 2215 SM = 3660 ST = 840 ST = 2680 Longueur rupture (m) SM = 450 SM = 330 ST = 170 ST = 240 Résistance au DOP Allongement (%) SM = 2,5 SM = 7,8 ST = 5,3 ST = 4,7 Charge (g) SM = 4115 SM = 1770 ST = 1770 ST = 1330 Longueur rupture (m) SM = 840 SM = 160 ST = 360 ST = 120 SM = sens machine ST = sens travers Le matériau ainsi obtenu possède aussi une densité nettement plus faible que le carton d'amiante pour une même épaisseur et des caractéristiques mécaniques qui permettent son utilisation comme support pour revêtement de sol enduit de plastisol PVC. Exemple 2 Dans les mêmes conditions de préparation du mélange (fibres, charges, latex) et de passage sur machine, un produit de composition suivante - 30 ffi fibres cellulosiques (vieux papiers), - 20 ffi linters de coton, - 30 % talc (taille moyenne des particules - 20 % latex acrylique (en sec) - 2 % hydrofuge (analogue à celui de l'exemple 1) - 1 % fongicide (analogue à celui de l'exemple 1) possède les caractéristiques suivantes, à l'état sec - poids au m2 (g/m2) 415 - épaisseur ( yu) 798 - densité 0,52 - allongement (%) SM 11,5 ST 25,0 - charge de rupture (g) SM 5450 ST 2625 - longueur de rupture (m) SM 875 ST 420 - rigidité Gurley (mg) SM 3200 ST 1325 -indice de déchirure SM 55,6 ST 69,2 -indice Bendtsen (ml/mn) CF 1180 CT 1320 Ce matériau convient comme support pour revêtement de sol. Exemple 3 Dans les mêmes conditions de préparation du mélange (fibres, charges, latex) et de passage sur machine, un produit de composition suivante - 40 % fibres cellulosiques (vieux papiers), - 30 % talc (taille moyenne des particules 5 > i) - 30 % latex acrylique (en sec) - 2 % hydrofuge (analogue à celui de l'exemple 1) - 1 % fongicide (analogue à celui de l'exemple 1) possède les caractéristiques, à l'état sec, suivantes - poids au m2 (g/m2) 420 - épaisseur ( > 1) 617 - densité 0,68 - allongement (%) SM 0,2 ST 21,5 - charge de rupture (g) SM 8475 ST 3275 - longueur de rupture (m) SM 1345 ST 520 - rigidité Gurley (mg) SIq 3275 ST 1155 - indice de déchirure SM 58,2 ST 68,6 - indice Bendtsen (ml/mn) CF 1260 CT 1300 Ce matériau peut être utilisé notamment comme support pour revêtement de sol et pour la fabrication de joints d'étanchéité. Exemple 4 Dans les mêmes conditions de préparation du mélange (fibres, charges, latex) et de passage sur machine, un produit de composition suivante - 60 ffi fibres cellulosiques (vieux papiers), - 10 % talc (taille moyenne des particules - 30 % latex acrylique (en sec), - 2 % dthydrofuge (analogue à celui de l'exemple 1) - 1 %-de fongicide (analogue à celui de l'exemple 1) possède les caractéristiques, à l'état sec, suivantes - poids au m2 (g/m2) 400 - épaisseur ( ) 728 - densité 0,55 - allongement (%) SM 8,0 ST 13,0 - charge de rupture (g) SM 11710 ST 5850 - longueur de rupture (m) SM 1955 ST 975 - rigidité Gurley (mg) SE 5955 ST 2840 - indice de déchirure SM 52,8 ST 64,5 - indice Bendtsen (ml/mn) CF 1320 CT 1540 Ce matériau peut être utilisé comme support pour revetement de sol et pour la fabrication de joints d'étanchéité. Exemple 5 Un produit contenant - 36 % de fibres de cuir, - 24 % de fibres cellulosiques (vieux papiers), - 30 % de liant constitué par un latex de caoutchouc styrène butadiène, - 10 % de talc (taille moyenne des particules Matériau de Carton l'exemple 5 d'amiante Poids au h2 (g/m2) 470 737 Epaisseur ( p) 836 806 Densité 0,56 0,91 Allongement (%) SM 7,7 7,6 ST 13,4 14,7 Charge de rupture (g) SM 7195 7520 SU 650 520 Travail à la rupture (erg) SM 38,2 . 105 39,1 . ST 45,2 . 105 56,5 . 105 Indice d'énergie SM 8,1 . 105 5,3 . 105 ST 9,6 . 105 7,6 . 105 Rigidité Gurley (mg) SM 2225 3190 ST 1290 2015 Indice de déchirure SM 50,7 28,5 ST 58,6 32,9 Indice Bendtsen (ml/mn) CF 1400 1220 CT 1490 1890 Matériau de Carton l'exemple 5 d'amiante Résistance à l'état humide Allongement (%) SM = 19,4 SM = 4,8 ST = 27,6 ST = 13 Charge (g) SM = 1840 SM = 3660 ST = 1250 ST = 2680 Longueur de rupture (m) SM = 260 SM = 530 ST = 180 ST = 240 Résistance au DOP Allongement (%) SM = 5,2 SM = 7,8 ST = 9,1 ST = 4,7 Charge (g) SM = 4055 SM = 1770 ST = 2615 ST = 1330 Longueur de rupture (m) SK = 575 SM = 160 SU = 370 ST = 120 Ce matériau convient comme support pour la fabrication de revê- tement de sol. Revendications 1 - Matériau sous forme de feuille à base de fibres reliées entre elles par un liant utilisable comme produit de remplacement du carton d'amiante, caractérisé en ce qu'il comprend de 40 à 60 % en poids de fibres d'origine végétale ou animale, de 50 à 10 % en poids de charges fines non liantes et de 10 à 30 , exprimé en poids à sec, d'un latex. 2 - Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres de récupération provenant de vieux papiers. 3 - Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres de récupération obtenues par défibrage de déchets de cuir. 4 - Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les charges sont des charges minérales d'une taille inférieure à 50)u. 5 - Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le liant est un latex d'un polymère ou copolymère acrylique ou d'un copolymère styrène-butadiène. 6 - Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il contient un agent hydrofugeant, un fongicide, un bactéricide et/ou un agent ignifugeant. 7 - Procédé de préparation d'un matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on met tout d'abord en suspension dans l'eau les fibres et les charges de manière séparée, on mélange ensuite les fibres et les charges, on ajoute le latex, on mélange sous forte agitation, on précipite le latex sur les fibres et les charges par addition d'un agent précipitant et on élimine l'eau de la suspension obtenue en formant une feuille. 8 - Revêtement de sol plastique comprenant comme support un matériau selon l'une quelconque des revendications I à 6, et sur ce support une couche d'enduction. 9 - Joint d'étanchéité fabriqué en un matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.