Brevet FR2444011A1 — publié le 19800711

La présente invention concerne les matériaux isolants utilisés dans le bâtiment et a notamment pour objet un matériau calorifuge poreux à base de granules d'une matière de charge minérale poreuse à revêtement polymère. Les matériaux calorifuges poreux peuvent être utilisés pour le calorifugeage, par exemple pour le calorifugeage des bâtiments et des conduites. On contact un matériau calorifuge poreux se présentant sous forme de blocs formés ou moulés à base de granules de résine mousse synthétique à revêtement en ciment, reliés entre eux par un liant du type ciment. Ce matériau calorifuge poreux a une grande masse volumique (320 à 350 kg/m ), une basse porosité et, par conséquent, une conductibilité calorifique élevée. De plus, un tel matériau contient une grande quantité de liant (le rapport des masses de la résine synthétique et du liant du type ciment est de 1 : 0,4 - 1,6). Ce matériau est aussi caractérisé par une basse plasticité. On connalt aussi un matériau calorifuge poreux se présentant sous forme de blocs formés à base de granules de sable de perlite expansé à revêtement thermoplastique (résine asphaltique), reliés entre eux par un liant hydrophobe: le goudron. L'inconvénient d'un tel matériau réside dans son écoulement plastique aux températures élevées (70 à 100 C), sa haute teneur en liant (jusqu'à 60% en masse) La masse volumique de ce matériau est de 300 kg/m ou plus. En outre, c'est un matériau combustible. On connalt un matériau calorifuge poreux se présentant sous forme de blocs formés à base de granules d'une matière de charge minérale mousse (par exemple, d'argile, de verre) à revêtement polymère thermodurcissable (résines époxydes, phénol-formaldéhyde, résines polyester non saturées); dans ce cas, les lacunes entre les granules sont remplies, au moins partiellement, d'une résine mousse synthétique. Toutefois, un tel matériau n' a dans sa composition que des granules de grande dimension (de 1,5 à 18mn), ce qui limite la possibilité d'utilisation de matières de charge minérales finement dispersées. Le revêtement thermodurcissable est irrégulièrement réparti sur la surface des granules. Le matériau possède une faible plasticité. La teneur du matériau en polymere thermodurcissable est relativement haute et atteint environ 30% en masse. La masse volumique du matériau est très grande, étant comprise entre 180 et 240 kg/m Le but de la présente invention est d'éliminer des inconvénients précités. L'invention a pour but de procurer un matériau calorifuge poreux se présentant sous forme de blocs formés ou moulés à base de granules d'une matière de charge minérale poreuse à revêtement polymère, dans lequel le polymère pour le revêtement et le rapport des masses de la matière de charge minérale et du polymère seraient choisis de façon à conférer au matériau calorifuge poreux une basse masse volumique, une faible teneur en polymère, une haute plasticité, et à le rendre incombustible. Ce but est atteint du fait que le matériau calorifuge poreux, se présentant sous forme de blocs formés ou moulés à base de granules d'une matière de charge minérale poreuse à revêtement polymère, est caractérisé, suivant l'invention, en ce qu'en tant que matière de revêtement polymère on utilise une polyoléfine, par exemple le polyéthylène, le polypropylène ou un copolymère éthylènepropylène, que l'épaisseur du revêtement polymère est de 1/1000 à 1/25 du diamètre moyen des granules, que la distance entre les granules aux endroits de contact est de 0,5 à 2,0 fois de l'épaisseur du revêtement, et que le rapport des masses de la matière de charge minérale poreuse et de la polyoléfine est de 80 - 98 : 20 - 2, respectivement. Le matériau calorifuge poreux proposé a une masse volumique de 60 à 250 kg/m . Le revêtement polymère est régulièrement réparti sur toute la surface des granules de la matière de charge minérale. Grâce à l'utilisation d'un revêtement polymère thermoplastique, le matériau calorifuge possède une haute plasticité, sa résistance à la flexion (≈flexion) atteignant 3 à kgf/cm. La résistance à la compression (6 compression) du matériau atteint 9 à 12 kgf/cm. Le matériau calorifuge poreux contenant 12% en masse et moins de polyoléfine est incombustible, tandis que le matériau contenant 13 à 20% en masse de polyoléfine est peu combustible. Un matériau ayant de telles caractéristiques possède une faible conductibilité calorifique et le coefficient de conductibilité calorifique, de 0,03 à 0,04 kcal/m.h.deg. Le matériau calorifuge poreux proposé peut contenir, en tant que matière de charge minérale poreuse, différentes substances minérales expansées, par exemple du sable de perlite expansé, de la vermiculite expansée et des matériaux naturels poreux, par exemple des cendres volcaniques, de la ponce. La matière de charge minérale poreuse utilisée peut avoir une composition granulométrique comprise dans une plage étroite (par exemple, de 150 à 350r , de 500 à 1000/U) ou au contraire étendue (par exemple, de 10 à 3000)t). En tant que matière thermoplastique pour le revêtement en polyoléfine, le matériau calorifuge poreux peut contenir du polyéthylène, du polypropylène, des copolymères éthylène-propylène, du polybutène, du polyméthylpentène et autres. Le revêtement polymère est uniformément réparti sur toute la surface des granules de la matière de charge. L'épaisseur du revêtement polymère est de 1/1000 à 1/25 du diamètre moyen des granules et la distance entre les granules aux endroits de contact est de 0,5 à 2,0 fois l1épaisseur du revêtement. Le rapport des masses de la matière de charge minérale poreuse et de la polyoléfine contenues dans le matériau calorifuge poreux dépend de la composition granulométrique de la matière de charge, de sa nature et de l'épaisseur du revêtement polymère, et est égal à 80 - 98 : 20 - 2 respectivement. Les granules de la matière de charge minérale poreuse à revêtement polyoléfinique, destinés à former les blocs, sont obtenus par précipitation préalable, à partir de la phase gazeuse d'un catalyseur organométallique complexe comprenant un composé de métal de transition et un composé organique de métal du groupe II ou du groupe III de la classification périodique des éléments, sur la surface des granules de la matière de charge minérale poreuse, et par polymérisation des oléfines à partir de la phase gazeuse à une température de 50 à 170 C, sous une pression d'environ 1 à 60 kgp/cm, en présence dudit catalyseur précipité sur la surface des granules de matière de charge.On effectue la précipitation du catalyseur en déposant d'abord sur la surface de la matière de charge minérale poreuse le premier des composants précités du catalyseur, c'est-à-dire le composé de métal de transition, par exemple le tétrachlorure de vanadium, l'oxytrichlorure de vanadium, le tétrachlorure de titane, l'hexachlorure de tungstène, le trichlorure de fer, et ensuite le deuxième composant du catalyseur, ctest- -dire le composé organique d'un métal du groupe II ou du groupe III de la classification périodique des éléments, par exemple le chlorure de diéthylaluminium, le triéthylaluminium, le triisobutylaluminium, le zinc-diéthyle, le magnésium-diéthyle. Les composants du catalyseur peuvent être précipités sur la surface des granules de matière de charge minérale poreuse avant la réalisation de la polymérisation, dans l'ordre précité. Suivant une variante de réalisation, la précipitation, sur la surface des granules de matière de charge, du premier composant du catalyseur, ctest-à-dire du composé de métal de transition, est effectuée avant la réalisation de la polymérisation, tandis que la précipitation du deuxième composant du catalyseur, c'est-à-dire du composé organique de métal du groupe II ou du groupe III de la classification périodique des éléments, est effectuée simultanément avec le processus de polymérisation. Le procédé conforme à l'invention permet d'obtenir un revêtement polyoléfinique de haute qualité, à épaisseur réglable (l'épaisseur peut être réglée dans une large plage, comprise entre 1/1000 et 1/25 du diamètre moyen des granules), et ayant une bonne adhérence à la surface des granules de la matière de charge minérale poreuse. Le procédé est simple à-mettre en oeuvre. I1 peut être soit cyclique, soit continu. I1 permet d'obtenir un revêtement continu, réparti uniformément sur la surface des granules, ce qui, à son tour, offre la possibilité d'obtenir, lors du formage des blocs, un matériau calorifuge poreux ayant les propriétés requises (masse volumique, caractéristiques de résistance, conductibilité calorifique), à teneur minimale en polymère du matériau visé. Le formage des blocs de matériau calorifuge poreux peut être réalisé par exemple en versant d'une façon désordonnée les granules à revêtement polyoléfinique thermoplastique dans un moule et en réalisant ensuite le moulage à chaud à une température de 100 à 200 C et sous une pression allant jusqu'à 5 kgf/cm. Comme déjà mentionné, la distance entre les granules de matière de charge minérale poreuse aux endroits de contact est de 0,5 à 2,0 fois de l'épaisseur du revêtement polymère. Cette distance peut être réglée, par exemple, en variant la température, la pression et le temps de séjour sous pression lors du moulage à chaud. La masse volumique des blocs obtenus du matériau calorifuge poreux est de 60 à 250 kgf/m . Les blocs peuvent avoir des formes différentes, celles-ci tétant conditionnées que par les types d'équipement existants pouvant être utilisés pour leur fabrication. Ainsi, par exemple, les blocs pour le calorifugeage des couvertures et des murs ont la forme de plaques plates, celles pour le GabeLleFqF de tubes, la forme d'éléments tubulaires ou de coquilles cylindriques, celles pour le revêtement de surfaces sphériques, la forme de coquilles sphériques. L'invention ressortira mieux à la lecture de la description des exemples de réalisation concrets mais non limitatifs qui suivent. Exemple 1. Une matière de charge minérale poreuse consistant en du sable de perlite expansé dont la composition granulométrique est comprise entre 10 et 3000/, dont la diamètre moyen des granules est égal à 500 et dont la masse volumique est de 60 kg/m , est préalablement séchée à la temérature de 120 C. On place 5 kg de cette matière dans un réacteur métallique. Le réacteur est mis sous vide et on y introduit sous forme de vapeurs 0,49 g de tétrachlorure de vanadium; les vapeurs de tétraehlorure de vanadium se déposent alors sur la surface des granules du sable de perlite expansé.Le sable de perlite expansé sur la surface duquel est ainsi déposé le chlorure de vanadium est chargé dans un réacteur dont la température est de 80"C, et dans lequel on amène ensuite des vapeurs de triisobutylaluminium (1,6 g), qui précipitent sur la surface des granules de sable de perlite expansé. Ensuite, dans le réacteur contenant les granules de sable de perlite expansé avec les composants de catalyseur déposés sur sa surface, on introduit de l'éthlène jusqu'à ce que la pression atteigne environ 2,1 kgp/cm, et on réalise la polymérisation à partir de la phase gazeuse à la température de 800C et sous agitation durant 13 minutes. Le rendement en polyéthylène est de 680 g. Le produit obtenu se présente sous forme de granules de sable de perlite expansé à revêtement de polyéthylène. L'épaisseur du revêtement est de 1/50 du diamètre moyen des granules de sable de perlite expansé. Les granules à revêtement polymère sont chargés dans un moule et soumis à un moulage à chaud à la température de 140 C et sous une pression de 1 kgf/cm. Le temps de séjour sous pression est de 15 minutes Une fois le processus de moulage à chaud terminé, la pression est supprimée, le moule est refroidi jusqu a une température de 20 à 30 C, on extrait du moule le matériau calorifuge poreux sous forme d'un bloc moulé à base de granules de sable de perlite expansé a revêtement de polyéthylène. L'épaisseur du revêtement de polyéthylène sur les granules est de 1/50 du diamètre moyen des granules de sable de perlite expansé. La distance entre les granules aux points de contact est de 0,8 à 2,0 fois l'épaisseur du revêtement. Le rapport des masses du sable de perlite expansé et de la polyoléfine est égal à 88 : 12, respectivement. La masse volumique du matériau calorifuge poreux obtenu est égale à 105 kg7M : Le matériau possède une haute plasticité, sa résistance à la flexion (6 flexion) est de 3,1 kgf/cm. La résisance à la compression (6 compression) dudit matériau est égale à 5,6 kgf/cm. Le matériau est incombustible. Le coefficient de conductibilité calorifique est faible: 0,036 kcal/m.h.degré. Exemple 2. Du sable de perlite expansé dont la composition granulométrique est comprise entre 1000 et 3000 , dont le diamètre moyen des granules est égal à 2000 , et dont la masse volumique est de 50 kg/m , est préalablement séché à la température de 120 C. On charge 2 kg de sable dans un réacteur. Le réacteur est mis sous vide et on y introduit des vapeurs du tétrachlorure de vanadium (0,23 g) qui se déposent sur la surface des granules de sable de perlite expansé. Ensuite, la matière de charge sur la surface de laquelle est déposé le chlorure de vanadium est transférée dans le réacteur de polymérisation en phase gazeuse. La température dans ce réacteur est maintenue égale à 500C. On amène dans le même réacteur des vapeurs de triéthylaluminium (0,58 g) avec un courant d'éthylène. La pression d'éthylène est d'environ 1,5 kgp/cm. La processus de polymérisation dure 5 minutes. Le rendement en polyéthylène est de 40 g. Le produit obtenu a la forme de granules de sable de perlite expansé à revêtement de polyéthylène. L'épaisseur du revêtement est de 1/1000 du diamètre moyen des granules de sable de perlite expansé. Les granules à revêtement polymère sont chargés dans un moule où ils subissent un moulage à chaud à la température de 1000C et sous la pression de 0,4 kgf/cm2. Le temps de séjour sous pression est de 60 minutes. Une fois le processus de moulage à chaud terminé, la pression est supprimée, le moule est refroidi jusqu'à une température de 20 à 3O0C, et on extrait du moule le matériau calorifuge poreux se présentant sus forme d'un bloc moulé à base de granules de sable de perlite expansé à revêtement de polyéthylène. Les caractéristiques du matériau obtenu sont données dans le tableau. Exemple 3. Du sable de perlite expansé dont la composition granulométrique est comprise entre 10 et 600 , dont le diamètre moyen des granules est égal à 250 3 et dont la masse volumique est de 55 kg/m3, est préalablement séché à 250/U la température de 1200C. On change dans un réacteur 1,8 kg de sable ainsi séché. On introduit en outre dans ce réacteur 0,3 g de tétrachlorure de titane sous forme de vapeurs avec un courant de gaz inerte (azote), tout en agitant la matière de charge. Ensuite on amène dans le réacteur des vapeurs de chlorure de diéthylaluminium (0,67 g) avec un courant de gaz inerte. Ensuite le sable de perlite expansé sur la surface duquel est déposé le catalyseur est transféré dans un réacteur de polymérisation en phase gazeuse. On amène dans ce même réacteur de l'éthylène jusqu'à obtention d'une pression d'environ 3 kgp/cm. La polymérisation s'effectue à la température de 80 C durant 25 minutes. Le rendement en polyéthylène est de 390 g. Le produit obtenu se présente sous forme de granules de sable de perlite expansé à revêtement de polyéthylène. L'épaisseur du revêtement est de 1/30 du diamètre moyen des granules de sable de perlite expansé. Les granules à revêtement polymère ainsi obtenus sont chargés dans un moule, où ils subissent un moulage à chaud à la température de 150 C at sous une pression de 1 kgf/cm. La temps de s#ejour sous pression est de 30 minutes. Une fois le processus de moulage à chaud terminé, la pression est supprimée, le moule est refroidi jusqut une température de 20 à 300C, et on en extrait le matériau calorifuge poreux sous forme d'un bloc moulé à base de granules de sable de perlite expansé à revêtement de polyéthylène. Les caractéristiques du matériau obtenu sont données dans le tableau. Exemple 4. Un sable de perlite expansé dont la composition granulométrique est comprise entre 50 et 500 , dont le diamètre moyen des granules est égal à 150 et dont la masse volumique est de 60 kg/m est préalablement séché à la température de 1200C. On charge 5 kg de ce sable dans un réacteur. On introduit dans ce même réacteur 0,9 g de tétrachlorure de vanadium sous forme de vapeurs avec un courant de gaz inerte. Ensuite, le sable de perlite expansé sur la surface duquel est déposé le chlorure de vanadium est transféré dans un réacteur de polymérisation en phase gazeuse. Ensuite on amène dans le même réacteur des vapeurs de triisobutylaluminium (3,1 g) avec un courant de propylène. La polymérisation s'effectue à la température de 700C et sous une pression de propylène d'environ 4 kgp/cm durant 60 minutes. Le rendement en polypropylène est de 880 g. Le produit obtenu se présente sous forme de granules de sable de perlite expansé à revêtement de polypropylène. L'épaisseur du revêtement est de 1/45 du diamètre moyen des granules de sable de perlite expansé. Les granules à revêtement polymère sont chargés dans un moule, où ils subissent un moulage à chaud à la température de 200 C et sous une pression de 1,5 kgf/cm. Le temps de séjour sous pression est de 25 minutes. Le processus de moulage à chaud terminé, la pression est supprimée, le moule est refroidi jusqu'à une température de 20 à 30 C, et on extrait du moule le matériau calorifuge poreux sous forme d'un bloc moulé à base de granules de sable de perlite expansé à revêtement de polypropylène. Les caractéristiques du matériau obtenu sont données dans le tableau. Exemple 5. Du sable de perlite expansé dont la composition granulométrique est comprise entre 10 et 1000 , dont le diamètre moyen des granules est égal à 100 et dont la masse volumique est de 90 kg/m , est préalablement séché à la température de 120 C. On charge 4 kg de ce sable dans un réacteur. Le réacteur est mis sous vide et on y introduit 0,38 g de tétrachlorure de vanadium sous forme de vapeurs avec un courant d'un gaz inerte tout en agitant le sable de perlite. Ensuite, le sable de perlite expansé sur la surface duquel est déposé le composé de vanadium est transféré dans un réacteur de polymérisation en phase gazeuse. On amène dans ce même réacteur 1,1 g de triisobutylaluminium sous forme de vapeurs, et ensuite, un mélange d'éthylène et de propylène (rapport molaire des monomères égal à 50 : 50) jusqu'à création d'une pression d'environ 8 kgp/cm.On effectue la polymérisation à la température de 900C pendant 1 heure tout en agitant le mélange. Le rendement en polymère est de 1 kg. Le produit obtenu se présente sous forme de granules de sable de perlite expansé à revêtement polymère. L'épaisseur du revêtement est de 1/25 du diamètre moyen des granules de sable de perlite expansé. Les granules à revêtement polymère sont chargés dans un moule, où ils subissent un moulage à chaud à la température de 180 C et sous une pression de 1 kgf/cm. Le temps de séjour sous pression est de 15 minutes. Une fois le processus de moulage à chaud terminé, on supprime la pression, on refroidit le moule jusqu'à une température de 20 à 300C, et on extrait du moule le matériau calorifuge poreux. Les caractéristiques du matériau obtenu sont données dans le tableau. Exemple 6. Une vermiculite expansée dont la composition granulométrique est comprise entre 550 et 1500 , dont le diamètre moyen des granules est égal à 600 ss et dont la masse volumique est de 150 kg/m3, est préalablement séchée à la température de 1500C. On charge 3,6 kg de cette vermiculite dans un réacteur. On introduit dans ce même réacteur 0,51 g de tétrachlorure de titane sous forme de vapeurs avec un courant de gaz inerte tout en agitant la matière de charge. Ensuite on amène dans le réacteur des vapeurs de triisobutylaluminium (1,4 g) avec un courant de gaz inerte. Ensuite, la vermiculite sur la surface de laquelle est déposé le catalyseur est transférée dans un réacteur de polymérisation en phase gazeuse, dans lequel on amène en outre de l'éthylène jusqu'à une pression d'environ 2,1 kgp/cm2. La polymérisation s'effectue à la température de 800C durant 18 minutes. Le rendement en polyéthylène est de 440 g. Le produit obtenu se présente sous forme de granules de vermiculite expansée à revêtement de polyéthylène. L'épaisseur du revêtement est de 1/50 du diamètre moyen des granules de vermiculite. Les granules à revêtement polymère sont placés dans un moule, où ils subissent un moulage à chaud à la température de 130 C et sous une pression de 5 kgf/cm. Le temps de séjour sous pression est de 15 minutes. Une fois le processus de moulage à chaud terminé, la pression est supprimée, le moule est refroidi jusqu a une température de 20 à 300C, et on extrait du moule le matériau calorifuge poreux se présentant sous forme d'un bloc moulé à base de granules de vermiculite expansée à revêtement de polyéthylène. Les caractéristiques du matériau obtenu sont données dans le tableau Exemple 7. Des cendres volcaniques dont la composition granulométrique est de 100 à 1000)1, dont le diamètre moyen des granules est de 300 et dont la 3 masse volumique est de 100 kg/m3, sont préalablement séchées à la température de 1500C. On charge 1,5 kg de cendres ainsi séchées dans un réacteur. On introduit dans le même réacteur, avec un courant du gaz inerte, 0,2 g de tétrachlorure de vanadium sous forme de vapeurs, tout en agitant la matière de charge. Ensuite, les granules de cendres volcaniques sur la surface desquelles est déposé le chlorure de vanadium sont introduits dans un réacteur de polymérisation en phase gazeuse, où lton injecte, dans un courant d'éthylène, des vapeurs de triisobutylaluminium en quantité de 0,65 g. La polymérisation de l'éthylène, s'effectue à la température de 80 C et sous une pression d'environ 5 kgp/cm durant 5 minutes. Le rendement en polyéthylène est de 130 g. Le produit obtenu se présente sous forme de granules de cendres volcaniques à revêtement de polyéthylène. L'épaisseur du revêtement est de 1/100 du diamètre moyen des granules de matière de charge. Les granules à revêtement de polyéthylène sont placés dans un moule, où ils subissent un moulage à chaud à la température de 140 C et sous une pression de 1 kgf/cm. Le temps de séjour sous pression est de 40 minutes. Une fois le processus de moulage à chaud terminé, la pression est supprimée, le moule est refroidi jusqu a une température de 20 à 300C, et l'on extrait du moule un matériau calorifuge poreux se présentant sous forme d'un bloc moulé à base de granules de cendres volcaniques à revêtement de polyéthylène. Les caractéristiques du matériau obtenu sont données dans le tableau. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits qui n'ont été donnés qu a titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. N Epaisseur du Distance Rapport des Masse Résistance à Résistance à Coefficient de Combustibilité d'exemple revêtement entre les masses de volumique la flexion# la compression# conductibilité polymère granules la matière du matériau, flexion, compression thermique, aux endroits de charge kg/m kgf/cm kgf/cm kcal/m.h. de contacts et de la degré polyoléfine 2 1/1000 du 1,4 à 2,0 98:2 65 1,9 2,3 0,035 Incombustible diamètre fois moyen des l'épaisseur granules du revêtement 3 1/30 1,0 à 2,0 82:18 80 3,4 8,0 0,032 Peu combustible 4 1/45 0,6 à 2,0 85:15 120 3,2 6,9 0,036 Idem 5 1/25 0,5 à 1,5 80:20 150 3,9 8,7 0,039 Idem 6 1/50 0,5 à 2,0 89:11 250 4,5 12,0 0,041 Incombustible 7 1/100 0,5 à 1,5 92:8 150 2,4 4,3 0,04 Idem REVENDICATIONS 1. Matériau calorifuge poreux se présentant sous forme de blocs moulés à base de granules d'une matière de charge minérale poreuse à revêtement polymère, caractérisé en ce que le revetement polymère est constitué de polyoléfine, que l?épaisseur du revêtement polymère est comprise dans une plage de 1/1000 à 1/25 du diamètre moyen des granules, que la valeur de la distance entre les granules aux endroits de contact est comprise entre 0,5 et 2,0 fois l'Epaisseur du revêtement, et que le rapport des masses de la matière de charge minérale poreuse et de la polyoléfine est de 80 - 98 20 - 2, respectivement. 2. Matériau calorifuge poreux selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement polymère est constitué de polyéthylène, de polypropylène et d'un copolymère éthylène-propylène,