Brevet FR2500437A1 — publié le 19820827

Matériau de construction retardant la flamme et son Procédé de fabrication La présente invention concerne un matériau de construc- tion retardateur de flamme possédant d'excellentes propriétés de calorifugeage et d'insonorisation et convenant pour le façonnage de diverses sortes de matériaux en forme de panneaux, par exemple pour des plafonds et des murs, ainsi que pour être utilisé comme un matériau isolant injecté ou déposé par soufflage et elle a trait également à un procédé pour fabriquer ce matériau de construction. Il va sans dire que l'on utilise couramment dans l'in- dustrie du bàtiment une grande diversité de matériaux de cons- truction selon les exigences relatives à l'immeuble et à la localité particuliers. Les exigences relatives aux matériaux de construction sont tellement diversifiées qu'un matériau approprié pour un immeuble ne l'est pas toujours pour un autre. Toutefois, dans tout type de matériau de construction, plusieurs caracté- ristiques sont presque toujours importantes, parmi lesquelles on peut mentionner, par exemple, la résistance mécanique, l'inflam- mabilité ou le retardement de la propagation de la flamme et le calorifugeage et l'insonorisation ainsi que le bas prix de revient. En ce qui concerne le bas prix de revient des matériaux de construction, on peut obtenir simultanément un double avantage si on peut traiter un déchet industriel et le transformer en matériau de construction possédant les caractéristiques satis- faisantes car, en même temps que l'on résout le problème posé par les résidus ou déchets génants,par exemple la pollution de l'environnement, on obtient un avantage commercial avec les matériaux de construction fabriqués à partir de ces déchets ou résidus en raison de leur prix de revient remarquablement faible. C'est pourquoi, diverses tentatives ont été faites pour utiliser les déchets ou résidus industriels dans la fabrication de matériaux de construction. Malheureusement, on connait très 2 2500437 peu d'exemples de fabrication avec sucéès de matériaux de cons- truction excellents convenant pour une utilisation pratique en prenant comme matériau de départ principal un déchet ou résidu industriel inutilisable par ailleurs ou même nuisible. A titre d'aperçu des industries posant un sérieux problème de destruction des déchets pour éviter la pollution de l'environnement, les usines de fabrication d'aluminium sont, de façon caractéristique, de grande notoriété en raison des difficultés que l'on éprouve dans la destruction des déchets. Comme il est bien connu, depuis quelques années, on utilise rarement les articles en aluminium mis en forme par extrusion, moulage ou autre moyen de façonnage avec leurs surfaces métal- liques en aluminium nues mais presque toujours après une finition de surface. Le procédé de finition de surface auquel on a le plus largement recours dans l'industrie de l'aluminium est, bien entendu, l'anodisation de surface dans laquelle on oxyde élec- trolytiquement la surface de l'article en aluminium dans un bain d'électrolyte acide de manière à la recouvrir avec une couche mince mais dense d'oxyde d'aluminium et à lui donner une meilleure stabilité chimique et physique ainsi qu'un caractère esthétique. Un problème posé par le traitement d'anodisation des articles en aluminium réside dans le fait qu'une quantité considérable de métal aluminium se dissout inévitablement dans le bain d'électrolyte et que, finalement, l'aluminium ainsi dissous précipite sous la forme d'un hydroxyde d'aluminium amorphe en formant une boue analogue à un gel lorsque l'on neutralise la solution d'électrolyte en vue de son rejet par les égouts. La boue analogue à un gel contient habituellement des volumes importants, par exemple 70 à 90 % en poids, d'eau mais peut difficilement être filtrée de sorte que le séchage d'une telle boue d'hydroxyde d'aluminium est pratiquement impossible* C'est pourquoi, la seule façon dans la technique pour se débar- rasser de la boue d'hydroxyde d'aluminium est de la rejeter dans un marécage ou dans l'océan telle qu'elle, sous sa forme 3 2500437 analogue à un gel. Un tel procédé d'élimination des déchets est bien entendu tout à fait inacceptable, même si l'on ne tient pas compte du problème que pose le prix important du transport de cette matière aqueuse de déchets jusqu'au marécage ou jusqu'au lieu de rejet dans l'océan. Par exemple, un marécage rempli avec une telle boue analogue à un gel présente naturellement une faible limite élastique du sol avec pour résultat une diminution de la capacité d'utilisation de ce terrain. Le rejet de la boue dans l'océan tombe également sous le coup des réglementations destinées à empêcher la pollution de l'eau. L'élimination de la boue d'hydroxyde d'aluminium analogue à un gel a donc posé le problème le plus embarrassant qui soit dans l'industrie de la fabrication d'articles en aluminium. Dans une autre demande, les auteurs de la présente invention ont proposé antérieurement un nouveau matériau de construction possédant d'excellentes propriétés de caloritu- geage et d'insonorisation ainsi que de retardement de flamme fabriqué à partir de la boue d'hydroxyde d'aluminium très nuisible décrite ci-dessus en tant que simple matière de déchets industriels (voir la demande de brevet japonais NO 55-178211). Toutefois, les matériaux de construction proposés dans cette demande de brevet posent plusieurs problèmes en ce qui concerne leur procédé de fabrication. Par exemple, pour mettre en oeuvre ce procédé, il faut utiliser un alcali fort, tel que l'hydroxyde de sodium, et un acide fort, tel que l'acide phosphorique, de sorte qu'il est impossible parfois d'éviter des accidents à la main d'oeuvre, même quand on prévoit des moyens de protection efficaces. De plus, ce procédé de fabrication doit être mis en oeuvre en plusieurs phases, de sorte qu'il demande beaucoup de temps et qu'il est relativement difficile à contrôler. En outre, ce procédé comprend une phase consistant à former une boue avec les matières par addition d'un volume considérable d'eauet l'élimination ultérieure de cette eau par filtrage demande nécessairement beaucoup de travail et beaucoup de temps sans mentionner le problème que pose l'évacuation par les égouts de volumes importants d'eau polluée. La présente invention a donc pour objet un moyen permettant d'éliminer la boue d'hydroxyde d'aluminium nuisible décrite ci-dessus et produite sous une forme analogue à un gel en grande quantité dans les industries de traitement de lalu- minium sans poser de problèmes de pollution de l'environnement. La présente invention a encore pour objet un matériau de construction nouveau, léger et retardateur de flamme, possé- dant d'excellentes propriétés de calorifugeage et d'insonorisa- tion et que l'on peut utiliser avec une grande souplesse dans la fabrication d'articles mis en forme, tels que des panneaux pour murs et cloisons, des panneaux pour plafonds, etc., ou comme matériau isolant que l'on injecte ou dépose par souf- flage de manière à former une couche isolante sur le plafond ou sur le mur d'un immeuble et que l'on peut fabriquer à partir de matières de départ extrêmement bon marché, telles que la boue d'hydroxyde d'aluminium mentionnée ci-dessus,sans rencon- trer les problèmes que pose la fabrication de matériaux de construction analogues à partir de la boue d'hydroxyde d'alu- minium* Les éléments constitutifs essentiels compris dans le matériau de construction de la présente invention sont l'hydro- xyde d'aluminium sous une forme analogue à un gel, tel que la boue d'hydroxyde d'aluminium, une matière fibreuse organique telle que du papier de rebut désagrégé, et un agent retardateur de flamme tel qu'un composé minéral ou organique contenant du phosphore. Le matériau de construction peut en outre comprendre un agent d1imperméabilisationtel qu'une émulsion de paraffine, quand une étanchéité vis-à-vis de l'eau est nécessaire et un adhésif dispersible dans l'eaultel qu'une émulsion aqueuse d'une résine de copolymères d'éthylène-acétate de vinylequand on désire contrôler, c'est-à-dire régler, la dispersion ou répartition, la légèreté et la capacité de mise en forme du matériau. Le matériau de construction décrit ci-dessus et obtenu selon la présente invention peut être fabriqué à l'aide d'un procédé comprenant les phases consistant à mélanger et malaxer une matière fibreuse organique désagrégée, telle qu'un papier de rebut désagrégé, avec une solution aqueuse d'un agent retar- dateur de flamme qui est de préférence un phosphate minéral de manière à imprégner les fibres avec la solution, à ajouter la matière fibreuse à une boue d'hydroxyde d'aluminium se présen- tant sous la forme d'un gel et à mélanger cette matière fibreuse avec cette boue pour former une masse uniforme douée de coula- bilité, à sécher la masse coulable de manière à obtenir un matériau séché ayant une teneur en eau réglée et, finalement, à désagréger en flocons le matériau séché. Comme on le comprendra d'après la description qui précède, les éléments constutifs de base du matériau de cons- truction selon la présente invention sont la matière fibreuse organique et l'hydroxyde d'aluminium analogue à un gel obtenu sous la forme d'une boue d'hydroxyde d'aluminium. Bien entendu, la matière fibreuse organique n'est pas limitée à des types particuliers, bien que la plupart soient cellulosiques, et être obtenue à partir de diverses sources, telles que les gaines d'aspiration dans les usines de traitement de fibres, par exemple les filatures et les ateliers de tissage. Toutefois, du point de vue de l'obtention de grandes quantités, la matière fibreuse organique la plus préférée est le déchet de papier, tel que les journaux mis au rebut, qui se désagrège facilement en matière floconneuse. La matière fibreuse organique floconneuse est mélangée et malaxée avec une solution aqueuse d'un retardateur de flamme qui est de préférence un phosphate minéral, tel que le phosphate de sodium Na3PO4, le phosphate disodique Na2HPO4 et autres pro- duits analogues. D'autres retardateurs de flamme, tels que des composés phosphoreux organiques contenant un halogène, solubles ou non-solubles dans l'eau, peuvent être utilisés selon les 6 2500437 besoins. Ce malaxage doit être prolongé jusqu'à ce que la solution aqueuse du retardateur de flamme ait été complètement absorbée par la matière fibreuse organique, telle que du papier de rebut désagrégé. Le retardateur de flamme, par exemple des phosphates, réduit l'inflammabilité et communique des propriétés de retardement de flamme à la matière fibreuse ou organique. Dans une formule préférée, le matériau de construction retardateur de flamme selon la présente invention comprend de à 70 parties en poids de la matière fibreuse organique, de 30 à 50 parties en poids de l'hydroxyde d'aluminium analogue à un gel et de 10 à 50 parties en poids de l'agent retardateur de flamme, chacun de ces constituants étant calculé sur la base d'une matière sèche. Quand on utilise du phosphate de sodium comme retar- dateur de flamme, il faut prendre soin d'empêcher les effets nuisibles de la forte basicité de ce produit sur la matière fibreuse organique ou sur les autres ingrédients. C'est pour- quoi il est préférable de diminuer l'alcalinité du mélange par l'addition d'un acide phosphorique dilué, par exemple. La phase suivante est le mélangeage ou amalgame et le malaxage du mélange obtenu ci-dessus avec une boue d'hydroxyde d'aluminium pour former un mélange uniforme dans lequel la boue d'hydroxyde d'aluminium analogue à un gel se dépose sur la surface de la matière fibreuse organique et y adhère. Cet hydro- xyde d'aluminium lui-même peut communiquer à la matière fibreuse organique des propriétés suffisantes de retardement de flamme, car il se décompose en oxyde d'aluminium A1203 quand il est chauffé dans la flamme,tandis que l'oxyde d'aluminium est extrê- mement réfractaire puisqu'il résiste à une chaleur de 20000C, voire plus, de sorte que le retardement de la flamme de la matière fibreuse organique est plus important par suite de l'ef- fet de synergie de l'agent retardateur de flamme et de l'hydro- xyde d'aluminium. Quand le matériau de construction doit être étanche vis-à-vis de l'eau, on peut ajouter au mélange en même temps ou après l'addition de la boue d'hydroxyde d'aluminium un agent imperméable à l'eau, comme par exemple des émulsions de paraf- fine et des émulsions de cire. Un exemple de la formule du mélange pour le matériau de construction selon la présente invention en pourcentagesen poids calculéssur la base d'une matière sèche est donné ci- après. Papier de rebut désagrégé 34 % Phosphate de sodium 20 % Boue d'hydroxyde d'aluminium 34 % Emulsion de paraffine 12 % On sèche et désagrège ensuite le mélange ainsi obtenu doué encore de coulabilité. Il convient de remarquer que le degré préférable de séchage du mélange devant être soumis à une désagrégation correspond à une teneur en eau d'environ à 30 % du mélange, car le phosphate et l'hydroxyde d'alu- minium dans un mélange totalement séché peuvent se séparer des fibres du papier de rebut désagrégé et se disperser aux alen- tours sous la forme de particules au cours de la désagrégation. Si on doit empêcher totalement une dispersion du phosphate et de l'hydroxyde d'aluminium sous forme de parti- cules, il est préférable que le mélange, avant séchage, soit encore mélangé avec un adhésif organique, tel qu'un adhésif du type émulsion aqueuse d'une résine en copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle. Un exemple d'une telle formule du mélange indiqué en pourcentagesen poids calculéssur la base d'une matière sèche en utilisant un composé phosphoreux orga- nique contenant un halogène comme retardateur de flamme au lieu du phosphate est donné ci-après. Papier de rebut désagrégé 32 % Retardateur de flamme 13 % Boue d'hydroxyde d'aluminium 32 % Emulsion de résine d'éthylène-acétate de vinyle 10 % Emulsion de paraffine 13 % La matière désagrégée produite de la manière décrite ci-dessus est floconneuse ou duveteuse et a une très faible densité apparente, des propriétés extrêmement bonnes de calorifugeage et d'insonorisation bien que l'on ne puisse pas s'attendre à' de bonnes résistance mécaniques pour le matériau en tant que tel. Le matériau de construction selon la présente inven- tion et décrit ci-dessus peut être utilisé dans la pratique de plusieurs façons données ci-après. Le premier mode d'application est un matériau pour le façonnage de divers types d'articles profilés analogues à des panneaux et utilisés pour des murs et des plafonds. Dans ce cas, on ajoute de nouveau de l'eau à la matière désagrégée pour lui donner de la coulabilité, de préférence conjointement avec un coagulant tel que de la chaux et un adhésif. On façonne ce mélange coulable de manière à lui donner une forme analogue à un panneau selon un procédé connu et on le fait sécher pour qu'il se solidifie. Les panneaux ainsi préparés ont des pro- priétés élevées de calorifugeage et d'insonorisation ainsi qu'une bonne étanchéité vis-à-vis de l'eau et sont utiles dans la construction. Bien entendu, les panneaux utilisant le matériau de construction selon la présente invention ne sont pas nécessai- rement mis en forme h l'aide du procédé décrit ci-dessus dans lequel on forme une bouillie avec la matière une fois qu'elle a séché. Dans une variante, on supprime les phases de séchage et de désagrégation après l'addition de l'agent d'imperméabili- sation au mélange, auquel on ajoute directement un coagulant tel que de la chaux et un adhésif, et avec lequel on façonne des panneaux par une mise en forme suivie par un séchage en vue d'une solidification. Le second mode d'application est l'utilisation comme un matériau isolant que l'on dépose ou que l'on injecte par soufflage. Le matériau floconneux désagrégé selon la présente invention est soufflé en même temps qu'un adhésif à l'aide d'un pistolet sur la surface des murs ou des plafonds de sorte qu'une couche d'une épaisseur voulue est formée sur la surface en communiquant à ces murs ou ces plafonds un calorifugeage et une insonorisation excellents. De façon similaire, on peut fabriquer des panneaux isolants avec le matériau désagrégé selon la présente invention en prenant en sandwich la couche de matière formée par souf- flage de la même manière que ci-dessus sur un panneau de contre- plaqué ou sur une plaque d'aluminium, si besoin est, en utili- sant un adhésif. Ces panneaux isolants possèdent non seulement d'excellentes propriétés de calorifugeage et d'insonorisation mais également de bonnes résistances mécaniques selon l'épais- seur des panneaux ou des plaques prenant la couche en sandwich. Les panneaux isolants présentent aussi des propriétés très satisfaisantes en ce qui concerne le retard de la propagation des flammes ou la résistance au feu quand on utilise des plaques d'aluminium pour prendre en sandwich la couche du matériau selon la présente invention. Comme on le comprendra d'après la description qui précède, les avantages obtenus à l'aide de la présente inven- tion sont très importants étant donné que l'on peut préparer des matériaux de construction de valeur commerciale en utili- sant efficacement une boue d'hydroxyde d'aluminium qui était jusqu'à présent un simple déchet industriel, dont on ne pouvait se débarrasser qu'au prix de grandes difficultés et de grandes dépenses. De plus, le procédé de fabrication du matériau selon la présente invention ne pose aucun problème de sécurité, car on n 'utilise aucun produit chimique dangereux pour le traitement. De plus, le volume de l'eau utilisé pour le traitement est relativement faible de sorte que l'on obtient des économies importantes de temps et de main-d'oeuvre dans les opérations de filtrage et de séchage, et qu'il ne se pose aucun problème de rejet par les égouts dans le procédé de fabrication en raison de l'absence ou de la très faible quantité d'eau polluée mise en jeu dans ce procédé. Par conséquent, le prix de revient du matériau de construction selon la présente invention est 2500437 extrêmement bas en raison du caractère bon marché de la matière de base de départ et du faible coftt du traitement. il 2500437 REVENDICATIONS 1. Matériau de construction caractérisé par le fait qu'il comprend une matière fibreuse organique désagrégée et un hydroxyde d'aluminium sous une forme analogue à un gel mélangé avec un agent retardateur de flamme. 2. Matériau de construction suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la matière fibreuse organique désagrégée est du papier de rebut désagrégé. 3. Matériau de construction suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'agent retardateur de flamme est un phosphate minéral. 4. Matériau de construction suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, un agent d' imperméabilisation. 5. Matériau de construction suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, un adhésif organique. 6. Matériau de construction suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le phosphate minéral est du phosphate de sodium ou du phosphate disodique. 7. Matériau de construction suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que l'agent d'imperméabilisation est une émulsion de paraffine ou une émulsion de cire. 8. Matériau de construction suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que l'adhésif organique est une émulsion aqueuse d'une résine de copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle. 9. Procédé pour la préparation d'un matériau de construction, caractérisé par le fait qu'il comprend les phases consistant s (a) à mélanger et malaxer une matière fibreuse organi- que désagrégée avec une solution aqueuse d'un agent retardateur de flamme de manière à former un mélange dans lequel la matière fibreuse organique contient la solution aqueuse qui y a été absorbée; 12 2500437 (b) à mélanger et malaxer le mélange avec une boue d'hydroxyde d'aluminium se présentant sous une forme analogue à un gel de manière à obtenir un matériau mélangé dans lequel la boue d'hydroxyde d'aluminium est déposée uniformément sur la surface des fibres de la matière organique fibreuse et y adhère uniformément; (c) à sécher le matériau mélangé; et (d) à désagréger le matériau séché.