Brevet FR2509286A1 — publié le 19830114

COMPOSITION ET PROCEDE POUR PREPARER UN MATERIAU RESISTANT A L'EAU ET ISOLANT A LA CHALEUR A BASE DE SILICATE DE SODIUM LIQUIDE La présente invention concerne une composition et un procédé pour préparer un matériau silicate résistant à l'eau et isolant à la chaleur, sous la forme de blocs et d'articles. On connait aussi bien une composition qu'un procédé pour préparer des articles en silicate poreux (certificat d'auteur de Bulgarien O 23622 du 26 Juillet 1977) Ladite composition est un mélange dhydropolysilicatede sodium et de charges silicatées finement broyées, telles que le sable, la calcédoine, le laitier, le stéryl, la perlite dans une pro- portion de 1:1 jusqu'à 1:10 Ledit pocédé consiste en une préparation préliminaire d'hydropolysilicate de sodium par chauffaged'un mélange de silicate de sodium liquide et de si- licate de sodium solide dans une proportion de 5:1 jusqu'à 1:1 au bain marie, séchage de la substance ainsi obtenue à une température de 300 C jusqu'à une teneur en matières sèches de 45 à 55 %, mélange de ladite substance avec des charges silicatées dans des proportions en poids de 1:1 jusqu'à 1:10,et broyage du mélange dans un broyeur à bou- lets jusqu'à ce qu'une fraction de 10 % maximum demeure sur un tamis à 900 trous de tamisage/cm La substance ainsi broyée est soumise à une granulation en présence d'une addi- tion de 7 à 20 % d'eau Les granules sont placées dans des moules en fer de différentes dimensions et le matériau est comprimé sous une pression de 0,2 à 0,5 M Pa Les moules en fer sont introduits dans un four électrique chauffé à une température de 2001 C, o leur cuisson est effectuée à une température de 550-6001 C pendant une durée de 2 heures Un désavantage dudit procédé est constitué par le fait que le produit final colle au moule métallique de même que par le fait que sa technologie est trop complexe Les désavantages des articles isolants thermiques ainsi préparés sont leur densité apparente élevée et leur faible pouvoir d'isolation thermique Lorsqu'on n'utilise pas de charges silicatées avec l'hydropolysilicate de sodium, les articles possèdent une faible densité apparente entraîne leur destruction même par l'humidité atmosphérique. Le but de l'invention est de concevoir une composition ainsi qu'un procédé pour préparer un matériau résistant à l'eau et isolant à la chaleur, possédant une faible densité apparente (de 100 à 300 kg/m) et un pouvoir d'isolation thermique amélioré (À = 0,04-0,1 W/m deg) sous une résistan- ce à la compression d'environ 0,3 à 1 M Pa. L'objectif précité est atteint selon l'invention par la définition d'une composition chimique du matériau isolant thermique, incluse dans les limites suivantes: Si O 2 de 62 à 68 %; A 1203 de 1,5 à 5 %; B 203 de 5 à 10 %; Ca O +Mg O de 0,1 à 0,5 % et Na 20 de 21 à 26 % L'essence de l'invention consiste par le fait que la composition des articles silica- tés poreux légers ainsi préparés, comprend les constituants suivants (en pourcentage en poids): silicate de sodium li- quide ayant un module dans l'intervalle de 2,5 à 3,5 de 55 à 65 %; silicate de sodium broyé de 11 à 22-%; borax de 7,4 à 14 %; et perlite de 6 à 17 % On peut utiliser la per- lite verte de même qu'une fraction fine résiduelle de perlite expansée. Le procédé de préparation des articles isolants ther- miques est le suivant On chauffe au bain-marie le silicate de sodium liquide contenu dans un récipient muni d'un agita- teur à nombre de tour variable, et on y ajoute le silicate de sodium solide broyé Après avoir chauffé le mélange à une température de 800 C, on y ajoute une solution bouillante de borax à 30 %, tout en agitant le mélange en donnant à l'agi- tateur un nombre de tour élevé On effectue ainsi une homogé- néisation, puis on ajoute la perlite et on chauffe le mélange à une température de 950 C, après quoi on verse ledit mélange sur une feuille de polyéthylène et on le refroidit à la tem- pérature ambiante On place le mélange homogène dans un moule métallique au préalable lubrifié avec un superphosphate, chauffé à une température de 600-7001 C, et on l'introduit dans un four chauffé à la même température Par suite de la température élevée, le mélange gonfle etremplit le moule métallique Le chauffage est d'une durée de 3 à 4 heures suivant la dimension des articles qui sont chauffés Puis, on refroidit lentement le moule avec l'article à la température ambiante, et on retire l'article Le procédé de cuisson peut être également effectué dans un four de type à convoyeur, l'alimentation du matériau se faisant sous forme d'une barre ou ruban continu, ledit ruban étant ensuite découpé à la taille voulue Les avantages de l'invention sont les sui- vants: les matières premières sont naturelles et aisément acces- sibles. la technologie est simple. on prépare le matériau isolant thermique à une basse tem- pérature, alors qu'il possède des propriétés similaires à celles du verre mousse. le matériau isolant thermique est résistant à l'eau, résis- tant à la flamme et résistant à la moisissure, et il peut être appliqué à des températures de -500 C à + 5500 C. Les exemples suivants illustrent l'invention sans nullement la limiter dans son cadre et son esprit: Exemple 1 La composition comprend: Une solution à 32 % de silicate de sodium ayant un module de 2,96 -64,4 % silicate de sodium solide 21,4 % borax 7,7 % perlite expansée (fraction fine résiduelle) 6,5 % On soumet le mélange à une cuisson à la température de 150 WC L'article ainsi préparé possède une densité apparente de 200 kg/m 3; une résistance à la compression de 0,4 M Pa et un coefficient de transmission thermique A\= 0,06 W/m deg. Exemple 2 La composition comprend Une solution à 33 % de silicate de sodium ayant un module de 2,9-64 % silicate de sodium solide broyé 11 % borax 8 % perlite expansée (fraction fine résiduelle) 17 % On soumet le mélange à une cuisson à la température de 650 C Les articles possèdent une densité apparente de 300 kg/m 3; une résistance à la compression de 1 M Pa et un coefficient de transmission thermique = 0,08 W/m deg. Exemple 3 La composition comprend: Une solution à 30 % de silicate de sodium ayant un module de 3 -60 % silicate de sodium solide broyé 20 % borax 14 % perlite expansée (fraction fine résiduelle) 6 % On soumet le mélange à une cuisson à la température de 650 C L'article possède une densité apparente de 180 kg/m 3; une résistance à la compression de 0,5 M Pa et un coefficient de transmission thermique X= 0,05 W/m deg. Exemple 4 La composition comprend: Une solution à 30 % de silicate de sodium ayant un module de 3 -57 %. silicate de sodium solide broyé 19 % perlite verte (broyée) 7,7 % borax 13,3 % perlite expansée (fraction fine résiduelle) 3 % On soumet le mélange à une cuisson à la température de 680 C L'article possède une densité apparente de 150 kg/m 3 et une résistance à la compression de 0,3 M Pa Le coefficient de transmission thermique X = 0,06 W/m deg. Exemple 5 La composition comprend: Une solution à 35 % de silicate de sodium ayant un module de 2,8 -61,7 %. silicate de sodium solide broyé 20,6 % borax 7,4 % perlite verte broyée 10,3 % On soumet le mélange à une cuisson à la température de 600 C L'article possède une densité apparente de 240 kg/m 3; une résistance à la compression de O,6 M Pa et un coefficient de transmission thermique >N= 0,07 W/m deg. On soumet à l'essai la résistance à l'eau des échantillons préparés suivant les prescriptions des exemples N O 1,2,3,4 et 5, en soumettant les échantillons à une ébulli- tion dans l'eau à une température de 100- 1050 C pendant 42 heures Après la fin de l'essai, les échantillons d'essai possèdent les mêmes dimensions que celles du début de l'essai On n'observe ni fissures superficielles ni varia- tions de volume après l'essai, et la dureté de la structure du silicate poreux est préservée, tandis que les échantillons d'es- sai, préparés en utilisant la composition de l'échantillon n O 5 (décrite dans le certificat d'auteur N O 23622 précité) est soumis à l'essai dans les mêmes conditions, présentent les décompositions dans l'eau bouillante pendant une durée de à 30 mn, en fournissant des morceaux analogues à une gelée Ceci est la preuve que pendant le traitement à la chaleur respective, la présente de perlite (à la fois verte ou crue et cuite) et de borax dans les limites quantitatives convenables, favorise le déroulement avantageux des ré- actions chimiques qui se produisent après la fin du processus d'expansion et aboutissent à la formation d'une structure de silicate finement poreux, l'imperméable à l'eau. REVENDICATIONS 1 Composition pour préparer un matériau silicaté résistant ou imperméable à l'eau et isolant thermique, ca- ractérisée par le fait qu'elle comprend Si O 2 de 62 à 68 %; A 1203 de 1, 5 à 5 %; B 203 de 5 à 10 %; Ca O+Mg O de 0,1 à 0,5 % et Na 20 de 21 à 26 %, les pourcentages étant donnés en poids. 2 Composition pour préparer un matériau silicate résistant ou imperméable à l'eau et isolant thermique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit maté- riau est préparé à partir de silicate de sodium liquide (ayant un module de 2,5 à 3,2) en quantité de 55 à 65 %; du silicate de sodium solide en une quantité de 11 à 22 %; du borax en une quantité de 7,4 à 14 % et de la perlite en une quantité de 6 à 17 %. 3 Procédé pour préparer des articles en silicate résistants ou imperméables à l'eau et isolants thermiques se- lon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on chauffe tout d'abord au bain-marie le mélange de silicate de- sodium liquide, silicate de sodium solide, borax et perlite juqu'à ce qu'il ait une teneur en matières sèches de 55 à % en poids, puis on le refroidit en le plaçant dans un moule métallique préchauffé et lubrifié avec un superphospha- te, et on le soumet ensuite à une cuisson à une température de 600-7001 C.