Brevet FR2505814A1 — publié le 19821119

La présente invention concerne une masse silico-calcaire à haute porosité, utilisable notamment dans le domaine des matières de garnissage pour des récipients destinés à emmagasiner des $az dissous et dans celui des matériaux isolants. Dans la pratique industrielle courante, les masses poreu- ses connues de ce type sont fabriquées à partir d'un mélange intime de chaux, silice broyée ou fossile et d'amiante en suspension dans l'eau La pâte ainsi obtenue introduite dans des récipients, moules ou bouteilles, est ensuite soumise à l'action de la chaleur en auto- clave pour initier et réaliser complètement la réaction chaux-silice qui donne naissance au silico-calcaire; puis on transferedans un four de séchage pour éliminer l'eau et créer la porosité recherchée. L'amiante est ajoutée à la composition aqueuse de silice et de chaux pour son action de fibre renforcatrice et d'agent de suspension Or les récentes contraintes relatives aux conditions d'hygiène et de sécurité liées à la manipulation de l'amiante ont amené à reconsidérer l'emploi de cette fibre naturelle dont les propriétés caractéristiques, dans la fabrication des masses silico- c'ló' re S poreises, sont d'armer la structure cristalline et de 3 cc E::LI c L r:xtien de la suspension des produits solides: silice et 'xamx c Ers rne grande quantité d'eau. (n sait que la stabilisation de la suspension peut être nettement améliorée par l'emploi d'agents de suspension Par le brevet français 1 358 446, on connait l'effet de l'addition de quantités substantielles jusqu'à 10 % d'agents organiques de mise en suspension. Certains dérivés de la cellulose, tels les alkylhydroxyalkylcelluloses en particulier les méthyl et éthylhydroxyéthylcelluloses permettent d'obtenir une excellente stabilisation de la suspension La dose à introduire varie avec le degré de stabilisation recherché et avec la nature de l'agent de suspension. On a envisagé de compenser la suppression de l'amiante par l'adjonction d'agents de suspension organiques en fortes quanti- tés Or il s'est avéré que si l'addition d'un agent de suspension organique en quantité importante peut notablement corriger le défaut de décantation des produits solides lors de la fabrication de la pâte silice/chaux et eau; par contre, du fait de la destruction de ce type de composé organique pendant la cuisson de la pâte, on a constaté une baisse des propriétés mécaniques des masses silico-calcaires à haute porosité La fragilité et friabilité des matières poreuses ainsi 25058 1 4 obterues sont telles 4 u'elles les rendent inaptes pour les applications concern ées. On a cherché à développer un phénomène de thioxotropie peu de temps après le remplissage de la bouteille ou du moule, qui permet d'effectuer le garnissage avec un mélange très liquide, la prise de la pâte étant réalisée avant le dépôt des récipients dans l'autoclave. On a trouvé que l'adjontion de silice synthétique ultra- fine à forte surface spécifiue de 200 à 500 m 2 par gramme en remplace- ment total ou partiel de la silice broyée permet d'obtenir très avan- tageusement des masses silico-calcaires homogènes à haute porosité présentant des propriétés mécaniques satisfaisantes. Les silices synthétiques ultra-fines ont une granulométrie de l'ordre de quelques microns Elles se présentent sous forme de poudre très légère d'un poids spécifique apparent de l'ordre de 0,25 kg/dm 3 pouvant absorber plus de quatre fois son poids d'eau Ces silices ultra-fines sont fabriquées par pyrogénation de tétrachlorure de silicium ou par précipitation de silicates solubles. La pâte aqueuse à base d'un mélange de silice et de chaux divisées contient au moins 50 % de silice synthétique ultra-fine, et la silice ultra-fine est très avantageusement utilisée en quantité comprise entre 70 et 100 % par rapport à la quantité totale de silice. La quantité totale de silice utilisée est légèrement supé- rieure à celle de la chaux, dans une proportion de 10 à 20 % et l'eau est employée en quantité au moins trois fois plus importante que les solides, de préférence dans un rapport de 3,5 à 4,6. Quand on recherche une matière silico-calcaire à haute porosité particulièrement performante, ayant une résistance mécanique élevée, non friable quand on la casse, il a été trouvé avantageux de procéder à une 6 légère addition de fibres synthétiques non réactives, d'origine minérale ou organique, hydrophiles, ayant une bonne résistan- ce mécanique La présence de ces fibres améliore la ténacité de la matière poreuse, rendant le produit moins fragile aux chocs. Ces fibres synthétiques sont introduites dans la matière poreuse à raison de 3 à 15 % par rapport aux solides, et de préférence 4 à 6 %. D Parmi les fibres synthétiquues minérales on peut citer les fibres de silicate d'alumine de synthèse qui conduisent à des résultats intéressants. 25058 1 4 Les fibres synthétiques du type fibres carbonées sont du plus grand intérêt quant à l'obtention d'une matière très tenace. Ces fibres carbonées de grande finesse et très résistantes sont obte- nues par pyrolyse de fibres acryliques, au stade de 600 C 00 correspon- dent les fibres carbonnées, à 12000 C l'on obtient les fibres de car-. bone et à 2000 C les fibres de graphite. La pâte est préparée par addition des différents consti- tuants dans l'eau selon ordre chaux vive, silice broyée, silice ultra- fine et fibres synthétiques sous agitation pendant 5 à 20 minutes jusqu'à obtention d'un mélange intime, puis la pâte liquide obtenue est rapidement introduite dans les bouteilles, récipients ou moules sous un vide partiel Les bouteilles sont ensuite munies d'un bouchon poreux et portées en autoclave pour une cuisson d'une durée comprise entre 17 et 24 heures sous une pression de vapeur saturante d'eau d'environ une dizaine de bars, puis soumises à un séchage progressif de quelques jours, environ quatre jours, à une température maximale de 33000 C. Dans un premier stade de mise en oeuvre, on peut procéder à l'extinction de la clsux vive par mélange intime de celle-ci avec ure portion de l'eau. L'addition des fibres synthétiques peut se faire en une seule fois. Le procédé de la demande permet d'obtenir des masses silico-calcaires de haute porosité, pouvant être supérieure à 90 %. Ces matières poreuses sont particulièrement adaptées au garnissage des récipients et bouteilles destinés à emmagasiner des gaz dissous, notamment l'acétylène La nature de ces matières les rend intéressantes dans le domaine de l'isolation thermique, et égale- ment dans le secteur du bâtiment, en extérieur comme écran anti-humidi- té et en intérieur comme isolant phonique. Il est donné ci-après des exemples qui illustrent l'inven- tion à titre non limitatif. Exemple 1. On mélange intimement dans un malaxeur 48,7 kg de chaux vive dans 200 litres d'eau, sous agitation pendant 10 à 15 minutes, afin de réaliser l'extinction complète de la chaux, puis on ajoute dans l'ordre 186 litres d'eau, 15 kg de silice broyée ( 100/u-) et 41 kg de silice synthétique ultra fine, en maintenant l'agitation pendant à 15 minutes jusqu'à l'obtention d'une pâte liquide homogène qui 25058 1 4 est rapidement introduite, sous un vide partiel de 600 millibars environ, dans les bouteilles utilisées pour le stockage d'acétylène t l'état dissous. Les bouteilles pleines sont ensuite munies d'un bouchon poreux avant d'être portées en -autoclave La durée de la cuisson en autoclave est de 20 heures sous une pression de vapeur saturante d'eau à 10 bars, on procède ensuite à un séchage progressif pendant 4 jours, à une tempnérature maximale de 3300 C. Après séchage, les masses poreuses contenues dans les bouteilles sont homogènes et présentent un retrait longitudinal infé- rieur à lmm et une résistance à l'écrasement de 15 à 20 kgs/cm 2, et une porosité de 90 % + 1 %. Exemule 2: Fabrication avec fibres minérales. On mélange en une seule fois 423 litres d'eau, 50 kg de chaux-vive, 57,5 kg de silice ultra fine et 7 kg de fibres de silicate d'alumine de synthèse, en maintenant l'agitation pendant 20 minutes, avant le transfert dans les bouteilles. Apres cuisson et séchage dans les mêmes conditions que précédemment, les bouteilles contiennent une masse poreuse homogène titrant 89 + 1 % de porosité et de 10 à 20 kg / om 2 de résistance méca- nique. Exemple 3 S Fabrication avec fibres carbonées. On mélange dans un premier stade 250 litres d'eau et 50 kgs de chaux vive, pendant 15 minutes, afin de réaliser l'extinction com- plate de la chaux (température finale 56 00 + 10 C). A la suite de quoi, le mélange est transféré dans un mala- xeur, puis on ajoute dans l'ordre 148 litres d'eau, 8 kg de silice broyée ( 100/p) et 49,5 kg de silice ultra-fine, jusqu'à obtention d'une pâte homogène, après cinq minutes de malaxags, dans laquelle on intro- d O duit en une fois 5,5 kg de fibres carbonées. Après cuisson et séchage dans les conditions précédemment indiquées, la matière poreuse présente les caractéristiques physiques suivantes: porosité 90 ' 1 et résistance à l'écrasement de 20 à kg / cm 2. Exemple 4: Fabrication avec fibres carbonées. P a tation ndrt 20 mi nutes. On a Joute en une seule fois A k C de fibres rone urfaite- ent défibr es, et l-'on poursuitlainininat 10 minu- Les anrès ilirntroduietion des fimbres. La suspe nsionr introduite dans las bouteills, est s;oumi-se a une cuisson sous Il bars do vapeur saturante, r-rb t'0 heiures, puis séchée rrsieet à la pression atmosphérî%Lue, à température mnaximale de 3300 C jusqu'à poids constant. La matière silice-callcaire, ainsi préparle, -possèdc les ca Lc,siues phrsicjues suivantes:une porosité de 92 -j I ' densité 0,210 t 0,05, résistance à l'écrasement de 15 à 20 kig/em 2. 6 25058 1 4 REVEDI CATI ONS - 1 Procédé de préparation d'une masse silico-calcaire à haute porosité, par cuisson d'une pâte aqueuse à base d'un mélange de silice et de chaux, caractérisé en ce qu'au moins une partie de la silice est constituée par de la silice synthétique ultra-fine à forte surface spécifique de 200 à 500 m 2 par gramme. 2 Procédé de préparation d'une masse silico-calcaire à haute porosité selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pâte aqueuse à base d'un mélange de silice et de chaux divisées contient ai moins 50 % de silice synthétique ultra-fine à forte surface spécifique le 200 à 500 m 2 par gramme. 3 Procédé de préparation d'une masse silico-calcaire à haute porosité selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pâte aqueuse à base d'un mélange de silice et de chaux divisées contient de à 100 v/ de silice synthétique ultra-fine à forte surface spécifique de 200 à 500 m 2 par gramme. 4 Procédé de préparation d'une masse silioo-calcaire à haute porosité selon une quelconque des revendications I à 3, caracté- risé en ce que la quantité totale de silice est légèrement supérieure à la quantité de chaux dans une proportion de 10 à 20 % et l'eau est employée en quantité au moins trois fois plus importante que celle des solides, de préférence dans un rapport de 3,5 à 4,6. Procédé de préparation d'une masse silico-calcaire à haute porosité selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pâte aqueuse à base de silice et de chaux contient en outre une faible quantité de fibres synthétiques non réactives d'origine minérale ou organique. 6 Procédé de préartion d'une masse silico-cal Calire À haute porosité selon la reverdioation 5, caractérisé en ce que les fibres synthétiques sont introduites à raison de 3 à 1 _% par rapport aux solides, de préférence 4 à 6 %. 7 Procédé de préparation d'une masse silico-calcaire à haute porosité selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les fibres synthétiques non réactives d'origine minérale sont des fibres de silicate d'alur ine de synthèse. 8 Procédé de préparation d'une masse silico-calcaire à haute porosité selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les fibres synthétiques non réactives sont des fibres carbonées. 25058 1 4 9 Procédé de préparation d'une masse silico-calcaire à haute porosité selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on additionne dans l'eau dans l'ordre suivant: chaux vive, silice broyée, silice ultra-fine et fibres synthétiques sous agitation pendant 5 à 20 minutes jusqu'à obtention d'une pate liquide rapidement introduite dans un récipient sous vide partiel, le dit récipient rempli muni d'un bouchon poreux étant porté en autoclave pour une cuisson d'une durée de l'ordre de 17 à 24 heures sous une pression de vapeur saturante d'eau d'environ une dizaine de bars, puis soumis à un séchage progressif de quelques jours à une température maximale de 33000 C.