Brevet FR2510100A1 — publié le 19830128

Produit isolant pulvérisé à base d'hydroxyde if'aluminium pour le bâtiment et sa méthode de préParation La présente invention concerne un produit isolant pulvérisé pour le bâtiment ou, plus particuliérement, un produit approprié pour le bâtiment et pour être mis en oeuvre pour former une couche épaisse pour l'isolation thermique et phonique des plafonds et des murs en pulvérisant celui-ci au pistolet de meame qu'une méthode pour la préparation d'un tel produit isolant pulvérisé pour le bâtiment. Inutile de le dire, beaucoup de bâtiments modernes sont munis de couches isolantes thermiques et phoniques sur les murs, les plafonds et les planchers afin dssaceroStre le confort de la vie autant que pour économiser des énergies nécessaires au réglage de la température de ltespace construit. Une grand. varié de produits isolants sont couramment en usage en fonction de la nature spécifique du bGtiment et de la localité. Par exemple, une des méthodes les plus courantes pour l'isolation thermique et phonique dans les maisons d'habi- tation est d'appliquer une couche de laine de verre ou une plaque de mousse plastique cellulaire sur le mur ou d'autres procédés équivalents. Ces matériaux utilisés à ce jour pour l'isolation des bâtiments de la chaleur et du bruit ont leurs propres inconvénients respectifs non seulement dans les caractéristiques et la mise en oeuvre dans la construction du estiment mais aussi dans le colt. Par rapport à la mise en oeuvre du matériau isolant, il y a une exigence nouvelle pour un produit permettant la formation d'une couche isolante épaisse sur le plafond ou le mur d'un bsstiment terminé ou en cours de construction par la pulvérisation avec un pulvérisateur. Diverses sortes de produits isolants pulvérisés pour le bâtiment sont couramment sur le marché. Beaucoup de ces produits isolants pulvérisés disponibles dans le commerce sont fabriqués à partir de fibres cellulosiques. Malheureusement, aucun d'eux n'est tout à fait satisfaisant, en particulier, quant à l'ininflammabilité insuffisante ou la propriété de retarder la propagation du feu comme conséquence inévitable de l'emploi de produit fibreux organique a ussi bien que le coût0 Par conséquent, il y avait un désir ardent de mettre au point un produit isolant pulvérisé bon marché pour le estiment présentant des caractéristiques et une mise en oeuvre excellentes. Si l'on considère le problème des produits possibles utilisables comme composant d'un tel produit isolant pulvérisé pour le bâtiment, l'idée est que, si un produit par ailleurs sans intérêt ou plutôt nocif tel qu'un résidu industriel peut entre utilisé et traité dans un tel matériau de constructions un double avantage peut être obtenu, 11 élimination du produit nocif et le bénéfice obtenu dans la commercialisation de produits utiles dans le bâtiment. Naturellement, divers essais ont été faits pour la production de matériaux de construction utilisant des résidus industriels mais malheureusement on connatt très peu d'exemples de succès commercial. Les inventeurs ont aussi poursuivi des recherches développées pour fabriquer un produit isolant pulvérisé pour le bâtiment en utilisant des résidus industriels par ailleurs sans intérêt ou assez nocifs pour causer la pollution de l'environnement et ils sont arrivés à la conclusion que la boue contenant l'hydroxyde d'aluminium en gel produite en grande quantité dans l'industrie de traitement de l'aluminium est le produit le plus intéressant pour un tel but Les usines de fabrication d'aluminium sont partir lièrement représentatives des difficultés causées par l'élimination des résidus et donnent une idée générale des industries concernées par le problème sérieux de l'élimination des déchets afin d'éviter la pollution de ltenvironnement. Comme on le sait, les objets en aluminium des dernières années sont rarement utilisés sous forme d'objets bruts obtenus par extrusion, moulage ou autres moyens de mise en forme mais presque toujours après un certain traitement de surface, La méthode de traitement de surface d'objets en aluminium la plus largement mise en oeuvre dans l'industrie de l'aluminium est, naturellement, l'anodisation de surface dans laquelle la surface de l'objet en aluminium est oxydée électrolytiquement dans un bain électrolytique acide pour être recouvert d'une couche mince mais dense d'oxyde d'aluminium et acquérir une stabilité chimique et physique accrue ainsi que la beauté.Un problème dans l'anodisatîon des objets en aluminium est qu'une quantité considérable d'aluminium métal- lique est inévitablement dissoute à la fois dans la solution de nettoyage alcaline pour dégraissage avant l'anodisation et dans la solution acide pour l'anodisation et que le constituant aluminium ainsi contenu dans ces solutions de mme que dans l'eau du lavage suivant le traitement est finalement précipité sous forme d'hydroxyde d'aluminium amorphe quand ces solutions sont mélangées ensemble et neutralisées pour l'élimination par les eaux d'égotts. L'hydroxyde d'aluminium amorphe ainsi précipité forme habituellement une boue sous forme de gel contenant des quantités considérables d'impuretés venant de plusieurs étapes de la fabrication d'aluminium tels que sulfates, par exemple sulfate d'aluminium, hydroxysulfate d'aluminium, sulfate de sodium et similaires, et aluminate de sodium. La boue d'hydroxyde d'aluminium sous forme de gel contient de grands volumes, par exemple 70 à 90 Ço en poids, d'eau mais est difficilement filtrable de telle sorte que traiter un tel produit est extr8- mement difficile.Par conséquent, la seule façon utilisée à ce jour d'éliminer une telle boue d'hydroxyde d'aluminium en gel est de la rejeter dans un terrain d'épandage ou dans l'océan sous forme de gel tel quelle Naturellement, une telle méthode d'élimination des résidus n'est pas véritablement acceptable mgme en laissant de c8té le problème du coat élevé du transport d'un-tel produit aqueux vers le terrain d'épandage ou vers l'océane Par exemple, un terrain comblé d'une telle boue sous forme de gel présentera une résistance naturellement faible conduisant à une sous-utilisation du terrain. Le rejet de la boue dans l'océan est réglementé aussi pour empêcher la pollution de l'eau. Ainsi l'élimination du résidu de la boue d'hydroxyde d'aluminium en gel a été le problème le plus ennuyeux dans l'industrie de fabrication de l'aluminium. C'est par conséquent un objet de la présente invention de fournir un nouveau produit isolant pulvérisé pour le bâtiment avec une bonne mise en oeuvre et montrant d'excellentes caractéristiques d'isolation de la chaleur et du bruit aussi bien que d'ininflammabilité ou de résistance à la propagation du feu en même temps que donner une méthode d'élimination du résidu de la boue d'hydroxyde d'aluminium en gel produite en grande quantité dans l'industrie de l'aluminiums et conduisant en conséquence, au prix remarquablement bas.du produit obtenu à partir du matériau isolant pulvérisé. Le produit isolant pulvérisé de la présente invention est un produit duveteux désagrégé d'un mélange desséché com- prenant une boue d'hydroxyde d'aluminium en gel, un produit organique dont les fibres sont entremêlées par la boue d'hydroxyde d'aluminium en gel et un hydroxyde d'aluminium en poudre obtenu par séchage et pulvérisation de la boue d'hydroxyde d'aluminium en gel. Le produit isolant pulvérisé pour le bâtiment de la présente invention décrit ci-dessus est fabriqué d'abord en mélangeant la boue d'hydroxyde d'aluminium en gel-et le produit fibreux organique pour former un mélange qui est ensuite faiblement acidifié à un pH de 4 à 6 en ajoutant une petite quantité d'un acide inorganique et le mélange faiblement acide ainsi obtenu est ensuite ajouté à l'hydroxyde d'aluminium pulvérulent préparé séparément. Le mélange ainsi préparé est séché et désagrégé en flocons de façon à être pulvérisé au pistolet. Comme cela se dégage de la description ci-dessus, le produit isolant pulvérisé inyenté est constitué d'un hydroxyde d'aluminium amorphe et d'un produit fibreux organique comme composants essentiels. Toutefois, il est nécessaire dans la présente invention que le composant hydroxyde d'aluminium soit ajouté au produit fibreux organique partiellement sous forme de boue d'hydroxyde d'aluminium en gel contenant de liteau et partiellement sous forme de poudre sèche préparée d'avance en asséchant et en pulvérisant la boue0 L'hydroxyde d'aluminium en poudre doit être ajouté au mélange de boue d'hydroxyde d'aluminium en gel et de produit fibreux organiques La proportion en poids de ces composants, c'est-a- dire de produit fibreux organique, d'hydroxyde d'aluminium en gel dans la boue et d'hydroxyde d'aluminium en poudre, est déterminée naturellement selon divers paramètres incluant les caractéristiques pour le produit fini du produit isolant pulvérisé. Des pourcentages classiques de ces proportions sont, par exemple, de 15 à 25 % de produit fibreux, de 3 à 5 % de boue d'hydroxyde d'aluminium en gel calculé en produit sec et de 70 à 80 fio d'hydroxyde d'aluminium pulvérulent. Diverses sortes de produits fibreux organiques conviennent pour utilisation dans la présente invention, ils comprennent des peluches de coton, de laine et d'autres fibres synthétiques obtenues dans les usines de traitement des fibres telles que installations de filature et de tissage, de pâte de bois et similaires. Les fibres ont de préférence une longueur aussi grande que possible. Le produit que l'on préfère le plus, compte tenu du bas prix remarquable et de la disponibilité en quantités importantes, est, toutefois, une pbte cellulosique régénérée obtenue en réduisant des papiers en petits morceaux à l'état de flocons. D'abord le produit fibreux organique est mélangé à la boue d'hydroxyde d'aluminium en gel. Quand on rencontre des difficultés pour mélanger de façon uniforme ces produits compte tenu de leur proportion, il est possible d'ajouter certains volumes d'eau pour faciliter le mélange Dans ce mélange avec le produit fibreux organique, l'hydroxyde d'alu- minium amorphe dans la boue en gel coagule et entremêle les fibres du produit fibreux organique servant de sorte d'agent de liaison pour les fibres. On a découvert d'une manière inattendue que la vitesse de cette coagulation de l'hydroxyde d'aluminium amorphe dépend essentiellement de la valeur du pH de la portion aqueuse du mélange.Par exemple, le pH de la boue mélangée avec le produit fibreux organique varie habituellement de 6 à 7 de telle sorte que la coagulation de l'hydroxyde d'aluminium amorphe se produise prématurément et que les fibres des produits fibreux organiques soient seulement partiellement entremêlées par l'hydroxyde d'aluminium coagulé. En conséquence, les inventeurs ont mené des recherches pour trouver une façon d'obtenir un état entremêlé des fibres fiable et reproductible et ils sont arrivés à la découverte que l'état entremêlé satisfaisant est obtenu quand le pH du mélange du produit fibreux organique et de la boue d'hydroxyde d'aluminium en gel est réglé dans une région faiblement acide de 4 à 6 ou, de préférence, de 4 à 5,5 en ajoutant une petite quantité.d'un acide. L'acide utilisé dans ce but n'est pas particulièrement limitatif mais on préfère l'acide sulfurique et l'acide phosphorique.Dans un tel milieu faiblement acidifié, la coagulation de l'hydroxyde d'aluminium amorphe en gel est quelque peu retardée de telle sorte que la coagulation qui en dérive a lieu seulement après que les fibres aient été suf fisauwient entremêlées par lthydroxyde d'aluminium amorphe. Quand-l'état entremêlé des fibres organiques est établi dans le mélange de la manière décrite- ci-dessus, l'hydroxyde d'aluminium pulvérulent leur est ajouté et le'tout est bien mélangé, Cet hydroxyde d'aluminium pulvérulent est, comme cela est mentionné ci-dessus, obtenu en séchant et réduisant en poudre la boue sous forme de gel de l'hydroxyde d'aluminitm amorphe. La boue peut être séchée à l'air libre mais il est recommandé d'accélérer le séchage par chauffage quand le coQt de 11énergie pour le chauffage n'est pas trop élevé comme dans l'utilisation de la chaleur résiduaire.L'hydroxyde d'alumi nium amorphe ainsi desséché est ensuite réduit en poudre au moyen d'une machine de broyage convenable telle que les broyeurs à boulets, les broyeurs à marteaux et similaires. I1 est préférable que l'hydroxyde d'aluminium en poudre passe à travers des tamis à mailles convenables pour éliminer les particules anormalement grosses afin d'assurer une bonne mise en oeuvre du mélange et d'excellentes caractéristiques du produit isolant pulvérisé de l'invention0 La répartition des dimensions des particules préférable est obtenue en éliminant les particules grossières qui ne traversent pas un tamis de 100 mesh dans les séries de mailles standard de Tyler (0,147mm de maille). Les meilleurs résultats sont obtenus quand l'hydroxyde d'aluminium pulvérulent ne contient effectivement aucune particule grossière ayant un diamètre excédant 10 pm. Quand les conditions décrites ci-dessus sont réalisées, le mélange résultant du produit fibreux organique, de la boue d'hydroxyde d'aluminium en gel et de l'hydroxyde d'aluminium pulvérulent possède des propriétés améliorées de filtrabilité et de perméabilité à liteau de telle sorte qu'il est relativement facilement séché et désagrégé en flocons par la suite. Le mélange desséché préparé comme décrit ci-dessus est facilement désagrégé en flocons par l'utilisation d'une machine appropriée telle qu'une machine à louveter et utilisé comme produit d'isolation pulvérisé selon la présente invention0 Quand le produit isolant pulvérisé de l'invention est utilisé pour l'isolation des plafonds, le matériau est pulvérisé tel quel dans la soupente à l'aide d'un pistolet à air de telle sorte que le produit se dépose sur le plafond selon l'épaisseur désirée.La couche ainsi formée par le produit de l'invention a une bonne stabilité due à la structure particulière formée par l'hydroxyde d'aluminium en poudre emprisonné dans le réseau de fibres organiques qui à leur tour sont entremêlées par le gel dthydroxyde d'aluminium amorphe servant d'adhésifs Malgré l'utilisation du produit fibreux organique comme matériau de renforcement, le matériau isolant pulvérisé de l'invention a de grandes propriétés d'ininflammabilité et de résistance à la propagation du feu du fait de la présence d'une grande quantité d'hydroxyde d'aluminium ce qui s'explique du fait que l'hydroxyde d'aluminium en poudre est largement utilisé comme agent retardateur de propagation du feu dans diverses sortes de matériaux plastiques.Bien évidemment, le coefficient de conductivité thermique du produit isolant de l'invention est suffisamment bas pour permettre une bonne isolation thermique bien que celle-ci dépende du degré de compacité de la couche isolante0 Par exemple, le coefficient de conductivité thermique d'une couche formée d'un matériau typique de l'invention, tassée pour avoir une masse volumique de 0,78 g/cm3 est de 0,066 kcal/m.h.0C. Comme cela est décrit ci-dessus, le produit isolant pulvérisé tel quel quand la couche isolante formée avec le produit de l'invention est sur le plafond. I1 est souhaitable, toutefois, que le produit pulvérisé de 1'invention soit pulvérisé ou envoyé en même temps qu'un agent adhésif quand la couche isolante doit entre formée sur un mur vertical ou sur la surface en pente du plafond afin d'empêcheur le décrochement de la surface de la première couche isolante formée du fait du pouvoir liant de l'adhésif.La buse du souffleur pour réaliser une telle insufflation mixte est prévue de façon à ce que le produit isolant de l'invention soit projeté hors de ltouverture centrale de la buse tandis que l'adhésif est pulvérisé par les ouvertures entourant l'ouverture centrale de sorte que le produit de l'invention frappe le mur et s'y dépose entraîné par l'adhésif. Diverses sortes d'adhésifs conviennent pour le but poursuivi mais on préfère les adhésifs acryliques et les copolymères éthylène-acétate de vinyle. Ces adhésifs sont de préférence utilisés sous forme d'émulsion aqueuse car l'utilisation de solvants organiques est très indésirable dans un bâtiment à cause du danger dtincendie ou d'explosion de même que pour la santé des ouvriers. La quantité d'adhésif par rapport au produit isolant de l'invention doit être soigneusement contrôlée puisque aucun effet de liaison satisfaisant n'est obtenu avec une trop petite quantité d'adhésif alors que l'utilisation d'une quantité d'adhésif en excès conduit à la consolidation de la couche isolante avec un coefficient de conductivité thermique accru. Les exemples suivants illustrent l'invention en donnant des détails supplémentaires0 Exemple t Dans un récipient furent introduits 20 kg d'une boue d'hydroxyde d'aluminium en gel contenant environ 4 kg d'hydroxyde d'aluminium amorphe et 20 kg d'une patte régénérée obtenue en battant du papier journal en petits morceaux et le pH du mélange fut ajusté à 4,5 en ajoutant une petite quantité d'acide sulfurique à un volume d'eau supplémentaire pour faciliter le mélange. Les fibres cellulosiques de la pâte stentremêlèrenR sous l'action de lthydroxyde d'aluminium contenu dans la boue tout en continuant de mélanger. D'un autre côté, un hydroxyde d'aluminium pulvérulent fut préparé en séchant la même boue d'hydroxyde d'aluminium en gel que celle utilisée ci-dessus et en pulvérisant le produit desséché au moyen d'un broyeur à boulets puis en tamisant pour avoir une distribution de dimensions de particules traversant un tamis à mailles de 200 mesh (0,074 mm vide de maille)0 Le mélange de la pâte cellulosique et de la boue fut ensuite ajouté à 76 kg d'hydroxyde d'aluminium pulvérulent et bien mélangé. Le mélange fut séché dans une étuve à circulation d'air chaud à 800C et ensuite désagrégé en flocons par une mschine à louveter. Le produit floconneux préparé ci-dessus fut envoyé par une soufflerie dans la soupente d'un bâtiment pour se déposer et former une couche d'environ 10-15 mm d'épaisseur sur le panneau du plafond. La couche fut suffisamment. résXs- tante à l'arrachement et la masse volumique et le coefficient de conductivité thermiue de la couche furent respectivement environ 0,2-0,4 gXcm3 et 0,04-0,06 kcal/m.h00C. exemple 2 Le produit floconneux préparé dans l'exemple 1 fut eilvoye par un appareil soufflant sur un mur vertical en même temps qu'une émulsion aqueuse d'une résine acrylique adhésive diluée à une teneur en solide de 20 $ en poids en utilisant un appareil soufflant équipé d'un pistolet à deux buses. Le taux de pulvérisation de l'adhésif était d'environ 15-30 ,ió en poids calculé en solide par rapport à la quantité de produit floconneux envoyée. La couche formée sur le mur avait environ 10-15 mm d'épaisseur après séchage complet et ne présentait aucun risque de chute. La masse volumique et le coefficient de conductivité thermique de la couche isolante ainsi formée et desséchée furent respectivement environ 0,2-0,4 g/cm3 et 0,04-0,06 kcal/m.h,DC. REVENDICATIONS 1. Produit isolant à pulvériser pour le bâtiment caractérisé par le fait qu'il comprend un produit fibreux organique, une boue d'hydroxyde d'aluminium amorphe sous forme de gel faisant s'entrem & er le produit fibreux et de l'hydro- xyde d'aluminium en poudre qui est un produit séché et réduit en poudre d'une boue d'hydroxyde d'aluminium sous forme de gel et uniformément mélangé avec le produit fibreux organique entremêlé avec l'hydroxyde d'aluminium amorphe. 2. Produit isolant à pulvériser pour le bGtiment selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il comprend de 15 à 25 Vo en poids du produit fibreux organique, de 3 à 5 ffi en poids de la boue d'hydroxyde d'aluminium amorphe sous forme de gel desséchée et de 70 à 80 % en poids d'hydroxyde d'aluminium en poudre. 3. Produit isolant à pulvériser selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le produit fibreux organique est une pâte cellulosique de fibres obtenue à partir de papiers déchirés en petits morceaux. 4. Procédé de fabrication d'un produit isolant à pulvériser pour le bâtiment caractérisé par le fait qu'il comprend t (a) le mélange d'un produit fibreux organique avec une boue d'hydroxyde d'aluminium amorphe sous forme de gel (b) l'ajustage du pH du mélange du produit fibreux organique et de la boue d'hydroxyde d'aluminium amorphe sous forme de gel entre 4 et 6 par addition d'un acide ; (c) l'addition d'un hydroxyde d'aluminium en poudre qui est un produit séché et pulvérisé d'une boue dthydroxyde d'aluminium amorphe sous forme de gel au mélange du produit fibreux organique et de la boue d'hydroxyde d'aluminium amorphe sous forme de gel ; (d) le séchage du mélange obtenu dans la phase (c) ; (e) la désintégration du mélange séché en flocons 5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé par le fait que les quantités du produit fibreux organique, de la boue d'hydroxyde d'aluminium amorphe sous forme de gel et d'hydroxyde d'aluminium en poudre dans le mélange sont respectivement de 15 à 25 % en poids pour le premier, de 3 à 5 ?, en poids Dour le deuxième à l'état sec et de 70 à 80 7D en poids pour le troisième0 6o Procédé selon la revendication 4 caractérisé par le fait que le produit fibreux organique est une pbte cellulosique de fibres obtenue à partir de papiers déchirés en petits morceaux0 7. Procédé selon la revendication 4 caractérisé par le fait que l'acide utilisé dans la phase (d) est l'acide sulfurique ou l'acide phosphorique.