Brevet FR2533948A1 — publié le 19840406

MATERIAU FIBREUX, EN FEUILLES, DE BASSE DENSITE, ET SON PROOEDE DE FABRICATION L'invention concerne une composition fibreuse basse densité pouvant être utilisée en tant que matériau isolant, On obtient la composition selon l'invention en formant un mélange aqueux qui comprend des fibres, un dérivé cationique de la gomme de guar et un détergent anionique. On agite le mélange pour obtenir une suspension homogène. On ajoute ensuite du borax au mélange, et il se forme un précipité On extrait alors l'eau du mélange, et on sèche ensuite le précipité pour obtenircla composition de basse densité Si on le souhaite, le précipité peut être façonné en feuilles avant l'opération de séchage, de façon à former un matériau feuilleté fibreux, de basse densité. Selon l'invention, on réalise, par l'intermédiaire d'un système de bouillie aqueuse, un matériau fibreux de basse densité, présentant, de préférence, une densité non- supérieure à 0,16 g/m 3 ( 10 livres/pied cube) et présentant d'excellentes propriétés d'isolation Dans un mode de réali- sation préféré, on obtient le matériau en formant tout d'abord une bouillie fibreuse aqueuse, en ajoutant à la bouillie un dérivé cationique de la gomme de guarset un dé tergent anionique, avant d'agiter le mélange obtenu, lequel présente une consistance d'environ 1,4 à environ 2,0 % en poids de matières solides. Lors de la formation du mélange aqueux, il est pré- férable d'ajouter le dérivé cationique-de la gomme de guar en premier lieu à la bouillie aqueuse de fibres, de façon que la gomme de guar se dissolve entièrement dans la bouil- lie aqueuse On préfère que le détergent anionique soit ajouté après que la gomme de guar soit dissoute. On ajoute ensuite du borax au mélange et il se forme immédiatement un précipité qui comprend la gomme de guar déposée sur les fibres On-extrait l'eau du précipité, puis, de préférence, on façonne ce dernier en feuilles, et on le sèche. On peut utiliser dans la présente invention n'impor- te quelle fibre pouvant être utilisée dans les procédés traditionnels de saturation Généralement, le praticien indépendant qui mettra en oeuvre le procédé selon l'inven- tion choisira les fibres à utiliser sur la base de l'appli- cation finale prévue du produit. Les fibres ont de préférence une longueur nominale comprise entre environ 0,5 et environ 13 mm, et, plus parti- culiècrement, entre environ 1 mm et environ 7 mm, et un dia- mètre nominal compris entre environ 3 micromètres et environ 16 micromètres, plus particulièrement entre environ 4 et environ 8 micromètres. On peut aussi ajouter au mélange, après l'addition du borax, des fibres plus longues que celles spécifiées ci-dessus, et ce à la discrétion du praticien qui mettra en oeuvre du procédé selon l'invention L'addition de telles fibres aurait tendance à renforcer le matériau de basse densité En tout cas, pour faciliter le mélange homogène des fibres, on peut avantageusement ajouter au mélange une quantité non-supérieure à environ 15 % en poids de ces fi- bres de renforcement, sur la base du poids des fibres utili- sées dans la bouillie aqueuse Pour augmenter au maximum les effets de renforcement, la longueur de ces fibres doit être comprise entre environ 6 mm et environ 26 mm. On peut citer à titre d'exemples de fibres appropriés pouvant être ajoutées avant et après l'addition du borax, la laine minérale, les fibres céramiques, les fibres de cellulo- se, les fibres d'amiante et les fibres de polyamide aromati- que Ces fibres peuvent être utilisées séparément ou en com- binaison Les fibres céramiques pouvant être utilisées comprennent les fibres céramiques coupées de Babcock et Wilcox vendues sous la dénomination commerciale "Kaowool", et qui est une fibre céramique à base d'alumine et de silice, avec un point de fusion de 17600 C ( 3200 'F), une densité de 2,56, une résistance à la traction de 1310 m Pa ( 1,9 x 105 li- vres/pouces carrés) et un module d'élasticité de 116 000 M Pa ( 16,8 x 106 livres/pouces carrés. On entend ici par "fibres de polyamide aromatique" une famille de fibres ayant reçu le nom générique d"'arami- de" par la "Federal Trade Commission" Les fibres de polyami- de aromatique particulièrement appropriées comprennent celles disponibles auprès de "E I Dupont de Nemours and Company" sous les dénominations commerciales "Kevlar 49 ", "Kevlar 29 " et "Nomex" La fibre polyamide aromatique "Kevlar 49 " pré- sente une résistance à la traction de 2758 M Pa ( 400 000 li- vres/pouces carrés), un module d'élasticité de 124 110 i 4 Pa ( 18 000 000 livres/pouces carrés) et une masse volumique de 1,44 g/cm 3 La fibre de polyamide aromatique "Kevlar 29 " a une résistance à la traction de 2758 M Pa ( 400 000 livres/pou- ces carrés), un module d'élasticité de 58 605 M Pa ( 8 500 000 livres/pouces carrés), et une masse volumique de 1,44 g/cm 3 La fibre de polyamide aromatique "Nomex" a une masse volumique de 1,38 g/cm 3 et une résistance à la traction de 655 M Pa ( 95 000 livres/pouces carrés). Le procédé selon l'invention utilise, de préférence, d'environ 5 à environ 30 parties en poids d'un dérivé catio- nique de la gomme de guar pour 100 parties en poids de fi- bres dans la bouillie fibreuse d'origine De préférence, on utilise, dans la présente invention, des dérivés caticni- ques de la gomme de guar à forte densité de charge Un exem- ple d'un dérivé cationique de la gomme de guar qui est dis- ponible commercialement et qui est approprié est le Celanese Jaguar Le procédé selon l'invention utilise aussi, de préfé- rence, d'environ 3 à 40 parties en poids d'un détergent anio- nique pour 100 parties en poids de gomme de guar du mélange d'origine La gamme de poids ci-dessus est basée sur le poids du détergent non-dilué et varie selon le détergent utilisé On peut utiliser selon l'invention n'importe quel détergent du type anionique disponible commercialement Tel qu'utilisé ici, le terme "détergent" englobe aussi Ies sa- vons du type anionique On peut citer a titre d'exemple de détergent approprié le dodécylbenzènesulfonate de sodium, disponible auprès de"Stephen Chemical Co' ' sous le nom commercial "Biosoft D-40 " D'autres détergents appropriés comprennent 1 ' "Ultrawet 6 OL", disponible auprès de "Arco Chemical Company" et classé comme un (alkyl linéaire) sulfo- nate organique et, le "Mearlcel 2336 ", disponible auprès de "The Mearl Corporation", et qui est un dodécylbenzènesulfo- nate de sodium. On entend ici par "borax" toute substance qui, ajou- tée au mélange aqueux selon l'invention, est une source d'une quantité suffisante d'ions borate, qui vont se complex r avec le dérivé cationique de la gomme de guar On peut citer à titre d'exemples de substances appropriées et disponibles commercialement le Boraxo (marque déposée par "United States Borax and Chemical Corporation" pour le borate de sodium), le "Boraxo" anhydre, le biborate de sodium décahydraté et le biborate de sodium pentahydraté. Le procédé peut aussi utiliser, et la composition selon l'invention peut donc contenir, des charges inorgani- ques standard pouvant être ajoutées à la bouillie aqueuse de fibres avant l'addition du borax On peut citer à titre d'exemples de la (ou des) charge(s) inorganique(s) pouvant être ajoutées à la bouillie aqueuse de fibres de l'argile de charge pour papier, le liège, la wollastonite, le talc, le carbonate de calcium, le mica, et la terre de diatomées et la perlite Les charges particulièrement appropriées comprennent la wollastonite, qualité P-4, P-1 ou C-l, que l'on peut se procurer auprès d' "Interpace Company", les argiles de charge pour papier au kaolin désignées sous le nom "Hi-Opaque clay" et disponibles auprès de "Freeport Kaolin Clay Company", l'argile de charge pour papier "Narvon", disponible commercialement auprès de "Combustion Engineering Inc ", et l'argile de charge pour papier "Klondyke" ou l'ar- gile de charge pour papier "Klondyke KW', toutes deux dis- ponibles auprès de "Engelhart Minerals and Chemicals Corpo- ration". La quantité de la (ou des) charge(s) ajoutée(s) dé- pend de la quantité de fibres utilisées et des besoins des praticiens individuels mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. L'eau utilisée dans la bouillie aqueuse de fibres doit être à une temperature supérieure à 37,8 C ( 100 F) et, de préférence, comprise entre environ 37,8 et environ 49 C (entre environ 100 et environ 120 F) Ces températures ser- vent à améliorer la vitesse d'extraction et facilitent ainsi l'opération d'assèchement. Le procédé selon l'invention peut 8 tre mis en oeuvre à grande échelle sur toute une gamme d'équipements comme par exemple les machines à papier standard, qui comprennent les machines à table plate, les caisses aspirantes et les sécheurs à lit plat. Les exemples ci-après expliquent la préparation des matériaux feuilletés fibreux de basse densité, conformes a la présente invention. Exemple I Formulation: g de laine minérale g de "Celanese CP-13 Guar Gum" cm 3 de "Biosoft D-40 " cm 3 de "Borax 5 M" saturé On a introduit la laine minérale dans un mélangeur contenant environ 12 litres d'eau du robinet chauffée à 37,8 C ( 100 F) On a mis sous la forme d'une bouillie le contenu du mélangeur pendant environ 2 minutes pour assurer une dispersion complète des ingrédients jusqu'à une consis- tance de 1,67 7 en poids de matières solides Puis on a ajouté la totalité de la gomme de guar sous agitation pen- dant environ 3 minutes On a ensuite ajouté le t"Biosoft' au mélange sur une minute sous agitation très modérée pour dis- perser intimement le détergent dans le mélange On a ensuite ajouté la totalité du "Borax" sous agitation pendant 2 minu- tes jusqu'à formation d'un précipité. On a extrait l'eau du précipité et on a façonné la composition résultante en une feuille "à la main", d'épais- seur 25,4 mm ( 1 pouce) en utilisant une forme à la main pour feuilles classique de Williams, puis on l'a séchée à l'étuve à 149 C ( 3000 F) pour éliminer la quasi totalité de l'humidi- té et former ainsi une feuille homogène d'épaisseur 25,4 mm ( 1 pouce) ayant une masse volumique de 0,096 g/cm 3 ( 6 livres/ pied cube) avec une teneur en humidité d'environ 0,5 %. Exe_ le Il On a repris essentiellement le procédé de l'exemple I en partant de la formulation ci-après pour obtenir une feuil- le ayant une masse volumique de 0,112 g/cm ( 7 livres/pied cube) et une teneur en humidité d'environ 0,5 %. Formulation: g de laine minérale g de "Celanese CP-13 Guar Gum" cm 3 de "Biosoft D-40 " cm 3 de "Borax SM" saturé REVENDICATIONS 1 Procédé pour former une composition fibreuse de basse densité, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes consistant à: ( 1) former un mélange aqueux comprenant des fibres, un détergent anionique et un dérivé cationique de la gomme de guar, ( 2) ajouter du borax au mélange pour former ainsi un précipité dans lequel le dérivé de la gomme de guar se dépo- se sur les fibres, et ( 3) sécher le précipité pour former ainsi la composi- tion fibreuse de basse densité. 2.Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on utilise des fibres de laine minérale. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on ajoute au mélange aqueux au moins une charge inorganique 4 Procédé selon la revendication % caractérisé par le fait qu'on façonne le précipité en feuilles, avant qu'il ne sèche. Composition fibreuse de basse densité, caractéri- sée par le fait qu'elle comprend des-fibres et, en parties en poids pour 100 parties du poids des fibres, 5 à 30 par- ties d'un dérivé cationique de la gomme de guar, ledit déri- vé de la gomme de guar servant de liant pour les fibres. 6 Composition selon la revendication 5, caractérisée par le fait que les fibres sont des fibres de laine minérale. 7 Composition selon la revendication 5, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre au moins une charge inorganique.