Brevet FR2529541A1 — publié le 19840106

Elément de construction composite, constitué par au moins deux parties en des matériaux fibreux différents, son procédé de fabrication et son utilisation. L'invention concerne un élément de construction composite, constitué par au moins deux parties en des matériaux fibreux différents, le premier matériau fibreux étant un matériau fibreux usuel en fibres céramiques ou minérales, résistant au feu ou réfractaires, sous forme de panneaux, de plaques ou de profilés, et le deuxième matériau fibreux présentant une résistance mécanique plus élevée. I1 est déjà connu par le brevet allemand 22 31 658 un revêtement de paroi interne pour des fours industriels constitué par des plaques, ces plaques étant constituées par un bloc rigide en matériau réfractaire qui est lié par des nattes de fibres élastiques. Comme matériaux réfractaires, sont indiqués l'amiante ou les mélanges calcium-silicate. En outre, dans une demande ancienne de la demanderesse P 31 05 530.3-45, sont déjà décrits des matériaux granulaires, résistant au feu ou réfractaires, qui ont été fabriqués essentiellement à partir de fibres céramiques, d'argile, éventuellement d'autres additifs et d'un liant organique. Dans cette demande de brevet ancienne, il est aussi décrit l'utilisation du matériau granulaire, résistant au feu ou réfractaire, dans les coulis réfractaires fibreux ou bien comme additifs dans les éléments de construction résistant au feu ou réfractaires sollicités par des tensions pendant leur utilisation.Dans une autre demande ancienne de la demanderesse P 31 05 534.6-45, sont décrits des profilés ayant une stabilité mécanique élevée, qui ont été également fabriques à partir d'une proportion prépondérante de fibres céramiques et d'argile ainsi que d'autres additifs éventuels avec adjonction d'un liant organique; lors de la fabrication de ces profilés cependant, un compactage est necessaire, pour un facteur de volume déterminé, pour parvenir a des profilés ayant la densité souhaitée de 0,5 à 1,8. Dans une autre demande ancienne de la demanderesse P 31 05 593.1-45, il est décrit un procédé de fabrication de masses plastiques, au cours duquel une proportion pré pondérante des fibres céramiques est désagrégée mécaniquement, un liant organique y est incorporé à sec, puis-des quantités d'eau relativement faibles sont appliquées sur ce mélange et ensuite de l'argile est encore ajoutée-à ce mélange humecté et enfin une solution d'un liant organique y est incorporée. Ces masses peuvent être utilisées pour la fabrication de profilés résistant au feu ou réfractaires, comme également pour la fabrication deprofilés façonnés par des boudineuses. Le problème de la présente invention est un élément de construction composite qui présente les propriétés isolantes avantageuses des matériaux fibreux usuels en fibres céramiques ou minérales, résistant au feu ou réfractaires, sous forme de panneaux, de plaques ou de profilés, et qui présente quand même une résistance mécanique améliorée, en particulier pour des contraintes de pression, et lors de son utilisation il ne se produit aucune tension exagérée dans l'élément de construction composite entre les différents matériaux le constituant. Pour résoudre ce problème, est utile l'élément de construction composite conforme à l'invention du typedécrit précédemment, qui est caractérisé par le fait que le deuxième matériau fibreux a) est prépare à partir d'un mélange contenant 100 parties en poids de fibres ou de mXlanges de fibres céramiques, 4 - 15 parties en poids d'argile liante, 2 - 8 parties en poids d'un liant organique, et b) qu'il existe dans l'élément da construction composite sous forme d'au moins une couche ou d'un remplissage étalés ou introduits. Selon une forme préférée de réalisation, le deuxième matériau fibreux est préparé à partir d'un mélange qui contient en outre encore 2 à 8 parties en poids d'alumine tubulaire et/ou de dioxyde de silicium colloïdal. De cette façon, on peut d'une part améliorer la résistance au feu et d'autre part, obtenir une structure plus compacte de la couche constituée par le deuxième matériau fibreux. Selon une autrè forme préférée de réalisation, le deuxième matériau fibreux de l'élément de construction composite est préparé à partir d'un mélange qui contient en plus encore 2 à 15 parties en poids de minerai de chrome et/ou d'oxyde de chrome finement divisé. De.cette façon, on peut améliorer dans l'ensemble les propriétés de résistance au feu de l'élément de construction composite. Selon une autre forme préférée de réalisation, le deuxième matériau fibreux de l'élément de construction composite est préparé à partir d'un mélange qui contient en plus encore 1 à 4 parties en poids de carboxyméthylcellulose. De cette façon, on a l'avantage, lors de la fabrication de l'élément de construction composite, que le deuxième matériau fibreux peut être étalé plus facilement en une couche plus épaisse. D'autres formes préférees de réalisation concernent l'édification de l'élément de construction composite, c'està-dire premièrement sous forme d'une structure sandwich, deuxièmement sous forme d'un corps moulé entouré de tous cotés par une couche du deuxième matériau fibreux, troisièmement sous forme d'un corps composite qui est entouré comme une coquille d'une couche mince du deuxième matériau fibreux, quatrièmement sous forme d'un éement de construction composite qui présente des couches du deuxième matériau fibreux disposé sous forme d'un treillis, cinquièmement sous forme d'un élément de construction composite qui présente des couches du deuxième matériau fibreux, de ce genre, disposées sous forme de treillis, et en plus possède encore au moins un recouvrement perpendiculairement à ces couches en forme de treillis, et sixièmement sous forme d'un élément de construction composite qui présente des couches cylindriques du deuxième matériau fibreux. On reviendra encore dans ce qui suit sur les avantages particuliers des ces différents éléments de construction composites. L'invention concerne en outre un procédé de fabrication de ces éléments de construction composites, procédé qui est caractérisé par le fait que a) 100 parties en poids de fibres sont mélangées avec 100 à 180 parties en poids d'eau, tout en continuant de mélanger on incorpore les additifs éventuels et l'argile liante, ensuite on incorpore le liant orga nique et éventuellement la carboxyméthylcellulose, b) cette masse est étalée sur2a première matière fibreuse sous forme d'au moins une couche ou.y est introduite, et que c) finalement, on effectue un séchage et éventuellement un traitement thermique entre 100 et 200 C, et qu'é ventuellement on coupe 11 élément de construction composite aux dimensions du module. Selon une forme préférée de réalisation du procédé, on perce dans les plaques ou les profilés, constitués du premier matériau fibreux, des trous dans lesquels ensuite la masse est versée, séchée et traitée à chaud. L'avantage des éléments de construction composites conformes à la présente invention consiste en ce que les parties en les différents matériaux se composent toujours de matériaux fibreux, de sorte que, lors de leur utilisation, il se produit des tensions mécaniques plus faibles qu'avec les éléments de construction composites connus auparavant qui sont constitués par des matériaux totalement différents, c'est-a-dire d'un c6té par des matériaux fibreux et d'un autre côté par des blocs solides en matériau réfractaire. Un autre avantage des ElEments de construction composites conformes à l'invention est qu'ils peuvent, lors de leur utilisation à des températures plus élevées, être soumis à des pressions bien plus élevées, que, de plus, dans le cas où les couches du deuxième matériau fibreux entourent l'élément de construction composite, il ne se produit pratiquement pas de départ de fibres qui peut etre nuisible quand on utilise les matériaux fibreux usuels sous forme de panneaux, de plaques ou de profilés. La partie présente dans l'élément de construction composite conforme a l'invention, constituée par un premier matériau fibreux usuel en fibres céramiques ou minérales, résistant au feu ou réfractaires, sous forme de panneaux, de plaques ou de profilés, peut être un matériau habituel, par exemple un flan aiguilleté usuel ou aussi un profilé fabriqué par formage sous vide. Les fibres céramiques, réfractaires ou résistant au feuj utilisées pour la fabrication des matériaux fibreux, aussi bien pour la première partie conventionnelle que pour la deuxième partie essentielle conformément à l'invention de l'élément de construction composite, sont des matières connues, en particulier à base de silicates d'aluminiumavéc en particulier une teneur élevée en A1203 dans le domaine de 45 à 95% en poids. Selon le but d'utilisation, c'est-à-dire le degré souhaité d'incombustibilité ou de résistance au feu, on peut cependant aussi utiliser des fibres de laine minérale, en outre il est possible d'utiliser des mélanges de ces fibres céramiques.On peut également, de manière plus avantageuse, utiliser les fibres céramiques à 1'6tat coupé, c'est-à-dire avec une longueur de 1 à 5 mm; cependant, il est aussi possible d'utiliser ce que l'on appelle les fibres broyées dont la longueur se situe dans le domaine de 10 à 500 m. Le diamètre des fibres céramiques est en général de l'ordre de grandeur de 1 à 25 m et en particulier il se situe dans la gamme de 2 à 8 m. Il est cependant aussi possible, bien entendu, d'utiliser des fibres céramiques ayant d'autres dimensions. Les argiles liantes utilisées conformément à l'in vention sont connues en soi, il est particulièrement avantageux d'utiliser de la bentonite. Les matériaux réfractaires, finement divisés, qui se trouvent en outre dans l'invention dans les éléments de construction composites, c' est-à-dire l'oxyde d'aluminium, les hydroxydes d'aluminium comble la bauxite, le minerai de chrome, l'oxyde de chrome (Cr203), le dioxyde de titane et la magnésie, sont connus en soi du spécialiste. Ils sont, de manière plus avantageuse, utilisés avec une grosseur maximale de 0,09 mm. Par matériaux finement divisés de ce type, il faut aussi entendre les matières colloïdales, en particulier le dioxyde de silicium ou l'acide silicique colloïdal qui est habituellement utilisé sous forme d'un sol. Les quantités indiquées se rapportent cependant toujours aux produits solides. Comme liant organique, on peut utiliser les liants organiques utilisés habituellement, par exemple la lessive résiduaire sulfitique sous forme solide ou liquide ainsi que l'amidon et la mélasse. Les indications de quantités pour les liants organiques se rapportent toujours la teneur en produit solide. Dans une forme préférée de réalisation, on utilise encore pour la fabrication du deuxième matériau fibreux de la carboxyméthylcellulose qui est de préférence mélangee seulement après l'incorporation du liant organique. Cette carboxyméthylcellulose peut alors être de préférence mélangée à peu près pour moitié sous forme solide et pour moitié sous forme d'une solution visqueuse. Pour la fabrication des éléments de construction composites, on fabrique le deuxième matériau fibreux en mélangeant les différents constituants dans un mélangeur habituel, par exemple un mélangeur "Drais" ou un malaxeur à mélange forcé (mélangeur "Eirich"), d'abord sous forme d'une masse plastique ou pateuse qui peut ensuite être appliqué sur une partie du premier matériau fibreux, ou introduit dedans, au moyen d'une truelle ou de toute autre matière appropriée. L'invention est expliquée de plus près à l'aide des figures. On peut par exemple recouvrir des plaques constituées par le premier matériau fibreux avec une couche de 5 mm du second matériau fibreux pâteux avec une truelle et mettre les unes sur les autres les différentes plaques, de sorte qu'il se forme l'édifieation de l'élément dè construction composite montrée sur la figure 2. Pour finir, on peut revêtir ensuite l'élément de construction composite ainsi obtenu, qui est sous forme d'un tas, avec encore, sur un ou sur plusieurs ou sur tous les cotés ou les parties constituées par le premier matériau fibreux se trouvent libres, avec une couche constituée par le deuxième matériau fibreux, de sorte que l'on obtienne les constructions montrées sur les figures 3 et 4.Par découpage de la construction montrée sur la figure 2 en couches de, par exemple, 2 cm et assemblage de ces couches, les couches intermédiaires constituéespar le deuxième matériau fibreux se trouvant perpendiculaires à la surface de l'assemblage, et une couche constituée par le deuxième matériau fibreux étant de nouveau déposée, on obtient la construction en forme de treillis montrée sur la figure 5. Sur la figure 6, on montre une construction où, dans une plaque épaisse constituée par le premier matériau fibreux, on a percé des trous ayant par exemple un diamètre de 4 cm, et on a rempli ceux-ci avec le deuxième matériau fibreux pâteux et on a séché à des températures comprises entre 100 et 140 C. Sur la figure 7, on montre une construction qui donne de bons résultats pour un élément de construction composite qui est utilisé comme support pour les objets à cuire, en particulier des objets lourds, pour les chariots des fours, en particulier des fours tunnel. Grâce aux remplissages cylindriques agissant comme des piliers de soutien et grâce à la coquille constituée par le deuxième matériau fibreux, on obtient une résistance à la pression si élevée que des mesures particulières pour étayer les objets à cuire ne sont plus nécessaires. Sur la figure 1 des dessins, on montre une coupe d'un element de construction composite en forme de pierre qui est entouré de tous cotés par le deuxième matériau fibreux. L'invention est davantage expliquée à l'aide des exemples suivants pour la fabrication des masses plastiques pour le deuxième matériau fibreux; les masses plastiques ou pâteuses ont été ensuite transformées ultérieurement avec des panneaux de fibres ou des plaques de fibres usuels en des éléments de construction composites ou bien versées dans des plaques plus epaisses constituées par le premier matériau fibreux dans des trous qui y ont été préalablement préparés Dans les exemples, on a utilisé des fibres céramiques du commerce ayant la composition suivante Fibres A avec 47% A1203 et 53% SiO2 Fibres B avec 95% A1203 et 58 SiO2. Exemple 1 Dans un mélangeur (mélangeur "drains"), on a introduit 100 parties en poids de fibres céramiques-A, et 150 parties en poids d'eau. On a mélangé 5 minutes. Tout en continuant de mélanger, on a ajouté 10 parties en poids de bentonite comme argile liante et on a mélangé encore 6 minutes. Ensuite, on a ajouté comme liant organique 5 parties en poids d'amidon solide. De manière correspondante au mode opératoire indiqué dans l'exemple 1, on a transformé les charges indiquées dans le tableau suivant en masses pâteuses et on les a transformées ultérieurement en éléments de construction composites. On sèche ensuite les éléments de construction composites pour solidifier les massespâteuses; on peut ensuite de manière avantageuse réaliser encore un traitement thermique à des températures comprises entre 100 et 200 C. Tablean Exemple 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Fibres A - 100 50 75 100 25 50 100 Fibres B 100 - 50 25 - 75 50 - 100 Argile liante 10 8 5 8 4 15 8 10 10 Oxyde de chrome Dioxyde de titane Magnésie Bauxite Eau 160 140 150 170 100 120 140 150 110 Carboxyméthylcellulose* - 1 2 - 4 - - - Al2O3 SiO2 colloïdale - - 2 8 - 2 4 - 6 * Ajouté : 50% sous forme d'une solution à 5% dans l'eau et 50% sous forme solide, la proportion d'eau de la solution n'est pas à prendre en considération. REVENDICATIONS 1. Elément de construction composite, constitué par au moins deux parties en des matériaux fibreux différents, le premier matériau fibreux étant un matériau fibreux -usuel en fibres céramiques ou minérales, résistant au feu ou réfractaires, sous forme de panneaux, de plaques ou de profilés, et le deuxième matériau fibreux presentant une résistance mécanique plus élevée, cet élément étant caractérisé par le fait que le deuxième matériau fibreux a) est fabriqué à partir d'un mélange contenant 100 parties en poids de fibres céramiques ou de mélanges de fibres céramiques, 4 à 15 parties en poids d'argile liante, 2 à 8 parties en poids de liant organique, et b) qu'il existe dans l'élément de construction composite sous forme d'au moins une couche ou remplissage étalés ou introduits. 2. Elément de construction composite selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le deuxième matériau fibreux est fabriqué à partir d'un mélange qui contient, en plus, encore 2 à 8 parties en poids d'alumine tzbulaire et/ ou de dioxyde de silicium colloïdal. 3. Element de construction composite selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le deuxième matériau fibreux est fabriqué à partir d'un mélange qui contient, en plus, encore 2 à 15 parties en poids de minerai de chrome et/ou d'oxyde de chrome et/ou de dioxyde de titane et/ou de magnésie et/ou d'hydroxyde d'aluminium sous forme finement divisée. 4. Elément de construction composite selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le deuxième matériau fibreux est fabriqué à partir d'un mélange qui contient, en plus, encore 1 à 4 partie? en poids de carboxyméthylcellulose. 5. Elément de construction composite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le premier matériau fibreux se présente enfermé en sandwich entre deux couches très minces du deuxième matériau fibreux. 6. Elément de construction composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il se présente sous la forme d'un corps moulé entouré de tous côtés par une couche mince du deuxième matériau fibreux. 7. Elément de construction composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le deuxième matériau fibreux entoure le premier matériau fibreux comme une coquille. 8. Elément de construction composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le deuxième matériau fibreux se présente sous forme de couches disposées en treillis dans l'élément de construction composite. 9. Elément de construction composite selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le deuxième matériau fibreux se présente sur au moins un côté de l'élément de construction composite sous forme d'un recouvrement, perpendiculairement aux couches disposées en treillis du deuxième matériau fibreux. 10. Elément de construction composite selon ltune quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il se présente sous forme d'une couche cylindrique dans le premier matériau fibreux. 11. Procédé de fabrication d'un elément de construction composite selon l'ane quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que a) 100 parties en poids de fibres sont mélangées avec 100 à 180 parties en poids d'eau, que, tout en continuant de mélanger, on incorpore les additifs éventuels et l'argile liante, que, ensuite, on incorpore le liant organique et éventuellement la carboxyméthylcelîulose, b) cette masse est étalée sous forme d'au moins une couche sur le premier matériau fibreux ou y est introduite, et que c) finalement, on réalise un séchage et éventuellement un traitement thermique entre 100 et 200 C, et qu'éven- tuellement l'élément de construction composite est coupé aux dimensions du module. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait que pour la fabrication des éléments de construction composites comportant une couche cylindrique du deuxième matériau fibreux dans des profilés constitués du premier matériau fibreux, on perce des trous et on remplit ces trous avec la masse, 13. Utilisation de l'élément de construction composite selon la revendication 7 pour l'isolement du sol des chariots pour fours tunnel.