Brevet FR2560184A1 — publié le 19850830

La présente invention concerne un matériau d'isolation thermique et un procédé permettant sa produc- tion. L'un des buts de l'invention est de trouver un matériau d'isolation thermique rendu cellulaire ou expansé, de prix relativement bas. Conformément à un aspect de l'invention, le procédé de production d'un matériau d'isolation ther- mique rendu cellulaire ou expansé comprend les étapes qui consistent à mélanger intimement ensemble des cendres volantes de charbon et une résine de pétrole et/ou un polymère thermoplastique synthétique sous la forme de particules, à incorporer une solution diluée de peroxyde d'hydrogène en une quantité suffisante pour former un mélange ayant une consistance moulable analogue à celle d'une pâte, à façonner ou à mouler le mélange à la forme ou aux formes désirées et à chauffer pendant au moins une heure à une température d'au moins 150 C. Selon un autre de ses aspects, l'invention propose un matériau d'isolation thermique comprenant un composite solide rendu cellulaire ou expansé, mis en forme ou moulé, constitué par de la cendre de charbon et une résine de pétrole et le cas échéant, une résine thermoplastique synthétique. La cendre volante de charbon est un produit de la combustion de charbon en poudre, en utilisant nor- malement un soufflage. Parmi les résines de pétrole que l'on peut utiliser, on mentionne celles que l'on obtient par poly- mérisation de naphtas craqués à la vapeur ou craqués thermiquement. Les résines peuvent être essentiellement polyaromatiques ou bien elles peuvent être en partie ou en quasi-totalité leurs contreparties hydrogénées. On dispose dans le commerce de toute une gamme des deux types de produits. La résine de pétrole est utiliséesous la forme de particules, n'excédant pas normalement 5 mm et allant de préférence jusqu'à 1 mm. En plus ou en remplacement d'une partie ou de la totalité de la résine de pétrole, il est possible d'utiliser un polymère synthétique thermoplastique, par exemple du type éthylène/acétate de vinyle. Là encore, le polymère synthétique est utilisé sous la forme de particules, n'excédant pas de préférence 5 mm. L'agent de moussage ou d'expansion que l'on utilise est une solution diluée de peroxyde d'hydrogène. On entend désigner par "solution diluée" une solution ne dépassant pas 6 % en poids et notamment ne dépassant pas 3 % en poids. Une solution à 3 % en poids de peroxyde d'hydrogène correspond à une force de 10 volumes (1 ml de la solution à 3 % en poids de H202 libère 10 ml d'oxy- gène gazeux par décomposition totale et une telle solu- tion est appelée H202 à 10 volumes). Dans la pratique de la présente invention, il est particulièrement apprécié d'utiliser du peroxyde d'hydrogène à 1-5 volumes. Ces faibles forces en volume engendrent un produit de densité légèrement plus grande et de plus forte résistance à la compression que des peroxydes d'hydrogène de plus grande force en volume. On a découvert le fait surprenant que d'autres agents inorganiques de moussage, par exemple le nitrate d'ammonium et le tétraborate de sodium, n'engendraient pas de produits utilisables. On indique ci-après une plage appréciée de quantités relatives des composants que l'on peut utiliser Cendres volantes de charbon: 40 % à 60 % en poids) Total 70% Résine de pétrole) : 30 à 10 % en poids en poids ou résine) plus polymère synthétique) Peroxyde d'hydrogène: 30 % en poids (force de 1 à 5 volumes) Le mélange de la cendre de charbon, de la résine de pétrole et/ou du polymère thermoplastique syn- thétique est normalement effectué à la température ambiante. La solution de peroxyde d'hydrogène est ajoutée ensuite en formant un mélange moulable à consistance pâteuse. 256 C184 La pâte ainsi obtenue est ensuite disposée dans le moule et chauffée. Le chauffage est normalement conduit dans l'intervalle de 150 à 250 C, de préférence de 150 à 200 C lorsqu'on utilise une résine de pétrole. Lorsqu'on utilise un polymère thermoplastique, la température nécessaire peut être plus haute pour obtenir un produit pratiquement homogène. Habituellement, le chauffage est poursuivi pendant au moins une heure et avantageusement pendant une à trois heures. Le produit façonné obtenu peut avoir un coeffi- cient de conductivité thermique d'environ 0,1 W/m. C. Ce coefficient n'est que deux à trois fois supérieur à celui d'un polystyrène rendu cellulaire ou expansé, et quelque à 30 fois inférieur à celui du béton cellulaire. Des échantillons du matériau obtenu par le procédé de l'invention ont eu une bonne résistance à l'eau. Il n'y a pas eu de gain de poids même après immersion dans l'eau pendant plusieurs semaines. La résistance au feu d'échantillons éprouvés a été bonne, et même après chauffage à 1300-1500 C, les échantillons ont gardé essentiellement leur forme initiale et ne se sont pas désagrégés en poudre. Au contact d'une flamme nue, aucun propagation de la flamme ne s'est manifestée à la surface ou sous la surface. La résistance à la compression mécanique de matériaux réalisés conformément à l'invention se situe normalement dans l'intervalle de 90 à 110 kPa. L'invention est illustrée par les exemples suivants donnés à titre non limitatif. Exemple 1 Cet exemple illustre l'effet exercé sur la densité relative (densité apparente) par la concentration utilisée du peroxyde d'hydrogène, les autres composants restant constants. Trois formes différentes de produit ont été moulées, à savoir un c8ne, un parallélépipède et un cylindre. Les produits d'essai ont été formés à partir de 75 parties en poids de cendres volantes et de 25 parties en poids d'une résine de pétrole polyaromatique finement broyée (1 mm) vendue sous le nom commercial Escorez 3102 (point de ramollissement bille et anneau 100 C et poids moléculaire d'environ 600). On a utilisé 40 parties en poids de peroxyde d'hydrogène (eau oxygénée) de concentra- tions différentes. Les produits d'essai ont été chauffés pendant 2 heures à environ 180 C. Les résultats sont représentés graphiquement sur la figure unique du dessin annexé. L'axe des ordonnées représente la densité apparente (relative) et l'axe des abscisses indique la concentration de la solution de peroxyde d'hydrogène (eau oxygénée) utilisée, dont la force est exprimée en volumes (d'oxygène dans l'eau oxygénée). La courbe 1 correspond à des cônes, la courbe 2 à des parallélépipèdes et la courbe 3 à des cylindres. Dans chaque cas, une élévation de la concen- tration en peroxyde d'hydrogène a été accompagnée d'une baisse de la densité apparente, jusqu'à H202 à 5 volumes. Exemple 2. On a préparé un produit à partir de: parties en poids de cendres volantes de charbon parties en poids de copolymère éthylène/acétate de vinyle 25 parties en poids de H202 à 2,5 volumes. Le copolymère éthylène/acétate de vinyle était un copolymère (i) contenant 12 à 16 % en poids d'acétate de vinyle et (ii) ayant un indice de fusion de 2000 à 5000; et il se présentait sous une forme finement broyée (environ 1 mm). Le mélange pâteux moulable ainsi obtenu a été moulé sous la forme d'un cône puis chauffé à 220eC pendant 2 heures. Le produit avait une densité apparente de 0,48. REVENDICATIONS 1. Matériau d'isolation thermique, caractérisé en ce qu'il com- prend un composite solide rendu cellulaire ou expansé, mis en forme ou moulé, constitué par des cendres volantes de charbon et une résine de pé- trole et/ou une résine thermoplastique synthétique. 2. Procédé de préparation d'un matériau d'isolation thermique rendu cellulaire ou expansé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'ilqcomprend les étapes qui consistent à mélanger intimement ensemble des cendres volantes de charbon et une résine de pétrole et/ou un polymère thermoplastique synthétique sous la forme de particules, à incorporer une solution diluée de peroxyde d'hydrogène en une quantité suffisante pour former un mélange à consistance piteuse moulable, à façonner ou à mouler le mélange à la forme ou aux formes désirées et à chauffer pendant au moins une heure à une température d'au moins 150 C. 3. Prcédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la cendrede charbon est une cendre volante. 4. Procédé suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le diamètre des particules de résine de pétrole n'excède pas 1 mm. S. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la résine de pétrole est une résine polyaromatique. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que lorsqu'on utilise le polymère thermoplastique synthé- tique, il se présente sous la forme de particules n'excédant pas de préfé- rence 5 nmm. 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la solution de peroxyde d'hydrogène a une concentra- tion de moins de 10 volumes, de préférence une concentration allant jus- qu'à 5 volumes. 8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le chauffage est conduit à une température comprise dans l'intervalle de 150 à 250 C.