Brevet FR2595390A1 — publié le 19870911

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de plaques à base de fibres minérales, notamment pour l'isolation acoustique. L'invention vise également les plaques à base de fibres minérales obtenues selon le procédé précité De telles plaques peuvent être utilisées notamment comme faux-plafonds dans les locaux d'habitation, de travail ou d'exposition. Ces plaques peuvent comporter une couche superficielle de finition ou présenter un décor. Les plaques à usage d'isolation thermique sont préparées de façon connue à partir d'une pulpe aqueuse renfermant 2 à 5% en poids d'un mélange de constituants solides dont la composition pondérale est généralement la suivante Fibres minérales (laine de roche et/ou de laitier) : 40 a BOX - Charges minérales pulvérulentes (argile etfou perlite et/ou carbonate de calcium) : 10 à 40X Liant thermoplastique (amidon et/ou copolymère vinylique) : S à 15%. Cette pulpe aqueuse est étalée sur un tamis allongé soumis à une dépression (table de Fourdrinier) pour former un gateau humide partiellement déshumidifié Ce gâteau humide est ensuite pressé mécaniquement pour obtenir une plaque dont l'épaisseur est environ trois fois inférieure a celle du gâteau humide. Cette plaque renferme encore environ 50% en poids d'eau. La plaque ainsi comprimée est ensuite séchée dans une étuve. Selon le procédé connu, on obtient des plaques poreuses présentant une masse spécifique comprise entre 300 et 400 kg/m3. Les plaques ainsi fabriquées présentent une épaisseur qui est souvent comprise entre 13 et 20 mm et ont ainsi un poids compris entre 4 et 8 kg/m2, ce qui est considéré comme trop lourd pour les manipulations de ces plaques, notamment pour leur fixation au plafond des locaux. Par ailleurs, il est souhaitable, pour des raisons économiques, de fabriquer des plaques ayant une masse spécifique plus faible, car il est possible ainsi d'une part d'économiser de la matière première chère telle que les fibres minérales et d'autre part d'économiser de l'énergie lors du séchage des plaques, car quelle que soit la masse spécifique des plaques, l'humidité résiduelle avant séchage du gâteau humide est toujours d'environ 50% en poids. Il est connu que l'épaisseur du gateau humide, après son passage entre les rouleaux presseurs dépend d'une part de la quantité de matière solide, en particulier de fibres minérales par unité de surface du tamis et d'autre part également des propriétés des fibres minérales, telles que leur diamètre et leur teneur en matière non fibreuse. Si le gateau humide est directement séché, on obtient une masse tâche de densité égale à environ fOO kg/m. Une telle masse est très friable et molle, de sorte quelle n'est pas utilisable directement comme plaque acoustique présentant un décor. Par ailleurs, le pressage mécanique du gâteau humide augmente la densité de la plaque selon un facteur égal a environ 3, ce qui se traduit par une augmentation de poids non souhaitée. Paur obtenir une réduction de la masse spécifique des plaques sèches, on a cherché à réaliser sur le tamis filtrant un gâteau humide renfermant le moins possible de matière solide par unité de surface et présentant ainsi une épaisseur plus faible après élimination partielle de l'eau. On a constaté toutefois que les plaques ainsi obtenues après pressage entre les rouleaux présentaient une surface très irrégulière et ondulée les rendant ainsi inutilisables. Par ailleurs, on a constaté que la dureté superficielle de telles plaques était insuffisante pour le traitement ultérieur de finition et de réalisation d'un décor superficiel. Le but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication de plaques a base de fibres minérales, notamment pour l'isolation acoustique, qui permet de réduire la masse spécifique de ces plaques, sans diminuer leurs propriétés mécanique et acoustique. Dans le procédé visé par l'invention, comme dans le procédé connu, on part dune pulpe aqueuse renfermant 2 a SX en poids d'une matière solide dont la composition pondérale est sensiblement la suivante Fibres minérales : 40 à 80% Charges minérales pulvérulentes : 10 a 4OX Liant thermoplastique : 5 à 15% On fait passer cette pulpe sur un tamis allongé soumis à une dépression pour éliminer par aspiration une partie de l'eau, on presse le gateau humide obtenu, puis on sèche celui-ci. Suivant l'invention, ce procédé est caractérisé en ce qu'on règle la quantité de matière solide de la pulpe, de façon que cette quantité soit tout juste suffisante pour obtenir un gateau humide, d'épaisseur égale à environ trois fois celle des plaques que l'on veut obtenir et on règle la composition des fibres minérales de façon que leurs teneurs pondérales en SiO2 et CaO répondent sensiblement aux suivantes Si CaO > 36-z. t ( SiO=/CaO La demanderesse a constaté de façon surprenante qu'en respectant les conditions précitées, il était possible de réduire la masse spécifique des plaques, sans diminuer leurs propriétés mécanique et acoustique. Dans le procédé selon l'invention, il est important que le gâteau humide formé ait une épaisseur qui soit de l'ordre de trois fois celle de la plaque que l'on veut obtenir. Cette condition est la première qu'il faut respecter pour que les plaques présentent les propriétés mécaniques requises et en particulier l'aptitude à recevoir un décor superficiel. La seconde condition qu'il faut remplir pour maintenir inchangées les propriétés mécaniques des plaques est de respecter les proportions spécifiées ci-dessus entre les fibres minérales, les charges minérales et le liant thermoplastique. De mêmes il faut s'assurer que la teneur en matière non fibreuse des fibres minérales ainsi que le diamètre de celles-ci restent constantes. La hauteur du gâteau humide dépend des propriétés mécaniques des fibres minérales. La demanderesse a constaté que la hauteur de ce g:teau humide était proportionnelle au rapport de la teneur en SiOz sur celle en CaO des fibres, dans la zone de concentration en SiO2 comprise entre 35 et 45X en poids. Ce résultat s'explique par le fait, que les propriétés mécaniques des fibres minérales individuelles, en particulier leur module d'élasticité et leur résistance a la flexion augmentent lorsque la proportion en SiOz croit. Les fibres minérales riches en SiO2 prennent en présence de charges minérales et sous l'effet des forces capillaires, un plus grand volume d'eau et forment un gâteau humide plus épais que dans le cas de fibres moins résietantes. Toutefois, cet effet ne peut pas être utilisé pleinement car des fibres très résistantes et rigides ne permettent pas de calibrer l'épaisseur des plaques. En effet, lors du passage du gateau humide entre les rouleaux presseurs, ces fibres se déforment élastiquement puis se relachent dune manière incontrGlable. Les plaques ainsi obtenues présentent certes une masse spécifique réduite, mais leurs propriétés mécaniques, en particulier leur dureté est diminuée. Une autre exigence importante pour les fibres minérales est par conséquent que les fibres soient suffisamment résistantes pour pouvoir obtenir le volume désiré du gateau humide, mais pas trop résistantes, pour éviter lors de la réduction mécanique de l'épaisseur du gâteau selon un facteur 3 (au moyen des rouleaux presseurs), qu'une partie des fibres casse. ce sujet, il s'est avéré que l'affinité des fibres minérales à l'égard de l'eau avait une importance particulière. Cette affinité doit en effet être forte, de façon que les microfissures des fibres minérales constituent des points d'accrochage pour des molécules d'eau ou les groupes hydroxyles et que ces microfissures constituent des zones de rupture obligatoire a la surface des fibres.Cette réaction est d'autant plus prononcée que la teneur en CaO des fibres est plus élevée. C'est ainsi que la demanderesse a établit que les teneurs pondérales en SiOz et CaO des fibres doivent répondre aux conditions suivantes : SiO2 # 43% CaO > 36% i Les meilleurs résultats sont obtenus lorsque 1,05 Lorsqu'on respecte les conditions précitées pour les fibres minérales, on peut obtenir une plaque dont la masse spécifique est réduite de 20 a 40%. La masse spécifique des plaques fabriquées selon le procédé conforme à l'invention est comprise entre 250 et 300 kg/m3 au lieu de 300 a 400 kg/m3 dans le cas du procédé classique dans lequel les conditions précitées ne sont pas respectées. Ainsi, le poids d'une plaque de 16 mm d'épaisseur est égal à 3 kg/m2 au lieu de 5,5 kg/m2. On donne ci-après un exemple de mise en oeuvre du procédé selon 17 invention. On porte à fusion dans un four chauffé avec du coke, un mélange de laitier de haut fourneau, de lave basaltique, de dolomite, de grains de quartz et de fondant. Le mélange est déterminé de façon que la masse vitreuse obtenue présente la composition suivante : SiO2 : 42,5% en poids Al2O3 : 11,7% en poids CaO : 38,1'X en poids HgO : 4,3% en poids Autres oxydes : 3,4% en poids Le rapport SiEz/CaO est égal à 1,12. La masse vitreuse en fusion est ensuite filée en laine au moyen de disques tournant a grande vitesse. Cette laine minérale est ajoutée à la pulpe présentant une teneur en matière solide de 2% et dont la composition pondérale est la suivante : Laine minérale (teneur en fibres 60X) : 59,8% Argile : 11,3% Fibres de cellulose : 3,0% Poussière de meulage et déchets de plaques : 19,0% Amidon brut : 6,8% Agent de flocculation et autres ingrédients : qsp 100% La pulpe est traitée comme décrit précédemment sur un tamis allongé (table de Fourdrinier). L'opération est réglée de façon à obtenir un gateau humide ayant avant pressage mécanique une épaisseur comprise entre 4,5 et 5 cm. Après passage entre les rouleaux de calibrage, on obtient un feutre de 16 mm d'épaisseur ayant un taux d'humidité résiduelle de 50X en poids. La bande encore humide en feutre de laine minérale est découpée en plaques, puis ces dernières sont séchées dans une étuve. Les plaques sèches ainsi obtenues ont une masse spécifique égale à 270 kg/m3. Dans le tableau ci-après, on a comparé les masses spécifiques de plaques qui ont été fabriquées dans des conditions identiques, à l'exception de l'utilisation d'une laine minérale de composition chimique variable. Composition chimique de la laine minérale Masse spécifique I i I SiO2 CaO Rapport des plàques (kg/m3) (% en poids) (% en poids) SiO2/CaO I I I 37,1 39,5 0,94 380 40,2 I 36,6 l 1,10 1 250 42,5 38,1 1,12 270 44,3 21,0 2,11 240 - 280 * La masse spécifique faible a été obtenue par expansion élastique incontrôlée de la plaque lors de l'opération de séchage. Cette plaque n'est pas appropriée à une opération ultérieure de finition, en particulier la mise en place d'un décor par fissuration de la surface. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication de plaques à base de fibres minérales, notamment pour l'isolation acoustique, à partir d'une pulpe aqueuse renfermant 2 a 5% en poids d'une matière solide dont la composition pondérale est sensiblement la suivante Fibres minérales : 40 à 80% Charges minérales pulvérulentes : 10 à 40X Liant thermoplastique : 5à 15%, dans lequel on fait passer cette pulpe sur un tamis allongé soumis à une dépression pour éliminer par aspiration une partie de l'eau, on presse le gâteau humide obtenu, puis on sèche celui-ci, caractérisé en ce qu'on règle la quantité de matière solide de la pulpe de façon que cette quantité soit tout juste suffisante pour obtenir un gâteau humide d'épaisseur égale à environ trois fois celle des plaques que l'on veut obtenir et on règle Ia composition des fibres minérales de façon que leurs teneurs pondérales en SiO2 et CaO répondent sensiblement aux suivantes : : SiO2 # 43% CaO # 36% 1 2. Procédé conforme à la revendication 1 caractérisé en ce que les teneurs en SiOz et CaO remplissent la condition suivante : 1,05 Plaque à base de fibres minérales, notamment pour l'isolation acoustique, obtenue selon le procédé conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que masse spécifique est comprise entre 250 et 300 kg/m3.