Brevet FR2599663A1 — publié le 19871211

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de plaques notamment pour loisolation acoustique, en fibres minérales et perlite. L'invention vise également les plaques obtenues selon ce procédé. On connaît des plaques en fibres minérales qui permettent de réaliser l'isolation acoustique des piNces notamment d'habitation et qui sont habituellement fabriquées selon un procédé dit procédé par voie humide. Selon ce procédé, on prépare une suspension aqueuse très diluée de fibres minérales, de matière de remplissage et de liant constituant une pulpe qui est déshumidifiée en continu sur un tamis et transformée en feutre. Ce dernier est séché et on obtient une plaque brute ayant une masse spécifique comprise entre 350 et 400 kglm3. Comme matière de remplissage on utilise surtout du kaolin qui conforte l'action du liant et confère à la plaque une stabilité de forme aux hautes températures. En effet, les plaques en fibres minérales ont également une fonction de protection a l'égard du feu et doivent selon les normes supporter des températures jusqu'a SOO0C pendant une durée déterminée. On sait également qu'une partie de la laine minérale peut titre remplacée par de la matière de remplissage légère et volumineuse. De ce fait, on peut d'une part réduire la masse spEcifique des plaques et d'autre part limiter l'utilisation de laine minérale conteuse a fabriquer car elle nécessite une importante dépense d'énergie. Comme matière de remplissage, on utilise en premier lieu de la perlite expansée. Celle-ci est obtenue en traitant thermiquement une roche vitreuse volcanique moulue. Les grains expansés de perlite présentent une densité extrEmement faible (environ 50 kg/m3 > du fait de leur grande porosité et de la faible épaisseur de leur paroi de pores. Les grains expansés de perlite conviennent par conséquent en tant qu'ajout pour réduire la densité des plaques en fibres minérales. On peut ainsi obtenir des plaques présentant des densités comprises entre 180 et 250 kg/m3, sans que les propriétés mécaniques requises pour le travail ultérieur des plaques n'en soit affecté. L'utilisation d'une suspension aqueuse renfermant des matières de remplissage a pores fermés soulève toutefois des problèmes techniques de production. Etant donné que les pores ne sont pas complètement fermés, les grains de matières de remplissage se remplissent en partie de liquide. Il subsiste cependant suffisamment de vides pour maintenir la masse spécifique des grains en dessous de ig/cm3, ce qui a pour conséquence que ceux-ci surnagent a la surface. On obtient ainsi une séparation indésirable des constituants de la pulpe. Etant donné que les plaques subissent une opération finale de meulage de leur surface, on obtient du fait de cette inhomogénéité une réduction significative de l'effet de la perlite à l'égard de l'allégement des plaques. Le but de la présente invention est de fournir un procédé permettant de fabriquer une suspension aqueuse de fibres minérales, de perlite, de kaolin et de liant qui puisse être appliquée sous la forme d'un mélange stable et homogène sur le tamis allongé, sans que les grains de perlite se rassemblent préférentiellement å la surface du feutre obtenu, de façon à obtenir une plaque de fibres minérales, dans laquelle la totalité de la perlite ajoutée est répartie d'une manière régulière dans la plaque. L'invention vise un procédé pour la fabrication de plaques notamment pour l'isolation acoustique, renfermant des fibres minérales, du kaolin, de la perlite expansée et de l'amidon, à partir d'une suspension aqueuse de ces composés que l'on verse sur un tamis pour éliminer l'eau de la suspension, après quoi le feutre obtenu encore humide est séché, puis transformé en plaques. Suivant l'invention, ce procédé est caractérisé en ce que pour préparer la suspension aqueuse précitée, on procéde comme suit a) on prépare une solution d'agent de réticulation anionique ou cationique, b) on ajoute cette solution à une suspension aqueuse de grains de perlite expansée, c) on ajoute au mélange obtenu un liant anionique ou cationique de mgme polarité que l'agent de rétention précité, d) on ajoute ensuite peu de tempos avant l'étape suivante un agent de flocculation de polarité de signe contraire a celui du liant et de l'agent de rétention, e) on ajoute le mélange obtenu à une suspension aqueuse de laine minérale, de kaolin et d'amidon, f) on ajoute une quantité supplémentaire d'agent de rétention, peu de temps avant l'application de la suspension résultante sur le tamis. ainsi, le but de l'invention est atteint en utilisant des grains de perlite présentant une charge superficielle active a l'égard des ions. Ce résultat est obtenu, en ajoutant à une suspension aqueuse un liant également électriquement actif et de même polarité sous la forme de grains solides et insolubles dans l'eau. Tous les constituants, perlite et grains de liant sont ainsi liés ensemble au moyen d'un agent de flocculation approprié à haut poids moléculaire. La suite du déroulement de la fabrication de la pulpe a lieu d'une manière connue, a savoir qu'on réalise une seconde suspension de fibres minérales, de kaolin, un liant solide non soluble dans l'eau ét éventuellement de poussière de plaques correspondant v des rebuts ou déchets de meulage des plaques. Les deux suspensions sont ensuite mélangées et ensuite, apyres ajout de l'agent de flocculation approprié, le mélange est appliqué sur le tamis en vue de la formation d'une feuille, pour réaliser une déshumidification en continu. Le séchage final est réalisé dans une étuve. Lors de cette opération, le liant est également activé, å la fois celui qui est li aux grains de perlite et celui qui constitue la majeure partie du liant, qui a été ajouté a la suspension aqueuse de laine minérale. Pour la préparation de la suspension de perlite, il convient d'utiliser de la perlite expansée sous forme de grains de taille inférieure å 1 mm, mais présentant en moyenne une taille comprise entre 0,3 et 0,9 mm. La suspension aqueuse présente avantageusement moins de 59 7. en volume de matières solides et de préférence entre 30 et 50 Z de matières solides. La surface électriquement neutre des grains de perlite est activée au moyen d'un enduit qui. est ajouté a la suspension sous une forme soluble. L'activité ou la polarité doit être déterminée par le liant électriquement actif. I1 a été constaté qu'un amidon modifié ayant une température basse de formation d'un gel influence de manière particulièrement favorable la résistance mécanique finale des plaques. De préférence, on utilise a cet effet, un ester phosphatique d'amidon qui présente sous sa forme commerciale un caractère superficiel anionique. A cet effet, on choisi comme enduit pour les grains de perlite également un agent de rétention anionique qu'on peut trouver dans la famille des polyacrylamides. Après un mélange convenable des composés, on ajoute au mélange final un agent de flocculation cationique haut poids moléculaire5 qui lie ensemble et individuellement les grains de perlite et d'amidon modifié. A cet effet, la suspension est préparée de la façon suivante 1000 parties en poids d'eau sont additionnées par 1 à 4 parties en poids d'une solution renfermant 0,25 X d'un agent de rétention anionique (ou cationique}. Selon la densité brute désirée pour les plaques, on ajoute au mélange en agitant jusqu'a 40 parties en poids de perlite, puis 2 a 6 parties en poids d'amidon modifié anionique (ou cationique). I1 est particulièrement important de respecter l'ordure des opérations précitées. Sous agitation légère et continues on ajoute 0,5 a 3 parties en poids de la solution å a,25 Z de l'agent de flocculation cationique (ou anionique). Cet ajout est effectué de préférence juste avant le mélange de cette suspension avec la seconde suspension renfermant la laine minérale. La préparation de cette seconde suspension est réalisée de façon connue. A 1000 parties en poids d'eau, on ajoute 8 a 15 parties en poids de laine minérale, 6 a 10 parties en poids de kaolin, éventuellement 3 a 6 parties en poids-de déchets de plaques correspondant a des rebuts et/ou de la poussière de moulage des plaques ainsi que i a 2 parties d'amidon brut. Les deux suspensions sont alors intimement mélangées et additionnées d'un puissant agent de flocculation cationique. Le mélange est effectué å raison de 2,5 a 3 parties de suspension de laine minérale. L'agent de flocculation est ajouté juste avant que la pulpe soit versée sur le tamis. L'effet de l'agent de flocculation s'étend ainsi également sur les grains de perlite et ces derniers sont inclus dans les flocons formés par le kaolin et les fibres de laine minérale. La cohésion de ces flocons est Si forte qu'une séparation entre les grains légers de perlite et le mélange de laine minérale et de kaolin n'est plus possible. L'invention apporte ainsi un progrès technique considérable a l'égard de l'état de la technique. La répartition homogène de tous les constituants de la pulpe est également maintenue pendant sa mise en forme de feuille sur le tamis allongé sur lequel la pulpe reste pendant une durée déterminée et où l'eau est évacuée lentement å travers le tamis. Après cette étape critique, une quantité d'eau additionnelle est évacuée par pressage et l'épaisseur de la feuille est calibrée avant que la feuille contenant encore de l'humidité soit chauffée dans une étuve. En mEme temps, l'amidon se gélifie en conférant, après séchage, a la plaque, sa résistance mécanique. Si l'on suit les conditions précitées, on obtient une plaque renfermant entre 10 et 30 X en poids de perlite, 25 a 35 Z en poids de laine minérale, 25-35 Z en poids de kaolin, environ 15 % en poids de déchets de plaques et 5 a S X d'amidon dont environ 1/3 d'amidon modifié et 2/3 d'amidon brut. La densité d'une telle plaque dépend fortement de la pression de compression réalisée lors du calibrage du feutre humide entre deux rouleaux. Des densités brutes inférieures å 190 kg/m3 peuvent être obtenues qrace au procédé que l'on vient de décrire. Cependant, si l'on désire obtenir des plaques répondant aux caractéristiques mécaniques requises pour le travail ultérieur, on doit se contenter de densités comprises entre 220 et 250 kg/m3, ce qui correspond néanmoins a un très important progrès par rapport a l'état de la technique. La résistance a la flexion des plaques obtenues est comprise entre 12 et 15 N/mm2. On donne ci-aprbs un exemple non limitatif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. EXEMPLE i) Préparation de la suspension de perlite. On ajoute à 4m3 d'eau, 40 1 d'une solution a 0,25Z d'un copolymère anionique de polyacrylamide et d'acide acrylique (commercialisé sous la marque "Hercofloc 884"). Après mélange convenable, on ajoute sous agitation 120 kg de perlite expansée en grains de taille comprise entre 0,3 et 0,9 mm. On ajoute ensuite 8 kg d'un ester phosphatique d'amidon (marque Retamyl fiP). Cette dispersion peut Entre stockée sous cette forme, sous agitation. Avant le mélange de cette dispersion avec la suspension de laine minérale, on ajoute au mélange précité 40 1 d'une solution a 0,25 X de polyacrylamide (marque "Reten 210B) qui permet de flocculer les ingrédients solides. 2. Préparation de la suspension de laine minérale. llm3 d'eau sont additionnés sous agitation énergique par 110 kg de laine minérale, 88 kg de kaolin, 60 kg de poussière de meulage et de déchets de plaques, ainsi que 16 kg d'amidon brut. Si aucun déchet ou rebut de plaques n'est utilisé5 les quantités des autres composés minéraux sont augmentées dans les mimes proportions. 3) Préparation du mélange 1) 1 2). Le mélange est effectué sous agitation permanente dans un mélangeur. Pour obtenir la flocculation, on ajoute successivement 40 1 d'une solution à 0,25 X de "Reten 210B". 4. Fabrication de la plaque. La pulpe obtenue en 3) est appliquée sur un tamis se déplaçant en continu, ob-elle est déshumidifiée. Après calibrage de l'épaîsser et séchage du feutre obtenu, on obtient une plaque ayant une densité brute égale a 240 kg/m3 et une résistance à la flexion égale a 15N/mm2. REVENDICTIONS t. Procédé pour la fabrication de plaques notamment pour l'isolation acoustique renfermant des fibres minérales, du kaolin, de la perlite expansée et de l'amidon, à partir d'une suspension aqueuse de ces composés que l'on verse sur un tamis pour éliminer l'eau de la suspension, après quoi le feutre obtenu encore humide est séché puis transformé en plaques, caractérisé en ce que pour préparer la suspension aqueuse précitée, on procède comme suit a) on prépare une solution d'agent de réticulation anionique ou cationique, b) on ajoute cette solution à une suspension aqueuse de grains de perlite expansée, c) on ajoute au mélange obtenu un liant anionique ou cationique de même polarité que l'agent de rétention précité, d) on ajoute ensuite, peu de temps avant l'étape suivante un agent de flocculation de polarité de signe contraire à celui du liant et de l'agent de rétention, e) on ajoute le mélange obtenu a une suspension aqueuse de laine minbrale, de kaolin et d'amidon, f) on ajoute une quantité supplémentaire d'agent de rétention peu de temps avant l'application de la suspension résultante sur le tamis. 2. Procédé conforme a la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise des grains de perlite de taille inférieure å 1 mm et de préférence comprise entre 0,3 et 0,9 mm. 3. Procédé conforme a l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on utilise pour activer électriquement les grains de perlite, un copolymère anionique de polyacrylamide et d'acide acrylique. 4. Procédé conforme a l'une des revendicatiqons 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on utilise en tant que liant un ester phosphatique d'amidon anionique. 5. Procédé conforme a l'une des revendications 1 a 4, caractérisé en ce qu'on utilise en tant qu'agent de flocculation un polyacrylamide. 6. Plaque d'isolation acoustique préparée conformément au procédé conforme a l'une des revendicatioqns 1 à 5 renfermant 10 a 30 % en poids de perlite, 25 a 35 Z en poids de laine minérale, 25 a 35 X en poids de kaolin et 5 a B X dwamidon, caractérisée en ce que la perlite est unformément répartie dans la masse de la plaque, la densité de celle-ci étant comprise entre 220 et 250 kg/m3 et sa résistance a la flexion comprise entre 12 et 15 Nfmmo.