Brevet FR2643972A1 — publié le 19900907

PROCEDE DE PREPARATION D'UN GARNISSAGE THERMIQUE- MENT ISOLANT, COMPRENANT DES FIBRES REFRACTAIRES OU RESISTANT AU FEU La présente invention concerne un procédé de prépa- ration d'un garnissage thermiquement isolant, contenant des fibres céramiques, réfractaires ou résistant au feu, par projection sur le substrat à isoler d'une matière de projection fibreuse constituée de fibres éventuellement coupées, d'au moins un liant sous forme d'une solution colloïdale de silice et/ou d'oxyde d'aluminium, ainsi que d'eau, la solution de liant étant, lors du processus de projection, ajeutée dans la buse de projection aux fibres sèches amenées pneumatiquement. La fabrication d'un garnissage thermiquement iso- lant par projection d'une matière de projection fibreuse est connue par le document EP O 213 707 A2. La matière de projection fibreuse utilisée dans le procédé de ce document contient outre les fibres céramiques un liant organique, par exemple un polymère organique, et un liant inorganique, par exemple un sol de silice colloï- dal SiO2. Une façon de procéder semblable pour la fabri- cation d'un garnissage isolant à l'aide d'une matière de projection fibreuse est également décrite dans les docu- ments US-PS 4 664 969 et US-PS 4 547 403, qui concernent des procédés o l'on peut utiliser également comme liant des solutions colloïdales d'oxyde d'aluminium ou d'hydroxyde d'aluminium, de silice ou de dioxyde de zir- conium. Lors de la projection du garnissage thermiquement isolant, la solution de liant est mélangée, lors du pro- cessus de projection, dans la buse de projection, aux fibres amenées pneumatiquement, et la matière de pro- jection fibreuse formée dans cette buse de projection est projetée, en tant que garnissage thermiquement iso- lant, sur les parois chaudes ou encore très chaudes. Un inconvénient des systèmes précédemment connus réside dans le fait qu'il n'est pas facile de maintenir une quantité constante de liant dans la masse fibreuse pro- jetée, parce que l'apport de solution de liant d'une part et des fibres amenées pneumatiquement d'autre part à la buse de projection ne reste pas toujours constant, de sorte que le garnissage thermiquement isolant obtenu par projection à l'aide des matières de projection fibreuses présente souvent des concentrations variables en liant. Ce fait est toutefois gênant, parce que d'une part la concentration du liant dans le garnissage iso- lant projeté et séché peut nuire aux propriétés de résistance au feu de ce dernier, et que d'autre part la résistance mécanique du garnissage isolant séché varie avec la concentration de l'agent liant qui y est con- tenu. Un autre inconvénient des systèmes de liant précé- demment connus réside dans le fait que, lors du séchage de la matière de projection fibreuse appliquée, il se produit souvent une migration du liant avec l'eau qui se déplace vers la surface lors du séchage. C'est pourquoi on a déjà essayé d'éviter, par.l'emploi de floculants ou agents de rétention, en particulier par l'emploi de flo- culants, une telle migration ou un tel déplacement du liant vers la surface lors du séchage. Le but de la présente invention est donc de mainte- nir constante la concentration du liant dans un garnis- sage thermiquement isolant préparé à l'aide d'une matière de projection fibreuse, afin que soient obtenues ainsi des propriétés de résistance au feu et également des propriétés mécaniques uniformes sur la surface for- mée par projection, et d'utiliser alors avantageusement un système liant qui ne présente pas les inconvénients des liants ou systèmes liants antérieurs, c'est-à-dire avec lequel il n'est nécessaire d'utiliser aucun agent de rétention spécial sous forme de floculants pour la plupart organiques, et qui fournit néanmoins des matiè- res fibreuses projetées et séchées qui contiennent le liant réparti de manière homogène et présentent donc des propriétés physiques et chimiques homogènes. Le procédé selon l'invention permet de résoudre ce problème et est caractérisé par le fait que: a) on utilise une solution de liant colorée, et b) la quantité de solution de liant apportée à la buse de projection est réglée par observation visuelle de l'intensité de la coloration de la matière fibreuse projetée de manière que l'intensité de coloration soit maintenue le plus possible constante. Selon une forme de réalisation préférée, on utilise comme colorant pour la coloration de la solution de liant le rouge Congo. L'utilisation du rouge Congo comme colorant s'est révélée particulièrement avantageuse, parce que ce colorant est stable dans les solutions col- loXdales de silice et/ou d'oxyde d'aluminium. Dans le procédé selon l'invention, on emploie, comme fibres céramiques, réfractaires ou résistant au feu, les fibres connues en soi dans ce domaine, qui sont caractérisées habituellement par leur température de classification, par exemple 1260 C ou 1600 C. En ce qui concerne ces fibres céramiques, il s'agit habituellement 2643972- de fibres d'aluminosilicate ou également de fibres d'oxyde d'aluminium dans le cas de températures d'emploi plus élevées. Ces fibres peuvent être éventuellement coupées de manière connue en soi, c'est-à-dire que leur longueur peut être limitée à moins de 50 ou moins de mm. Les liants sous forme de solutions colloïdales de silice et/ou d'oxyde d'aluminium utilisés dans le pro- cédé selon l'invention sont des matériaux courants, con- nus en soi. En ce qui concerne les solutions colloïdales de silice, également désignées sous le nom de sols de silice, il s'agit de solutions aqueuses de silice col- loïdale, qui présentent habituellement une concentration en SiO2 comprise entre 20 et 40 % en poids, rapportée au sol livré. En ce qui concerne les solutions colloïdales d'oxyde d'aluminium, il s'agit de sols d'oxyde d'alumi- nium ou d'hydroxyde d'aluminium (boehmite), qui sont également des liants courants pour les matières de pro- jection fibreuses. Dans le procédé selon l'invention, on ajoute à un poids à l'état sec de 100 kg de fibres un poids à l'état sec de 6 à 20 kg de silice et/ou d'oxyde d'aluminium, à chaque fois sous la forme de solutions colloïdales ou sols. Les sols de liant livrés couramment aux concentra- tions sus-indiquées sont alors dilués avec de l'eau de telle manière que la quantité d'eau ajoutée dans la buse de projection à 100 kg de fibres atteigne 150 à 300 1. La quantité d'eau ajoutée à un poids déterminé de fibres dépend alors des conditions particulières de la projec- tion, en particulier de l'épaisseur de la couche à pro- jeter et du pouvoir absorbant du substrat à isoler avec la matière de projection fibreuse. Evidemment il est possible de projeter l'une après l'autre, d'une manière connue en soi, plusieurs couches de la matière de projection fibreuse, la couche projetée d'abord étant avantageusement séchée au préalable et éventuellement exposée à une température supérieure à C, pour qu'une première prise des fibres avec le liant puisse avoir lieu. Selon une autre forme de réalisation du procédé, on utilise une solution de liant, qui contient comme autre constituant une substance qui provoque une variation du pH de la solution de liant lors d'une élévation de tem- pérature. Selon un de ces modes de réalisation avantageux, le système liant contient une substance qui libère NH3 lors- que la température s'élève, par exemple l'urée. Selon un autre mode de réalisation préféré, le sys- tème liant contient 1 à 6 parties en poids, de préfé- rence 1,5 à 4 parties en poids, d'urée pour 100 parties en poids, calculées en substance exempte d'eau, de SiO2 et/ou A1203 contenus dans les solutions colloïdales de silice et/ou d'oxyde d'aluminium. Selon un autre mode de réalisation, on utilise comme liant aussi bien la silice que l'oxyde d'aluminium sous forme de solutions colloi- dales ou solsle rapport en poids de SiO2 à A1203 attei- gnant 80:20 à 20:80. Selon un autre mode de réalisation préféré, la valeur du pH de la solution de liant, qui contient des solutions colloïdales de silice et/ou d'oxyde d'alumi- nium ainsi que la substance provoquant une variation de la valeur du pH lors d'une élévation de la température, est réglée, à l'aide d'un acide, avantageusement l'acide chlorhydrique, à 2,0 à 4,0 et en particulier de préfé- rence à 2,5 à 3,0. Lors de la mise en oeuvre de matières de projection fibreuses, on peut utiliser non seulement ces fibres céramiques, mais aussi d'autres matériaux réfractaires et/ou résistant au feu, à grain fin et/ou en fines par- ticules, par exemple Si02, A1203, la chamotte, le kaolin, le dioxyde de zirconium, le silicate de zirconium, le dioxyde de titane, et/ou l'oxyde de chrome pulvérulents. Par matériaux à grain fin et/ou en fines particules il faut entendre également des matériaux formés dits pyrogénés, dont la taille de grain se situe dans la zone du nanomètre, tels que par exemple SiO2, A1203, ZrO2 pyro- génés. Lors de la mise en oeuvre de matières de projection fibreuses, on projette habituellement des fibres sèches, éventuellement fragmentées ou coupées, éventuellement avec d'autres matériaux réfractaires ou résistant au feu, finement divisés, dans un dispositif du type canon, de l'eau étant ajoutée à la partie avant du canon ou buse de projection. On peut utiliser avantageusement à la place d'eau le système liant coloré, qui contient comme autre constituant une substance qui provoque une variation de la valeur du pH de la solution de liant lors d'une élévation de la température. L'élévation de la température entraine une variation de la valeur du pH, habituellement vers les valeurs plus élevées du fait de la libération de NH3, de sorte que l'agent liant sous forme de silice ou d'oxyde d'aluminium est fixé sur les fibres individuelles ou sur les matériaux finement divi- sés. Le système liant coloré utilisé conformément à l'invention, qui contient des solutions colloïdales de silice et/ou d'oxyde d'aluminium ainsi que, éventuelle- ment, la substance entrainant une variation de la valeur du pH de la solution de liant lors d'une élévation de la température, en particulier l'urée, est stable au sto- ckage aux températures normales de conservation et pos- sède une durée de conservation qui est semblable à celle des sols de silice ou sols d'oxyde d'aluminium courants. Les sols de silice ou les sols d'oxyde d'aluminium introduits dans les systèmes liants sont également qua- lifiés de sols de dioxyde de silicium ou sols d'hydro- xyde d'aluminium, étant entendu qu'il est admis pour ces derniers qu'ils contiennent de l'hydroxyde d'aluminium (boehmite) colloïdal. L'invention est expliquée plus en détails à l'aide des exemples suivants. Exemple 1 On utilise des fibres coupées ayant une température de classification de 1260 C, constituées d'aluminosili- cate de composition 47 % A1203 / 53 % SiO2. Les fibres sont des fibres coupées dont environ 50 % en poids pré- sentent une longueur de 20 à 50 mm et 50 % en poids pré- sentent une longueur de fibres inférieure à 20 mm. On mélange ensemble, à part, 40 kg de sol de SiO2 courant ayant une teneur en matières solides de 40 % en poids de SiO2, 180 kg d'eau et 4 g de rouge Congo. En utilisant une machine de projection rotative classique, comme celle également utilisée pour la pro- jection de matières plastiques, on amène pneumatiquement ces fibres et on les mélange dans la buse de projection avec la solution de liant colorée, la quantité de solu- tion de liant ajoutée dans la buse de projection pouvant être ajustée. On peut utiliser pour cela une buse annu- laire à eau classique, l'emploi de buse de projection particulière n'est pas nécessaire. Ce réglage a lieu par observation visuelle de l'intensité de la coloration de la matière fibreuse projetée sur une paroi de four très chaude, l'intensité de la coloration et donc en fin de compte la concentration en agent liant présente dans le revêtement isolant pouvant être réglées et maintenues le plus possible constantes. Exemple 2 On incorpore par mélange dans 900 1 d'eau 288 kg de sol d'oxyde d'aluminium contenant 57,6 kg de A1203, pour constituer une quantité de réserve de solution de liant stable au stockage. On ajuste ensuite la valeur du pH à 2,5 à 3,0 à l'aide d'acide chlorhydrique. Puis on incor- pore par mélange 36 kg de sol de silice contenant 14,4 kg de SiO2, et on ajoute ensuite 3,25 kg d'urée dis- sous dans 5 1 d'eau chaude. La valeur du pH est ensuite à nouveau ajustée à 2,5 à 3,0 par addition d'acide chlorhydrique. On ajoute comme colorant le rouge Congo, comme dans l'Exemple 1. Dans cette solution de liant le rapport SiO2:Al203 est égal à 20:80. Le système liant ainsi préparé est mis en oeuvre avec des fibres céramiques lors de l'application d'une matière de projection fibreuse selon le mode opératoire décrit dans le document EP 0 213 707 A2, l'addition de liant dans la buse de projection étant ajustée. Lors du séchage, la matière de projection fibreuse appliquée sur une paroi de four très chaude ne présente aucune migration du liant vers sa surface. Revendications 1. Procédé de préparation d'un garnissage thermi- quement isolant, comportant des fibres céramiques, réfractaires ou résistant au feu, par projection sur le substrat à isoler d'une matière de projection fibreuse constituée de fibres éventuellement coupées, d'au moins un liant sous forme d'une solution colloïdale de silice et/ou d'oxyde d'aluminium ainsi que d'eau, la solution de liant étant, lors du processus de projection, ajoutée dans la buse de projection aux fibres sèches amenées pneumatiquement, caractérisé par le fait que: a) on utilise une solution de liant colorée, et b) la quantité de solution de liant ajoutée dans la buse de projection est réglée par observation visuelle de l'intensité de la coloration de la matière fibreuse projetée de façon que l'intensité de coloration soit maintenue le plus possible constante. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on utilise le rouge Congo en tant que colorant pour colorer la solution de liant. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé par le fait que l'on ajoute un poids à l'état sec de 6 à 20 kg de silice et/ou d'oxyde d'aluminium à un poids à l'état sec de 100 kg de fibres. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on emploie une solution de liant colorée qui contient, en tant que constituant supplémentaire, une substance qui provoque une variation de la valeur du pH de la solution de liant lors d'une élévation de la température. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on utilise, comme constituant supplé- mentaire, une substance libérant NH3 lors d'une élévation de la température. O10 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'on utilise, comme constituant supplé- mentaire, l'urée. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'on utilise l'urée en une quantité de 1 à 6 parties en poids, de préférence 1, 5 à 4 parties en poids, pour 100 parties en poids de SiO2 et/ou A1203. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 4 à 7, caractérisé par le fait que l'on utilise des solutions colloïdales de silice et d'oxyde d'alumi- nium dans le rapport SiO2:A1203 de 80:20 à 20:80. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 4 à 8, caractérisé en ce que l'on ajuste la valeur du pH de la solution de liant à 2,0 à 4,0 à l'aide d'un acide.