Brevet FR2686123A1 — publié le 19930716

Procédé de réalisation de barrage ou de remplissage avec des résines phénoliques auto-moussantes, en particulier dans le domaine minier La présente invention concerne le domaine de l'exploitation minière, en particulier la fermeture de galeries ou la consolidation de parois de mines, et a pour objet un procédé de réalisation de barrage ou de 5 remplissage avec des résines phénoliques auto-moussantes, en particulier dans le domaine minier. Dans le cadre de l'exploitation minière, et no- tamment de celle du charbon, les résines phénoliques, qui sont bien connues pour leurs propriétés de résistance au10 feu et de faible émission de fumée, sont d'une utilisa- tion très courante. A cet effet, FR-A-2 457 964 décrit différentes résines phénoliques catalysées avec un ou plusieurs aci- des forts et qui s'expansent sous l'effet de l'évapora-15 tion d'un liquide porogène, généralement constitué par un chlorofluorocarbone (C F C) tel que le trichloro- trifluoroéthane La réaction résine-catalyseur est une réaction de type exothermique, qui libère des calories provoquant un échauffement et la vaporisation du liquide20 porogène. Ce procédé de moussage connu, de même que d'au- tres procédés existants, présentent, cependant, un cer- tain nombre d'inconvénients En effet, le moussage à froid, c'est-à- dire à une température comprise entre 10 C25 et 15 OC, est impossible du fait que la chaleur de réac- tion est insuffisante pour obtenir le réchauffement du mélange, à savoir la résine et le catalyseur, jusqu'à ob- tention de la température d'évaporation du liquide poro- gène. Il résulte de cette réaction un duroplaste mal catalysé, friable et pratiquement non expansé En conclu- sion, pour l'obtention d'une mousse acceptable, il est nécessaire de préchauffer les matières premières à une 5 température comprise entre 18 'C et 20 'C, ou alors de sto- cker lesdites matières premières dans des locaux tempé- rés. En outre, les résines utilisées sont générale- ment mises en oeuvre au moyen de pompes doseuses, d'o le mélange résine- catalyseur sort, selon des procédés con- nus, sous forme liquide au niveau de la tête de mélange et ne s'épaissit qu'au bout de quelques minutes de réac- tion Lorsque l'effet de masse est obtenu, le mélange chauffe, puis, dès que la température interne atteint une15 valeur comprise entre 300 C et 600 C, qui correspond au point d'ébullition du type de porogène choisi, s'expanse. Ce procédé de remplissage de vides par moussage nécessite, cependant, toujours un coffrage étanche afin d'éviter la perte ou l'écoulement des produits utilisés.20 Enfin, les résines phénoliques expansées in-situ, utilisées actuellement, mettent toutes en oeuvre des agents porogènes à base de C F C qui interviennent dans la destruction de la couche d'ozone et seront de ce fait à proscrire dans le cadre de toute nouvelle réalisa-25 tion. Des procédés de moussage aux carbonates généra- lement associés à des C F C ont été essayés sans succès dans le passé. Les formulations existant actuellement sont di- tes à trois composants, à savoir résine-carbonates- catalyseur. D'autres formulations nécessitent un mélangeur continu résine- carbonate, afin d'éviter la sédimentation qui entraînerait un moussage disparate ou inexistant.35 Ces procédés connus sont inutilisables dans le domaine minier, qui nécessite la mise en oeuvre d'un ma- 3 tériel simple et robuste, une structure de mousse régu- lière et en particulier des résols formulés dont la durée de vie dépasse plusieurs mois. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet un procédé de réa- lisation de barrage ou de remplissage avec des résines phénoliques auto-moussantes, en particulier dans le do- maine minier, caractérisé en ce qu'il consiste à effec-10 tuer un mélange d'une résine de moussage comportant comme agent porogène du bicarbonate de sodium avec un cataly- seur contenant notamment des acides sulfoniques, afin de réaliser, même à basse température, une transformation quasi instantanée en mousse avec un gonflage très rapide,15 sans nécessiter la mise en place d'un coffrage jointif et étanche. Le bicarbonate de sodium réagit chimiquement, au contact du catalyseur, avec les acides sulfoniques ou analogues, et dégage au cours de cette réaction du gaz20 carbonique C 02. Le gaz ainsi dégagé permet un gonflage quasi instantané du mélange résine-catalyseur et une transfor- mation en mousse, quelle que soit la température des pro- duits de base, la réaction chimique acide-bicarbonate25 étant indépendante de la température. Une telle caractéristique est plus particuliè- rement intéressante dans le domaine minier, certaines zo- nes froides, telles que les entrées d'air, les galeries peu profondes, ne permettant pas l'utilisation de mousse30 phénolique à base de C F C, du fait que la température du mélange résine-catalyseur ne peut pas atteindre la température d'évaporation des C F C. En outre, le mélange ainsi obtenu permet la réalisation d'une mousse ininflammable et non sujette à post-combustion et le mélange moussant peut être projeté 4 directement sur la roche, le charbon ou tout autre maté- riau, dont il assurera une isolation contre la chaleur, les gaz et l'air. De plus, la réaction de la résine phénolique à base de bicarbonate avec le catalyseur acide s'effectuant de manière pratiquement instantanée, le mélange sortant de l'appareil de mise en oeuvre mousse et fige très rapi- dement, de sorte que la construction de coffrages étan- ches, qui sont généralement onéreux, peut être évitée,10 ainsi que la perte de produit par écoulement lors du rem- plissage de grandes cavités. Un autre avantage essentiel de l'invention ré- side dans le fait que la mousse phénolique, qui est pro- duite instantanément, présente un volume initial donné15 qui augmente progressivement jusqu'à neutralisation com- plète du carbonate Cette propriété, qui consiste en un développement d'une seconde poussée, est très importante dans le domaine minier En effet, le moussage instantané remplit partiellement le vide, tandis que la seconde20 poussée assurera le remplissage intégral du vide et la mise en pression, ce qui provoque l'étanchéité parfaite au gaz. La résine pour la mise en oeuvre de ce procédé est avantageusement un bi- composant, dont les parties ont une durée de vie supérieure à plusieurs mois, et est constituée par un composant résine comportant un résol, de l'eau, du bicarbonate de sodium, un thixotropant et des charges minérales et par un composant catalyseur com- portant de l'acide phénolsulfonique, de l'acide toluène-30 sulfonique, de l'acide benzène sulfonique, de l'acide xy- lène sulfonique, de l'acide sulfurique et de l'eau. A titre d'exemple, la résine à deux composants présente la composition préférentielle suivante: Composant résine résol 60 % à 80 % eau: 0 % à 10 % bicarbonate de sodium: 5 % à 15 % 5 thixotropant (silice): 0,5 % à 3 % charges minérales: O % à 10 % Composant catalyseur: acide phénolsulfonique: 40 % à 60 % acide toluènesulfonique: 10 % à 20 % acide benzène sulfonique: O % à 10 % acide xylène sulfonique: O % à 10 % acide sulfurique: 10 % à 25 % eau: 10 % à 20 % Grâce à l'invention, il est possible de réali- ser des barrages ou des remplissages au moyen de résines phénoliques auto-moussantes à expansion très rapide et ne contenant pas de C F C, en particulier dans le domaine minier. En outre, le procédé conforme à l'invention peut être mis en oeuvre même à des températures relative- ment basses, notamment proches de 20 C, et sans nécessiter de moyen de coffrage jointif. Enfin, le procédé conforme à l'invention peut être mis en oeuvre au moyen de coffrages sommaires, c'est-à-dire dont l'étanchéité peut être relative, ces coffrages pouvant être réalisés au moyen de planches grossières non jointives, éventuellement avec recouvre- ment au moyen d'une toile non étanche, le suintement de la mousse en expansion à travers les parties non jointi-30 ves étant limité à une très faible part, du fait de l'ex- pansion très rapide. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution35 des divers composants, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé de réalisation de barrage ou de rem- plissage avec des résines phénoliques auto-moussantes, en particulier dans le domaine minier, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer un mélange de deux composants, 5 à savoir une résine de moussage comportant comme agent porogène du bicarbonate de sodium et un catalyseur con- tenant notamment des acides sulfoniques, afin de réali- ser, même à basse température, une transformation quasi instantanée en mousse avec un gonflage très rapide, sans10 nécessiter la mise en place d'un coffrage jointif et étanche. 2 Résine à deux composants pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractéri- sée en ce qu'elle est avantageusement un bi-composant,15 dont les parties ont une durée de vie supérieure à plu- sieurs mois, et est constituée par un composant résine comportant un résol, de l'eau, du bicarbonate de sodium, un thixotropant et des charges minérales et par un compo- sant catalyseur comportant de l'acide phénolsulfonique,20 de l'acide toluènesulfonique, de l'acide benzène sulfoni- que, de l'acide xylène sulfonique, de l'acide sulfurique et de l'eau. 3 Résine, suivant la revendication 2, caracté- risée en ce qu'elle présente la composition préférentiel- le suivante: Composant résine résol 60 % à 80 % eau: O % à 10 % bicarbonate de sodium: 5 % à 15 %30 thixotropant (silice): 0,5 % à 3 % charges minérales: O % à 10 % Composant catalyseur: acide phénolsulfonique: acide toluènesulfonique: acide benzène sulfonique: acide xylène sulfonique: acide sulfurique: eau: % à 60 % % à 20 % 0 % à 10 % 0 % à 10 % % à 25 % % à 20 %