Brevet FR2700163A1 — publié le 19940708

"Procédé pour la fabrication d'un matériau de construction" Le procédé de l'invention est caractérisé en ce qu'on réalise une suspension de fibres de papier dans de l'eau, on mélange à cette suspension de la chaux et on y ajoute une solution d'au moins un sulfate ou carbonate d'un sel métallique mono- ou trivalent dans des proportions stoechiométriques conduisant, par action sur la chaux, à l'obtention de sels alcalino-terreux de nature complexe sans excédent notable de ce sel métallique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le sel métallique trivalent est du sulfate d'aluminium ajouté dans la proportion stoechiométrique de 6 pour 1 pour aboutir à la formation de lignosulfoaluminate de calcium. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le sel métallique monovalent est du carbonate de sodium ajouté dans la proportion stoechiométrique de 1 pour 1 pour aboutir à un lignocarbonato-alcalin métallique. L'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 représente, après agrandisse ment de 9800 fois, la photographie en microscopie électronique d'un matériau obtenu par mélange d'un sulfo-aluminate de calcium sur des fibres de cellulose, - la figure 2 représente, après un même agrandissement, le ligno-sulfo-aluminate de calcium obtenu conformément à l'invention. La présente invention a en conséquence pour but la réalisation d'un matériau de construction d'une très grande dureté, léger, isolant phonique et thermique et qui puisse en outre être moulé, coupé, percé de manière simple pour aboutir à la réalisation de panneaux, carreaux, profilés, etc. pouvant valablement être mis en oeuvre en tant que matériau de construction. Le procédé de l'invention met en oeuvre de la fibre de papier issue de préférence de déchets de papier encré ou non, de cartons usagés, qui sont déchiquetés et désintégrés dans un broyeur ou un déchiqueteur de façon à former une suspension fibreuse dans l'eau comprenant de 2 à 10 % de fibres. Cette solution est ensuite introduite dans un défibreur et agitée pendant 5 minutes de façon à obtenir une suspension lignocellulosique homogène, de degré Schopper compris de préférence entre 40 et 50. Cette suspension lignocellulosique est introduite dans un déliteur muni de préférence d'une grande pale d'agitation, dans lequel on introduit la quantité de chaux prévue, Ca(OH)2 ou CaO tout en maintenant l'agitation. Cette agitation est poursuivie de 15 à 20 mn après introduction de la chaux de façon que celle-ci réagisse complètement sur la fibre cellulosique et afin d'obtenir des liaisons physico-chimiques très stables de nature alcalino-cellulosique. Suivant 1 invention, il est ensuite prévu d'ajouter au produit obtenu au moins un sulfate d'ion métallique mono- ou trivalent dans une proportion stoechiométrique conduisant, par action sur la chaux, à l'obtention de sels alcalino-terreux de nature complexe sans excédent notable de ce sel métallique. Ainsi, dans le cas où le sel métallique trivalent est du sulfate d'aluminium, ce dernier est ajouté dans la proportion stoechiométrique de 6 pour 1 pour aboutir à la formation d'un ligno-sulfo-aluminate de calcium, c'est-à-dire un sel alcalino-terreux insoluble qui, après filtration, permet d'aboutir à une pâte consistante et cohésive susceptible d'être compactée, moulée et séchée de façon à réaliser l'élément de construction de forme et de dimensions désirées et possédant les caractéristiques physiques précédemment indiquées. Ce matériau de construction pourra comporter jusqu'à 50 % de fibres cellulosiques. Sa densité sera comprise entre 0,5 et 0,7. La solution de sulfate d'aluminium sera préparée dans un mélangeur avec une concentration en poids de 25 g dans l'eau, cette solution étant ensuite introduite en moins de deux minutes dans le déliteur contenant le produit obtenu par réaction de la chaux sur la cellulose, de façon à former des cristaux en aiguilles de ligno-sulfo-aluminate de calcium suivant la réaction Lignocellulose + 6 Ca (OH)2 + Al2(SO4)3 + 25 H2O lignosulfo-aluminate de calcium (3 CaO, Al203, 3 CaSO4, 31 H2O) Cette réaction est poursuivie pendant 20 à 30 minutes. Cette réaction, réalisée de façon à mettre en oeuvre 6 parts de sulfate d'aluminium pour une part de chaux, permet d'aboutir au matériau représenté sur la figure 2 ci-jointe après un agrandissement de 9800 fois. On peut constater les différences de structure de ce matériau avec celui représenté sur la figure 1, obtenu par le mélange d'un sulfo-aluminate de calcium sur des fibres, c'est-à-dire sur des fibres non préalablement délitées traitées par la chaux. Cette réaction est conduite dans des proportions de 6 pour 1 étant donné que le sulfate d'aluminium est trivalent, ce qui permet d'aboutir à ce ligno-sulfo-aluminate de calcium et non pas à un sulfate de calcium comme on l'obtiendrait si cette proportion n'était pas, pour l'essentiel, respectée. On remarque en effet sur la figure 2 que le procédé de l'invention conduit à des complexes lignocellulosiques très stables à structure aiguille et fibres enchevêtrées constituant un véritable ciment minéral. Par contre, si les proportions de sulfate d'aluminium et de chaux ne sont pas respectées, on aboutit à un sulfate de calcium qui ne présente aucune caractéristique physique permettant de l'utiliser valablement comme matériau de construction et qui nécessiterait donc l'utilisation d'un liant tel que du ciment, pour aboutir à un matériau de construction possédant des propriétés mécaniques satisfaisantes. La suspens ion du matériau obtenu conformément à l'invention et représentée sur la figure 2, présente un pH compris entre 7,5 et 7,9, une densité de 1,1 à 1,2 et une concentration en matière active de 7 à 15 %. De préférence, un barbotage de gaz carbonique à faible débit est réalisé dans un déliteur muni d'un buse de dégazage contenant la suspension ligno-cellulosique déjà traitée par la chaux, suivant la réaction lignocellulose + 2H+ + CO32- + Ca2+, 20H- lignocellulose - CaCO3 + 2H2O De cette façon, les fibres lignocellulosi ques sont enrobées de cristaux de carbonate de calcium (type aragonite ou calcite) conduisant à une structure très table et de grande cohésion. Si le sel métallique mis en oeuvre au lieu d'être trivalent est monovalent comme le carbonate de sodium, ce dernier est ajouté dans la proportion stoechiométrique de 1 pour 1 afin d'aboutir à la formation d'un ligno-carbonate alcalin. Dans ce cas, la solution de carbonate de sodium est préparée dans un mélangeur à la concentration de 40 % dans l'eau et est introduite dans le déliteur contenant la suspension lignocellulosique. I1 se produit alors la réaction suivante Lignocellulose - Na2CO3 + Ca(OH)2 - > lignocellulose + CaCO3 + 2 NaOH La suspension fibreuse obtenue, qu'il s'agisse d'un lignosulfoaluminate de calcium ou autre sel ou un lignocarbonate de calcium ou autre alcalinoterreux, est ensuite filtrée sur une toile métallique cylindrique ou sur un filtre à bande permettant d'obtenir une réduction d'eau de 93-85 % à 20-30 %. La pâte obtenue très consistante et très cohésive, est alors introduite suivant les utilisations, dans une presse-compacteur et séchée au four à 70"C ou moulée dans une batterie de cylindres chauffants à 70"C de façon à obtenir des produits pouvant être utilisés comme panneaux, carreaux, profilés, etc. dans l'industrie du bâtiment. Les proportions de chaux et de sel métallique mono- ou trivalent seront idéalement établies en fonction de leur valence, c'est-à-dire 6 pour 1 pour le sulfate d'alumine, 1 pour 1 pour le carbonate de sodium, 1 pour 1 pour le sulfate de sodium, 1 pour 1 pour le sulfate de potassium. Cependant, les proportions réelles mises en oeuvre pourront s'écarter légèrement de ces proportions idéales. Ainsi, par exemple, si la quantité de sulfate d'alumine s'écarte du support de 6 pour 1 on obtiendra, pour l'excédent, la production de sulfate de chaux alors que dans le cas de la mise en oeuvre de sulfate de sodium, il ne conviendra pas de dépasser le rapport de 1 pour 1 sous peine d'aboutir à la production de soude pour l'excédent. REVENDICATIONS 1) Procédé pour la fabrication d'un matériau de construction, caractérisé en ce qu'on réalise une suspension de fibres de papier dans de l'eau, on mélange à cette suspension de la chaux et on y ajoute une solution d'au moins un sulfate ou carbonate d'un sel métallique mono- ou trivalent dans des proportions stoechiométriques conduisant, par action sur la chaux, à l'obtention de sels alcalino-terreux de nature complexe sans excédent notable de ce sel métallique. 2) Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le sel métallique trivalent est du sulfate d'aluminium ajouté dans la proportion stoechiométrique de 6 pour 1 pour aboutir à la formation de lignosulfoaluminate de calcium. 3) Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le sel métallique monovalent est du carbonate de sodium ajouté dans la proportion stoechiométrique de 1 pour 1 pour aboutir à un lignocarbonato-alcalin métallique. 4) Les matériaux de construction obtenus par la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.