Brevet FR2745887A1 — publié le 19970912

L'invention concerne des matériaux d'isolation thermique constitués d'une couche de fibres minérales ainsi qu'un procédé de production de ces matériaux. L'invention concerne également des isolations thermiques pour cuisinières. Pour les matériaux d'isolation thermique composés de fibres minérales, on utilise couramment des liants organiques. Toutefois, à des températures élevées, les liants organiques se décomposent et forment des substances organiques malodorantes. En particulier, la formation de formaldéhyde à partir de liants organiques est considérée comme problématique. Ce problème est particulièrement évident en ce qui concerne les matériaux d'isolation thermique destinés à être utilisés pour l'isolation thermique de cuisinières dans lesquelles des températures élevées sont nécessairement appliquées et des gaz malodorants peuvent être libérés dans l'environnement humain, par exemple une cuisine. Les propositions visant à utiliser des liants inorganiques à la place de liants organiques pour les fibres minérales afin de produire des matériaux d'isolation thermique n'ont pas été couronnées de succès jusqu'à présent. Dans de nombreux cas, les liants inorganiques présentent un faible pouvoir liant et d'autres liants inorganiques sont très hygroscopiques avec les effets indésirables que cela entraîne. En raison de l'adsorption d'eau des liants inorganiques hygroscopiques, l'épaisseur du matériau d'isolation thermique augmente et une application précise n'est pas possible. De plus, l'adsorption d'eau peut entraîner des courts-circuits électriques, notamment si les matériaux isolants sont en contact avec les fils d'une cuisinière électrique. On a constaté de manière surprenante que les problèmes décrits peuvent être résolus et qu'il est possible de proposer des liants inorganiques pour fibres de verre excellents, contenant des phosphates d'aluminium spécifiques. L'invention concerne en particulier un matériau d'isolation thermique comprenant un mat de fibres minérales imprégnées d'un liant inorganique, dans lequel la composition initiale du liant comprend des mono et/ou biphosphates d'aluminium avec un rapport molaire de A1203 par rapport à P205 compris entre 0,33 et 0,67. De manière surprenante, on a constaté que ces liants inorganiques ont un très bon pouvoir liant et ne présentent pas une adsorption d'eau excessive. Le terme "fibres minérales" utilisé dans la présente description doit être interprété comme englobant tous les types de fibres inorganiques, en particulier les fibres de verre et les fibres de roche, souvent appelées aussi laine de verre et laine de roche. Le mat est produit en continu, les fibres de verre filé étant déposées sous la forme d'un mat réparti statistiquement dans toutes les directions sur une bande transporteuse. A mesure que les fibres tombent sur la bande transporteuse, on pulvérise sur elles le liant liquide. Le mat est ensuite introduit dans un four de vulcanisation pour durcir le liant. Habituellement, les fibres minérales sont imprégnées d'une solution aqueuse du liant inorganique. La concentration de la solution aqueuse peut être comprise entre 6 et 18 %, et elle est de préférence comprise entre 8 et 10 % environ. Après imprégnation, on effectue un traitement thermique de préférence dans une plage de température comprise entre 100 et 350 C, et plus particulièrement entre 170 et 180 C environ, la liaison des fibres minérales par le liant étant obtenue au cours de ce traitement thermique. En ce qui concerne le liant inorganique, le rapport molaire préféré de A1203 par rapport à P205 est compris entre 0,4 et 0,6. Une autre amélioration très importante et surprenante du liant inorganique en ce qui concerne la réduction de l'hygroscopie consiste à inclure de l'oxyde de calcium (CaO) dans la composition de liant initiale. La plage préférée en ce qui concerne l'ajout d'oxyde de calcium dans la composition de liant initiale se situe entre 2 et 10 % en poids. Dans ce cas et tout au long de la description et des revendications, le pourcentage en poids doit toujours être entendu comme étant calculé à l'état sec bien que l'ajout puisse se faire sous la forme d'une solution aqueuse. Il est également possible de rajouter à la composition de liant initiale, et ce avec un effet positif surprenant, de l'ammoniaque, qui est généralement rajouté sous la forme d'une solution aqueuse. La quantité préférée d'ammoniaque dans la composition de liant initiale est comprise entre 1 et 8, et de préférence entre 2 et 6 % en poids ramené au NH3. Il est particulièrement préféré d'ajouter à la fois de l'oxyde de calcium et de l'ammoniaque à la composition de liant initiale de phosphates d'aluminium, de préférence à raison de 2 à 10 % en poids pour l'oxyde de calcium et de 1 à 8 % en poids pour l'ammoniaque. La quantité de liant inorganique utilisée, calculée à l'état sec, se situe de préférence dans la plage de 2 à 25 % en poids, et plus particulièrement de 5 à 15 % en poids ramené à la fibre minérale. Le procédé utilisé dans la présente invention pour produire un matériau isolant constitué d'une couche de fibres minérales consiste à imprégner les fibres minérales avec un liant comprenant des mono et/ou biphosphates d'aluminium avec un rapport molaire de A1203 par rapport à P205 compris entre 0,33 et 0,67, et le cas échéant de l'oxyde de calcium et/ou de l'ammoniaque, et ensuite à soumettre le matériau isolant à un traitement thermique. La composition de liant initiale utilisée dans ce procédé comprend, en plus du phosphate d'aluminium, de préférence de 2 à 10 % en poids d'oxyde de calcium et de 1 à 8 % en poids d'ammoniaque. Les matériaux d'isolation thermique selon la présente invention conviennent tout particulièrement pour l'isolation thermique d'appareils ménagers tels que des cuisinières. La présente invention est illustrée plus en détail par des exemples. ExemDle 1 On prépare une composition initiale de liant inorganique composée de mono et biphosphate d'aluminium et présentant un rapport molaire de A1203 par rapport à P205 de 0,4. Une solution aqueuse de cette composition de liant à la concentration de 10 % est pulvérisée sur une couche de fibres de verre à raison de 4 % en poids. La couche imprégnée est soumise à un traitement thermique à C pendant 2 minutes. Le matériau d'isolation thermique obtenu présente un très bon pouvoir liant et une faible adsorption d'eau. Exemple 2 Cet exemple montre l'avantage de l'ajout d'oxyde de calcium et/ou d'ammoniaque dans la composition de liant inorganique. En effet, il permet de réduire l'hygroscopie, en d'autres termes l'adsorption d'humidité. On sèche des compositions de liant désignées par les lettres A à E sous forme de solution aqueuse pendant 60 minutes à 180 C. Le produit obtenu est broyé et placé dans un récipient puis testé pour déterminer l'adsorption d'eau en mesurant l'augmentation de poids dans diverses conditions de stockage. La première série d'essais se fait à la température ambiante et à une humidité relative (HR) comprise entre 60 et 70 % pendant 90 h. La seconde série d'essais se fait également à la température ambiante mais avec une humidité relative (HR) de 100 % pendant 90 h. Les compositions des liants et les résultats des essais exprimés en pourcentage d'augmentation de poids sont indiqués dans le tableau ci-après. A partir des données des essais, il est évident que les compositions de liants inorganiques qui, en plus du phosphate d'aluminium, contiennent de l'oxyde de calcium et de l'ammoniaque, donnent les meilleurs résultats, c'est-à-dire qu'elles n'absorbent pratiquement pas d'humidité du tout. 6 2745887 Tableau Liant Composition 90 h 90 h (parties) temp. temp. ambiante ambiante à 70 % HR 100 % HR A Al-Ph 96 24,2 72,9 CaO 4 NH3 0 B Al-Ph 96 6,0 61,0 CaO 4 NH3 2 C Al-Ph 96 0,1 15,4 CaO 4 NH3 4 D Al-Ph 96 0,1 7,0 CaO 4 NH3 6 E Ai-Ph 96 0,1 1,7 CaO 4 NH3 8 Al-Ph = Phosphate d'aluminium Exemple 3 On utilise la composition de liant D de l'exemple 2 pour imprégner une couche de fibres de verre. La composition de liant comprend 96 parties de phosphate d'aluminium avec un rapport molaire de A1203 par rapport à P205 de 0,5, 4 parties d'oxyde de calcium et 6 parties d'ammoniaque. Le liant est utilisé sous la forme d'une solution aqueuse à 10 %. Après l'imprégnation, dans laquelle 5 % en poids du liant a été utilisé, le matériau est soumis à un traitement thermique à 200 C pour former un matériau d'isolation thermique. Le matériau obtenu présente un excellent pouvoir liant et n'est pas hygroscopique. 7 2745887 REVENDICATIONS 1. Matériau d'isolation thermique comprenant un mat de fibres minérales imprégnées d'un liant inorganique, dans lequel la composition initiale du liant comprend des mono et/ou biphosphates d'aluminium avec un rapport molaire de A1203 par rapport à P205 compris entre 0,33 et 0,67. 2. Matériau d'isolation thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport molaire de A1203 par rapport à P205 est compris entre 0,4 et 0,6. 3. Matériau d'isolation thermique selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la composition de liant initiale contient également de l'oxyde de calcium. 4. Matériau d'isolation thermique selon la revendication 3, caractérisé en ce que de l'oxyde de calcium est présent dans la composition de liant initiale à raison de 2 à 10 % en poids. 5. Matériau d'isolation thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la composition de liant initiale contient également de l'ammoniaque. 6. Matériau d'isolation thermique selon la revendication 5, caractérisé en ce que la composition de liant initiale contient de l'ammoniaque à raison de 1 à 8, de préférence 2 à 6 % en poids. 7. Matériau d'isolation thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la composition de liant initiale contient de l'oxyde de calcium et de l'ammoniaque. 8. Matériau d'isolation thermique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la composition de liant initiale contient, en plus du phosphate d'aluminium, de l'oxyde de calcium à raison de 2 à 10 % 8 d 2745887 en poids et de l'ammoniaque à raison de 1 à 8 % en poids. 9. Procédé de production d'un matériau isolant constitué d'un mat de fibres minérales dans lequel on imprègne les fibres minérales avec un liant inorganique comprenant des mono et/ou biphosphates d'aluminium avec un rapport molaire de A1203 par rapport à P205 compris entre 0,33 et 0,67, et le cas échéant de l'oxyde de calcium et/ou de l'ammoniaque, et on effectue ensuite un traitement thermique. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la composition de liant comprend entre 2 et 10 % en poids d'oxyde de calcium et entre 1 et 8 % en poids d'ammoniaque. 11. Isolations thermiques pour cuisinières comprenant le matériau d'isolation thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.