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Procédé de fabrication d'un matériau calorifuge pour utilisation ä température élevée
La présente invention concerne un procédé permettant de fabriquer un matériau calorifuge, destiné à une utilisation ä température élevée, en employant des substances non organiques réfractaires, telles que notamment des fibres de verre et/ou des fibres minérales, selon lequel, au cours de la fabrication du matériau calorifuge, on apporte aux substances non organiques des additions de substances organiques servant ä leur liaison, leur finissage ou analogue.
On fabrique des feutres de fibres minérales en réduisant en fibres, dans des appareillages prévus à eet effet, des masses minérales fondues et en les déposant sur une bande continue de production, les fibres qui tombent sur celle-ci recevant une pulvérisation de liant, en général de résine phénolique. 11 se forme, sur la bande continue de production, une couche de fibres qu'on comprime à l'aide de cylindres, le liant étant durai dans un four tunnel. Suivant le degre de contpression et la teneur en liant, on obtient des feutres peu compacts et qu'on peut rouler, offrant une faible densité apparente, de par exemple 15 ä 30 kg/m3, ou des plaques plus compactes et plus dures, offrant des densités apparentes plus élevées, atteignant 200 kg/m3 et plus.
On utilise les feutres ou plaques de fibres minérales ainsi produits, pour résoudre les divers problèmes d'isolation thermique et on les adapte du mieux possible à l'application considérée, grâce à un choix approprié de la densité apparente, de la teneur en liant, du finissage, etc.. Dans la mesure où on doit utiliser de
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tels feutres de fibres minérales pour l'isolation thermique d'appareils chauffants, leurs propriétés précises se déterminent plus particulièrement en accord avec le fabricant d'appareils et leur livraison s'effectue avec des feutres de fibres minérales spécialement préparés pour eux et qui sont alors mis en place dans les appareils chez leur fabricant.
Si un tel produit sert alors pour l'isolation thermique de surfaces chaudes d'appareils chauffants, il se produit, au cours du fonctionnement de l'appareil, une arrivée considerable de chaleur sur la face du feutre de fibres minérales qui est tournée vers la surface chaude.
Même si, compte tenu de sa destination, ce feutre de fibres minérales assure une bonne isolation thermique, en créant ainsi une forte chute de température à travers son épaisseur, les zones superficielles voisines de la surface chaude peuvent néanmoins etre soumises à des températures de plusieurs centaines de C. La charge thermique précise existant dans le cas particulier considéré est déterminée par les propriétés de l'appareil que le fabricant d'appareils garnit de produit en fibres minérales.
Toutefois, les liants habituellement utilisés, tels qu'une résine phénolique, ne résistent qu'à des temperatures de 100 oe à 200 oe et se décomposent donc ä des températures plus élevées. Il se dégage à cette occasion des gaz qui, bien que non nocifs en soi, émettent une odeur ressentie parfois comme désagréable, si bien que, lors de la mise en service d'appareils chauffants neufs comportant de telles isolations thermiques, de telles odeurs sont inévitables dans la phase initiale, jusqu'à ce que le liant présent dans les zones subissant une charge thermique se soit decompose et qu'il ne se dégage plus de gaz lors du renouvellement ou de la poursuite de la charge thermique.
Afin d'éviter une telle incommodation par l' odeur, on a déjà travaillé avec des feutres de fibres
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minérales sans liant, auxquels il n'est donc pas ajouté de liant dans la goulotte de chute située au-dessous de l'appareil de réduction en fibres. A la place de cela, le renforcement mécanique du feutre s'effectue ä l'aide d'aiguilles, de piquages ou analogues.
Bien que, de cette manière, on évite 1'incommodation due à l'odeur, on ne peut toutefois produire de tels feutres aiguilletés, mats piqués et analogues dans des conditions de fabrication industrielle qu'à de faibles vitesses de production, de par exemple 10 m/mn, etant donné que le traitement mecanique du feutre demande un certain temps. Dans le cas de feutres de fibres minérales contenant un liant, les vitesses habituelles de production sont de l'ordre de grandeur de 40 m/mn et plus, ce qui permet une fabrication industrielle beaucoup plus rationnelle.
En vue d'une isolation thermique hautement efficace des appareils chauffants, notamment de fours électriques à accumulation nocturne, on utilise aussi fréquement un matériau calorifuge microporeux ä base d'oxyde métallique produit par pyrogénation, en particulier un aerogel de silice, ce matériau comportant un renforcement de fibres minérales ou céramiques et une addition d'opacifiant et étant comprime sous forme de plaque. La présente demanderesse produit un tel matériau calorifuge sous la désignation MINILEIT (marque déposée).
Ainsi qu'il est par exemple connu par le DE-A-2. 928. 695, on peut, ä cet effet, introduire le matériau pulverulent dans une enveloppe de tissu de fibres de verre et l'y comprimer ä la densité apparente voulue. L'enveloppe sert dans ce cas a assurer l'intégrité mécanique de la plaque ainsi formée, étant donné que la poudre ä base d'aérogel de silice ne contient en généra1 pas de liant afin de ne pas nuire ä la capacité d'isolation thermique. C'est sous cette forme enveloppée que les plaques sont livrées au
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fabricant d'appareils, par exemple au fabricant de fours ä accumulation nocturne, et sont mises en place par celui-ci dans les appareils.
Lors de la fabrication de tissus de fibres de verre, on applique aux fils en filaments de verre un revetement d'encollage qui permet de les travailler sans endommagement dans le métier à tisser. Cet encollage est principalement constitué de matières organiques usuelles à cet effet. On stabilise en outre souvent le tissu fini à l'aide d'un revêtement d'encollage afin d'accrottre ses propriétés anti-eraillantes et sa résistance au flambage.
Lors de la mise en service du four a accumulation nocturne, on atteint la temperature de service de plusieurs centaines de OC et, à cette occasion, l'encollage organique se decompose en libérant les gaz correspondants, s'accompagnant d'une incommodation due ä l'odeur, jusqu'à ce que cet encollage ne soit plus présent qu'à l'état décomposé et qu'ait disparu cette source d' incommodation.
Des incommodations analogues, dues aux odeurs, se présentent aussi lorsque le matériau calorifuge microporeux lui-même contient un liant destiné à un supplément de stabilisation, ou lorsque les plaques calorifuges sont munies d'enveloppes, ou sont revêtues de couches, qui contiennent des substances organiques qui se décomposent à la température d'utilisation.
C'est pourquoi l'invention a pour but de fournir un procédé de fabrication de matériaux calorifuges pour utilisation à température élevée, du type précité, qui rende minimales, ou supprime totalement, de telles incommodations dues aux odeurs lors du début de l'utilisation ä température élevée, sans que soient éventuellement nécessaires des interventions nuisibles sur le processus opératoire habituel qui a fait ses preuves dans la fabrication du matériau calorifuge.
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A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité, caractérisé en ce que, avant son utilisation ä température élevée, on soumet le matériau calorifuge, auquel on a apporte les additifs non organiques, à une action thermique qui conduit ä une décomposition des additifs organiques au moins dans les zones de ce matériau calorifuge qui, lors de l'application prévue, sont soumises à une température située au-dessus de la température de décomposition des additifs organiques.
De ce fait, le matériau calorifuge se trouve essentiellement produit de la manière habituelle, en utilisant des substances organiques, sans aucune intervention sur le processus opératoire qui a fait ses preuves. Toutefois, avant la première utilisation ä température élevée, on soumet ce matériau calorifuge'a une action thermique qui provoque la decomposition des composes organiques qui, sinon, se décomposent en cours d'utilisation.
Cette action thermique peut conduire, sans nuire de façon indésirable ä la structure non organique du matériau calorifuge, a une application de température qui correspond a celle se présentant lors de l'utilisation ä température élevée, ou au contraire la dépasse ou ne l'atteint pas, suivant les conditions à chaque fois necessaires pour une décomposition la plus complete possible des substances organiques concernées. On peut exécuter cette action thermique immédiatement avant l'application, par exemple la mise en place dans un four d'accumulation thermique, ou au contraire immédiatement ä la suite de la finition ou d'une phase de celle-ci, suivant le moment où, dans le cas particulier, se présente la possibilité la plus favorable à cet effet.
Si on utilise, comme matériau calorifuge, une matière microporeuse à moulage par compression, sans liant organique et placée dans une enveloppe en tissu de
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fibres de verre, et si, à la manière habituelle, il n'existe, comme seule substance organique, que l'encollage présent dans le tissu de fibres de verre, on peut, afin de décomposer l'encollage, soumettre la plaque ainsi enveloppée a l'action thermique appropriée, sur sa face qui est chaude lors de l'utilisation ultérieure.
Dans ce mode avantageux de mise en oeuvre, on peut toutefois exercer l'action thermique appropriée sur le tissu de fibres de verre, avant qu'on ne le remplisse du matériau microporeux pulvérulent; étant donné que, en commun avec son contenu, ce tissu de fibres de verre forme une plaque calorifuge, il'constitue aussi un matériau calorifuge conforme à l'invention. Dans ce cas d'une action thermique sur le tissu de fibres de verre seul, on n'a pas ä tenir compte du caractère intact de la matière à moulage par compression, si bien qu'on dispose d'une grande liberté de choix dans la conduite du procédé.
De plus, on peut éventuellement atteindre une simplification technique de l'installation si on élève la température de l'ensemble de la bande continue de tissu, en rouleau, ou si cette bande traverse une zone d'action thermique, au lieu de devoir traiter de la manière voulue les plaques calorifuges à l'état fini.
Après l'action thermique servant ä décomposer l'encollage organique, on peut ä nouveau enduire le tissu de fibres de verre d'un encollage non organique, afin de pouvoir mieux le travailler au cours du remplissage, du piquage et de la compression. Plus particulièrement dans le cas de l'utilisation de verre non alcalin, relativement peu réfractaire, un tel encollage non organique peut en outre accroître ses propriétés réfractaires.
L'invention concerne également un precede de fabrication d'un feutre en fibres minérales se présentant en forme de rouleau ou de plaque et destiné à une utilisation à température élevée, notamment pour
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l'isolation thermique de surfaces chaudes présentes sur des appareils chauffants, tels que des fours de cuisson, selon lequel, en y ajoutant un liant organique de façon continue ou fractionnée, on dépose et comprime les fibres minérales sur une bande de production, de façon ä donner un mat à teneur en liant qui est uniforme ou décroit à travers l'épaisseur, et on durcit le liant.
Dans ce cas, où on utilise comme matériau calorifuge un matériau en fibres minérales, le procédé conforme à l'invention prévoit, après avoir realise ä la manière habituelle l'addition de liant, de soumettre ensuite la surface de la bande de fibres minérales, au cours de la production, à une action thermique qui produit avantageusement, sur cette surface de la bande de fibres minérales, une température superficielle d'au moins 500 oc. Grâce à une telle action thermique, le liant se trouve décomposé, ou épuisé, jusqu'à une profondeur voulue.
Une telle decomposition, ou épuisement, du liant s'avère particulièrement Judicieuse dans une zone superficielle, en complétant une addition de liant réduite pour cette zone superficielle, ce qui est d'autant plus favorable sur le plan coût compte tenu de la plus faible utilisation de liant. Compte tenu de l'épuisement qui va suivre, il n'est par contre besoin de prévoir aucun moyen complexe particulier pour obtenir déjà une zone presque dépourvue de liant des le depot des fibres, mais on peut cependant réaliser une réduction de l'addition de liant sur les fibres situées du côté de la surface, dans une mesure où
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il n'y a à s'attendre en aucune facon ä des perturbations du déroulement de la production.
Avantageusement, l'action thermique nécessaire pour l'épuisement complet du liant situe du cote de la surface est exercée au-dessous d'une température qui correspond à la température de frittage des fibres minérales. De la sorte, cette action thermique peut
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s'exercer, sans nuire aux fibres, d'une façon telle, et en un espace de temps tel, que la totalité du liant voulu est épuisée d'une manière sure, sans qu'on doive craindre une variation de la consistance des fibres minérales.
D'une maniere particulièrement avantageuse, on execute, au cours d'une seconde phase, une action thermique seulement temporaire qui produit une température se trouvant au-dessus de la température de ramollissement des fibres. De ce fait, les fibres situées du cote de la surface se soudent entre elles à leurs points de contact et la surface se trouve rendue lisse et stabilisée. Ainsi, mime après élimination du liant, il se crée dans cette zone un renforcement de la surface du feutre de fibres minérales qui est à chaque fois suffisant, si bien que, lors de la manipulation, ce feutre ne présente aucun inconvénient, tel qu'une tendance poussée à l'endommagement, par rapport ä une plaque totalement durcie dans l'épaisseur ou analogue.
11 est vrai qu'il est déjà connu, d'après 1es documents DE-A-3. 147. 316 et DE-A-3. 504. 873, de produire, sur un feutre de fibres minérales, une zone superficielle dépourvue de liant. Toutefois, les produits en fibres minérales considérés dans ce cas ne sont pas prévus pour une utilisation à température élevée, mais sont employés dans le bätiment, à la température ambiante. L'élimination du liant dans une zone superficielle sert, dans un cas, à réduire la teneur en substances non organiques existant à cet endroit, afin d'influer sur le résultat d'un essai d'inflammation en puits, en utilisant en supplement un
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revêtement organique, et, dans l'autre c. as, à réaliser des r eve real conduites de drainage pour un rejet d'eau.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, ä titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels :
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la figure 1 représente une vue en perspective d'un four de cuisson dont la paroi extérieure est partiellement arrachée, la figure 2 représente, en coupe et ä plus grande échelle, la zone à arrachement de la paroi de la figure 1 et la figure 3 représente une coupe d'une plaque calorifuge, en matière microporeuse à moulage par compression, enveloppée dans un tissu de fibres de verre.
Sur le dessin, la référence 1 désigne un appareil chauffant, tel qu'un four de cuisson ou analogue, dont il n'est représenté qu'une paroi qui possède une surface chaude exterieure 3. Il convient de calorifuger celle-ci, par rapport à une paroi extérieure de boîtier 4 de l'appareil chauffant l, sur un espace étroit et d'une facon telle que la face extérieure de cette paroi extérieure de boitier 4 n'offre pas de température trop élevée pour l'utilisation de l'appareil chauffant 1.
A cet effet, il est interposé, entre la paroi 2 et la paroi extérieure de boltier 4, un feutre de fibres minérales 5 qui offre, à 1a traversée de sa section transversale représentée, une chute brusque et convenable de température vers sa surface 8 se trouvant sur la paroi extérieure de boîtier, comme cela est connu et usuel.
A la manière usuelle, le feutre de fibres minérales 5 est réalisé avec, en tant que liant organique, de la résine phénolique qui, dans les feutres de fibres minérales habituels, est répartie d'une façon essentiellement homogène. Si la temperature de la surface chaude 3, dont la valeur maximale est déterminée par
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l'utilisation prescrite de l'appareil chauffant 1, atteint une valeur supérieure à environ 200"C, la temperature qui se développe alors dans la zone superficielle du feutre de fibres minérales 5 qui est voisine de la surface chaude 3 et est désignée par la référence 6, est alors si élevée que le liant se trouvant a cet endroit serait décomposé.
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11 se dégage de ce fait des gaz qui, en soi, ne sont pas nocifs, mais sont parfois ressentis comme offrant une odeur incommodante.
Afin d'éviter cela, le feutre de fibres minérales 5 est soumis, au cours de sa production chez le fabricant de fibres minérales dans le cas du présent exemple, ä une action thermique qui est exercée sur la surface, désignée par la référence 7, de sa zone superficielle 6 et qui conduit ä une decomposition correspondante du liant se
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trouvant à c. et endroit. En variante, ou de far "on auxiliaire, on peut aussi, dans le cadre du dépôt des fibres, réaliser une couche superficielle à teneur réduite en liant. 11 en résulte dans chaque cas que la zone superficielle 6 est pratiquement dépourvue de liant organique jusqu'à la ligne 9 indiquée en trait mixte, une fois le feutre de fibres minérales mis en place dans l'appareil chauffant 1.
En tenant compte de l'action thermique maximale obtenue à partir de la surface chaude 3 et de la chute de température dans le feutre de fibres minérales 5, on choisit la profondeur, désignée par t, de la zone superficielle 6 jusqu'à la ligne 9 indiquée en trait mixte de façon telle qu'il n'existe plus, à l'endroit de cette ligne 9, qu'une temperature de 150 C ou moins, si bien que la zone du feutre 5 qui se trouve, sur le dessin, au-dessous de la ligne 9 n'est soumise à aucune action thermique qui décomposerait le liant s'y trouvant en crevant une odeur incommodante.
De cette maniere, on évite d'une façon simple et sure une incommodation due à l'odeur lors de la première mise en service de l'appareil chauffant.
Bien entendu, l'elimination du liant dans la zone superficielle 6 conduit ä une réduction correspondante des forces de liaison existant à cet endroit. Dans les cas où, lors de la manipulation ou lors du montage, cela risque de gener du fait d'une tendance à l'endommagement de la zone
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superficielle 6, on peut, au cours, ou à la suite, de l'elimination du liant, exercer une action thermique supplémentaire sur la surface de la zone superficielle 6, grâce ä une température qui se trouve au-dessus de la température de ramollissement des fibres minérales.
De ce fait, les fibres minérales situées du cote de la surface fondent les unes sur les autres, se lient et constituent une surface relativement ferme, résistante ä l'usure et stable, sans qu'on utilise de liant organique.
Etant donné que, bien que ce soit dans des buts tout ä fait différents et pour des cas d'utilisation tout à fait différents, la technique consistant à éliminer des
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feutres de fibres minérales le liant se trouvant du côté de la surface est connue en soi, de meme que le renforcement du c. 8té surface par ramollissement des fibres minérales, par exemple à l'aide de chalumeaux, on peut se passer d'une description et d'une représentation plus détaillées de ces techniques.
La figure 3 représente une coupe transversale d'une plaque calorifuge qui comprend une enveloppe 11 en tissu de fibres de verre qui est fermée par des coutures 12 et qui, dans le cas de l'exemple ici représenté, possède, sur sa surface intérieure, un revêtement 13 comportant un encollage non organique. Cette enveloppe 11 entoure une matière microporeuse à moulage par compression 14, à base, dans le cas du présent exemple, d'aérogel de silice, et qui possède des fibres minérales ou céramiques servant de renforcement, ainsi que d'opacifiant permettant de réduire la possibilité de traversée du rayonnement, comme cela est connu en soi.
La fabrication d'une telle plaque calorifuge se réalise en remplissant d'abord de matière microporeuse pulvérulente l'enveloppe 11 encore ouverte, puis en la fermant tout autour à l'endroit des coutures 12 et en comprimant le coussin ainsi forme pour lui donner la forme
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représentée, ce qui fait subir un compactage voulu à la. matière microporeuse ä moulage par compression 14.
Dans le cas du présent exemple, cette matière microporeuse ä moulage par compression 14 pourrait ne comporter aucun liant organique, de sorte qu'il ne serait à craindre aucune odeur incommodante lorsqu'elle est chauffée. Par contre, le tissu de fibres de verre de l'enveloppe 11 contient un encollage organique.
L'utilisation d'un tel encollage, en général en amidon et en une huile liant la poussière, est necessaire pour le traitement de surface des fils en filaments de verre, afin de pouvoir travailler ceux-ci parfaitement dans le métier à tisser. Finalement, on assure le finissage du tissu fini à 1 f aide d'un encollage supplementaire, afin d'accroître ses propriétés anti-éraillantes et sa résistance au flambage.
Pour fabriquer la plaque calorifuge qui n'est représentée qu'a titre d'exemple, on encolle le tissu de fibres de verre de l'enveloppe 11 avant de travailler sur lui pour réaliser cette enveloppe 11. La temperature de l'opération d'épuisement ici utilisée s'élève, dans le cas du présent exemple, à 500 C à 600 C, chaque emplacement du tissu de fibres minérales étant soumis ä l'action thermique sur une période d'environ 5 secondes. Pour obtenir cette action thermique, on peut utiliser des éjecteurs de gaz, des radiateurs soufflants ou analogues.
Le tissu de verre ainsi encollé a une couleur légèrement
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brunâtre qui passe avec un chauffage prolonge. onge-
On peut alors découper le tissu de fibres de verre ainsi encollé et le fermer sur trois c8tés par des coutures 12, de sorte que, par le côté restant ouvert, on peut réaliser le remplissage en matière prévue pour la substance microporeuse ä moulage par compression 14 et que, après avoir aussi cousu ce cotez on peut exécuter la compression nécessaire. La plaque calorifuge se trouve
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alors être sans substance organique et ne dégage, lorsqu'on la chauffe, aucune odeur incommodante.
Par contre, dans le cas qui n'est représenté qu'ä titre d'exemple, après l'encollage ä l'aide du revêtement 13, on a pourvu d'un encollage non organique une face du tissu de fibres de verre et on l'a ainsi cousu. Cet encollage non organique peut, lorsqu'on le désire, restaurer des propriétés souhaitées du tissu de fibres de verre dont a été éliminé l'encollage organique.
En variante, ou de façon auxiliaire, le revêtement 13 en encollage non organique peut aussi être appliqué suur la face extérieure de l'enveloppe 11. Dans ce cas, on peut, lorsqu'on le désire, réaliser aussi bien le désenc011age que la nouvelle enduction à l'aide d'un encollage non organique, après la compression de la matière microporeuse à moulage par compression 14.
A la figure 3, les dimensions de la plaque calorifuge en épaisseur sont exagérées par rapport aux dimensions en largeur, afin de rendre visibles les couches, notammeent dans le détail aggrandi. En réalité, le revêtement 13 est appliqué sous la forme d'une couche d'encollage extrêmement mince par dessus le tissu de fibres de verre également mince et, lors de 1'opération de compression, il ne gene en particulier pas la possibilité pour ce dernier d'être traversé par l'air.
Pour l'encollage non organique, on peut utiliser une substance a base de sol de silice, éventuellement avec des additions de charges non organiques, notamment lorsque le revêtement 13 est appliqué sur la face extérieure de l'enveloppe 11 et doit améliorer les propriétés réfractaires de celle-ci. Concernant des particularités de tels revetements, on se reportera au document US-A- 3. 490. 065.
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Method of manufacturing a heat-insulating material for use at elevated temperature
The present invention relates to a method for manufacturing a heat-insulating material, intended for use at high temperature, by using refractory inorganic substances, such as in particular glass fibers and / or mineral fibers, according to which, during the In the production of the heat-insulating material, non-organic substances are added with organic substances used for their bonding, finishing or the like.
Mineral fiber felts are made by reducing, in equipment intended for this purpose, molten mineral masses and depositing them on a continuous production strip, the fibers which fall on the latter receiving a spray of binder, general of phenolic resin. A layer of fibers is formed on the continuous production strip which is compressed using cylinders, the binder being durai in a tunnel oven. Depending on the degree of compression and the content of binder, felts are not very compact and can be rolled, offering a low apparent density, for example 15 to 30 kg / m3, or more compact and harder sheets, offering higher apparent densities, reaching 200 kg / m3 and more.
The felts or plates of mineral fibers thus produced are used to solve the various thermal insulation problems and they are adapted as best as possible to the application considered, by means of an appropriate choice of the apparent density, of the binder content, finishing, etc. To the extent that we must use
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such mineral fiber felts for thermal insulation of heating devices, their precise properties are determined more particularly in agreement with the appliance manufacturer and their delivery is carried out with mineral fiber felts specially prepared for them and which are then set up in devices at their manufacturer.
If such a product is then used for thermal insulation of hot surfaces of heating devices, there occurs, during the operation of the device, a considerable influx of heat on the face of the mineral fiber felt which is turned towards the hot surface.
Even if, taking into account its destination, this mineral fiber felt ensures good thermal insulation, thus creating a strong drop in temperature through its thickness, the surface areas close to the hot surface can nevertheless be subjected to temperatures of several hundreds of C. The precise thermal load existing in the particular case considered is determined by the properties of the device that the device manufacturer fills with mineral fiber product.
However, the binders usually used, such as a phenolic resin, only resist temperatures from 100 oe to 200 oe and therefore decompose at higher temperatures. On this occasion there are gases which, although not harmful in themselves, emit an odor which is sometimes felt to be unpleasant, so that, when putting into service new heating appliances comprising such thermal insulation, such odors are inevitable in the initial phase, until the binder present in the zones undergoing a thermal load has decomposed and it no longer releases gas when the thermal load is renewed or continued.
In order to avoid such an inconvenience by odor, we have already worked with fiber felts
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mineral without binder, to which no binder is added in the chute located below the fiber reduction device. Instead, the mechanical reinforcement of the felt is carried out using needles, stitches or the like.
Although odor inconvenience is avoided in this way, it is not possible, however, to produce such needled felts, stitched mats and the like under industrial manufacturing conditions except at low production speeds, for example 10 m / min, since the mechanical processing of the felt takes some time. In the case of mineral fiber felts containing a binder, the usual production speeds are of the order of magnitude of 40 m / min and more, which allows much more rational industrial manufacture.
With a view to highly efficient thermal insulation of heating appliances, in particular of electric night storage ovens, a microporous heat-insulating material based on metal oxide produced by pyrogenization is also frequently used, in particular a silica aerogel, this material comprising a reinforcement of mineral or ceramic fibers and an addition of opacifier and being compressed in the form of a plate. The present applicant produces such a heat-insulating material under the designation MINILEIT (registered trademark).
As is known for example from DE-A-2. 928. 695, it is possible for this purpose to introduce the pulverulent material into an envelope of glass fiber fabric and compress it there to the desired apparent density. The envelope is used in this case to ensure the mechanical integrity of the plate thus formed, since the powder based on silica airgel does not generally contain a binder so as not to harm the thermal insulation capacity . It is in this wrapped form that the plates are delivered to
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appliance manufacturer, for example the manufacturer of night storage ovens, and are installed by the latter in the appliances.
During the manufacture of glass fiber fabrics, a sizing coating is applied to the glass filament yarns which allows them to be worked without damage in the loom. This sizing consists mainly of organic materials customary for this purpose. In addition, the finished fabric is often stabilized using a sizing coating in order to increase its anti-erosion properties and its resistance to buckling.
When the night storage oven is put into service, the operating temperature of several hundred OCs is reached and, on this occasion, the organic sizing decomposes, releasing the corresponding gases, accompanied by inconvenience due to the odor, until this gluing is no longer present except in a decomposed state and this source of inconvenience has disappeared.
Similar inconveniences due to odors also occur when the microporous heat-insulating material itself contains a binder intended for additional stabilization, or when the heat-insulating plates are provided with envelopes, or are coated with layers, which contain substances organic which decompose at the temperature of use.
This is why the invention aims to provide a method of manufacturing heat-insulating materials for use at high temperature, of the aforementioned type, which minimizes, or completely eliminates, such inconveniences due to odors at the start of use. at high temperature, without possibly requiring harmful interventions on the usual operating process which has proven itself in the manufacture of heat-insulating material.
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To this end, the subject of the invention is a process of the aforementioned type, characterized in that, before its use at elevated temperature, the heat-insulating material, to which the inorganic additives have been added, is subjected to a thermal action which leads to a decomposition of the organic additives at least in the zones of this heat-insulating material which, during the intended application, are subjected to a temperature situated above the decomposition temperature of the organic additives.
As a result, the heat-insulating material is essentially produced in the usual way, using organic substances, without any intervention in the proven operating process. However, before the first use at elevated temperature, this heat-insulating material is subjected to a thermal action which causes the decomposition of the organic compounds which otherwise decompose during use.
This thermal action can lead, without undesirably damaging the inorganic structure of the heat-insulating material, to an application of temperature which corresponds to that which occurs during use at high temperature, or on the contrary exceeds or does not reach it. not, according to the conditions each time necessary for the most complete possible decomposition of the organic substances concerned. This thermal action can be carried out immediately before application, for example placement in a thermal storage furnace, or on the contrary immediately after finishing or a phase thereof, depending on when , in the particular case, presents the most favorable possibility for this purpose.
If a microporous compression molding material without organic binder is used as the heat-insulating material and placed in a fabric envelope of
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glass fibers, and if, in the usual way, there is, as the only organic substance, only the sizing present in the glass fiber fabric, it is possible, in order to decompose the sizing, subject the plate thus wrapped has the appropriate thermal action, on its face which is hot during subsequent use.
In this advantageous embodiment, it is however possible to exert the appropriate thermal action on the glass fiber fabric, before it is filled with powdery microporous material; since, in common with its content, this glass fiber fabric forms a heat-insulating plate, it also constitutes a heat-insulating material in accordance with the invention. In this case of a thermal action on the glass fiber fabric alone, it is not necessary to take into account the intactness of the compression molding material, so that there is a great freedom of choice in process management.
In addition, a technical simplification of the installation can possibly be achieved if the temperature of the entire continuous strip of fabric, in a roll, is raised, or if this strip passes through a zone of thermal action, instead of having to treat in the desired manner the heat-insulated plates in the finished state.
After the thermal action serving to decompose the organic sizing, the fabric of glass fibers can again be coated with a non-organic sizing, so as to be able to work it better during filling, stitching and compression. More particularly in the case of the use of non-alkaline glass, which has relatively little refractory properties, such non-organic sizing can also increase its refractory properties.
The invention also relates to a method for manufacturing a felt made of mineral fibers in the form of a roll or plate and intended for use at high temperature, in particular for
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thermal insulation of hot surfaces present on heating appliances, such as baking ovens, according to which, by adding an organic binder in a continuous or fractional manner, the mineral fibers are deposited and compressed on a production strip, so to give a mat with a binder content which is uniform or decreases across the thickness, and the binder is hardened.
In this case, where a mineral fiber material is used as the heat-insulating material, the process according to the invention provides, after having carried out in the usual manner the addition of binder, then subjecting the surface of the strip of mineral fibers, during production, to a thermal action which advantageously produces, on this surface of the strip of mineral fibers, a surface temperature of at least 500 ° C. Thanks to such a thermal action, the binder is broken down, or exhausted, to a desired depth.
Such a decomposition, or exhaustion, of the binder proves to be particularly judicious in a superficial zone, by supplementing a reduced addition of binder for this superficial zone, which is all the more favorable from a cost point of view given the lower use. of binder. In view of the exhaustion which will follow, there is however no need to provide any particular complex means for already obtaining an area almost devoid of binder from the deposition of the fibers, but it is however possible to achieve a reduction in the addition of binder on the fibers located on the surface side, to the extent that
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there is in no way to be expected any disruption in the production process.
Advantageously, the thermal action necessary for the complete exhaustion of the binder located on the surface side is exerted below a temperature which corresponds to the sintering temperature of the mineral fibers. In this way, this thermal action can
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exercising, without harming the fibers, in such a way, and in such a space of time, that all of the desired binder is exhausted in a safe manner, without fear of a variation in the consistency of the fibers mineral.
In a particularly advantageous manner, a temporary thermal action is carried out during a second phase which produces a temperature above the softening temperature of the fibers. As a result, the fibers located on the surface side weld together at their contact points and the surface is made smooth and stabilized. Thus, even after removal of the binder, there is created in this zone a reinforcement of the surface of the mineral fiber felt which is each time sufficient, so that, during handling, this felt does not have any drawback, such as an increased tendency to damage, compared to a fully cured sheet in thickness or the like.
It is true that it is already known, according to documents DE-A-3. 147. 316 and DE-A-3. 504. 873, of producing, on a felt of mineral fibers, a surface zone devoid of binder. However, the mineral fiber products considered in this case are not intended for use at high temperature, but are used in the building, at room temperature. The removal of the binder in a surface area serves, in one case, to reduce the content of inorganic substances existing there, in order to influence the result of a well-ignition test, using in addition a
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organic coating, and, in the other c. as, to realize real dreams of drainage pipes for water discharge.
Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawings in which:
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Figure 1 shows a perspective view of a baking oven whose outer wall is partially cut away, Figure 2 shows, in section and on a larger scale, the tear-off area of the wall of Figure 1 and Figure 3 represents a section of a heat-insulating plate, in microporous material with compression molding, wrapped in a fabric of glass fibers.
In the drawing, the reference 1 designates a heating appliance, such as a cooking oven or the like, of which only one wall is shown which has an external hot surface 3. It is advisable to insulate the latter, with respect to to an outer wall of the housing 4 of the heater 1, over a narrow space and in such a way that the outer face of this outer wall of the housing 4 does not offer too high a temperature for the use of the heater 1.
For this purpose, there is interposed, between the wall 2 and the outer wall of bolt mill 4, a felt of mineral fibers 5 which offers, at the crossing of its cross section shown, a sudden and suitable drop in temperature towards its surface 8 located on the outer wall of the housing, as is known and customary.
In the usual manner, the mineral fiber felt 5 is produced with, as organic binder, phenolic resin which, in the usual mineral fiber felts, is distributed in an essentially homogeneous manner. If the temperature of hot surface 3, the maximum value of which is determined by
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the prescribed use of the heater 1, reaches a value greater than about 200 "C, the temperature which then develops in the surface area of the mineral fiber felt 5 which is close to the hot surface 3 and is designated by the reference 6, is then so high that the binder located at this location would be decomposed.
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Thereby emerges gases which, in themselves, are not harmful, but are sometimes felt as offering an unpleasant odor.
In order to avoid this, the mineral fiber felt 5 is subjected, during its production at the manufacturer of mineral fibers in the case of the present example, to a thermal action which is exerted on the surface, designated by the reference 7, of its surface area 6 and which leads to a corresponding decomposition of the binder
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finding at c. and place. As a variant, or as an auxiliary far, it is also possible, within the framework of the deposition of the fibers, to produce a surface layer with a reduced content of binder. It results in each case that the surface zone 6 is practically devoid of organic binder up to '' on line 9 indicated in phantom, once the mineral fiber felt is placed in the heating appliance 1.
Taking into account the maximum thermal action obtained from the hot surface 3 and the temperature drop in the mineral fiber felt 5, the depth, designated by t, of the surface area 6 to the line is chosen. 9 indicated in phantom in such a way that there is no longer, at the location of this line 9, a temperature of 150 C or less, so that the area of the felt 5 which is, on the drawing , below line 9 is not subjected to any thermal action which would decompose the binder therein by puncturing an unpleasant odor.
In this way, a nuisance due to the odor is avoided in a simple and safe manner when the heating appliance is put into service for the first time.
Of course, the removal of the binder in the surface area 6 leads to a corresponding reduction in the bonding forces existing there. In cases where, during handling or during assembly, this may generate due to a tendency to damage the area
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surface 6, it is possible, during or after removal of the binder, to exert an additional thermal action on the surface of the surface area 6, by virtue of a temperature which is above the softening temperature mineral fibers.
As a result, the mineral fibers located on the surface side melt on each other, bind and form a relatively firm, wear-resistant and stable surface, without using any organic binder.
Since, although for entirely different purposes and for entirely different use cases, the technique of eliminating
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mineral fiber felts the binder on the surface side is known per se, as is the reinforcement of c. 8té surface by softening mineral fibers, for example using torches, one can do without a description and a more detailed representation of these techniques.
FIG. 3 represents a cross section of a heat-insulating plate which comprises an envelope 11 made of glass fiber fabric which is closed by seams 12 and which, in the case of the example here represented, has, on its internal surface, a coating 13 comprising a non-organic sizing. This envelope 11 surrounds a microporous material with compression molding 14, based, in the case of the present example, of silica airgel, and which has mineral or ceramic fibers serving as reinforcement, as well as opacifier making it possible to reduce the possibility of crossing the radiation, as is known per se.
The manufacture of such a heat-insulating plate is carried out by first filling with powdery microporous material the envelope 11 which is still open, then by closing it all around at the place of the seams 12 and by compressing the cushion thus formed to give it the form
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represented, which makes the desired compaction undergo. compression molding microporous material 14.
In the case of the present example, this microporous compression molding material 14 could contain no organic binder, so that there would be no fear of an unpleasant odor when heated. On the other hand, the glass fiber fabric of the envelope 11 contains an organic sizing.
The use of such a sizing, generally in starch and in a dust-binding oil, is necessary for the surface treatment of the son of glass filaments, in order to be able to work them perfectly in the loom. Finally, the finished fabric is finished with 1 f using additional sizing, in order to increase its anti-scratching properties and its resistance to buckling.
To manufacture the heat-insulating plate which is only shown by way of example, the glass fiber fabric of the envelope 11 is glued before working on it to produce this envelope 11. The temperature of the operation of the exhaustion used here amounts, in the case of the present example, to 500 ° C. to 600 ° C., each location of the mineral fiber fabric being subjected to thermal action over a period of approximately 5 seconds. To obtain this thermal action, gas ejectors, fan heaters or the like can be used.
The glass fabric thus glued has a slightly colored
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brownish which passes with prolonged heating. onge-
It is then possible to cut the glass fiber fabric thus glued and to close it on three sides with seams 12, so that, by the side remaining open, it is possible to fill the material provided for the microporous substance with compression molding 14 and that, after having also sewn this dimension, we can execute the necessary compression. The heat-insulating plate is located
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then be without organic substance and does not emit, when heated, any unpleasant odor.
On the other hand, in the case which is only shown by way of example, after the gluing with the aid of the coating 13, one side of the glass fiber fabric was provided with a non-organic gluing and thus sewn it. This inorganic sizing can, when desired, restore desired properties of the glass fiber fabric from which the organic sizing has been removed.
As a variant, or in an auxiliary manner, the coating 13 in non-organic gluing can also be applied to the external face of the envelope 11. In this case, it is possible, if desired, to carry out both the desizing and the new coating with a non-organic glue, after compression of the microporous material with compression molding 14.
In FIG. 3, the dimensions of the thickness insulating plate are exaggerated with respect to the width dimensions, in order to make the layers visible, in particular in enlarged detail. In reality, the coating 13 is applied in the form of an extremely thin sizing layer over the equally thin glass fiber fabric and, in the compression operation, it does not in particular hinder the possibility for this. last to be crossed by air.
For inorganic sizing, a substance based on silica sol can be used, possibly with additions of inorganic fillers, in particular when the coating 13 is applied to the external face of the envelope 11 and must improve the refractory properties. of it. Concerning the particularities of such coatings, reference is made to document US-A-3,490,065.