<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION DE STRUCTURES POREUSES.
L'invention concerne d'une façon générale la fabrication de produits poreux destinés à l'isolement, la construction, et semblables, comme par exemple des briques, blocs, dalles, et autres formes.
L'invention concerne en particulier les substances miné- rales, tels les ciments hydrauliques, les gypses ou plâtres, les argiles etc. dont une qualité inhérente est de faire prise, en se rapportant plus spécialement aux argiles ou autres mélanges liés de diverses substances. L'invention est spécialement adaptée à la fabrication de produits traités à chaud, comme par exemple les briques réfractaires de nature poreuse, en partant d'argile.
L'invention a pour objet de procurer une brique poreuse ou semblable, caractérisée par une grande résistance, des parois de cellules non rompues, l'uniformité de la porosité, des dimenè sions déterminées de pores et un faible espace de pores.
Un autre objet de l'invention réside dans l'emploi, comme matière de formation de pores, dans la constitution de bri-- ques d'une matière se volatilisant à partir de l'état solide
<Desc/Clms Page number 2>
simultanément à l'évaporation de l'eau du mélange.
Un autre objet de l'invention réside dans l'emploi d'une substance qui, si elle n'entre pas en fusion, reste solide à une température appropriée pour l'évaporation rapide de l'eau.
Un autre objet encore de l'invention réside dans l'em- ploi d'une substance volatile brute qui peut être purifiée par l' opération de séparation ou d'élimination, et ensuite être récupé- rée sous forme de produit de meilleure qualité.
Un autre objet de l'invention réside dans l'emploi d'un mélange de matières contribuant à la purification des substances volatiles utilisées.
Un autre objet encore de l'invention réside dans l'em- ploi d'une substance volatile qui peut être aisément convertie en particules présentant une dimension ou une forme plus ou moins déterminée à l'effet de contrôler la nature de la porosité résul- tante.
Un autre objet de l'invention réside dans l'emploi de matière organique combustible solide, relativement non volatile en plus d'un ingrédient éliminable ou volatil employé comme sub- stance de formation de pores.
L'invention consiste en une méthode de fabrication de briques poreuses, ou analogues, dans laquelle un mélange de par- ticules de naphtalène, de kieselguhr et d'une matière de liaison est moulée et ensuite séchée de façon à former une structure qui se soutient d'elle-même à une température inférieure au point de fusion du naphtalène, et dans laquelle le naphtalène est enlevé ou éliminé simultanément au séchage, par volatilisation à une tain- pérature inférieure à son point de fusion.
L'invention consiste également en la méthode de forma- tion de masses poreuses, qui' consiste à façonner un mélange terreux plastique contenant un ingrédient solide, combustible, non vola- til, et un ingrédient volatil ou éliminable comme agent de for- mation de pores, à éliminer l'ingrédient volatil et de l'eau de la masse conformée; à passer au feu ou ouire la masse poreuse ré-
<Desc/Clms Page number 3>
et sultante à brûler simultanément la matière combustible.
L'invention consiste également à raffiner ou épurer de la matière solide brute, volatile en dessous du point d'ébulli- tion de l'eau, en mélangeant des particules de la matière crue ou brute à un mélange capable de faire prise ou se lier afin de constituer une masse se soutenant d'elle-même ou monolithique, à incorporer dans la masse un agent capable d'absorber les impure- tés de la dite matière brute, à permettre au mélange de se former en une structure se soutenant d'elle-même, et à volatiliser la dite matière dans la dite structure en dessous du point d'ébulli- tion de l'eau.
L'exemple ci-après est donné à titre d'illustration d' un mode commode d'exécution de l'invention dans la fabrication de briques, dalles ou autres formes commerciales, de grande ré- sistance, ainsi que pour réaliser la purification de la matière de formation des pores. Les proportions spécifiques et les matiè- res définies sont indiquées comme bases en vue de l'explication des diverses particularités de l'invention.
Un mélange contenant :
58 % de naphtalène
38% d'argile liante
4% de Kieselguhr est mouillé avec une quantité suffisante d'eau pour former un mélange plastique capable d'être conformé en briques, dalles, tui- les, tubes, etc, de toute manière voulue, bien comprise des gens de métier.
Comme naphtalène, on fait usage d'un produit brut, mais on peut employer un produit de meilleure qualité ou un produit pur si on le désire. Le naphtalène brut venant de séparateurs centri- fuges contient une impureté huileuse. Il est désirable d'absorber cette huile en employant un agent d'absorption approprié dans le mélange, Le ieselguhr remplit cette fonction. L'emploi de naphta- lène plus pur permet d'utiliser moins ou pas de kieselguhr.Bien
<Desc/Clms Page number 4>
que le kieselguhr, employé comme matière de base dans des briques et analogues, donne des produits ayant une résistance et un pouvoir réfractaire faibles, on a constaté d'une part que les quantités employées n'affectent pas sensiblement le pro- duit à ces égards, tandis que d'autre part la quantité employée semble améliorer les qualités isolantes.
Comme argile liante on préfère employer une argile pos- sédant une bonne dispersion avec une résistance maximum à l'état sec, une résistance maximum au feu, et une température de matura- tion de cône 7 à 9, et un pouvoir réfractaire élevé avec point de ramolissement au-dessus de 1650 C.
Lorsque l'article ou objet désiré est formé, comme par exemple à l'aide d'un moule ou d'autres moyens, il est séché à une température suffisamment en dessous de 80 C, pour empêcher la fusion du paphtalène dans des conditions permettant la subli- mation du naphtalène. La brique sèche libérée de naphtalène peut être cuite ou passée au feu à la manière usuelle.
Lorsque la matière s'assèche dans un courant d'air, ou par extraction de vapeurs, le naphtalène peut être condensé pour former des flocons de naphtalène très pur.
Cette opération peut être réalisée en faisant passer les vapeurs dans une chambre fermée, dont le naphtalène purifié ou épuré peut être récolté.
En ce qui regarde la caractéristique purification du procédé, illustré par le naphtalène, un naphtalène brut, fondant entre 71 et 75 C, donne un produit qui fond à 79,7 C. Les flocons de naphtalène pur, tels qu'ils sont fournis au commerce, fondent à 79,7 C. Il est par suite évident que le procédé est capable de fournir une qualité de naphtalène marchande, en une seule opération, directement à partir d'une matière brute.
D'autres essais effectués sur le produit supportent favorable- ment la comparaison avec des essais effectués sur les produits commerciaux.
Dans l'emploi du naphtalène conformément à cet aspect de l'invention, on détermine ou règle la @@ porosité en propor-
<Desc/Clms Page number 5>
tionnant le naphtalène à l'autre matière solide. Pour d'autres structures poreuses, on peut aller jusqu'à 75 % de naphtalène, en formant une matière qui peut être tout à fait fragile, et l'on peut descendre jusqu' à 25% pour former une matière très peu po- reuseo Cependant ces chiffres ne sont pas à considérer comme li- mitant l'invention. On peut faire usage de flocons de naphtalène et former des espaces cellulaires plats ou aplatis, ou bien on peut utiliser du naphtalène fondu et broyé, passant à un tamis dé- terminé, pour contrôler les dimensions des pores.
L'invention n'est non plus limitée quant aux substances qui doivent être passées au feu. De bons produits ont été obte- nus à l'aide de naphtalène et de plâtre de Paris. On peut utiliser du naphtalène et une matière inerte liée avec du silicate de so- dium. Comme matière inerte on peut employer des produits poreux broyés, liés avec de la chaux hydratée, ou d'autres matières ca- pables de se former en une masse monolithique. Diverses autres modifications, ainsi que diverses autres matières sont évidentes pour les gens de métier.
Bien qu'il soit plus pratique de faire usage d'eau avec des matières de ce genre pour former une masse plastique, on en- visage l'emploi de mélanges secs ou non plastiques et l'on peut avoir recours au moulage sous pression ou autres opérations de conformation, à volonté,utilisant toute matière appropriée comme plastif iant.
Le naphtalène possède une faible solubilité dans l'eau , mais en solution il ne réagit pas, et semble n'avoir aucun effet néfaste sur les caractéristiques physiques du mélange. Cette fai- ble solubilité et la volatilité élevée, empêchent tout trouble par évaporation d'eau pour engendrer des cristaux de naphtalène Le point de fusion du naphtalène pur est d'environ 80 C., et sa pression de vapeur au voisinage de cette température est très éle- vée, de sorte qu'il se sublime aisément, simultanément à l'évapora- tion de l'eau du mélange.
Lorsque l'eau s'évapore, elle laisse les constituants minéraux dans une forme qui se supporte d'elle-
<Desc/Clms Page number 6>
même, en sorte que l'enlèvement du naphtalène, s'il n'a été com- plètement effectué au moment ou l'eau est enlevée,* n'affaiblit pas les membranes de support entre les pores. Le dégagement des vapeurs d'eau et de naphtalène n'est pas forcé de sorte que l'é- chappement de gaz ne cause aucun dérangement.
Comme le naphtalène et l'eau disparaissent de la surface vers l'intérieur , il s'en- suit qu'une enveloppe ou croûte dont la structure se supporte d'elle-même se trouve formée au moment ou, à. l'intérieur, une structure qui se supporte d'elle-même n's pas encore été réalisée Il est par suite important que le naphtalène se trouvant à l'in- térieur soit maintenu à l'état solide afin de maintenir la compa- cité du mélange. Une particularité importante est donc que durant toute l'opération de séchage, le naphtalène soit maintenu en des- sous de son point de fusion jusqu'au moment ou une quantité suffi- sante d'eau est enlevée pour donner la structure se soutenant d' elle-même désirée.
Un avantage supplémentaire réside dans le fait que le naphtalène et la vapeur d'eau sont enlevés ensemble, du fait que la vapeur d'une matière contribue à l'évaporation de l'autre en empêchant la saturation complète du milieu environnant par l'une d'elles.
Dans l'opération d'évaporation, l'huile et les impuretés fondant à température plus élevée sont abandonnées dans l'objet, l'huile en particulier étant facilement absorbée par le kieselguhr
Dans le traitement thermique exécuté à température plus élevée,'appliqué à la masse poreuse séchée, comme dans la cuisson de la brique réfractaire, une contraction se produit, dont le taux est d'environ 15% pour la brique réfractaire confectionnée confor- mément à l'exemple qui a été donné. Sans aucun doute cette contrac- tion referme beaucoup de pores dans l'ensemble de la masse, en for- mant une brique à faible espace de pores. Semblable condition n' est pas facilement satisfaite en utilisant une matière de forma- tion de pore qui doit être éliminée en la brûlant.
Le naphtalène peut être-enlevé à des températures basses avant que pareille
<Desc/Clms Page number 7>
contraction ne soit appréciable, et avant que les plus petits po- res ne soient fermés par la contraction. L'enlèvement du naphta- lène peut être réalisé sans trouble ou dérangement physique de la masse,comme par exemple par mouvement, traitement par des solvants etco
Lorsque la matière est passée au feu ou cuite pour former une brique réfractaire, le produit possède une capacité très éle- vée d'absorption pour l'eau, absorbant de 60 à 80% de son poids d'eau.
En général, le produit résultant du procédé décrit plus haut possède une résistance suffisante pour qu'il puisse être fa- çonné en dalles, tuiles, etc, de dimensions considérablement plus importantes que celles actuellement formées de matière isolante réfractaire du commerce. Les produits poreux bien connus du mar- ché actuel sont limités quant à la résistance dans une mesure tel- le que les dimensions de l'objet sont limitées pour l'usage géné- ral ou tout emploi. On a constaté que le produit conforme à l'on- vention permet d'exécuter des articles désirables pour tout emploi lesquelles dans des dimensions considérablement plus grandes que celles dans/ d'autres matières sont capables de les fournir actuellement.
On croit que la grande résistance peut être attribuée au procédé et à l'emploi de matières ayant les caractéristiques du naphtalène. La nature non absorbante du naphtalène vis à vis de l'eau et la forme réduite de ses particules donnent des pores réduits. La rétention de la particule dans le pore jusqu'au moment ou les parois de la cellule qui l'entoure se supportent d'elles- mêmes, et la libération tranquille de la vapeur sans autre trouble ou dérangement comme les solvants, combustion, fusion et l'équiva- lent, semblent également constituer des facteurs contributifs im- portants.
Il est en outre important que le naphtalène reste à l' état solide et néanmoins se sublime facilement à une température qui est une très bonne température de séchageo
Le produit passé au feu tout spécialement est un produit poreux à fins grains de grande résistance, de texture uniforme,
<Desc/Clms Page number 8>
et de structure homogène, avec un poids spécifique d'environ 0,64. Il est susceptible d'être travaillé mécaniquement, com- me par exemple par tournage, dressage, sciage et abrasion sans fragmentation. Pour cette raison, toute forme désirable peut être usinée d'une masse. Des briques et des formes qui se con- tractent ou se déforment à la cuisson, peuvent être amenées à dimensions.
La masse constitue un excellent absorbant pour des gaz ou des liquides. Sa porosité la rend également utile comme tuile ou couverture absorbant le son. En utilisant une base ap- propriée comme du plâtre ou gypse, et en employant du naphtalè- ne ou un autre agent volatil approprié, on peut appliquer l'invention pour le revêtement de parois, de plafonds et sem- blables avec un plâtre absorbant le son. Des cabinets ou pla- cards fermés peuvent être plâtrés de cette façon, dans des con- ditions qui empêchent l'échappement de l'agent volatil, en sor- te qu'une masse de plâtre qui le comprend peut être maintenue en condition propre à écarter les mites. Le naphtalène et le para-di-chlorobenzène sont l'un et l'autre appropriéspour ces usages et sont tous deux volatils aux terupératures ordinaires à partir de l'état solide.
Par conséquent ils sont capables de former des structures poreuses telles qu'envisagées dans l' invention. Des cabinets ou placards plâtrés de cette façon perdront naturellement l'agent volatil au bout d'un certain temps et deviendront poreux. Les parois peuvent alors être recha gées en appliquant le produit approprié anti-mites, comme le naphtalène ou le para-di-chlorobenzène, afin que ceuxisi soient absorbés par les pores, soit à l'état fondu ou véhiculés dans tous dissolvants appropriés.
En exécutant l'invention conformément à une variante, telle qu'appliquée, à titre d'exemple, à une brique poreuse, une matière non volatile quelconque, telle par exemple de la sciure ou de la farine de bois, est employée comme agent de formation de pores, en plus d'une matière de formation de pores
<Desc/Clms Page number 9>
appropriée éliminable ou volatile.
Une matière terreuse appropriée, comme de l'argile, est mélangée à de l'eau et une matière organi- que non volatile, ainsi qu'à une matière volatile de formation de pores Les ingrédients non volatils et ceux éliminables, formant les pores, en raison de leurs dimensions et forme détermineront la nature des pores à former, Les pores formés seront de deux classes : (1) ceux formés dans la masse séchée non cuite et ensui- te cuits dans celle-ci, et (2) ceux formés et cuits durant le procédé ou l'opération de passage au feu.
La masse humide est conformée et séchée dans des condi- tions qui enlèvent l'eau et les ingrédients éliminables, en lais- sant une masse non cuite poreuse et sèche, contenant des solides combustibles comme ingrédient formant des pores. Au passage au feu ou cuisson les pores dans la masse séchée permettent l'accès et la combustion de l'air pour brûler la matière combustible/engendre de la chaleur qui assiste la cuisson de la brique à l'intérieur de celle-ci.
Les pores de la masse non séchée procurent également des sorties pour les produits de décomposition et de combustion de la matière organique. Ceci réduit le danger que les gaz qui s'échap- pent ne détruisent la structure de la masse. En outre, la présen- ce de la matière combustible solide dans la masse séchée rend la masse plus résistante durant les manipulations précédant et accom- pagnant les premières phases de cuisson.
Les argiles susceptibles d'être employées peuvent être choisies,suivant le genre de brique désiré ainsi qu'il est bien connu dans le métier. Des matières terreuses spéciales peuvent être ajoutées pour les raisons qui apparaîtront ci-après en se référant aux autres ingrédients?
La matière combustible peut être choisie parmi une grande variété de substances, elle peut constituer des produits perdus, comme la sci@@e de bois, la farine de bois, le bois broyé, les fibres, ou autres substances qui contiennent une proportion impor- tante de matière organique, et qui restent dans la masse durant le séchage.
<Desc/Clms Page number 10>
L'ingrédient éliminable peut être l'un de ceux faci- lement volatils à basse température, ou l'un de ceux pouvant être enlevé avant, pendant ou après séchage, Du naphtalène ou du para-di-chlorobenzène, sous forme de cristaux, peut être em- ployé, ou bien utilisé sous d'autres formes solides et réduites, chacun présentant l'avantage de la volatilisation à partir d' une forme solide à des températures qui permettent également la volatilisation de l'eau de la masse. On peut employer des in- grédients moins volatils, qui peuvent être enlevés après que la brique est pratiquement sèche. Des particules de soufre peuvent être utilisées, et celles-ci se volatilisent dans la brique sé- chée.
Tous les ingrédients mentionnés peuvent être enlevés de la masse par extraction à l'aide de solvants appropriés, lais- sant une brique non cuite, poreuse, contenant de la matière com- bustible,
Comme exemple d'exécution de cette variante. de l'inven- tion on peut indiquer la composition ci-après :
Argile 43,5%
Kieselguhr 4,5%
Sciure de bois 16,0%
Naphtalène 36,0%
Eau: en quantité suffisante pour rendre la masse plas- tique.
La masse plastique ést conformée en brique, placée dans un courant de gaz chauds, de préférence en dessous du point de fu- sion du naphtalène, jusqu'au moment ou ce dernier et l'eau non combinée sont éliminés pour former la masse sèche non cuite, qui est poreuse. La masse séchée est alors cuite ou passée au feu, à la manière usuelle, en permettant l'accès de l'air pour effectuer la combustion de la sciuue de bois. Le produit résul- tant possède une densité de 0,69, équivalent à 1235 grammes dans une brique standard.
Dans la formule ci-dessus, le naphtalène employé peut être brut, contenant certaines impuretés huileuses. Le Kiesel- guhr agit pour absorber et retenir.lès impuretés huileuses,
<Desc/Clms Page number 11>
permettant que de la brique se volatilise un naphtalène de qua- lité élevée, Les impuretés sont consumées ou brûlées lors du pas- sage au feu.
L'agent combustible solide dans la brique non cuite renforce cette dernière. Les pores dans la briqué séchée permet- tent l'accès de l'air à la matière combustible, et le dégagement des produits de décomposition ou de combustion de la masse séchée durant le chauffage ou opération de cuisson, En substituant de la.matière combustible solide à une portion de l'ingrédient éli- minable formant les pores, on réalise une économie considérable dans le temps nécessaire pour l'enlèvement, et en matières à enle- ver ou à employer dans l'enlèvement, et finalement on obtient une porosité égale à celle obtenue si aucune substitution n'avait été opérée.
Les produits passés au feu de l'invention possèdent une résistance, une uniformité, une texture et des caractéristiques de surface telles qu'elles permettent des usages impraticables anté- rieurement avec d'autres structures isolantes poreuses, comme par exemple le revêtement de voûtes ou caves de banques, et analogues, 1'isolement des cheminées dans les constructions dans lesquelles un revêtement de plâtre peut être facilement porté par la brique, des parois ornementales pour des locaux passages, auditoires etc.
Dans le dernier emploi mentionné, la structure en dalles, tuiles, formes moulées ou usinées,l .adapte, à l'ornementation architecturale. En même temps elle fonctionne comme absorbeur de son et isolant de chaleur,. L'uniformité et la texture de la surfa- ce permettent l'ornementation de la surface. Des structures gre- nues peuvent être réalisées. Des ingrédients colorés peuvent être cuits dans la structure, ou des teintures ultérieurement appli- quées à la structure cuite. La surface peut être métallisée en un beau fini, employant du métal - bronze, du métal plaqué, du métal projeté par le procédé Schoop etc.
Des émaux peuvent être cuits dans ou séchés sur la structure, de même que d'autres revêtements
<Desc/Clms Page number 12>
tels que des agents imperméables, des peintures, des laques,peu- vent y être appliqués pour procurer tout aspect désiré.
On a constaté que la métallisation de la surface est très avantageuse pour accroitre sa résistance thermique,car une proportion considérable de radiations calorifiques incidentes peuvent être réfléchies, ce qui réduit la quantité à transmettre.
<Desc / Clms Page number 1>
PERFECTION IN THE MANUFACTURING OF POROUS STRUCTURES.
The invention relates generally to the manufacture of porous products for use in insulation, construction, and the like, such as, for example, bricks, blocks, slabs, and the like.
The invention relates in particular to mineral substances, such as hydraulic cements, gypsum or plaster, clays etc. an inherent quality of which is setting, especially relating to clays or other bound mixtures of various substances. The invention is especially suitable for the manufacture of heat-treated products, such as for example refractory bricks of a porous nature, starting from clay.
The object of the invention is to provide a porous brick or the like, characterized by high strength, unbroken cell walls, uniformity of porosity, determined pore sizes and low pore space.
Another object of the invention lies in the use, as a material for forming pores, in the constitution of bricks of a material which volatilizes from the solid state.
<Desc / Clms Page number 2>
simultaneously with the evaporation of water from the mixture.
Another object of the invention lies in the use of a substance which, if it does not melt, remains solid at a temperature suitable for the rapid evaporation of water.
Still another object of the invention is the use of a crude volatile substance which can be purified by the separation or removal operation, and then be recovered as a higher quality product.
Another object of the invention lies in the use of a mixture of materials contributing to the purification of the volatile substances used.
Yet another object of the invention resides in the use of a volatile substance which can be easily converted into particles having a more or less determined size or shape for the purpose of controlling the nature of the resulting porosity. aunt.
Another object of the invention is the use of solid, relatively non-volatile, combustible organic material in addition to a removable or volatile ingredient employed as a pore forming substance.
The invention consists of a method of making porous bricks, or the like, in which a mixture of particles of naphthalene, kieselguhr and a binding material is molded and then dried to form a supporting structure. by itself at a temperature below the melting point of naphthalene, and in which the naphthalene is removed or removed simultaneously with drying, by volatilization at a temperature below its melting point.
The invention also consists of the method of forming porous masses, which comprises forming a plastic earth mixture containing a solid, combustible, non-volatile ingredient and a volatile or removable ingredient as a forming agent. pores, to remove the volatile ingredient and water from the shaped mass; to pass to fire or to hear the porous mass re-
<Desc / Clms Page number 3>
and resulting in simultaneously burning the combustible material.
The invention also consists in refining or purifying crude solid matter, volatile below the boiling point of water, by mixing particles of the crude or crude matter with a mixture capable of setting or binding. in order to constitute a self-supporting or monolithic mass, to incorporate into the mass an agent capable of absorbing impurities from said raw material, to allow the mixture to form into a supporting structure itself, and volatilizing said material in said structure below the boiling point of water.
The following example is given by way of illustration of a convenient mode of carrying out the invention in the manufacture of bricks, slabs or other commercial forms, of great resistance, as well as for carrying out the purification of. the pore-forming material. The specific proportions and the defined materials are given as bases for the explanation of the various features of the invention.
A mixture containing:
58% naphthalene
38% binding clay
4% Kieselguhr is wetted with a sufficient amount of water to form a plastic mixture capable of being shaped into bricks, slabs, tiles, tubes, etc., in any manner desired, well understood by those skilled in the art.
As naphthalene, a crude product is used, but a higher quality product or a neat product can be used if desired. Crude naphthalene from centrifugal separators contains an oily impurity. It is desirable to absorb this oil by employing a suitable absorbing agent in the mixture. Dieselguhr performs this function. The use of purer naphthalene makes it possible to use less or no kieselguhr.
<Desc / Clms Page number 4>
that kieselguhr, used as a base material in bricks and the like, gives products with low strength and refractoriness, it has been found, on the one hand, that the amounts employed do not appreciably affect the product in these respects , while on the other hand the quantity employed seems to improve the insulating qualities.
As the binder clay it is preferred to employ a clay having good dispersion with maximum dry strength, maximum fire resistance, and a cone maturation temperature of 7 to 9, and a high refractoriness with high point. softening above 1650 C.
When the desired article or object is formed, such as using a mold or other means, for example, it is dried at a temperature sufficiently below 80 C, to prevent melting of the paphthalene under conditions which allow the sublimation of naphthalene. The dry brick freed from naphthalene can be fired or fired in the usual manner.
When the material dries up in a stream of air, or by vapor extraction, the naphthalene can be condensed to form very pure naphthalene flakes.
This can be done by passing the vapors through a closed chamber, from which the purified or purified naphthalene can be collected.
With regard to the purification characteristic of the process, illustrated by naphthalene, a crude naphthalene, melting between 71 and 75 C, gives a product which melts at 79.7 C. The pure naphthalene flakes, as supplied to the trade, melt at 79.7 C. It is therefore evident that the process is capable of providing a merchantable grade of naphthalene, in one operation, directly from raw material.
Other tests carried out on the product compare favorably with tests carried out on commercial products.
In the use of naphthalene in accordance with this aspect of the invention, the porosity is determined or adjusted in proportion.
<Desc / Clms Page number 5>
tionant naphthalene to other solid matter. For other porous structures, one can go up to 75% naphthalene, forming a material which can be quite brittle, and one can go down to 25% to form a very little porous material. However, these figures are not to be considered as limiting the invention. Naphthalene flakes can be used and form flat or flattened cell spaces, or molten and ground naphthalene, passed through a specified sieve, can be used to control the pore size.
The invention is also not limited as to the substances which must be ignited. Good products have been obtained using naphthalene and plaster of paris. Naphthalene and an inert material bound with sodium silicate can be used. As the inert material, ground porous products bonded with hydrated lime or other materials capable of forming into a monolithic mass may be employed. Various other modifications, as well as various other matters are obvious to those skilled in the art.
Although it is more practical to use water with such materials to form a plastic mass, the use of dry or non-plastic mixtures is contemplated and die casting or molding may be used. other shaping operations, at will, using any suitable material as plasticizer.
Naphthalene has a low solubility in water, but in solution it does not react, and appears to have no detrimental effect on the physical characteristics of the mixture. This low solubility and high volatility prevent cloudiness by evaporation of water to generate naphthalene crystals. The melting point of pure naphthalene is about 80 ° C., and its vapor pressure in the vicinity of this temperature is very high, so that it sublimates easily, simultaneously with the evaporation of the water from the mixture.
When water evaporates, it leaves the mineral constituents in a form that is supportive of itself.
<Desc / Clms Page number 6>
even, so that the removal of the naphthalene, if it has not been completely effected by the time the water is removed, * does not weaken the support membranes between the pores. The evolution of water and naphthalene vapors is not forced so that the escape of gas does not cause any disturbance.
As the naphthalene and water disappear from the surface inwards, it follows that a self-supporting shell or crust is formed at the time or. inside, a self-supporting structure has not yet been realized. It is therefore important that the naphthalene inside be kept in a solid state in order to maintain the compactness of the mixed. An important feature is therefore that throughout the drying operation the naphthalene is kept below its melting point until a sufficient amount of water is removed to provide the supporting structure. itself desired.
An additional advantage is that the naphthalene and water vapor are removed together, as the vapor of one material contributes to the evaporation of the other by preventing complete saturation of the surrounding medium by one. of them.
In the evaporation operation, oil and impurities melting at higher temperature are left in the object, the oil in particular being easily absorbed by the kieselguhr.
In the heat treatment carried out at a higher temperature, applied to the dried porous mass, as in the firing of the refractory brick, a contraction occurs, the rate of which is about 15% for the refractory brick made according to the example that was given. Undoubtedly, this contraction closes many pores throughout the mass, forming a brick with small pore space. A similar condition is not easily satisfied by using a pore forming material which must be removed by burning it.
Naphthalene can be removed at low temperatures before similar
<Desc / Clms Page number 7>
contraction is appreciable, and before the smallest pores are closed by the contraction. The removal of naphthalene can be carried out without cloudiness or physical disturbance of the mass, such as by movement, treatment with solvents, etc.
When the material is fired or fired to form a refractory brick, the product has a very high water absorption capacity, absorbing 60 to 80% by weight of water.
In general, the product resulting from the process described above has sufficient strength that it can be formed into slabs, tiles, etc., of considerably larger dimensions than those presently made from commercial refractory insulating material. The porous products well known in the present market are limited in strength to such an extent that the dimensions of the article are limited for general use or any use. The product according to the invention has been found to provide desirable articles for any use which in considerably larger dimensions than those in other materials are able to provide at present.
It is believed that the high strength can be attributed to the process and the use of materials having the characteristics of naphthalene. The non-absorbent nature of naphthalene to water and the reduced form of its particles results in reduced pores. The retention of the particle in the pore until such time as the walls of the cell surrounding it support themselves, and the quiet release of the vapor without other cloudiness or disturbance such as solvents, combustion, melting and the equivalent, also appear to be important contributing factors.
It is further important that the naphthalene remains in the solid state and nevertheless easily sublimes at a temperature which is a very good drying temperature.
The product specially fired is a porous product with fine grains of great resistance, of uniform texture,
<Desc / Clms Page number 8>
and of homogeneous structure, with a specific gravity of about 0.64. It is capable of being worked mechanically, such as, for example, by turning, dressing, sawing and abrasion without fragmentation. For this reason, any desirable shape can be machined from one mass. Bricks and shapes which contract or deform during firing can be made to size.
The mass is an excellent absorbent for gases or liquids. Its porosity also makes it useful as a sound absorbing tile or blanket. By using a suitable base such as plaster or gypsum, and employing naphthalene or other suitable volatile agent, the invention can be applied for the coating of walls, ceilings and the like with a plaster absorbing water. his. Closed cabinets or cabinets can be plastered in this way, under conditions which prevent the escape of the volatile agent, so that a mass of plaster which includes it can be maintained in proper condition. keep moths away. Naphthalene and para-di-chlorobenzene are both suitable for these uses and both are volatile at ordinary temperatures from the solid state.
Therefore they are capable of forming porous structures as contemplated in the invention. Cabinets or cupboards plastered in this way will naturally lose the volatile agent over time and become porous. The walls can then be reheated by applying the appropriate anti-moth product, such as naphthalene or para-dichlorobenzene, so that these are absorbed by the pores, either in the molten state or carried in any suitable solvents.
In carrying out the invention according to an alternative, as applied, by way of example, to a porous brick, any non-volatile material, such as for example sawdust or wood flour, is employed as a solidifying agent. pore formation, in addition to a pore-forming material
<Desc / Clms Page number 9>
suitable removable or volatile.
A suitable earthy material, such as clay, is mixed with water and a non-volatile organic material, as well as a volatile pore-forming material. The non-volatile and removable pore-forming ingredients, due to their size and shape will determine the nature of the pores to be formed, The pores formed will be of two classes: (1) those formed in the uncooked dried mass and then baked in it, and (2) those formed and fired during the firing process or operation.
The wet mass is shaped and dried under conditions which remove water and removable ingredients, leaving an uncooked porous and dry mass, containing combustible solids as the pore-forming ingredient. On passing over to fire or firing, the pores in the dried mass allow access and combustion of the air to burn the combustible material / generates heat which assists the firing of the brick inside it.
The pores of the undried mass also provide outlets for the decomposition and combustion products of the organic matter. This reduces the danger that the escaping gases destroy the structure of the mass. In addition, the presence of the solid combustible material in the dried mass makes the mass more resistant during the manipulations preceding and accompanying the first stages of cooking.
The clays likely to be employed can be chosen, depending on the type of brick desired as is well known in the art. Special earthy materials can be added for the reasons which will become apparent below with reference to the other ingredients?
The combustible material can be chosen from a wide variety of substances, it can constitute waste products, such as sawn wood, wood flour, shredded wood, fibers, or other substances which contain a significant proportion. so much organic matter, and which remain in the mass during drying.
<Desc / Clms Page number 10>
The removable ingredient may be one of those readily volatile at low temperature, or one that can be removed before, during or after drying, naphthalene or para-dichlorobenzene, in crystal form, can be employed, or else used in other solid and reduced forms, each having the advantage of volatilization from a solid form at temperatures which also allow volatilization of water from the bulk. Less volatile ingredients can be used, which can be removed after the brick is nearly dry. Sulfur particles can be used, and these volatilize into the dried brick.
All the ingredients mentioned can be removed from the mass by extraction with the aid of suitable solvents, leaving an unbaked, porous brick containing combustible material,
As an example of execution of this variant. of the invention, the composition below can be indicated:
Clay 43.5%
Kieselguhr 4.5%
Sawdust 16.0%
Naphthalene 36.0%
Water: in sufficient quantity to make the mass plastic.
The plastic mass is brick-shaped, placed in a stream of hot gases, preferably below the melting point of the naphthalene, until the latter and uncombined water are removed to form the dry mass. baked, which is porous. The dried mass is then cooked or put on fire, in the usual manner, allowing access of the air to effect the combustion of the wood sawn. The resulting product has a density of 0.69, equivalent to 1235 grams in a standard brick.
In the above formula, the naphthalene used can be crude, containing certain oily impurities. Kieselguhr acts to absorb and retain oily impurities,
<Desc / Clms Page number 11>
allowing a high quality naphthalene to be volatilized from the brick. Impurities are consumed or burnt during the firing process.
The solid fuel agent in the unbaked brick strengthens the latter. The pores in the dried brick allow the access of air to the combustible material, and the release of the products of decomposition or combustion of the dried mass during the heating or cooking operation, Substituting the combustible material. solid to a portion of the removable pore-forming ingredient, a considerable saving is made in the time required for removal, and in materials to be removed or employed in the removal, and finally porosity is obtained. equal to that obtained if no substitution had been made.
The fired products of the invention possess strength, uniformity, texture and surface characteristics such as to permit uses previously impracticable with other porous insulating structures, such as, for example, the lining of vaults or roofs. cellars of banks, and the like, the isolation of chimneys in constructions in which a plaster covering can be easily carried by the brick, ornamental walls for passageways, auditoriums etc.
In the last mentioned use, the structure in slabs, tiles, molded or machined shapes, adapts it to architectural ornamentation. At the same time, it functions as a sound absorber and heat insulator. The uniformity and texture of the surface allow the ornamentation of the surface. Grain structures can be produced. Colored ingredients can be baked into the structure, or dyes subsequently applied to the baked structure. The surface can be metallized to a beautiful finish, using metal - bronze, plated metal, metal sprayed by the Schoop process etc.
Enamels can be baked in or dried on the structure, as can other coatings
<Desc / Clms Page number 12>
such as waterproofing agents, paints, lacquers, can be applied thereto to provide any desired appearance.
It has been found that the metallization of the surface is very advantageous in increasing its thermal resistance, since a considerable proportion of incident heat radiation can be reflected, which reduces the quantity to be transmitted.