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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
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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-
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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
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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-
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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-
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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
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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,
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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
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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.
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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,
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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
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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.