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"Procédé pour la fabrication d'un produit à structure spongieuse ou alvéolée convenant pour l'isolation"
On sait que des masses ou des articles moulés de divers mélanges contenant principalement des argiles, par exemple des masses céramiques, lorsqu'elles sont chauffées relativement vite, c'est-à-dire plus vite que dans le cas de la cuisson normale des produits céramiques, peuvent subir une forte augmentation de volume et, en raison de leur déformation essentielle, donner lieu à un
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produit à structure poreuse ou spongieuse. On sait également que de tels produits sont utiles dans l'industrie du bâtiment comme matériaux isolants de la chaleur, du froid et du son, par exemple sous forme de corps de remplissage dans le béton, les masses pro- duites étant broyées s'il y a lieu aux dimensions appropriées.
On connaît les moyens d'obtention systématique da tels produite alvéo- lés ou spongieux, sur une échelle industrielle, dans des fours appropriés, par exemple des fours rotatifs ou des fours-tunnels, des précautions étant prises, en vue de l'obtention d'un produit aussi bon que possible, pour que la *boursouflure* se fasse de manière telle que le produit devienne sensiblement uniforme et que, en particulier, il soit cuit de manière uniforme, car si la cuisson est insuffisante, les produits ne possèdent pas la résistance mécanique requise, tandis que, si la cuisson est trop poussée, ils fondent dans une mesure telle que la structure spongieuse se trouve altérée, le processus de cuisson pouvant même être rendu imprati- cable par suite du collage des produits sur les parois du four.
Les argiles considérées sont principalement celles qui sont trop impures pour être utilisées à la production de produits céramiques de qualité, par exemple l'argile contenant une forte teneur en fondants : une température élevée d'agglomération pour l'applica- tion envisagée ici n'est pas désirable et n'est pas du tout néces- saire. De telles argiles sont, par exemple, les gels dits mixtes, c'est-à-dire, principalement, non pas les argiles dérivées du felds- path, mais plutôt l'argile du type montmorillonite, le fait que l'argile se trouve à l'état fortement plastique ou qu'elle a acquis une structure ardoisée sous l'effet de la pression des couches situées au-dessus étant en fait sans importance.
Conformément à l'invention, on a établi que, par addition, à l'argile, de petites quantités de substances appropriées de natures diverses, la tendance de la dite argile à former un produit *boursouflé* ou spongieux par cuisson peut être fortement augmentée.
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Les substances à ajouter sont principalement des substances non volatiles d'origine organique Dans les substances non volatiles sont comprises également clés substances comportant une quantité limitée de matière volatile ou dégageant une telle matière lors- qu'elles sont chauffées. Par exemple, les combustibles solides ordinaires sont par suite à considérer, mais, avant la cuisson de l'argile, ils doivent être présents à l'état finement divisé qui convient pour Inapplication envisagée et ils doivent être répartis de manière uniforme. La tourbe granulée s'est montrée, par exemple, particulièrement appropriée au but visé.
Les quantités de matières de mélange envisagées sont en règle générale très petites, l'ordre de grandeur étant par exemple de un pour cent de la quantité d'argile sèche* Des substances orni- ques non volatiles solubles, comprenant les substances solubles dans les colloïdes, substances telles que les hydrater de carbone, ou les dérivés d'hydrates de carbone, ou encore des substances analogues aux hydrates de carbone, conviennent parfaitement bien.
Comme exemples, de ces substances, on peut citer la lessive sulfiti- que (sous-produit de 1'industrie de la pâte de bois chimique) et les mélasses. Par substances solubles, comprenant les substances solubles dans les colloïdes, il faut entendre aussi des matières qui, en plus des dites substances, contiennent des quantités limi- tées de matières insolubles* Un effet essentiel est obtenu, par exemple, par addition de betteraves à sucre écrasées. outre qu'elle produit un "boursouflage" ou une formation d'alvéoles très prononcés, une telle addition a souvent pour effet, aussi, de donner une très grande régularité à la formation d'alvéo- les, grâce à quoi on évite la formation de cavités importantes;
il s'ensuit que les produits obtenus, malgré leur faible poids et leur pouvoir isolant élevé qui en est la conséquence, possèdent une résistance mécanique extraordinairement grandes C'est ainsi, par exemple., qu'il a été constaté que par mélange de 1% de lessive
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sulfitique avec 70% environ de substance sèche, dans les corditions normales de travail, on obtient une densité de 240 Kg. par m3 pour le produit sous forme de clinkers librement empilés et que des cubes sciés pesant de 0,4à 2,2 kg par litre peuvent offrir une résistance à la compression de 30 à 15 Kg. par centimètre carré du cube.
Il peut en outre être démontré que de telles additions peu- vent souvent réduire la tendance des clinkers produits à se coller, ou à adhérer, pendant la cuisson et que cette dernière peut être conduite à une température quelque peu plus basse que si les addi- tions précitées n'étaient pas faites.
Sans addition des substances précitées, et en utilisant, dans des conditions correspondantes,, une matière de départ analogue, par exemple l'argile de l'éocène se trouvant en grande quantité au Danemark sous le nom de "argile plastique', la densité que l'on peut obtenir pour le produit sous forma de clinkers librement empilés, est d'environ 550 Kg. par m.
L'addition des substances considérées peut être faite de manière relativement simple, par exemple par pétrissage ou malaxage des dites substances dans l'argile se trouvant à l'état plastique.
Inexpérience a montré que ce pétrissage n'a pas besoin d'être poursuivi jusqu'à ce qu'une homogénéité parfaite ait été obtenue et qu'il suffit d'un passage à travers une machine ordinaire à mouler les briques.
L'invention peut être utilisée industriellement de diverses manières. On peut, par exemple, introduire l'argile, avec les matières d'addition considérées, à l'état humide, dans un four rotatif du type utilisé pour la. cuisson du ciment Portland, le produit fini étant ensuite retiré sous forme de clinkers ayant de préférence les mêmes dimensions que les clinkers ordinaires de ciment Portland fabriqués dans un four rotatif. On peut soit utiliser directement ces clinkers comme matière de rempoissage isolante, soit les utiliser comme addition à des bétons, soit
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encore (après addition d'agents liants appropriés, par exemple de ciment et, s'il y a lieu, d'un peu de sable) les mouler sous forma de: blocs pour la construction.
On peut aussi cuire 1'argile pendant qu'elle repose sous forme de couche sur des chariots dans un four-tunnel du type utilisé dans les industries céramiques, les masses produites de cette manière étant sciées, après refroi- dissement, aux dimensions et formes appropriées, par exemple sous forme de blocs pour la construction, d'enveloppes pour tuyaux,etc...
Exemple de mise en oeuvra,
De l'argile non céramique de l'éocène fortement plastique ayant la composition suivante :
SiO2 ..............56
EMI5.1
Ffi4 ............... 8 A1203 22
EMI5.2
CaO ............... 1
N203 1
K20- .............. 3 le reste étant principalement de l'eau,est introduite, à. l'état plastique humide, c'est-à-dire avec une teneur de 40% en eau, calculée à partir de l'argile séchée à. 100 c dans une machine à mouler des briques comprenant un malaxeur préalable, deux paires de rouleaux et une presse à briques, en quantité correspondant à environ 2,5 tonnes par heure, avec addition, dans le malaxeur, de 30 litres par heure der lessiva sulfitique concen- trée diluée d'une quantité égala d'eau.
L'argile provenant de la presse est découpée en tranches d'environ 2 centimètres d'épaisseur par un couteau rotatif et elle est ensuite amenée, au moyen d'un transporteur, à un four rotatif de 25 mètres de long et de 2,5 m. de diamètres environ tournant à raison de deux tours par minute environ. Des chaînes sont suspendues à. l'extrémité d'entrée du four rotatif, exactement de la marne manière que dans les fours
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pour la cuisson du ciment Portland et le foyer situé à l'extrémité opposée du four est alimenté en charbon pulvérisé.
Le four est garni des blocs ordinaires de chamotte et il comporte quatre ner- vures internes longitudinale$ faisant une saillie d'environ 8 cm. la cuisson est faite à une température d'environ 1125 C., le coefficient d'air en excès étant de 1,45. L'argile traverse le four en quarante minutes environ et elle est conduite à un tambour de refroidissement et de triage combiné. Les clinkers produits de cette manière y sont séparés en trois fractions avec des dimensions de grain inférieures à 3 mm., de 3 à 12 mm. et de, 12 à 30 mm. respectivement, la plus grande partie, de beaucoup, ayant des di- mensions de grain moyennes et une densité de 260 Kg. par mètre cube.
Si l'argile est cuite exactement de la même manière, mais sans aucune addition du tout, la densité obtenue est de 550 Kgs. par mètre cube. Si l'argile est cuite exactement de la même manière avec addition de 1 Kg. de tourbe pulvérisée, on obtient une densité de 370 kg par mètre cube. Pour d'autres sortes d'argiles, on observe un'pourcentage correspondant de réduction de la densité lorsqu'on opère conformément à l'invention.
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"Process for the manufacture of a product with a spongy or honeycomb structure suitable for insulation"
It is known that masses or molded articles of various mixtures containing mainly clays, for example ceramic masses, when heated relatively quickly, i.e. faster than in the case of normal firing of products ceramics, can undergo a strong increase in volume and, due to their essential deformation, give rise to a
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product with a porous or spongy structure. It is also known that such products are useful in the building industry as heat, cold and sound insulating materials, for example in the form of fillers in concrete, the masses produced being crushed if they are. in the appropriate dimensions.
We know the means of systematically obtaining such cellular or spongy products, on an industrial scale, in appropriate furnaces, for example rotary furnaces or tunnel furnaces, precautions being taken, with a view to obtaining '' a product as good as possible, so that the * blister * occurs in such a way that the product becomes substantially uniform and, in particular, it is cooked evenly, because if the cooking is insufficient, the products do not have the required mechanical strength, while, if the cooking is too thorough, they melt to such an extent that the spongy structure is altered, the cooking process can even be rendered impracticable due to the sticking of the products on the walls of the oven.
The clays considered are mainly those which are too impure to be used in the production of quality ceramic products, for example clay containing a high content of fluxes: a high temperature of agglomeration for the application envisaged here n ' is not desirable and not necessary at all. Such clays are, for example, the so-called mixed gels, that is to say, mainly, not the clays derived from the feldspath, but rather the clay of the montmorillonite type, the fact that the clay is found in the highly plastic state or that it has acquired a slate structure under the effect of the pressure of the layers located above being in fact unimportant.
In accordance with the invention, it has been established that, by adding to the clay small amounts of suitable substances of various kinds, the tendency of said clay to form a * blistered * or spongy product upon firing can be greatly increased. .
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The substances to be added are mainly non-volatile substances of organic origin. Non-volatile substances also include substances which contain a limited amount of volatile material or give off such material when heated. For example, ordinary solid fuels are therefore to be considered, but, before firing the clay, they must be present in a finely divided state which is suitable for the intended application and they must be evenly distributed. Granulated peat has been shown, for example, to be particularly suitable for the intended purpose.
The amounts of mixing materials envisaged are as a rule very small, the order of magnitude being for example one percent of the amount of dry clay * Soluble non-volatile ornamental substances, including substances soluble in colloids , substances such as carbohydrates, or derivatives of carbohydrates, or substances similar to carbohydrates, are perfectly suitable.
Examples of such substances are sulphite lye (a by-product of the chemical wood pulp industry) and molasses. By soluble substances, including substances soluble in colloids, it is also necessary to understand substances which, in addition to the said substances, contain limited quantities of insoluble matters * An essential effect is obtained, for example, by adding beets to crushed sugar. apart from producing a very pronounced "blistering" or formation of alveoli, such addition often has the effect, too, of imparting a very great regularity to the formation of alveoli, whereby the formation of the alveoli is avoided. large cavities;
it follows that the products obtained, despite their low weight and their high insulating power which is the consequence thereof, have an extraordinarily high mechanical resistance. Thus, for example., it was found that by mixing 1 % of laundry
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sulphite with about 70% of dry substance, in normal working cords, a density of 240 Kg. per m3 is obtained for the product in the form of freely stacked clinkers and sawn cubes weighing from 0.4 to 2.2 kg per liter can offer a compressive strength of 30 to 15 Kg. per cubic square centimeter.
It can further be shown that such additions can often reduce the tendency of the clinkers produced to stick, or adhere, during firing and that the firing can be carried out at a somewhat lower temperature than if the additives. the aforementioned statements were not made.
Without the addition of the aforementioned substances, and using, under corresponding conditions, a similar starting material, for example Eocene clay found in large quantities in Denmark under the name of "plastic clay", the density which one can obtain for the product in the form of freely stacked clinkers, is approximately 550 Kg. per m.
The addition of the substances in question can be made in a relatively simple manner, for example by kneading or kneading said substances in the clay which is in the plastic state.
Inexperience has shown that this kneading does not need to be continued until perfect homogeneity has been obtained and all that is required is one passage through an ordinary brick molding machine.
The invention can be used industrially in various ways. It is possible, for example, to introduce the clay, with the additives considered, in the wet state, into a rotary kiln of the type used for the. firing of the Portland cement, the finished product then being removed in the form of clinkers preferably having the same dimensions as ordinary Portland cement clinkers made in a rotary kiln. These clinkers can either be used directly as an insulating filling material, or used as an addition to concrete, or
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again (after addition of suitable binding agents, for example cement and, if necessary, a little sand) mold them in the form of: building blocks.
The clay can also be fired while it lies in the form of a layer on carriages in a tunnel kiln of the type used in the ceramic industries, the masses produced in this way being sawn, after cooling, to dimensions and shapes. suitable, for example in the form of building blocks, pipe casings, etc.
Example of implementation,
Strong plastic Eocene non-ceramic clay having the following composition:
SiO2 .............. 56
EMI5.1
Bfi4 ............... 8 A1203 22
EMI5.2
CaO ............... 1
N203 1
K20- .............. 3 the remainder being mainly water, is introduced, at. the wet plastic state, that is to say with a content of 40% water, calculated from the clay dried at. 100 c in a brick-molding machine comprising a preliminary mixer, two pairs of rollers and a brick press, in a quantity corresponding to approximately 2.5 tonnes per hour, with the addition, in the mixer, of 30 liters per hour of the detergent sulphite concentrate diluted with an equal quantity of water.
The clay from the press is cut into slices about 2 centimeters thick by a rotary knife and it is then brought, by means of a conveyor, to a rotary kiln 25 meters long and 2.5 meters long. mr. of approximately diameters rotating at a rate of approximately two revolutions per minute. Chains are hanging from. the inlet end of the rotary kiln, exactly in the marl way as in the kilns
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for firing Portland cement and the hearth at the opposite end of the kiln is supplied with pulverized coal.
The oven is lined with ordinary chamotte blocks and has four longitudinal internal ribs protruding about 8 cm. firing is done at a temperature of about 1125 C., the coefficient of excess air being 1.45. The clay passes through the kiln in about forty minutes and is driven to a combined cooling and sorting drum. The clinkers produced in this way are separated there into three fractions with grain sizes less than 3 mm., From 3 to 12 mm. and from 12 to 30 mm. respectively, the greater part, by many, having average grain sizes and a density of 260 Kg. per cubic meter.
If the clay is fired in exactly the same way, but without any addition at all, the density obtained is 550 Kgs. per cubic meter. If the clay is fired in exactly the same way with the addition of 1 kg of pulverized peat, a density of 370 kg per cubic meter is obtained. For other kinds of clays, a corresponding percentage reduction in density is observed when operating in accordance with the invention.