: Formes maniables de matières d'isolation
thermique La présente invention concerne des formes maniables et usinables en une matière pour isolation thermique finement divisée, ainsi que la production de ces formes.
On a produit des blocs maniables en une matière d'isolation thermique d'un certain nombre de manières différentes au départ de silice finement divisée et de fibres de renforcement en recourant à l'addition facultative d'un liant et/ou une poudre opacifiante. La résistance de blocs de ce genre dépend de la densité de la matière, de la quantité et du type de liant mis en oeuvre, ainsi que de la mise en oeuvre d'un traitement thermique. Un autre facteur très important est le type de fibre que l'on utilise. Les blocs de la résistance la plus élevée. contenaient des fibres d'amiante ou d'asbeste, mais l'utilisation de l'amiante ou de l'asbeste n'est pas souhaitable parce que ce produit est dangereux pour la santé.
En outre, de tels blocs en matière d'isolation thermique sont trop fragiles pour être maniés sous la forme de grandes feuilles ou de panneaux, vu que la résistance à la flexion de la matière mise en oeuvre est faible et que les panneaux se fendillent ou s'écaillent aisément.
Un procédé auquel on a fait appel pour pallier ces problèmes consistait à produire les panneaux avec la matière d'isolation thermique contenue dans une peau poreuse en manière telle que la peau fût légèrement liée
à la matière d'isolation et qu'elle conférât ainsi une résistance accrue. Les panneaux produits grâce à ce procédé manifestent d'excellentes propriétés de maniabilité, mais les panneaux sont difficiles à usiner et à découper, étant donné que ces opérations. provoquent la rupture de la liaison qui existe entre la matière d'isolation et la peau poreuse.
La présente invention a pour objet la réalisation
de formes en une matière d'isolation thermique finement divisée, que l'on peut aisément manier ou manipuler sous la forme de larges feuilles et que l'on peut également aisément usiner.
Conformément à l'une de ses caractéristiques, la présente invention se rapporte à une matière d'isolation thermique qui comprend une structure en nid d'abeilles
de renforcement et une matière d'isolation thermique finement divisée tassée dans les cellules ou alvéoles de
la structure en nid d'abeilles.
Selon une autre de ses caractéristiques, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une matière d'isolation thermique, qui comprend l'étape de tassement ou compaction de la matière d'isolation thermique finement divisée dans les cellules ou alvéoles d'une structure de renforcement en nid d'abeilles.
L'expression "nid d'abeilles'' est utilisée dans le présent mémoire dans le but de définir une structure cellulaire ou alvéolaire dans laquelle les cellules ou alvéoles voisins sont séparés les uns des autres par
une mince membrane. De manière générale, les cellules sont de forme hexagonale, mais il n'en n'est pas nécessairement ainsi et l'expression ''nid d'abeilles" telle qu'utilisée dans le présent mémoire s'adresse aussi bien à des cellules ou alvéoles de forme triangulaire ou
d'une autre forme polygonale qu'à des cellules ou alvéoles courbes. Ces cellules sont généralement d'une forme et d'un calibre uniformes, mais ceci n'est pas essentiel.
Afin d'assurer une meilleure compréhension de la présente invention et de montrer plus clairement comment on peut la mettre en oeuvre, on se référera à présent , mais à titre d'exemple uniquement, aux dessins ci-annexés dans lesquels :
- la figure 1 représente une forme de réalisation d'une structure de renforcement en nid d'abeilles à utiliser pour la mise en oeuvre de la présente invention ;
- la figure 2 représente une autre forme de réalisation d'une structure de renforcement en nid d'abeilles à utiliser pour la mise en oeuvre de la présente invention;
- la figure 3 représente encore une autre forme de réalisation d'une structure de renforcement en nid d'abeilles à utiliser pour la mise en oeuvre de la présente invention;
- la figure 4 illustre un procédé grâce auquel on peut fabriquer des articles d'isolation thermique conformes à la présente invention;
- la figure 5 représente une forme de réalisation d'une matière d'isolation thermique suivant la présente invention;
- la figure 6 représente une autre forme de réalisation d'une matière d'isolation thermique conforme à la présente invention;
- la figure 7 illustre un autre procédé conformément auquel on peut fabriquer des articles d'isolation thermique suivant la présente invention;
- la figure 8 illustre un procédé de formation d'articles d'isolation thermique courbes suivant la présente invention; - la figure 9 représente un panneau comportant une rainure unique usinée dans une de ses faces ;
- la figure 10 représente le panneau de la figure 9 avec ce panneau fléchi le long du trait de la rainure ;
- la figure 11 représente un panneau comprenant un certain nombre de rainures usinées dans une de ses faces ;
et
- la figure 12 représente le panneau de la figure 11 fléchi le long des traits des rainures.
La structure en nid d'abeilles telle que la figure 1 le représente, se base sur une cellule ou un alvéole de forme hexagonale, tandis que la structure représentée sur le figure 2 se base sur une cellule ou un alvéole de forme triagonale et la structure représentée sur la figure 3 se fonde sur une cellule ou un alvéole de forme circulaire.
La matière dont se compose la structure en nid d'abeilles peut être choisie parmi un grand nombre de matériaux comprenant, par exemple des métaux, comme une feuille d'aluminium, des matières inorganiques, comme des produits céramiques, ou des matières organiques, comme des matières plastiques, du papier ou des tissus tissés. La structure peut également être réalisée à partir d'une combinaison de matières ou matériaux. Si la matière possède une faible rigidité inhérente, on peut utiliser des additifs. Par exemple, le papier peut être rigidifié à l'aide d'une résine phénolique.
Le matériau dont se compose la structure en nid d'abeilles peut être une matière combustible, mais la matière d'isolation thermique que l'on incorpore à la structure en nid d'abeilles est relativement incombustible, comme on l'expliquera avec plus de détails dans la suite du. présent mémoire.
Lorsque l'on exige que la matière d'isolation thermique possède une résistance variable, le calibre des cellules ou alvéoles de la structure en nid d'abeilles ou l'épaisseur de la matière qui constitue la structure en nid d'abeilles peuvent être amenés à varier dans les zones voulues.
La figure 4 illustre un procédé grâce auquel on peut fabriquer des panneaux en une matière d'isolation thermique suivant la présente invention.
La structure en nid d'abeilles 10 est disposée sur une surface plane 11 entourée des parois 12 d'un moule ou d'une matrice. On verse ensuite la matière d'isolation 13, en une quantité qui correspond à approximativement 5 fois le volume occupé par la structure en nid d'abeilles, dans le moule ou la matrice et on l'étale de manière égale en travers de la structure en nid d'abeilles. On tasse la matière d'isolation dans les cellules ou alvéoles du nid d'abeilles à l'aide d'un piston 14 qui s'adapte étroitement à l'intérieur des parois 12 de la matrice.
L'air est libéré de la matière d'isolation au
fur et à mesure du tassement ou de la compaction de cette dernière en se servant d'un piston 14 qui possède une surface poreuse ou en prévoyant des ouvertures 15 qui se prolongent à travers le piston. Cependant, lorsqu'il s'agit d'un piston de faible surface, il convient de laisser l'air s'échapper par l'intervalle
16 qui subsiste entre le piston et les parois de la matrice.
Le tassement ou la compaction de la matière d'isolation a lieu sous l'effet de la pression exercée par le piston lorsque ce dernier se déplace vers ou se rapproche étroitement de la surface de la structure en nid d'abeilles. Après la supression de la pression, on sort le produit, constitué de la structure en nid d'abeilles contenant la matière d'isolation tassée, de la matrice. La matière d'isolation peut s'étendre au-dessus du niveau de la structure en nid d'abeilles. Si on le souhaite, le surplus de matière d'isolation peut être enlevé par brossage ou grattage de façon à laisser subsister la matière d'isolation au même niveau que celui de la structure en nid d'abeilles.
La matière d'isolation finement divisée peut être une matière d'isolation microporeuse ou bien on peut la choisir parmi unelarge gamme d'autres poudres, comme le gel de silice, la silice volatilisée, le silicate de calcium, la vermiculite et la perlite et des oxydes de métaux finement divisés, tels que l'alumine et l'oxyde de titane.
Les matières microporeuses sont des matières qui possèdent une structure réticulaire dans laquelle la dimension interstitielle moyenne est inférieure au trajet libre moyen des molécules d'air ou d'un autre gaz dans lequel la matière microporeuse est située. Ceci a pour résultat une conductibilité thermique qui est inférieure à la conductibilité moléculaire de l'air ou d'un autre gaz dans lequel on utilise la matière. La structure réticulaire est créée dans une matière finement divisée par l'utilisation d'une poudre avec de très fines particules qui adhèrent les unes aux autres en une formation analogue à une chaîne. Une poudre appropriée à la production de cette structure est une silice finement divisée qui se présente sous une forme à laquelle on se réfère normalement sous l'appelation de silice pyrogénée ou aérogel de silice.
Une autre poudre possible est constituée de noir de carbone finement divisé.
Pour l'utilisation à des températures élevées, une opacification aux infrarouges peut être souhaitable ou nécessaire et ceci peut se réaliser en ajoutant à la matière finement divisée diverses matières d'opacification, comme des oxydes de métaux ou des poudres métalliques qui assurent une réflexion, possédant un indice de réfraction élevé, comme l'oxyde de manganèse, l'oxyde de chrome, le bioxyde de titane, l'oxyde de fer et l'oxyde de zirconium. On peut également utiliser des matières absorbant les rayons infrarouges, comme le noir de carbone.
Il peut être souhaitable d'incorporer une matière de renforcement en fibres à la matière d'isolation thermique finement divisée, plus particulièrement lorsque le calibre des cellules ou alvéoles de la structure en nid d'abeilles est supérieur à un diamètre d'environ 5 mm. Une telle matière en fibres peut être constituée de fibres céramiques, de fibres de verre, de fibres de coton, de rayonne ou d'autres fibres synthétiques, de fibres de carbone ou d'autres fibres généralement mises en oeuvre à des fins de renforcement.
Toutes les matières que l'on ajoute à la matière finement divisée doivent être intimement mélangées à la matière finement divisée avant de verser la matière d'isolation dans la matrice.
Lorsque la matière d'isolation finement divisée comprend une matière microporeuse, il peut être souhaitable
de modifier le procédé décrit ci-dessus.
Par exemple, lorsque la silice microporeuse est tassée et que la pression de tassement est ensuite supprimée, le volume de la silice tassée peut s'accroître d'une valeur atteignant jusqu'à 20 %. Par conséquent, bien que la matière d'isolation prisse être tassée jusqu'au niveau de la structure en nid d'abeilles, lorsque l'on supprime la pression de tassement, la matière d'isolation peut se dilater jusqu'au dessus du niveau de la structure en nid d'abeilles, nécessitant une opération de surfaçage lorsqu'il est nécessaire que la matière d'isolement doit se trouver au même niveau que la structure en nid d'abeilles.
La demanderesse a découvert que l'on pouvait obvier
à cet inconvénient en disposant à la surface du piston
une matière élastique 17 qui, lorsque la matière d'isolation se trouve sous sa pression de tassement ou compaction maximale, se déforme a l'endroit où elle entre en contact avec la structure en nid d'abeilles, mais tasse la matière d'isolation jusqu'en dessous du niveau de surface de
la structure en nid d'abeilles. Lorsque l'on supprime la pression de tassement, la matière d'isolation se détend de façon que sa surface se situe au niveau ou en dessous du niveau de la surface de la structure en nid d'abeilles.
Un autre procédé de tassement de la matière d'isolation en dessous du niveau de la surface de la structure en nid d'abeilles consiste à mettre une membrane flexible ou souple en place entre la surface de la matière d'isolement et le piston et à prévoir des moyens pour appliquer la pression d'un fluide sur la membrane. Lorsque la matière d'isolation a été tassée de façon que le piston se trouve au niveau de ou à proximité du niveau de la surface de la structure en nid d'abeilles, on applique la pression d'un fluide à la membrane, provoquant ainsi un tassement ou compaction supplémentaire de la matière d'isolation jusqu'à un niveau inférieur à la surface de la structure en nid d' abeilles.
La membrane peut être réalisée en caoutchouc ou en une matière plastique que l'on gonfle à l'aide d'air fourni à travers des ouvertures prévues dans le piston ou par l'intermédiaire de rainures formées à la surface du piston. Un fluide peut également être emprisonné de manière permanente dans l'espace situé entre la membrane et le piston.
Si cela se révèle souhaitable, une seconde membrane peut être mise en place entre la structure en nid d'abeilles et la surface de la matrice qui supporte la structure en nid d'abeilles. En gonflant la seconde membrane, il
est possible de régler ou maîtriser la compaction ou tassement de la matière d'isolation à partir des deux faces
de la structure en nid d'abeilles.
Il est manifestement aussi possible que deux pistons opèrent à partir des côtés opposés de la structure en nid d'abeilles. Il est également possible d'appliquer une peau sur une face de la structure en nid d'abeilles avant de procéder au tassement de la matière d'isolation dans la structure. Il peut également être souhaitable que la structure en nid d'abeilles soit supportée par une surface qui est perforée de façon à permettre l'échappement de l'air
à partir de la matière d'isolation au cours du tassement ou de permettre l'évacuation de la matière d'isolation pour faciliter le processus de tassement ou compaction.
La matière d'isolation peut être tassée dans la structure en nid d'abeilles sous des poids spécifiques de 80 à
800 kg par m<3>, suivant les besoins. Le produit ainsi obtenu est sensiblement rigide à manipuler et peut être usiné de façon à en obtenir diverses épaisseurs tout au long de sa longueur, de manière à engendrer les formes qui sont nécessaires et à créer des ouvertures. L'usinage peut s'effectuer à l'aide de dispositifs de coupe mécaniques ou au laser .
Pour obtenir la production de bords relativement lisses lorsque des ouvertures sont formées ou que des profils sont usinés, il peut être souhaitable d'appliquer une peau
18 sur l'une des ou sur les deux faces de la structure en nid d'abeilles 10, ainsi que les figures 5 et 6 le représentent, en manière telle que cette peau soit liée à la structure en nid d'abeilles et/ou à la matière d'isolation
13. Cette peau peut être en métal, en matière plastique, en papier ou en tissu tissé ou non tissé, ou en n'importe quelle autre matière en forme de feuille convenable. On peut également soumettre les produits à d'autres traitementsen surface, destinés à améliorer les propriétés de maniage, par exemple, les produits peuvent être revêtus d'unepeinture ou d'une matière résineuse.
Lorsque la peau est constituée par un panneau rigide, on peut utiliser les produits, par exemple, à titre de parois isolantes ou de portes à l'épreuve du feu, simplement en liant les peaux de renforcement aux produits. La silice microporeuse est normalement gravement endommagée par contact avec de l'eau liquide, bien qu'il soit quelquefois possible de lui faire subir un traitement qui lui confère un certain degré de résistance à l'eau. Cependant, on ob-
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on applique des peaux imperméables sur le produit et lorsque la matière qui constitue la structure en nid d'abeilles est imperméable à l'eau.
Les produits conformes à la présente invention sont particulièrement intéressants lorsqu'il est souhaitable de disposer d'une matière d'isolation thermique de haute résistance et de faible poids, possédant une très faible conductibilité thermique. La chaleur est conduite à travers les produits tant par l'intermédiaire de la matière d'isolation thermique tassée que par l'intermédiaire des parois de la structure en nid d'abeilles. Il est étonnant que les parois de la structure en nid d'abeilles puissent être extrêmement fines, mais le produit ainsi obtenu possède une rigidité et une résistance élevées.
La demanderesse a découvert que ceci était dû au fait que les parois de la structure en nid d'abeilles sont fermement maintenues en position par la matière d'isolation thermique tassée et que la résistance concomitante du produit provenait à la fois de la structure en nid d'abeilles et de la matière d'isolation thermique.
On peut prévoir que les parois de la structure en nid d'abeilles puissent s'afaisser au cours du tassement ou
de la compaction de la matière d'isolation thermique dans la structure en nid d'abeilles. Cependant, la demanderesse a découvert que lorsque la matière d'isolation thermique était comprimée, elle consolidait et supportait les parois de la structure en nid d'abeilles et les protégeait contre un flambage ou gauchissement, si bien que des pressions de moulage extrêmement élevées peuvent s'utiliser.
Etant donné que l'on peut utiliser des structures en nid d'abeilles à parois minces, la chaleur conduite à travers la structure en nid d'abeilles est faible et la conductibilité thermique globale du produit est très similaire à la conductibilité thermique de la matière d'isolation thermique, plus spécialement lorsque l'on utilise des matières à faible conductibilité thermique pour la confection de la structure en nid d'abeilles.
La demanderesse a découvert que même lorsque la matière de la structure en nid d'abeilles était combustible, le produit demeurait sensiblement incombustible. Ceci est particulièrement le cas lorsque la matière d'isolation thermique est constituée de silice microporeuse. Lorsque l'on applique une flamme à l'une des surfaces du produit, la
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oxygène avec comme résultat que toutes les matières organiques présentes dans la structure en nid d'abeilles carbonisent et s'oxydent lentement à partir de la face chaude du produit. La faible conductibilité thermique du produit assure normalement que la face froide du produit demeure en dessous des températures de carbonisation et d' oxydation si bien que, bien qu'une partie de la structure en nid d'abeilles puisse éventuellement être détruite, le reste de la structure en nid d'abeilles maintient la matière d'isolation thermique en position,de sorte que le produit conserve son intégrité et résiste à la pénétration du feu.
Si la structure en nid d'abeilles est détruite à la face chaude du produit, la pression résiduelle qui subsiste dans la matière d'isolation thermique provoque la dilatation de la matière et la fermeture de l'intervalle créé par la disparition de la structure en nid d'abeilles, protégeant ainsi le reste de la structure en nid d'abeille plus proche de la face froide.
La figure 7 illustre un autre procédé grâce auquel on peut fabriquer des panneaux de matière d'isolation thermique suivant la présente invention. La figure 7 représente une structure en nid d'abeilles 20 disposée sur une courroie ou bande souple 21 supportée par un certain nombre de rouleaux 22. On verse la matière d'isolation 23, en une quantité qui correspond approximativement à cinq fois le volume occupé par la structure en nid d'abeilles, sur la structure en nid d'abeilles et on déplace la structure à l'aide de la courroie ou bande souple 21 de façon que la matière d'isolation soit tassée dans la structure en nid d'abeilles à l'aide d'une autre courroie ou bande 24 supportée par des rouleaux 25, la courroie ou bande 24 étant inclinée par rapport à la courroie 21 de manière à assurer un tassement progressif de la matière d'isolation.
Si on le souhaite, on peut omettre les courroies ou bandes 21 et 24, bien que certains moyens pour initialement supporter la matière d'isolation dans la structure en nid d'abeilles doivent être prévus. En outre, il est possible de tasser la matière d'isolation entre une seule paire de rouleaux au lieu des rouleaux multiples tels que représentés sur la figure 7.
On peut aussi procéder au tassement ou à la compaction de la matière d'isolation dans la structure en nid d' abeilles par vibration.
On peut fabriquer des formes maniables circulaires, semi-circulaires ou arquées en façonnant.un panneau sur un rouleau de la manière illustrée sur la figure 8. Ainsi qu'on peut le déduire de la figure 8, on confère une forme courbe à un panneau 30 à l'aide des rouleaux 31, 32 qui pressent le panneau contre un rouleau de formage 33. Le panneau est maintenu dans sa forme courbe par l'application d'une peau ou d'une peau supplémentaire à la surface radialement interne du panneau. La peau, au moins après qu'elle ait été appliquée sur la face du panneau courbé, doit être sensiblement inextensible afin de conserver la courbure du panneau.
De telles formes courbes peuvent également être obtenues en façonnant la structure en nid d' abeilles entre les rouleaux 31, 32 et 33 et en tassant subséquemment la matière d'isolation dans les cellules ou alvéoles de la structure en nid d'abeilles et en appliquant une peau à la surface radialement interne de la forme courbée. La peau peut être appliquée avant ou après le tassement ou compaction de la matière d'isolation dans la structure en nid d'abeilles.
En alternative au façonnage d'un panneau entre des rouleaux, on peut confectionner des formes se rapprochant de formes arquées, de la manière illustrée sur les figures 9 et 10, en pourvoyant au moins la surface inférieure d'un panneau 40 d'un revêtement souple, par exemple une matière en fibres de verre. La surface supérieure peut également être pourvue d'un tel revêtement. On usine une rainure en
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te rainure s'étend sensiblement jusqu'à la surface inférieure. La figure 10 représente le panneau 40 fléchi le long du trait de la rainure 41, de façon que le panneau
se présente sous la forme d'un V et peut être utilisé, par exemple, pour l'isolation de tuyaux d'un faible diamètre. Si on le souhaite, on peut appliquer un adhésif sur la rainure et, en outre ou en alternative, on peut pourvoir le panneau fléchi d'un revêtement destiné à le maintenir dans sa forme fléchie.
Le panneau 42 que les figures 11 et 12 représentent est semblable au panneau représenté sur les figures 9 et
10, à l'exception qu'un certain nombre (3 dans la forme de réalisation représentée) de rainures 43 sont formées dans la surface supérieure du panneau. Lorsque le panneau de la figure 11 est fléchi le long des traits des rainures
43 ainsi que la figure 12 le représente, le panneau fléchi ainsi obtenu est plus étroitement arqué en section transversale ainsi qu'on peut le constater en comparant les figures 10 et 12. On peut appliquer au panneau représenté sur les figures 10 et 11 des traitements similaires à ceux mentionnés plus haut à propos des figures 9 et 10.
: Handy forms of insulation materials
The present invention relates to handy and machinable forms of a material for finely divided thermal insulation, as well as the production of these forms.
Manageable blocks of thermal insulation material were produced in a number of different ways from finely divided silica and reinforcing fibers using the optional addition of a binder and / or an opacifying powder. The strength of such blocks depends on the density of the material, the quantity and type of binder used, as well as the implementation of a heat treatment. Another very important factor is the type of fiber we use. The blocks of the highest resistance. contained asbestos or asbestos fibers, but the use of asbestos or asbestos is not desirable because this product is hazardous to health.
In addition, such blocks of thermal insulation are too fragile to be handled in the form of large sheets or panels, since the flexural strength of the material used is low and the panels crack or easily flake off.
One method used to overcome these problems was to produce the panels with the thermal insulation material contained in a porous skin so that the skin was slightly bonded
to the insulation material and thereby impart increased strength. The panels produced by this process show excellent handling properties, but the panels are difficult to machine and cut, since these operations. break the bond between the insulation material and the porous skin.
The subject of the present invention is the production
shapes of finely divided thermal insulation material which can be easily handled or manipulated in the form of large sheets and which can also be easily machined.
According to one of its characteristics, the present invention relates to a thermal insulation material which comprises a honeycomb structure
reinforcement and a finely divided thermal insulation material packed into the cells or cells of
the honeycomb structure.
According to another of its characteristics, the present invention relates to a process for manufacturing a thermal insulation material, which comprises the step of compaction or compaction of the finely divided thermal insulation material in the cells or cells of '' a honeycomb reinforcement structure.
The expression "honeycomb" is used in the present specification for the purpose of defining a cellular or alveolar structure in which the neighboring cells or alveoli are separated from one another by
a thin membrane. In general, the cells are hexagonal in shape, but this is not necessarily so, and the term "honeycomb" as used in this specification is intended for both cells and triangular shaped cells or
of another polygonal shape than curved cells or cells. These cells are generally of uniform shape and size, but this is not essential.
In order to ensure a better understanding of the present invention and to show more clearly how it can be implemented, reference will now be made, but by way of example only, to the attached drawings in which:
- Figure 1 shows an embodiment of a honeycomb reinforcement structure to be used for the implementation of the present invention;
- Figure 2 shows another embodiment of a honeycomb reinforcement structure to be used for the implementation of the present invention;
- Figure 3 shows yet another embodiment of a honeycomb reinforcement structure to be used for the implementation of the present invention;
- Figure 4 illustrates a method by which one can manufacture thermal insulation articles according to the present invention;
- Figure 5 shows an embodiment of a thermal insulation material according to the present invention;
- Figure 6 shows another embodiment of a thermal insulation material according to the present invention;
- Figure 7 illustrates another method according to which one can manufacture thermal insulation articles according to the present invention;
- Figure 8 illustrates a method of forming curved thermal insulation articles according to the present invention; - Figure 9 shows a panel having a single groove machined in one of its faces;
- Figure 10 shows the panel of Figure 9 with this panel bent along the line of the groove;
- Figure 11 shows a panel comprising a number of grooves machined in one of its faces;
and
- Figure 12 shows the panel of Figure 11 bent along the lines of the grooves.
The honeycomb structure as shown in Figure 1 is based on a hexagonal cell or cell, while the structure shown in Figure 2 is based on a triagonal cell or cell and the structure shown in Figure 3 is based on a cell or a circular cell.
The material of which the honeycomb structure is composed can be chosen from a large number of materials comprising, for example metals, such as aluminum foil, inorganic materials, such as ceramic products, or organic materials, such as plastics, paper or woven fabrics. The structure can also be made from a combination of materials or materials. If the material has inherent low rigidity, additives can be used. For example, paper can be stiffened using a phenolic resin.
The material of which the honeycomb structure is composed may be a combustible material, but the thermal insulation material which is incorporated into the honeycomb structure is relatively non-combustible, as will be explained with more detail. details below. present brief.
When it is required that the thermal insulation material has a variable resistance, the size of the cells or cells of the honeycomb structure or the thickness of the material which constitutes the honeycomb structure can be brought to vary in the desired areas.
FIG. 4 illustrates a process by which panels can be made from a thermal insulation material according to the present invention.
The honeycomb structure 10 is arranged on a flat surface 11 surrounded by the walls 12 of a mold or a matrix. The insulation material 13 is then poured, in an amount which corresponds to approximately 5 times the volume occupied by the honeycomb structure, in the mold or the matrix and it is spread evenly across the structure. honeycomb. The insulation material is packed into the cells or cells of the honeycomb using a piston 14 which fits tightly inside the walls 12 of the matrix.
Air is released from the insulation material to
as the compaction or compaction thereof using a piston 14 which has a porous surface or by providing openings 15 which extend through the piston. However, in the case of a piston of small surface, it is advisable to let the air escape by the interval
16 which remains between the piston and the walls of the matrix.
The packing or compaction of the insulation material takes place under the effect of the pressure exerted by the piston when the latter moves towards or approaches the surface of the honeycomb structure closely. After the pressure has been removed, the product, consisting of the honeycomb structure containing the packed insulation material, is removed from the matrix. The insulation material may extend above the level of the honeycomb structure. If desired, the excess insulation material can be removed by brushing or scraping so as to leave the insulation material at the same level as that of the honeycomb structure.
The finely divided insulation material can be a microporous insulation material or it can be chosen from a wide range of other powders, such as silica gel, volatilized silica, calcium silicate, vermiculite and perlite and finely divided metal oxides, such as alumina and titanium oxide.
Microporous materials are materials that have a reticular structure in which the average interstitial dimension is less than the average free path of the molecules of air or other gas in which the microporous material is located. This results in a thermal conductivity which is lower than the molecular conductivity of air or another gas in which the material is used. The reticular structure is created in a finely divided material by the use of a powder with very fine particles which adhere to each other in a chain-like formation. A powder suitable for producing this structure is a finely divided silica which is in a form which is normally referred to as fumed silica or silica airgel.
Another possible powder consists of finely divided carbon black.
For use at elevated temperatures, infrared clouding may be desirable or necessary and this can be accomplished by adding to the finely divided material various clouding materials, such as metal oxides or metallic powders which provide reflection, with a high refractive index, such as manganese oxide, chromium oxide, titanium dioxide, iron oxide and zirconium oxide. It is also possible to use materials that absorb infrared rays, such as carbon black.
It may be desirable to incorporate a fiber reinforcement material into the finely divided thermal insulation material, more particularly when the size of the cells or cells of the honeycomb structure is greater than a diameter of about 5 mm . Such a fiber material may consist of ceramic fibers, glass fibers, cotton fibers, rayon or other synthetic fibers, carbon fibers or other fibers generally used for reinforcement purposes.
Any material added to the finely divided material must be thoroughly mixed with the finely divided material before pouring the insulation material into the matrix.
When the finely divided insulation material comprises a microporous material, it may be desirable
to modify the process described above.
For example, when the microporous silica is packed and the packing pressure is then removed, the volume of the packed silica can increase by a value up to 20%. Therefore, although the insulating material should be packed down to the level of the honeycomb structure, when the packing pressure is removed, the insulating material may expand to above the level of the honeycomb structure, requiring a surfacing operation when it is necessary that the insulation material must be at the same level as the honeycomb structure.
The Applicant has discovered that it is possible to obviate
to this disadvantage by arranging on the surface of the piston
an elastic material 17 which, when the insulation material is under its maximum compaction or compaction pressure, deforms at the point where it comes into contact with the honeycomb structure, but compacts the insulation material until below the surface level of
the honeycomb structure. When the packing pressure is removed, the insulation material expands so that its surface is at or below the level of the surface of the honeycomb structure.
Another method of packing the insulation material below the level of the surface of the honeycomb structure is to put a flexible or flexible membrane in place between the surface of the insulation material and the piston and provide means for applying the pressure of a fluid to the membrane. When the insulation material has been packed so that the piston is at or near the surface level of the honeycomb structure, the pressure of a fluid is applied to the membrane, thereby causing additional compaction or compaction of the insulation material to a level below the surface of the honeycomb structure.
The membrane can be made of rubber or a plastic material which is inflated with the aid of air supplied through openings provided in the piston or by means of grooves formed on the surface of the piston. A fluid can also be trapped permanently in the space between the membrane and the piston.
If desired, a second membrane can be placed between the honeycomb structure and the surface of the matrix which supports the honeycomb structure. By inflating the second membrane, it
it is possible to adjust or control the compaction or compaction of the insulation material from both sides
of the honeycomb structure.
It is obviously also possible that two pistons operate from opposite sides of the honeycomb structure. It is also possible to apply a skin to one face of the honeycomb structure before packing the insulation material in the structure. It may also be desirable for the honeycomb structure to be supported by a surface which is perforated so as to allow the escape of air
from the insulation material during compaction or to allow the evacuation of the insulation material to facilitate the compaction or compaction process.
The insulation material can be packed into the honeycomb structure under specific weights from 80 to
800 kg per m <3>, as required. The product thus obtained is substantially rigid to handle and can be machined so as to obtain various thicknesses throughout its length, so as to generate the forms which are necessary and to create openings. Machining can be carried out using mechanical or laser cutting devices.
To achieve the production of relatively smooth edges when openings are formed or profiles are machined, it may be desirable to apply a skin
18 on one or both sides of the honeycomb structure 10, as shown in FIGS. 5 and 6, in such a way that this skin is linked to the honeycomb structure and / or to the insulation material
13. This skin may be made of metal, plastic, paper or woven or non-woven fabric, or any other suitable sheet-like material. The products can also be subjected to other surface treatments, intended to improve the handling properties, for example, the products can be coated with a paint or with a resinous material.
When the skin is constituted by a rigid panel, the products can be used, for example, as insulating walls or fireproof doors, simply by binding the reinforcing skins to the products. Microporous silica is normally severely damaged by contact with liquid water, although it is sometimes possible to subject it to a treatment which gives it a certain degree of resistance to water. However, we
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waterproof skins are applied to the product and when the material constituting the honeycomb structure is waterproof.
The products according to the present invention are particularly advantageous when it is desirable to have a thermal insulation material of high resistance and of low weight, having a very low thermal conductivity. Heat is conducted through the products both through the packed thermal insulation material and through the walls of the honeycomb structure. It is surprising that the walls of the honeycomb structure can be extremely thin, but the product thus obtained has a high rigidity and resistance.
The Applicant has discovered that this is due to the fact that the walls of the honeycomb structure are firmly held in position by the packed thermal insulation material and that the concomitant resistance of the product comes from both the nest structure bees and thermal insulation material.
Provision may be made for the walls of the honeycomb structure to collapse during compaction or
compaction of the thermal insulation material in the honeycomb structure. However, the Applicant has discovered that when the thermal insulation material is compressed, it consolidates and supports the walls of the honeycomb structure and protects them against buckling or warping, so that extremely high molding pressures can to use.
Since thin-walled honeycomb structures can be used, the heat conducted through the honeycomb structure is low and the overall thermal conductivity of the product is very similar to the thermal conductivity of the material. thermal insulation, especially when using materials with low thermal conductivity for the construction of the honeycomb structure.
The Applicant has discovered that even when the material of the honeycomb structure was combustible, the product remained substantially non-combustible. This is particularly the case when the thermal insulation material consists of microporous silica. When a flame is applied to one of the surfaces of the product, the
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oxygen with the result that all organic matter present in the honeycomb structure carbonizes and oxidizes slowly from the hot side of the product. The low thermal conductivity of the product normally ensures that the cold face of the product remains below the carbonization and oxidation temperatures so that, although a part of the honeycomb structure can possibly be destroyed, the rest of the honeycomb structure keeps the thermal insulation material in position, so that the product retains its integrity and resists the penetration of fire.
If the honeycomb structure is destroyed on the hot side of the product, the residual pressure remaining in the thermal insulation material causes the material to expand and the gap created by the disappearance of the structure to be closed. honeycomb, thus protecting the rest of the honeycomb structure closer to the cold side.
Figure 7 illustrates another method by which panels of thermal insulation material can be made in accordance with the present invention. FIG. 7 represents a honeycomb structure 20 disposed on a flexible belt or strip 21 supported by a number of rollers 22. The insulation material 23 is poured in an amount which corresponds approximately to five times the volume occupied by the honeycomb structure, on the honeycomb structure and the structure is moved by means of the flexible belt or strip 21 so that the insulation material is packed in the honeycomb structure bees using another belt or band 24 supported by rollers 25, the belt or band 24 being inclined relative to the belt 21 so as to ensure a gradual compaction of the insulation material.
If desired, belts or bands 21 and 24 can be omitted, although some means for initially supporting the insulation material in the honeycomb structure should be provided. In addition, it is possible to pack the insulation material between a single pair of rollers instead of the multiple rollers as shown in Figure 7.
It is also possible to compact or compact the insulation material in the honeycomb structure by vibration.
Circular, semi-circular or arcuate shapes can be produced by shaping a panel on a roller as illustrated in Figure 8. As can be deduced from Figure 8, a panel is given a curved shape 30 by means of rollers 31, 32 which press the panel against a forming roller 33. The panel is held in its curved shape by applying a skin or an additional skin to the radially internal surface of the panel . The skin, at least after it has been applied to the face of the curved panel, must be substantially inextensible in order to maintain the curvature of the panel.
Such curved shapes can also be obtained by shaping the honeycomb structure between the rollers 31, 32 and 33 and subsequently compacting the insulation material in the cells or cells of the honeycomb structure and applying skin on the radially inner surface of the curved shape. The skin can be applied before or after compaction or compaction of the insulation material in the honeycomb structure.
As an alternative to the shaping of a panel between rollers, it is possible to make shapes approaching arcuate shapes, as illustrated in FIGS. 9 and 10, by providing at least the lower surface of a panel 40 with a coating flexible, for example a fiberglass material. The upper surface can also be provided with such a coating. We machine a groove in
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the groove extends substantially to the bottom surface. FIG. 10 represents the panel 40 bent along the line of the groove 41, so that the panel
is in the form of a V and can be used, for example, for the insulation of small diameter pipes. If desired, an adhesive can be applied to the groove and, in addition or alternatively, the bent panel can be provided with a coating intended to keep it in its bent form.
The panel 42 that Figures 11 and 12 represent is similar to the panel shown in Figures 9 and
10, except that a number (3 in the embodiment shown) of grooves 43 are formed in the upper surface of the panel. When the panel of figure 11 is bent along the lines of the grooves
43 as shown in FIG. 12, the bent panel thus obtained is more narrowly arched in cross section as can be seen by comparing FIGS. 10 and 12. Treatments can be applied to the panel shown in FIGS. 10 and 11 similar to those mentioned above with respect to Figures 9 and 10.