CH651597A5 - Fibres synthetiques d'alcool polyvinylique ayant une grande resistance de liaison au ciment, et leur procede de fabrication. - Google Patents

Description

Cette invention concerne des fibres synthétiques d'alcool polyvinylique (fibres PVA) de renforcement d'articles en ciment, et leur procédé de fabrication. Plus particulièrement, elle concerne des fibres PVA ayant une forte adhérence sur des articles en ciment, et leur procédé de fabrication.

Du ciment, du gypse et d'autres matériaux qui sont durcis par hydratation ont jusqu'à présent été utilisés pour la préparation de toitures, parois ou planchers, blocs en béton, tuiles en ciment, carrelages, tuyaux en béton, et autres. Comme cela est bien connu, des produits en ciment sont généralement renforcés avec des fibres de manière à pouvoir être utilisés efficacement, étant donné leur résistance insuffisante à la flexion, à la tension et à l'impact. Alors que des fibres en amiante ont généralement été utilisées davantage pour renforcer des articles en ciment, on utilisait récemment des matériaux inorganiques tels que l'acier ou des fibres de verre, et des fibres organiques synthétiques telles que le polypropylène, le polyamide et l'alcool polyvinylique soit individuellement ou de manière combinée.

Un article en ciment ayant une petite épaisseur possède une résistance considérablement améliorée s'il est renforcé par 15 à 35% de fibres d'amiante, mais sa résistance à l'impact est encore insuffisante. L'utilisation de l'amiante comporte d'autres désavantages.

L'amiante exerce vraisemblablement un effet adverse sur le corps humain du point de vue de l'hygiène. Comme c'est une substance que l'on trouve dans la nature, elle devient de plus en plus difficile à obtenir, et de plus en plus coûteuse. De là résultent tout naturellement des coûts plus élevés de fabrication d'articles en ciment renforcé avec des fibres d'amiante.

En référence aux fibres de verre, le verre du type E est inutile pour renforcer le ciment, étant donné que le ciment est fortement al-5 câlin et qu'il provoque la corrosion des fibres de verre E. Les fibres de verre résistantes à l'alcali ont été récemment développées, mais elles sont chères, et, bien qu'elles soient certainement résistantes aux alcalis, elles ont une l'ongévité insuffisante. De plus, elles sont très cassantes: elles se cassent facilement lorsqu'elles sont dispersées dans io l'eau ou mélangées avec du ciment. Par conséquent, elles ne sont pas satisfaisantes pour renforcer le ciment.

Il est connu d'incorporer des fibres naturelles ou synthétiques telles que pâte de bois, cellulose, coton, polyamide, polyester et poly-oléfine dans un agrégat de ciment au lieu de fibres d'amiante, ou 15 avec des fibres d'amiante, de manière à réduire la quantité des fibres d'amiante nécessaire. Ces fibres, cependant, ne contribuent pas à améliorer l'endurance au pliage des produits en ciment, bien qu'elles puissent effectivement améliorer la résistance à l'impact d'un produit de ciment ou les propriétés de manipulation d'une feuille verte de ci-20 ment, et empêcher la formation de fissures éventuelles de la grandeur d'un cheveu.

Le renforcement d'un produit de ciment par un matériau fibreux implique un mécanisme relativement compliqué. Mais s'il est traité d'une manière simplifiée, deux aspects apparaissent qui doivent être 25 considérés. L'un de ces aspects concerne la quantité de contraintes externes à supporter par le matériau de renforcement. Si une contrainte quelconque causée par une source externe, telle qu'une force de tension, est appliquée à un matériau composite formé par du ciment comme matrice et matériau de renforcement, elle est supportée 30 partiellement par la matrice et partiellement par le matériau de renforcement. Si un degré suffisant d'adhésion est maintenu entre la matrice et le matériau de renforcement, les diverses propriétés du composite peuvent être considérées comme étant la somme des propriétés de la matrice et du matériau de renforcement. La contrainte 35 portée par le matériau de renforcement peut être exprimée par VfscEf, formule dans laquelle Vf représente la fraction de volume du matériau de renforcement, Ef représente son module de Young, et sc représente la distorsion (contrainte) du composite. Par conséquent, si la valeur Vf est constante, et si les propriétés de l'agrégat de ciment 40 sont constantes, une augmentation de la valeur de Er amène une augmentation de la contrainte à porter par le matériau de renforcement, et par là même une résistance améliorée du composite.

L'autre aspect à prendre en considération est le rendement de renforcement du matériau de renforcement. Alors qu'il existe plu-45 sieurs facteurs secondaires tels que le degré de dispersion ou l'orientation du matériau de renforcement dans la matrice, le problème essentiel consiste dans la résistance d'une liaison d'interfaces qui est obtenue entre la matrice et le matériau de renforcement par adhésion ou force de friction.

50 La résistance maximale à la tension (c'est-à-dire la résistance à la cassure) du composite fibre-ciment de renforcement peut s'exprimer par l'équation suivante:

8c = 5m(l —Vf) + 5fVr

55 dans laquelle 8m et 8r représentent les grandeurs ou valeurs de la contrainte s'exerçant respectivement sur la matrice et les fibres. La relation suivante est établie entre la résistance d'adhésion t des fibres par rapport à la matrice de ciment et leurs contraintes de tension 5f:

S = —

' d dans laquelle d et -£ représentent le diamètre et la longueur, respectivement, des fibres. En ce qui concerne le facteur d'orientation des fibres, l'équation suivante est dérivée:

i 5.= ASJl-Vr) +'BT^V,.

dans laquelle A est une constante qui peut théoriquement avoir une valeur maximale de I . et B est une constante ayant une valeur qui

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dépend du degré d'orientation des fibres dans le sens de leur contrainte de tension. Selon cette équation, il est possible d'augmenter la valeur de 8C, si la valeur de B est augmentée, mais cette dernière valeur dépend du procédé par lequel le composite est utilisé ou travaillé. Par conséquent, il est plus efficace d'augmenter la valeur de t de manière à améliorer le rendement des fibres pour le ciment de renforcement.

En ce qui concerne le mécanisme de renforcement qui a été traité ci-dessus, il est nécessaire que le matériau de renforcement possède un module de Young élevé et une résistance élevée, et que le matériau de renforcement et la matrice de ciment possèdent entre eux une liaison d'interfaces extrêmement forte. En d'autres termes, si une adhésion satisfaisante n'est pas maintenue entre le matériau de renforcement et la matrice, on ne peut s'attendre à aucun renforcement satisfaisant, aussi élevés que soient le module de Young et la résistance du matériau de renforcement.

En référence maintenant au ciment renforcé avec des fibres PVA, on connaît un procédé de fabrication d'une feuille de ciment renforcé avec des fibres qui consiste en un procédé de fabrication d'une feuille par voie humide utilisant une combinaison de fibres PVA de grande résistance et des fibres d'amiante, ou des fibres PVA et des fibres de verre. L'utilisation de ces fibres PVA ayant un module de Young élevé s'avère comme étant effectif pour obtenir un produit de ciment de grande qualité en éliminant les divers inconvénients fondamentaux des autres fibres de renforcement organiques ou inorganiques. Selon l'étude effectuée par les inventeurs de cette invention, cependant, le procédé connu n'est pas considéré comme fournissant une liaison suffisamment forte entre les fibres et le ciment et, par conséquent, les fibres de renforcement ne remplissent pas entièrement leur fonction.

Par conséquent, les inventeurs ont effectué une étude énergétique sur les fibres de renforcement ayant une résistance d'adhésion élevée sur la matrice et, comme résultat, ils ont réussi à découvrir les fibres PVA qui sont essentiellement utiles à la production d'un produit de ciment renforcé de manière satisfaisante en remplaçant les fibres PVA de grande résistance et de module de Young élevés, comme cela est requis dans l'art antérieur.

Par conséquent, un objet de cette invention est de fournir des fibres PVA de renforcement du ciment, ayant une très grande force d'adhésion sur le ciment, et un procédé de fabrication de ces fibres.

Un autre objet de cette invention est de fournir des fibres PVA peu coûteuses pour le renforcement du ciment, pouvant être fabriquées à des coûts plus bas que toutes les fibres PVA connues de résistance et de module de Young élevés, et un procédé de fabrication de ces fibres.

L'adhésion d'interfaces entre la matrice et les fibres de renforcement est un facteur très important qui détermine la performance d'un produit de ciment renforcé par des fibres, comme cela a déjà été mentionné. On connaît plusieurs procédés pour obtenir une telle adhésion d'interfaces soit chimiquement, soit physiquement. Parmi les procédés chimiques, par exemple, il est connu d'utiliser à des fins de renforcement des fibres synthétiques ayant des surfaces sur lesquelles une substance qui réagit avec le ciment, telle que de la silice et de l'alumine colloïdale, a été appliquée. Ces fibres, cependant, n'arrivent pas à produire une adhésion satisfaisante sur le ciment, étant donné que la substance n'adhère pas de manière satisfaisante sur les surfaces des fibres, où elle se décolle très facilement des fibres. Il est également connu d'utiliser des fibres filées de fusion dans lesquelles du ciment a été mélangé ou malaxé de manière à obtenir une liaison chimique améliorée entre les fibres et le ciment. Ce procédé, cependant, est incapable de produire un résultat acceptable dans la pratique pour le renforcement du ciment avec des fibres. Tous ces procédés connus utilisent des fibres de polyamide ou de polyoléfine qui peuvent être obtenues par filage de fusion, mais étant donné que ces fibres synthétiques sont hydrophobes per se, on ne peut s'attendre à ce qu'elles assurent une adhésion satisfaisante ou une liaison chimique satisfaisante sur le ciment. Parmi les procédés physiques, on connaît celui qui consiste à provoquer un écoulement par impulsion de la solution de filage pendant l'opération de filage ou qui consiste à appliquer les ondes ultrasoniques ou une autre force externe sur les fibres pendant leur solidification, de manière à créer une déviation de finesse dans les fibres, ou à former les fibres avec des extrémités sphériques ou d'une section irrégulière de manière à donner aux fibres l'effet dit d'ancrage. Cependant, tous ces procédés ne sont pas réalistes. Ces procédés déforment ces fibres jusqu'à un degré qui est plus qu'acceptable. De plus, il est fondamentalement impossible d'obtenir une adhésion satisfaisante des fibres, qui sont d'une substance élastique de poids moléculaire élevé et susceptible de déformations plastiques importantes, sur la matrice de ciment, même si éventuellement on essaie de déformer les fibres pour empêcher qu'elles ne glissent de la matrice, dans la mesure où ces fibres ne sont pas, à l'origine, adhésives au ciment.

Cette invention est caractérisée par l'utilisation de fibres PVA fondamentalement hydrophiles pour le renforcement de ciment, qui sont filées à partir d'un mélange d'une solution aqueuse d'alcool polyvinylique et d'un composé de calcium ayant une grande activité au ciment, et par formation des noyaux des cristaux de ciment pendant l'hydratation du ciment et formation des surfaces des fibres avec une multitude de concavités en forme de fissures de manière à former des vides s'étendant à l'intérieur des fibres, le calcium pouvant être présent dans les surfaces et à l'intérieur de ces concavités. Ces vides contribuent à ancrer le ciment dans les fibres pendant son hydratation, et la présence d'un composé de calcium sert à créer une liaison forte entre les fibres et la matrice.

Selon un aspect de cette invention, des fibres synthétiques d'alcool polyvinylique sont obtenues par le filage mélangé d'alcool polyvinylique et d'un composé de calcium granulaire qui est insoluble ou modérément soluble dans l'eau, et ayant une propriété améliorée d'adhérence sur le ciment, les fibres étant formées sur leurs surfaces avec une multitude de concavités en forme de fissures formées par élution/(dissolution) du composé du calcium après formation des fibres, les fibres ayant un volume de vides de 0,1 à 0,5 cm3/g, et contenant au moins 0,2% en poids de calcium calculé sur la base de l'alcool polyvinylique.

Selon un autre aspect de cette invention, on fournit un procédé de fabrication de fibres synthétiques d'alcool polyvinylique ayant une propriété améliorée d'adhérence au ciment, qui consiste à incorporer un composé de calcium granulaire ayant une dimension de particules de 0,05 à 10 |i, et qui est insoluble ou modérément soluble dans l'eau, dans une solution aqueuse d'alcool polyvinylique pour préparer une solution mélangée de filage contenant 5 à 50% en poids de composé de calcium calculé sur la base de l'alcool polyvinylique, puis comprend le filage de ce mélange pour en former des fibres, l'étirage, le traitement thermique, et l'immersion des fibres dans un acide alcali pour l'élution dudit composé de calcium de manière que les fibres puissent contenir au moins 0,2% en poids de calcium calculé sur la base de l'alcool polyvinylique.

Selon cette invention, le composé de calcium est enlevé des fibres de manière appropriée pour leur donner un volume de vides accru, tout en s'assurant en même temps que les fibres contiennent une quantité appropriée de calcium. Si le composé de calcium est extrait ou retiré dans une mesure plus grande, les fibres obtiennent une surface plus rugueuse qui est susceptible d'ancrer le ciment de manière plus effective. L'extraction ou enlèvement du composé de calcium, cependant, signifie également une réduction de la résistance d'une liaison entre les fibres et le ciment. L'enlèvement de plus de 95% de calcium n'est pas désirable, étant donné que l'on ne peut pas s'attendre à ce que le calcium restant maintienne une adhésion satisfaisante des fibres sur le ciment. L'enlèvement de calcium dans une proportion inférieure à 5% n'est de même pas désirable, étant donné qu'il est alors impossible de former une surface de fibres suffisamment rugueuse ayant une multitude de concavités en forme de fissures et, par conséquent, d'obtenir un effet d'ancrage satisfaisant des fibres sur le ciment, bien que les fibres puissent avoir une grande affinité au ciment. Ainsi, le degré d'extraction du calcium des fibres possède des

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effets opposés sur l'adhésion des fibres, et l'effet d'ancrage des surfaces des fibres rugueuses.

Tout volume de vides inférieur à 0,1 cm3/g ne réussit pas à distinguer les fibres de toutes autres fibres ordinaires, et est incapable de produire un effet d'ancrage par les surfaces des fibres rendues rugueuses, tandis que tout volume de vides des fibres dépassant 0,5 cm'/g conduit à une réduction considérable de la résistance et du module de Young des fibres. On a trouvé que les fibres doivent contenir au moins 0,2% en poids en calcium basé sur l'alcool polyvinylique, et avoir un volume de vides de 0,1 à 0,5 cm3/g de manière à garder leur adhésion effective sur le ciment, et donner aux surfaces des fibres des concavités en forme de fissures dans une mesure suffisante pour leur permettre de présenter un effet d'ancrage satisfaisant.

En référence à l'adhésion entre les fibres et le ciment, les mécanismes de prise et de durcissement d'un gel de ciment ne sont pas clairs, mais l'adhésion entre les fibres et le ciment est considérée comme pouvant être attribuée à l'adhérence sur les fibres de produits d'hydratation formés comme résultat de l'hydratation très active de gypse, 3Ca0-Si02 et 3CaO-A1203 élué à partir d'une pâte de ciment, la formation d'hydroxyde de calcium et des cristaux contenant des ions Al+ ++, Fe+ + + et S04, et leur hydratation avec le composé de calcium dans les fibres.

Les fibres de cette invention sont à titre d'exemple illustrées dans les fig. 1 et 2, qui sont toutes deux leurs microphotographies électroniques agrandies 2400 fois. Ces photographies montrent que les fibres sont formées sur leurs surfaces avec une multitude de concavités en forme de fissures s'étendant suivant leurs axes, et qu'elles sont également pourvues intérieurement avec de nombreux espaces creux. La fig. 3 est une microphotographie électronique agrandie 2400 fois montrant la surface de la fibre exposée sur une surface brisée du ciment renforcé avec des fibres de cette invention. La photographie indique la croissance de cristaux de ciment autour des fibres.

Les fibres de cette invention permettent la croissance de cristaux de ciment sur leurs surfaces jusque dans une mesure qui peut être observée à l'aide d'un microscope électronique, et présentent un effet de renforcement considérablement plus grand que l'effet de leurs contreparties qui ont été proposées jusqu'à présent.

Les inventeurs de cette invention ne considèrent pas que l'on peut inclure n'importe quelle substance solide granulaire dans les fibres PVA, mais ils ont déjà trouvé qu'au moins les composés de calcium sont efficaces.

Les fibres PVA de cette invention, qui sont rendues rugueuses sur leurs surfaces extérieures et même intérieures, peuvent être fabriquées par un procédé de filage par voie humide ou voie sèche, ou même à partir d'un film de PVA, comme le peuvent toutes les fibres PVA connues. Cependant, on utilise en général l'un des deux premiers procédés. La solution de filage peut contenir 8 à 25% en poids d'un mélange de PVA et d'un composé de calcium granulaire pour l'opération de filage par voie humide, et 25 à 60% en poids d'un tel mélange pour l'opération de filage par voie sèche. La solution PVA aqueuse à partir de laquelle la solution de filage est préparée peut contenir 4 à 25% en poids de PVA pour la préparation de la solution de filage pour l'opération de filage par voie humide, et 15 à 60% en poids de PVA pour l'opération de filage par voie sèche. Tout écart de ces plages se traduit par une viscosité inappropriée de la solution de filage, ce qui résulte en une réduction de la capacité d'étirage de la fibre et, par conséquent, une réduction sensible du rendement de travail.

Le composé de calcium granulaire incorporé dans la solution PVA aqueuse peut être sélectionné parmi ceux qui ont une dimension de particule de 0,05 à 10 [X, sont insolubles ou modérément so-lubles dans l'eau, et peuvent être en suspension de manière uniforme dans la solution PVA. De manière plus spécifique, il peut être sélectionné parmi ceux qui seront mentionnés ci-dessous à titre d'exemple. Il est possible d'utiliser un carbonate tel que du carbonate de calcium naturel obtenu par broyage de la pierre à chaux, de la calcite, des coquilles d'huîtres, ou autres, mécaniquement, ou du carbonate de calcium synthétique produit chimiquement à partir de la pierre à chaux ou de carbonate de sodium. Il est également possible d'utiliser un sulfate, tel que du gypse calciné, du sulfate de calcium synthétique et du gypse produit à partir d'un procédé de désulfurisa-tion. Il est également possible d'utiliser de l'hydrate de calcium (chaux éteinte). Il est également possible d'utiliser tout autre composé de calcium naturel ou dont on a fait la synthèse chimique, qui soit insoluble ou modérément soluble dans l'eau.

Si le composé de calcium possède une dimension de particule dépassant 10 |i, ses particules vont probablement obstruer un filtre ou un ajutage pendant l'opération de filage, et les fibres se captent facilement lorsqu'elles sont tirées. Dans le cas où la dimension des particules est inférieure à 0,05 ji, il ne se pose pratiquement aucun problème en ce qui concerne le filage ou l'étirage des fibres, mais si elles sont si petites qu'elles peuvent être distribuées de manière extrêmement uniforme et séparément les unes des autres sans subir de coagulations, les surfaces des fibres PVA résultantes ont alors seulement un très petit degré d'irrégularités ou de rugosités, et ne contribuent pas beaucoup à améliorer l'effet de renforcement des fibres PVA. Par conséquent il est nécessaire d'utiliser un composé granulaire de calcium ayant une dimension de particule de 0,05 à 10 |i, et plus pré-férablement 0,2 à 5 |i.

Le composé de calcium est en suspension de manière uniforme dans une solution PVA aqueuse dans la quantité de 0,5 à 50%, de préférence 10 à 40%, en poids de PVA. Toute quantité de composé de calcium inférieure à 0,5% en poids de PVA peut manquer à donner aux fibres une adhésion satisfaisante sur le ciment, alors que toute quantité excédant 50% en poids devrait également être évitée, car cela implique vraisemblablement l'obstruction de la filtration de la solution de filage, le blocage ou l'obstruction de l'ajutage, la réduction de la capacité de filage, ou la cassure des fibres pendant l'opération de tirage.

La solution de filage est préparée dans les conditions précédentes, et elle peut être transformée en fibres par un procédé de filage par voie humide ou sèche, comme cela est le cas avec les fibres PVA ordinaires connues dans l'art. Le procédé de filage par voie humide peut s'effectuer par 1) introduction d'une solution PVA aqueuse dans un bain aqueux de coagulation contenant un sel de coagulation très concentré, 2) introduction de la solution PVA aqueuse dans un bain de coagulation contenant une solution aqueuse très concentrée d'un alcali, ou 3) addition d'acide borique dans la solution PVA, et son introduction dans un bain de coagulation contenant une solution aqueuse d'un sel qui est alcalin. N'importe lequel de ces procédés peut être utilisé si la solution de filage et le composé granulaire de calcium sont sélectionnés de manière à ne pas provoquer d'ennuis lors de l'opération de filage.

Le procédé mentionné en 1) ci-dessus est le procédé le plus commun pour le filage par voie unique de PVA. Il est bon marché à mettre en œuvre et procure un grand avantage dans la fabrication des fibres PVA pour le renforcement du ciment, car le carbonate de calcium, le silicate de calcium, ou autre, sont également très bon marché. Selon ce procédé de filage, la solution de filage est filée dans un bain de sulfate de sodium et elle est solidifiée, et les fibres résultantes sont tirées par voie humide, séchées, tirées de nouveau, et traitées thermiquement; si nécessaire, on procède à une acétalisation.

Que l'on utilise pour la préparation des fibres PVA un procédé de filage par voie humide ou par voie sèche, il est nécessaire que les fibres soient tirées jusqu'à un rapport d'étirage total de 6 à 16 de manière à obtenir les propriétés essentielles des fibres, c'est-à-dire la résistance et le module de Young requis, acquérir une résistance à l'eau chaude et au rétrécissement dans l'eau, et permettre aux particules de calcium de former des fissures à l'intérieur. Si leur rapport total d'étirage est inférieur à 6, leur résistance et module de Young sont diminués, et leur résistance à l'eau chaude et au rétrécissement dans l'eau est également réduite. Tout rapport d'étirage total supérieur à 16 devrait également être évité, car cela provoque le grattage des fibres, leur enchevêtrement sur les cylindres, leur cassure ou autres ennuis semblables, se traduisant par une réduction du rende5

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ment de travail. Un rapport total d'étirage plus préférable des fibres est de l'ordre de 7 à 15.

Les fibres sont alors immergées dans un acide ou un alcali pour l'enlèvement approprié du calcium par élution ou dissolution pour former des fissures dans les surfaces des fibres. Si les fibres sont traitées avec un acide, il est possible d'utiliser un acide minéral tel que l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique et l'acide nitrique, et si elles sont traitées avec un alcali, il est possible d'utiliser l'hydrate de so- . dìum, l'hydrate de potassium, ou autre.

Etant donné que le PVA gonfle et se dissout facilement dans un acide minéral, il est nécessaire d'ajouter dans un bain de traitement un sel, un alcool ou autre, soluble dans l'eau, qui puisse coaguler de manière effective'le PVA. Il est généralement possible d'utiliser un sulfate tel que le sulfate de sodium, le sulfate d'ammonium et le sulfate de magnésium, ou un solvant organique tel que le méthanol ou l'acétone, comme agent de coagulation du PVA.

Le bain de traitement acide doit contenir de 5 à 400 g d'acide par litre, et le bain de traitement d'alcali doit contenir de 30 à 300 g d'alcali par litre. Le bain de traitement acide doit aussi contenir de 0,5 à 3 mol d'un agent de coagulation de PVA, par exemple du sulfate de sodium, par litre. Le traitement par l'acide ou l'alcali des fibres peut s'effectuer à une température située dans la plage de la température ambiante à 90° C pendant une période de 1 min à 1 h, dépendant de la température de réaction et de la finesse des fibres. Le tableau suivant montre à titre d'exemple le composé de calcium mélangé avec les fibres, et les agents applicables pour le traitement des fibres en vue de l'extraction ou enlèvement de calcium.

Composé de calcium

Agent de traitement

Carbonate de calcium naturel

Carbonate de calcium synthétique Sulfate de calcium

Silicate de calcium Chaux éteinte

Acide sulfurique et sulfate de sodium Acide sulfurique et sulfate de sodium

Acide sulfurique et sulfate de sodium, ou hydrate de sodium et sulfate de sodium Acide sulfurique et sulfate de sodium Acide sulfurique et sulfate de sodium

Bien que chaque combinaison représentée dans le tableau utilise seulement un seul composé de calcium, il est évidemment possible d'utiliser un mélange de deux ou plusieurs composés de calcium.

Lorsqu'on effectue le traitement précédent, il est nécessaire de s'assurer que les fibres contiennent au moins 0,2% en poids de calcium basé sur le PVA, et possède un volume de vides de 0,1 à 0,5 cm3/g. En conséquence, il est nécessaire de choisir les conditions du traitement qui assurent la conservation de 5 à 95% du composé de calcium qui a été ajouté au départ ou, en d'autres termes, son enlèvement par dissolution de 95 à 5%.

Une fois le traitement de l'extraction du calcium terminé, les fibres sont neutralisées, lavées avec de l'eau, et séchées après avoir été traitées avec un agent huileux de finition, si nécessaire. Si cela est aussi nécessaire, il est possible de soumettre les fibres à un traitement hydrophobe et de réticulation après extraction du calcium de manière à améliorer leurs performances au mouillé. Ce traitement de réticulation est bien connu sous le nom d'acétalisation, et un bain d'acétalisation peut être utilisé pour effectuer le traitement acide susmentionné et l'acétalisation des fibres, simultanément. Il est possible d'utiliser, à des fins d'acétalisation, des monoaldéhydes, dialdéhydes ou polyaldéhydes qui sont généralement utilisés pour l'acétalisation des fibres PVA, ou autres agents de réticulation tels que des composés N-méthylol, des composés époxy et des composés diisocyanate, ou des agents inorganiques de chélation.

Les fibres de cette invention peuvent également être fabriquées selon un procédé de filage par voie sèche qui est généralement utilisée pour les fibres PVA. Elles sont filées, séchées, traitées à la chaleur, traitées avec un acide ou un alcali pour extraire le calcium par dissolution et lavées avec de l'eau, après quoi, si c'est nécessaire, elles sont traitées avec un agent huileux.

Les fibres fabriquées comme décrit ci-dessus furent ensevelies ou noyées dans le ciment pour effectuer des tests de retrait. Elles ont prouvé être de loin plus résistantes au retrait du ciment que ce à quoi on s'attendait. Un produit de ciment dans lequel les fibres de cette invention sont dispersées possède une résistance-flexion considérablement améliorée. Bien qu'un grand nombre de questions restent encore à éclaircir en ce qui concerne le mécanisme de durcissement du ciment, ou le mécanisme par lequel une liaison d'interfaces est formée entre la matrice de ciment et les fibres de renforcement, les résultats inattendus de cette invention peuvent apparemment être attribués à l'extraction ou enlèvement approprié des fibres de la substance ajoutée dans la solution de filage, ou produits de réaction, créant ainsi des surfaces de fibres rugueuses par lesquelles le ciment pénètre dans les fibres, et y sont liées en vertu d'une sorte d'effet d'ancrage, et à la contribution du composé de calcium dans les fibres pour l'amélioration de l'adhésion entre les fibres et le ciment.

Les fibres PVA de cette invention peuvent être incorporées dans la matrice de ciment seule, ou en combinaison avec des fibres inorganiques telles que des fibres d'amiante, de verre, de mica ou de métal de manière à rendre le ciment résistant à la chaleur et ignifuge. Si un matériau fibreux fibrillaire tel que de la pulpe est mélangé ou combiné avec les fibres de cette invention, celles-ci peuvent être distribuées de manière plus effective dans le ciment de manière à former un produit de ciment ayant des caractéristiques améliorées. Les fibres de cette invention peuvent s'appliquer à tout un produit ou une structure de ciment dont on exige un certain niveau de résistance à la flexion, ou localement sur une de ses parties. Si elles sont utilisées en combinaison avec des éléments ou structure de renforcement d'acier, elles sont évidemment efficaces pour empêcher des fissures locales de se produire dans le produit de béton. De plus, les fibres ont un degré approprié d'élongation pour améliorer considérablement la résistance à l'impact d'un produit de ciment.

Comme cela est évident d'après la description précédente, cette invention procure une adhésion améliorée entre le ciment et les fibres de renforcement en vertu d'une multitude de concavités en forme de fissures et de vides formés dans les surfaces et l'intérieur des fibres par extraction d'un composé de calcium granulaire qui est enlevé des fibres dans une mesure spécifique, et le calcium présent dans les fibres. Cette invention est, évidemment, applicable aux fibres conjuguées ayant des structures gaine-noyau ou des structures côte à côte, également.

De plus, cette invention est non seulement applicable aux fibres PVA ayant une section circulaire, mais également à celles qui ont une section d'une autre forme quelconque, comme cela a été proposé pour les fibres de renforcement du ciment.

L'invention sera maintenant décrite de manière plus détaillée en référence aux exemples.

Exemple 1

Une solution aqueuse à 12,92% d'alcool polyvinylique, ayant un degré de polymérisation de 1680, un degré de saponification de 99,9% en moles, et une dispersion aqueuse à 2,52% de carbonate de calcium, qui représentait 204 en poids calculé sur PVA, furent mélangées, mélange suivi d'un démoussage, pour obtenir une solution de filage ayant une teneur totale en solide de 15,5%. Le carbonate de calcium était du Whiton P30 de la société Toyo Fine Chemical Co., Ltd., broyé par un triturateur fabriqué par Mitsui-Miike Manufacturing Co., Ltd. en particules ayant un diamètre moyen de 1,8 |i. La solution de filage fut filée en une solution saturée de sulfate de sodium par un ajutage ayant un diamètre d'alésage de 0,09 mm et solidifiée, et les fibres résistantes furent tirées à l'état mouillé avec un rapport de tirage de 3, séchées, tirées à chaud sous la chaleur à l'état sec, donnant un rapport total de tirage de 7,4, traitées thermique-ment pour obtenir des fibres PVA ayant un denier de 3,4.

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Les fibres furent alors immergées dans une solution mélangée contenant 130 g de sulfate de sodium et 280 g d'acide sulfurique par litre à 70° C pendant 'A h sous tension. Lorsque les fibres furent immergées dans la solution, on remarqua la présence d'oxyde carbonique, indiquant la réaction du carbonate de calcium. Les fibres furent 5 alors passées par une solution contenant 2 g d'hydrate de sodium par litre pour la neutralisation, permettant l'extraction de l'acide sulfurique et du sulfate de sodium des fibres, et elles furent ensuite lavées à l'eau, séchées et enroulées sur un support. Les fibres ainsi obtenues avaient une surface représentée dans la fig. 1, qui est une IC microphotographie électronique grossie 2400 fois. Comme on peut voir dans la fig. 1, les fibres avaient une surface rendue rugueuse pour former une multitude de concavités en forme de fissures, concavités qui n'avaient jamais été obtenues sur des fibres PVA connues. 13

Les propriétés physiques des fibres sont représentées dans le tableau 1.

Tableau 1

Quantité de CaCOa avant traitement à

l'acide sulfurique

19,7% de PVA

Quantité de CaC03 en termes de Ca après

traitement à l'acide sulfurique

14,0% de PVA

Quantité de CaC03 restant

71,1% de PVA

Volume de vides après traitement à l'acide

sulfurique

0,23 cm3/g

Finesse

2,7 deniers

Résistance

4,3 g/denier

Elongation

11,9%

M odule de Young (à sec)

105 g/denier

Module de Young (au mouillé)

10 g/denier

Les teneurs en calcium des fibres furent déterminées par titrage d'une solution des fibres avec de l'acide éthylènediaminetétraacéti-que, et on a utilisé du Dotite BT (Eriochrome Noir T) comme indicateur. Leur volume de vides fut déterminé par un procédé d'injection de mercure utilisant un porosimètre.

Exemples 2 à 9, et exemples comparatifs 1 à 6

Une solution aqueuse 13,8% de PVA, ayant un degré de polymérisation de 1710, un degré de saponification de 99,9% en moles, et une dispersion aqueuse de 3,4% de carbonate de calcium représentant 25% en poids de PVA furent mélangées, puis on procéda à un démoussage, de manière à obtenir une solution de filage ayant une teneur solide totale de 17,2%.

Deux genres de carbonate de calcium furent utilisés, par exemple du carbonate de calcium lourd connu sous le nom de Whiton P30 de la société Toyo Fine Chemical Co., Ltd., et du carbonate de calcium synthétique du type à émulsion connu sous le nom Brilliant S-15 de la société Shiraishi Kogyo Co., Ltd. Du carbonate de calcium naturel fut broyé à l'état mouillé pendant différentes périodes de temps pour obtenir des particules ayant des diamètres moyens différents.

La solution de filage fut filée en une solution saturée de sulfate de sodium au travers d'un ajutage ayant un diamètre d'alésage de 0,09 mm, et solidifiée. Les fibres résultantes furent tirées à l'état mouillé à un rapport de tirage de 3, puis elles furent séchées, tirées sous la chaleur à l'état sec avec un rapport de tirage de 2,67, produisant un rapport total de tirage de 8,0, puis s'ensuivit un traitement thermique.

A des fins de comparaison, des solutions de filages ne contenant pas de carbonate de calcium furent préparées, et des fibres en furent formées sous les mêmes conditions que celles décrites ci-dessus.

Le tableau 2 indique les diamètres des particules du carbonate de calcium utilisés, et les résultats de l'évaluation sur le rendement de travail. Comme on peut le voir à l'aide des exemples 2 à 5, on a obtenu un degré satisfaisant du rendement de travail selon cette invention sans aucun problème de la capacité de filage ou de tirage dans la mesure où le carbonate de calcium avait un diamètre de particule moyen ne dépassant pas 10 p.. D'autre part, il était impossible d'obtenir un rendement de travail, et aucune fibre ne pouvait être fabriquée si on utilisait du carbonate de calcium ayant un diamètre de particule moyen dépassant 10 (i, étant donné qu'il bloquait l'ajutage pendant l'opération de filage, et provoquait le grattage et la cassure pendant l'opération de tirage, comme on peut s'en rendre compte à partir des exemples comparatifs 1 et 2.

35

Tableau 2

Carbonate de calcium utilisé

Diamètre moyen des particules de carbonate de calcium

(n)

Rendement de travail (capacités de filage et de tirage)

Exemple 2

Whiton P30

0,5

Très satisfaisant

Exemple 3

Whiton P30

1,2

Très satisfaisant

Exemple 4

Brilliant S-15

2,3

Très satisfaisant

Exemple 5

Whiton P30

5,6

Satisfaisant

Exemple comparatif 1

Whiton P30

11

Obstruction de l'ajutage, et grattage

Exemple comparatif 2

Whiton P30

50

Obstruction de l'ajutage et du filtre, et pas d'étirage possible

Exemple comparatif 3

—

—

Très satisfaisant

Les fibres obtenues dans l'exemple 4 furent immergées sous tension dans une solution mélangée contenant 280 g d'acide sulfurique et 130 g de sulfate de sodium par litre à 70° C pendant différentes périodes de temps, par exemple respectivement 1, 5, 10, 30, 60 et 120 min. La solution fut mise en circulation pour obtenir un taux de bain de 1:500, permettant l'extraction partielle de carbonate de calcium des fibres par dissolution. Les résultats ainsi obtenus sont rapportés respectivement dans l'exemple comparatif 4 et les exemples 6 à 10 du tableau 3. Les fibres de l'exemple comparatif 3, dans lequel aucun additif n'a été incorporé, furent également traitées de la même manière, et les résultats figurent dans l'exemple comparatif 5. Ensuite on fit passer les fibres par une solution contenant 2 g d'hydrate de sodium par litre pour la neutralisation, permettant l'expression d'acide sulfurique et de sulfate de sodium des fibres. Après 65 avoir été lavées à l'eau, les fibres furent séchées par une sécheuse d'air chaud à une température comprise entre 110 et 170° C pendant 10 à 20 min, puis enroulées sur un support. Les propriétés physiques des fibres ainsi obtenues figurent dans le tableau 3.

60

7 651597

Tableau 3

Temps de traitement à l'acide (min)

Quantité de CaC03 avant le traitement acide (% de PVA)

Quantité de CaC03 après le traitement acide en termes de Ca (% de PVA)

Quantité de CaC03 restant (% de PVA)

Exemple comparatif 4

1

25,1

24,0

95,6

Exemple 6

5

25,2

17,1

67,8

Exemple 7

10

25,1

10,5

42,0

Exemple 8

30

24,8

9,2

37,0

Exemple 9

60

24,9

4,1

16,3

Exemple 10

120

25,2

1,5

5,8

Exemple comparatif 5

30

—

—

—

Volume de vides après traitement acide (cm3/g)

Finesse (deniers)

Résistance (g/denier)

Elongation (%)

Module de Young à sec (g/denier)

Exemple comparatif 4

0,09

2,7

6,3

8,9

152

Exemple comparatif 6

0,15

2,6

6,8

8,8

147

Exemple comparatif 7

0,25

2,5

6,4

8,7

150

Exemple comparatif 8

0,32

2,3

6,2

8,8

156

Exemple comparatif 9

0,40

2,4

6,0

8,6

150

Exemple comparatif 10

0,49

2,6

5,6

8,7

148

Exemple comparatif 5

0,095

3,0

7,3

8,8

158

L'exemple comparatif 4 montre que les fibres ont un volume vide trop petit comme résultat d'un temps trop court de traitement à l'acide, bien qu'elles satisfassent les conditions de cette invention en 30 ce qui concerne la teneur en calcium des fibres traitées à l'acide. L'exemple comparatif 5 montre des fibres PVA ordinaires ayant un volume de vides trop petit malgré leur traitement acide. Tous les exemples 6 à 10, dans lesquels le temps de traitement à l'acide fut sélectionné de manière appropriée pour permettre de 5 à 95% de cal- 35 cium de rester dans les fibres, satisfont les conditions de cette invention, à la fois en ce qui concerne la teneur en calcium des fibres et leur volume de vides. L'examen des surfaces des fibres par un microscope électronique indique que les surfaces des fibres selon les exemples 6 à 10 sont formées avec une multitude de cavités en forme 40 de fissures de dimensions différentes, y compris celles ayant une largeur de 300 mp à 1 n et une longueur qui est de 5 à 11 fois supérieure à leur largeur, et qui s'étend le long des axes des fibres, celles ayant une largeur plus petite, par exemple de 30 à 40 m|i, et celles ayant une largeur plus grande, par exemple 4 p. Ces surfaces ru- 45 gueuses n'ont jamais été trouvées sur une fibre PVA ordinaire.

La fig. 2 est une microphotographie électronique grossie 2400 fois des fibres selon l'exemple 8. Les surfaces des fibres selon l'exemple comparatif 4 sont formées avec seulement un très petit nombre de fissures très petites, et ne diffèrent sensiblement pas de celles des fibres PVA ordinaires.

L'adhésion au ciment des fibres selon les exemples comparatifs 4 et 5 et les exemples 6 à 8 et 10 de cette invention fut étudiée selon les méthodes suivantes. Les fibres furent noyées dans du ciment Portland avec un rapport eau/ciment de 0,5, puis on laissa durcir le ciment à l'air à 25° C pendant 24 h, et plusieurs essais furent effectués pour retirer les fibres; on mesura la longueur de la portion de fibre retirée du ciment. Les résultats figurent dans le tableau 4. Ensuite, les fibres furent coupées à une longueur de 6 mm, et une feuille de ciment fut préparée à partir d'un mélange de fibres, de pulpes non blanchies, d'amiante chrysotile 5R et de ciment Portland ayant un rapport en poids de 2:2:5:91. Après que les feuilles de ciment ainsi obtenues eurent été polymérisées dans l'air à 25" C pendant 14 d, leur résistance à la flexion fut étudiée à l'aide d'un microscope électronique. Les résultats sont représentés dans le tableau 4.

Tableau 4

Longueur de fibre retirée du ciment (mm)

Résistance à la flexion (kg/cm2)

Adhésion du ciment sur les fibres dans une feuille de ciment

Exemple comparatif 4

0,92

328

Le ciment adhérant sur les fibres était très facile à décoller

Exemple 6

0,38

360

Obtention d'une adhésion satisfaisante de cristaux de ciment

Exemple 7

0,29

365

Obtention d'une adhésion satisfaisante de cristaux de ciment

Exemple 8

0,14

355

Obtention d'une adhésion satisfaisante de cristaux de ciment

Exemple 10

0,26

345

Obtention d'une adhésion satisfaisante de cristaux de ciment

Exemple comparatif 5

2,30

302

Pas d'adhésion de ciment

651 597

Le tableau 4 indique qu'une longueur de fibre plus petite a été retirée du ciment dans les exemples de cette invention que dans les exemples comparatifs, ainsi qu'un degré plus grand d'adhésion du ciment sur les fibres dans les feuilles de ciment selon les exemples de cette invention. Il est donc à noter que les produits selon les exemples de cette invention ont une adhésion accrue entre les fibres PVA et le ciment, et une résistance à la flexion considérablement améliorée, comme l'illustre le tableau 4, malgré la faible résistance et le faible module de Young des fibres per se. La fig. 3 représente l'adhésion du ciment sur les fibres de l'exemple 7 dans une surface cassée formée pendant les tests susmentionnés. La croissance de cristaux de ciment sur les fibres est clairement observée.

Exemple 11

Les fibres de l'exemple 7, à partir desquelles une certaine quantité de calcium a été extraite par dissolution, sont immergées sous tension dans une solution mélangée contenant 30 g de formaline, 130 g d'acide sulfurique et 270 g de sulfate de sodium par litre à 70° C et un taux du bain de 1:200 pendant 10 min. Ensuite, les fibres furent traitées avec de l'hydrate de sodium pour la neutralisation de l'acide sulfurique, lavées à l'eau, et séchées, ce qui permit d'obtenir des fibres ayant un degré de formalisation de 32%. Les propriétés physiques de fibres ainsi obtenues sont illustrées dans le tableau 5.

Tableau 5

Quantité de CaC03 en termes de Ca après

8,3% de PVA

formalisation

Quantité de CaC03 restant

32,0% de PVA

Volume de vides après formalisation

0,33 cm3/g

Finesse

2,4 deniers

Résistance

6,0 g/denier

Elongation

8,6%

Module de Young (à sec)

152 g/denier

Longueur de fibre retirée du ciment Résistance à la flexion Adhésion du ciment aux fibres dans la feuille de ciment

0,24 mm 362,0 kg/cm2

On a observé une croissance satisfaisante de cristaux de ciment

La solution de filage ainsi obtenue fut filée dans un bain saturé de sulfate de sodium au travers d'un ajutage ayant un diamètre d'alésage de 0,08 mm, et durcie. Le produit résultant fut tiré avec un rapport de tirage de 4 à l'état mouillé, et après qu'il eut séché, il fut s tiré de nouveau sous la chaleur à l'état sec avec un rapport total de tirage de 7,5, puis fut traité thermiquement.

A des fins de comparaison, une solution de filage semblable, mais ne contenant pas de gypse, fut filée et transformée en fibres dans les mêmes conditions (exemple de comparaison 6).

io Les fibres ainsi obtenues furent immergées dans une solution mélangée contenant 50 g de sulfate de sodium et 50 g d'hydrate de sodium par litre à 70° C pendant Zi h pour en enlever le calcium par dissolution. Ensuite, les fibres furent immergées dans un bain contenant 2 g d'acide sulfurique par litre pour la neutralisation de l'hy-'5 drate de sodium, lavées avec soin et séchées sur des cylindres à 130" C pendant 10 min. Les propriétés physiques des fibres ainsi obtenues sont indiquées dans le tableau 7.

Les fibres furent ensuite testées pour déterminer leur adhésion au ciment dans les mêmes conditions que celles établies précédemment dans les exemples 6 à 10, et les résultats obtenus sont représentés dans le tableau 6.

Tableau 6

Tableau 7

20

Exemple 12

Exemple comparatif 6

Quantité de CaS04 avant le traitement à l'alcali (% de PVA) Quantité de CaS04 après le traitement d'alcali (% de PVA) Quantité de CaS04 restant (%) Volume de vides (cm3/g)

Finesse (deniers)

Résistance (g/denier)

Elongation (%)

Module de Young à sec (g/denier)

20,2

6,9

34.0 0,31 3,2 5,4

10.1 142

0,095 3,1 6,1 9,8 168

Les fibres furent alors traitées pour en déterminer l'adhésion au ciment dans les mêmes conditions que celles établies dans les exemples 6 à 10. Les résultats des tests, ainsi que les résultats de l'examen à l'aide d'un microscope électronique, sont représentés dans le tableau 8.

Tableau 8

Exemple 12

Exemple comparatif 6

Longueur de fibre retirée du ciment (mm) "

Résistance à la flexion (kg/cm2) Adhésion du ciment aux fibres dans la feuille de ciment

0,28 361

grande adhésion

2,35 310 pas d'adhésion

L'ardoise de ciment obtenue ici fut alors trempée dans l'eau pendant 3 d, et l'on détermina sa résistance de flexion à l'état mouillé. Elle possédait une résistance à la flexion de 384 kg/cm2. Ces résultats indiquent que la formalisation des fibres de renforcement contribue à maintenir leur résistance élevée à l'eau même lorsqu'elles ont été mouillées, améliorant ainsi leur capacité de renforcement.

Exemple 12, et exemple comparatif 6

Une dispersion aqueuse à 20% fut préparée à partir de gypse de désulfurisation composé de sulfate de calcium (dihydrate) contenant des impuretés. Le gypse fut transformé par broyage à l'état mouillé en particules ayant un diamètre moyen de 5,4 p. Le PVA complètement saponifié ayant un degré de polymérisation de 1690 et un degré de saponification de 99,9 ml% fut dissous dans l'eau pour former une solution aqueuse à 16,0% de PVA définissant une solution de filage. Le gypse susmentionné fut alors ajouté dans la solution de filage dans une quantité de 20% basée sur PVA, et mélangée avec celle-ci, après quoi on procéda à un démoussage pour obtenir une solution de filage ayant une teneur totale de solide de 16,6% (c'est-à-dire une teneur en PVA de 13,8% et une teneur en gypse de 2,8%).

50 L'examen des surfaces des fibres à l'aide d'un microscope électronique montra que les fibres de l'exemple 12 avaient une surface aussi rugueuse que celle des fibres de l'exemple 1, tandis que les fibres de l'exemple comparatif 6 avaient une surface qui n'était pas différente de celle des fibres PVA ordinaires. Le tableau 8 indique 55 une longueur bien plus petite de fibres retirées du ciment dans l'exemple 12 que dans l'exemple comparatif 6, ce qui témoigne d'une meilleure adhésion des fibres selon cette invention. Le tableau 8 indique également une contribution plus grande des fibres selon cette invention pour accroître la résistance à la flexion d'un produit de ci-60 ment renforcé avec ces fibres.

Exemples 13 à 15, et exemples comparatifs 7 à 9

Plusieurs solutions de filage contenant chacune 4%, 20% ou 40% de carbonate de calcium synthétique Brilliant S-15 et ayant une m teneur totale de solides de 18,6% furent préparées à partir de PVA ayant un degré de polymérisation de 1680 et un degré de saponification de 99,9% en moles, comme cela a été décrit ci-dessus. Chaque solution de filage ainsi obtenue fut filée en un bain saturé de sulfate

9

651 597

de sodium pour former des fibres. Les fibres furent tirées avec un rapport de tirage total de 8,5, et avaient une finesse de 2,3 deniers. Les fibres furent soumises à un traitement à l'acide dans une solution mélangée contenant 100 g d'acide sulfurique et 100 g de sulfate

Il y avait une insuffisance certaine de carbonate de calcium dans les exemples comparatifs 7 et 8. Selon l'exemple comparatif 7, il ne 20 fut pas possible d'obtenir un volume de vide satisfaisant malgré l'extraction d'au moins 50% de calcium par dissolution, et on ne put produire qu'une feuille de ciment ayant une faible résistance à la flexion. Un volume de vides légèrement amélioré put être obtenu dans l'exemple comparatif 8, étant donné que 95% de calcium fut 25 extrait par dissolution, et ia réduction résultante de la quantité de calcium dans les fibres put donner une feuille de ciment ayant une faible résistance à la flexion.

Dans l'exemple comparatif 9, dans lequel une quantité suffisamment grande de carbonate de calcium fut utilisée, l'extraction ou en- 30 lèvement excessif de calcium par dissolution entraîna une insuffisance de calcium dans les fibres résultant en une feuille de ciment ayant une faible résistance à la flexion, bien que les fibres eussent un volume de vides satisfaisant.

Les exemples 13 à 15 indiquent la possibilité qu'une feuille de ci- 35 ment ayant une résistance à la flexion améliorée de manière satisfaisante peut être produite si la quantité de carbonate de calcium à utiliser et le degré d'extraction de calcium des fibres tombent dans les plages spécifiées par le procédé de cette invention de manière à assurer une quantité satisfaisante de calcium restant dans les fibres et 40 leur volume de vides satisfaisant.

Exemple 16, et exemple comparatif 10

Une solution PVA aqueuse ayant une teneur totale en solides de 19,5% fut préparée par addition de 18%, basée sur du PVA, d'acide 45 borique dans du PVA complètement saponifié ayant un degré de polymérisation de 1710 et un degré de saponification de 99,9% en moles. Du gypse de désulfurisation ayant un diamètre moyen de particule de 4,8 n fut dissous dans l'eau pour former une solution aqueuse de gypse ayant une teneur en solides de 20%. Une solution de filage ayant une teneur en solides de 19,9% fut préparée par addition de 40%, basée sur du PVA, de la solution de gypse dans la solution PVA, et leur mélange par agitation.

La solution de filage ainsi obtenue fut filée en une solution mélangée aqueuse contenant 50 g d'hydrate de sodium et 350 g de sul- 55 fate de sodium par litre au travers d'un ajutage ayant un diamètre d'alésage de 0,1 mm. Les fibres ainsi obtenues furent traitées à l'acide sulfurique pour la neutralisation totale de l'alcali, lavées à l'eau et tirées avec un rapport de tirage de 5 à l'état mouillé. Après de sodium par litre et ayant une température de 70° C et immergées dans une solution 50 g d'hydrate de sodium par litre pour la neutralisation de l'acide sulfurique, et séchées. Les propriétés des fibres ainsi obtenues sont représentées dans le tableau 9.

avoir été séchées, les fibres furent encore tirées à la chaleur, jusqu'à obtenir un rapport total de tirage de 13,5, puis elles furent traitées thermiquement.

A des fins de comparaison, une solution de filage PVA ne contenant pas de gypse fut préparée et filée pour être transformée en fibres dans les mêmes conditions.

Les fibres ainsi obtenues furent immergées sous tension dans une solution mélangée contenant 250 g d'acide sulfurique et 150 g de sulfate de sodium par litre et ayant une température de 70 C pendant 'A h pour enlever le calcium par dissolution. Après neutralisation de l'acide sulfurique, les fibres furent lavées à l'eau et séchées. Les propriétés physiques des fibres ainsi obtenues sont indiquées dans le tableau 10.

Tableau 10

Exemple 16

Exemple comparatif 10

Quantité de CaS04 après traitement à l'acide sulfurique (% de PVA)

9,3

Volume de vides après traitement à l'acide sulfurique (cm3/g)

0,38

0,05

Finesse (deniers)

2,3

2,0

Résistance (g/denier)

7,6

8,2

Elongation (%)

5,0

5,4

Module de Young à sec (g/denier)

229

233

Les fibres furent alors testées pour déterminer l'adhésion au ciment dans les mêmes conditions que celles établies dans les exemples 6 à 10, et les résultats sont indiqués dans le tableau 11.

Tableau 11

Exemple 16

Exemple comparatif 10

Longueur de fibre retirée du ciment (mm)

Résistance à la flexion (kg/cm2) Adhésion du ciment aux fibres dans la feuille de ciment

0,33 365 forte adhésion

1,25 308 faible adhésion

Tableau 9

Quantité de carbonate de calcium ajouté (% de PVA)

Quantité de Câ restant dans les fibres (% de PVA)

Quantité de carbonate de calcium restant dans les fibres (% de PVA)

Volume de vides (cm3/g)

Résistance à la flexion (kg/cm2)

Exemple comparatif 7

4

0,8

50

0,07

303

Exemple comparatif 8

4

0,08

5

0,14

293

Exemple 13

20

0,48

6

0,40

364

Exemple 14

40

3,0

19

0,38

357

Exemple 15

40

0,8

5

0,43

368

Exemple comparatif 9

40

0,16

1

0,52

302

50

r

1 feuille dessins

Claims (8)

1. 651 597

   2

   REVENDICATIONS

   1. Fibres synthétiques d'alcool polyvinylique comprenant un alcool polyvinylique et un composé de calcium granulaire et présentant à leur surface une multitude de cavités en forme de fissures s'étendant suivant les axes desdites fibres, lesdites fibres ayant un volume de vides de 0,1 à 0,5 cm'/g, et contenant au moins 0,2% en poids de calcium basé sur l'alcool polyvinylique.
2. 2. Procédé de fabrication de fibres synthétiques d'alcool polyvinylique selon la revendication 1, consistant à incorporer un composé granulaire de calcium ayant une dimension de particule de 0,05 à

   10 |i, et qui est insoluble ou modérément soluble dans l'eau, dans une solution aqueuse d'alcool polyvinylique pour préparer une solution mélangée par rotation rapide contenant de 5 à 50% en poids dudit composé de calcium basé sur l'alcool polyvinylique, à faire tourner rapidement ledit mélange-pour en former des fibres, étirer, faire un traitement thermique, et immerger lesdites fibres dans un acide ou un alcali pour effectuer l'évolution du décomposé de calcium de sorte que lesdites fibres puissent contenir au moins 0,2% en poids de calcium basé sur l'alcool polyvinylique.
3. 3. Procédé selon la revendication 2, où ledit composé de calcium possède une dimension de particule de 0,3 à 3 (i.
4. 4. Procédé selon la revendication 2, où ladite solution mélangée par rotation rapide contient de 10 à 30% en poids dudit composé de calcium basé sur l'alcool polyvinylique.
5. 5. Procédé selon la revendication 2, où ledit composé de calcium est une substance représentée par une formule chimique contenant un groupe sulfate, carbonate ou silicate.
6. 6. Procédé selon la revendication 2, où ledit étirage est effectué pour obtenir un rapport total d'étirage de 6 à 16.
7. 7. Procédé selon l'une des revendications 2 à 6, où lesdites fibres sont filées par un procédé de filage par voie humide utilisant un bain de coagulation comprenant une solution aqueuse très concentrée de sulfate de sodium.
8. 8. Procédé selon la revendication 2, où ladite élution est effectuée pour permettre auxdites fibres de contenir de 5 à 75% en poids de calcium basé sur l'alcool polyvinylique.