EP2300391A1 - Method for producing a packing structure with control over the drying step - Google Patents

Method for producing a packing structure with control over the drying step

Info

Publication number
EP2300391A1
EP2300391A1 EP09772682A EP09772682A EP2300391A1 EP 2300391 A1 EP2300391 A1 EP 2300391A1 EP 09772682 A EP09772682 A EP 09772682A EP 09772682 A EP09772682 A EP 09772682A EP 2300391 A1 EP2300391 A1 EP 2300391A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature
less
packing
weight
packing structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09772682A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Pascal Del-Gallo
Emmanuel Baune
Jérôme CANTONNET
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP2300391A1 publication Critical patent/EP2300391A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/18Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mixtures of the silica-lime type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • F17C11/002Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for acetylene

Abstract

The invention relates to a method for producing a packing structure, characterised in that it includes the following main steps: a) a step comprising the hydrothermal synthesis of the packing mass, performed using a mixture of quicklime and silica; and b) a step comprising the drying of the packing mass produced in step (a) at a temperature T2 of between 110°C and 500°C, possibly with at least one intermediate stage performed at a temperature of between 111°C and 350°C over a period t2 selected such that the physisorbed water content of the packing mass is less than 0.5%.

Description

Procédé de fabrication d'une structure de garnissage avec contrôle de l'étape de séchage Method of manufacturing a packing structure with control of the drying step
La présente invention a pour objet de nouvelles structures de garnissage ainsi que leur procédé de fabrication caractérisés en ce que l'étape de séchage est contrôlée par ses paramètres opératoires, à savoir le cycle thermique de séchage (vitesses de montée et descente, températures, temps). II est connu d'utiliser des récipients sous pression contenant des gaz, tels que de l'acétylène, dissous dans un solvant, tel que de l'acétone, dans différentes applications médicales et artisanales, et notamment pour réaliser des opérations de soudage, brasage et chauffage en combinaison avec une bouteille d'oxygène.The subject of the present invention is new packing structures and their manufacturing process, characterized in that the drying step is controlled by its operating parameters, namely the thermal drying cycle (rising and falling speeds, temperatures, times ). It is known to use pressurized containers containing gases, such as acetylene, dissolved in a solvent, such as acetone, in various medical and artisanal applications, and in particular for carrying out soldering and soldering operations. and heating in combination with a bottle of oxygen.
Ces récipients sont habituellement garnis de matériaux de remplissage solides, destinés à stabiliser les gaz qu'ils contiennent, lesquels sont thermodynamiquement instables sous l'effet de variations de pression ou de température et donc susceptibles de se décomposer lors de leur stockage, leur transport et/ou leur distribution.These containers are usually filled with solid filling materials, intended to stabilize the gases they contain, which are thermodynamically unstable under the effect of pressure or temperature variations and therefore likely to decompose during storage, transport and storage. / or their distribution.
Ces matériaux doivent avoir une porosité suffisante pour faciliter le remplissage et la libération des gaz contenus dans le récipient. Ils doivent également être incombustibles, inertes vis-à-vis de ces gaz et présenter une bonne résistance mécanique. Ces matériaux sont classiquement constitués de masses céramiques silicocalciques poreuses, obtenues par exemple à partir d'un mélange homogène dans l'eau de chaux vive ou de lait de chaux et de silice (notamment sous forme de farine de quartz), comme décrit dans les documents WO-A- 93/16011, WO-A-98/29682, EP-A-262031, pour former une pâtée qui est ensuite soumise à une synthèse hydrothermique. Précisément, la pâtée est introduite dans le récipient à garnir, sous vide partiel, lequel est ensuite soumis à un autoclavage en pression et en température, puis à un séchage dans un four pour éliminer complètement l'eau et former une masse solide monolithique de composition CaxSiyOz,w.H2θ_présentant des structures cristallines de type tobermorite et xonotlite, avec une présence éventuelle résiduelle de quartz. Divers additifs peuvent être introduits dans ces mélanges de l'art antérieur pour améliorer la dispersion de la chaux et de la silice et éviter ainsi la formation d' inhomogénéités structurales et les phénomènes de retrait observés lors du durcissement de la masse poreuse. Les matériaux de remplissage obtenus doivent en effet présenter une porosité homogène sans espaces vides, au sein du matériau et entre le matériau et le récipient, dans lesquels des poches de gaz pourraient s'accumuler et entraîner des risques d'explosion. Le document EP-A-264550 indique en outre qu'une masse poreuse contenant au moinsThese materials must have sufficient porosity to facilitate the filling and release of the gases contained in the container. They must also be incombustible, inert vis-à-vis these gases and have good mechanical strength. These materials are conventionally made of porous silica-based ceramic masses, obtained for example from a homogeneous mixture in quicklime water or milk of lime and silica (in particular in the form of quartz flour), as described in FIGS. WO-A-93/16011, WO-A-98/29682, EP-A-262031, for forming a mash which is then subjected to hydrothermal synthesis. Specifically, the mash is introduced into the container to be filled, under partial vacuum, which is then subjected to autoclaving pressure and temperature, and then drying in an oven to completely remove water and form a monolithic solid mass of composition Ca x Si y O z , w.H2θ_presenting crystalline structures of the tobermorite and xonotlite type, with a possible residual presence of quartz. Various additives can be introduced into these mixtures of the prior art to improve the dispersion of lime and silica and thus avoid the formation of structural inhomogeneities and shrinkage phenomena observed during hardening of the porous mass. The filling materials obtained must in fact have a homogeneous porosity without voids, within the material and between the material and the container, in which pockets of gas could accumulate and cause risks of explosion. EP-A-264550 further indicates that a porous mass containing at least
50%, voire au moins 65%, voire même au moins 75% en poids de phase cristalline (par rapport au poids de silicate de calcium) permet de satisfaire à la double exigence de résistance à la compression et au retrait aux températures de synthèse hydrothermique et de cuisson.50% or even at least 65% or even at least 75% by weight of crystalline phase (relative to the weight of calcium silicate) makes it possible to satisfy the double requirement of compressive strength and shrinkage at hydrothermal synthesis temperatures. and cooking.
Si les masses poreuses connues sont globalement satisfaisantes sur le plan de leur résistance mécanique, il n'en demeure pas moins que les propriétés de soutirage des gaz piégés dans ces masses poreuses sont à ce jour insuffisantes et/ou totalement aléatoires. Cet aspect aléatoire est lié au manque de maîtrise des phases formées et de la microstructure de la masse poreuse, lié à la non maîtrise/compréhension du procédé et notamment de l'étape de synthèse hydrothermique par contrôle des paramètres opératoires, à savoir la rampe de montée en température, la température de synthèse, la durée du palier et le contrôle de la vitesse de refroidissement.Although the known porous masses are generally satisfactory in terms of their mechanical strength, the fact remains that the withdrawal properties of the gases trapped in these porous masses are so far insufficient and / or totally random. This random aspect is related to the lack of control of the phases formed and the microstructure of the porous mass, related to the lack of control / understanding of the process and in particular of the hydrothermal synthesis step by controlling the operating parameters, namely the reaction ramp. temperature rise, the synthesis temperature, the duration of the bearing and the control of the cooling rate.
En effet, selon les conditions d'utilisation des bouteilles (température d'utilisation, débit de travail, quantité de gaz contenu dans la bouteille...), elles ne permettent pas toujours de soutirer le gaz qu'elles renferment en continu, à un débit élevé, pendant toute la durée nécessaire à certaines applications, notamment de soudage, avec un taux de restitution de gaz maximal, correspondant au rapport de la quantité de gaz utilisable sur la quantité de gaz initialement stockée. Or, il serait souhaitable de pouvoir satisfaire à un débit de 200 1/h en continu pendant 15 mn et à un débit de pointe de 400 1/h pendant 4 mn, pour un taux de contenance en gaz supérieur ou égal à 50% au démarrage de l'essai (défini comme le rapport de la quantité de gaz présente à cet instant sur la quantité de gaz initialement chargée dans le récipient), le récipient ayant un rapport diamètre/longueur compris entre 0,2 et 0,7, de préférence entre 0,35 et 0,5, pour une capacité en eau minimale de un litre et de préférence comprise entre 3 et 50 litres.Indeed, according to the conditions of use of the bottles (temperature of use, flow of work, quantity of gas contained in the bottle ...), they do not always make it possible to withdraw the gas which they contain continuously, with a high flow rate, for the duration necessary for certain applications, including welding, with a maximum gas release rate, corresponding to the ratio of the amount of usable gas to the amount of gas initially stored. However, it would be desirable to be able to satisfy a flow rate of 200 l / h continuously for 15 minutes and at a peak flow rate of 400 l / h for 4 minutes, for a gas capacity ratio greater than or equal to 50% at start of the test (defined as the ratio of the quantity of gas present at that moment to the quantity of gas initially charged to the container), the container having a diameter / length ratio of between 0.2 and 0.7, preferably between 0.35 and 0.5, for a minimum water capacity of one liter and preferably between 3 and 50 liters.
Cette insuffisance est notamment liée à la déperdition thermique associée à l'extraction du gaz hors du solvant qui peut s'avérer très préjudiciable au soutirage du gaz. Cette déperdition thermique n'est pas liée principalement à la conductivité intrinsèque du matériau silico-calcaire (pour mémoire le taux de vide est compris entre 87-92%) mais à la taille des cristaux sous forme d'aiguilles (dimensions) constituant la masse poreuse. En effet plus celles- ci sont de petite taille (i) plus le nombre de points de contacts entre elles est élevé et ii) plus le d50 de la distribution en taille de pores est faible (le d50 est défini comme étant la répartition moyenne de la distribution poreuse). Ceci défavorise alors le transfert de chaleur par conduction aboutissant à une durée plus ou moins longue « d'indisponibilité de la bouteille ». Cet effet est à corréler avec la distribution poreuse. Dans le cas d'une bouteille d'acétylène, par exemple, la consommation énergétique est de l'ordre de 600 Joules par gramme d'acétylène extrait du solvant. En pratique, il en résulte un refroidissement important de la bouteille au cours du soutirage, entraînant une plus grande solubilisation de l'acétylène dans le solvant et ainsi une baisse de pression se répercutant sur le débit de soutirage. Le débit finit par s'épuiser lorsque la pression en sortie de bouteille passe en deçà de la pression atmosphérique.This deficiency is particularly related to the heat loss associated with the extraction of the gas out of the solvent which can be very detrimental to the withdrawal of the gas. This thermal loss is not related mainly to the intrinsic conductivity of the material silico-limestone (for memory the void ratio is between 87-92%) but the size of the crystals in the form of needles (dimensions) constituting the porous mass. In fact, the smaller the number of points of contact between them (i) the higher the number of contact points between them, and ii) the lower the d50 of the pore size distribution (the d50 is defined as the average distribution of porous distribution). This then disadvantages the transfer of heat by conduction resulting in a longer or shorter "unavailability of the bottle". This effect is to correlate with the porous distribution. In the case of an acetylene bottle, for example, the energy consumption is of the order of 600 Joules per gram of acetylene extracted from the solvent. In practice, this results in a significant cooling of the bottle during racking, resulting in greater solubilization of the acetylene in the solvent and thus a drop in pressure affecting the withdrawal rate. The flow eventually runs out when the pressure at the bottle outlet drops below atmospheric pressure.
En outre, les variations de température et de pression ne sont pas homogènes au sein du récipient, ce qui peut conduire à l'apparition de contraintes mécaniques susceptibles de dégrader la masse poreuse au cours du temps.In addition, temperature and pressure variations are not homogeneous within the container, which can lead to the appearance of mechanical stresses that can degrade the porous mass over time.
Aux difficultés de soutirage s'ajoutent donc des problèmes de résistance mécanique susceptibles d'avoir des répercussions sur la sécurité.To the difficulties of withdrawal are thus added problems of mechanical resistance likely to have repercussions on safety.
Partant de là, un problème qui se pose est de fournir une structure de garnissage présentant des propriétés de soutirage satisfaisantes et des propriétés mécaniques permettant de répondre au souci de sécurité, et un procédé permettant la fabrication d'une telle structure.From there, a problem arises to provide a packing structure with satisfactory withdrawal properties and mechanical properties to meet the safety concern, and a method for the manufacture of such a structure.
Une solution de l'invention est une structure de garnissage de récipient comprenant une phase cristalline renfermant de 55 à 97 % en poids de cristallites de xonotlite et de 3 à 45% en poids de cristallites de tobermorite, caractérisée en ce qu'elle comprend moins de 15% en poids d'intermédiaires de formule CaxSiyOz,w.H2θ avec 1< x <16, 1< y < 24, 4< z < 60 et 1< w < 18, dont moins de 5% en poids de CaCO3, et moins de 5% en poids de SiO2 et en ce que ladite structure de garnissage est homogène.A solution of the invention is a container packing structure comprising a crystalline phase containing from 55 to 97% by weight of xonotlite crystallites and from 3 to 45% by weight of tobermorite crystallites, characterized in that it comprises less 15% by weight of intermediates of formula Ca x Si y O z , w.H 2 O with 1 <x <16, 1 <y <24, 4 <z <60 and 1 <w <18, of which less than 5% by weight of CaCO 3 , and less than 5% by weight of SiO 2 and in that said packing structure is homogeneous.
Par « homogène », on entend que différents prélèvements effectués localement en différents points de la structure de garnissage (par exemple axialement en haut, au centre et en bas et radialement au centre (cœur de la masse) et proche de la paroi métallique...) donnent lieu à des résultats d'analyse (diffraction X, porosité, distribution en taille des pores) homogènes, c'est-à-dire que chaque donnée quantitative mesurée ne diffère pas de plus de 10% d'une zone à une autre.By "homogeneous" is meant that different samples taken locally at different points of the packing structure (for example axially above, in the center and bottom and radially in the center (heart of the mass) and close to the metal wall. .) give results of analysis (X-ray diffraction, porosity, pore size distribution) homogeneous, that is to say that each measured quantitative data does not differ by more than 10% from one zone to another.
Ce caractère « homogène » est important car il conditionne l'homogénéité de la solution solvant-acétylène dans le cas d'une bouteille d'acétylène, et par conséquent l'uniformité des taux de chargement locaux sur l'ensemble du volume du récipient renfermant la structure de garnissage. Si la microstructure n'est pas homogène au sein de la masse, des excès de pression se créent localement dans des zones où le taux de chargement est supérieur au taux de chargement nominal de la bouteille. Par exemple, des simulations ont montré qu'à 35°C, la pression d'une bouteille pouvait être décalée de 22.3 bar à 24 bar en prenant comme hypothèse un taux de chargement de 30% supérieur au taux de chargement nominal pour 1/3 du volume de la masse.This "homogeneous" character is important because it conditions the homogeneity of the solvent-acetylene solution in the case of an acetylene bottle, and consequently the uniformity of the local loading rates over the entire volume of the container containing the packing structure. If the microstructure is not homogeneous within the mass, excessive pressure is created locally in areas where the loading rate is higher than the nominal loading rate of the bottle. For example, simulations have shown that at 35 ° C, the pressure of a cylinder could be shifted from 22.3 bar to 24 bar assuming a loading rate of 30% higher than the nominal loading rate for 1/3 the volume of the mass.
La xonotlite est une silicate de calcium de formule CaOSi6On(OH)2, qui présente des unités répétitives constituées de trois tétraèdres. Par ailleurs, la tobermorite est également un silicate de calcium, de formule Ca5Si6(O5OH)Is-SH2O, cristallisé sous forme orthorhombique. Le mécanisme de formation de la xonotlite le plus généralement accepté à partir des précurseurs CaO et SiO2 dans le rapport molaire CaO/SiO2 de 1 environ en présence d'eau est le suivant :Xonotlite is a calcium silicate of formula CaOSi 6 On (OH) 2 , which has repeating units consisting of three tetrahedra. Moreover, tobermorite is also a calcium silicate, of formula Ca 5 Si 6 (O 5 OH) Is-SH 2 O, crystallized in orthorhombic form. The most generally accepted xonotlite formation mechanism from the CaO and SiO 2 precursors in the CaO / SiO 2 molar ratio of about 1 in the presence of water is as follows:
CaO / SiO2 / H2O -> Ca(OH)2 / SiO2 / H2O -> Gel C-S-H -> tobermorite -> xonotliteCaO / SiO 2 / H 2 O -> Ca (OH) 2 / SiO 2 / H 2 O -> CSH gel -> tobermorite -> xonotlite
L'ensemble des phases intermédiaires représente de préférence de O à 10% et plus préférentiellement de O à 5% du poids de la phase cristalline présente au final dans la structure de garnissage.The set of intermediate phases preferably represents from 0 to 10% and more preferably from 0 to 5% by weight of the crystalline phase ultimately present in the packing structure.
Le carbonate de calcium et la silice représentent chacun de préférence moins de 3% du poids total de ces phases cristallines.The calcium carbonate and the silica each preferably represent less than 3% of the total weight of these crystalline phases.
Selon le cas, la structure de garnissage peut présenter l'une des caractéristiques suivantes :Depending on the case, the packing structure may have one of the following characteristics:
- les cristallites sont sous forme d'aiguilles enchevêtrées les unes aux autres. Les aiguilles sont de largeur comprise entre 1 et lOμm, de longueur comprise entre 1 et 20μm et d'épaisseur inférieure à 5μm, préférentiellement à 1 μm ;the crystallites are in the form of entangled needles to each other. The needles have a width of between 1 and 10 μm, a length of between 1 and 20 μm and a thickness of less than 5 μm, preferably of 1 μm;
- ladite structure de garnissage renferme au moins 70% en poids de phase cristalline ; - les cristallites sont liées les unes aux autres de façon à ménager entre elles un diamètre de pore D95(diamètre auquel 95% en volume des pores ont un diamètre inférieur) supérieur ou égal à 0,4 μm et inférieur à 5 μm et un diamètre moyen de pore D50(diamètre auquel 50% en volume des pores ont un diamètre inférieur) supérieur ou égal à 0,4 μm et inférieur à 1,5 μm ; - ladite structure de garnissage présente une résistance à la compression supérieure à 15kg/cm2 soit 1,5 MPa. Sa résistance est préférentiellement supérieure à 20 kg/cm , soit 2 MPa.said packing structure contains at least 70% by weight of crystalline phase; the crystallites are bonded to each other so as to form between them a pore diameter D95 (diameter at which 95% by volume of the pores have a smaller diameter) greater than or equal to 0.4 μm and less than 5 μm and a diameter pore means D50 (diameter at which 50% by volume of the pore has a smaller diameter) greater than or equal to 0.4 μm and less than 1.5 μm; said packing structure has a compressive strength greater than 15 kg / cm 2, ie 1.5 MPa. Its resistance is preferably greater than 20 kg / cm 2 MPa.
La structure de garnissage a avantageusement une porosité ouverte totale comprise entre 80% et 92%. Ces valeurs peuvent toutes être mesurées par porosimétrie au mercure. Il est à noter que la distribution poreuse est le résultat de la taille des cristallites et de leur empilement et donc en grande partie des conditions de la synthèse hydrothermiqueThe packing structure advantageously has a total open porosity of between 80% and 92%. These values can all be measured by mercury porosimetry. It should be noted that the porous distribution is the result of the size of the crystallites and their stacking and therefore largely hydrothermal synthesis conditions
La résistance mécanique à la compression peut être mesurée par prélèvement d'un cube de 100 x 100 mm2 dans la structure de garnissage et application entre deux facesd'une force de compression.. La résistance mécanique correspond à la pression (en kg/cm2 ou MPa) à partir de laquelle la matière commence à se fissurer. Le recours à une structure de garnissage selon l'invention permet d'atteindre le débit de soutirage recherché tout en satisfaisant aux exigences requises en matière de sécurité et de résistance mécanique.The mechanical resistance to compression can be measured by taking a cube of 100 x 100 mm 2 in the packing structure and application between two faces of a compressive force. The mechanical strength corresponds to the pressure (in kg / cm) 2 or MPa) from which the material begins to crack. The use of a packing structure according to the invention makes it possible to achieve the desired withdrawal rate while satisfying the requirements in terms of safety and mechanical strength.
Outre la phase cristalline décrite précédemment, la structure de garnissage selon l'invention peut comprendre des fibres choisies parmi les fibres synthétiques à base de carbone, telles que décrites notamment dans le document US-A-3 ,454,362, des fibres de verre alcalino-résistantes, telles que décrites notamment dans le document US-A-4,349,643, des fibres de cellulose partiellement délignifiées, telles que décrites notamment dans le document EP-A-262031, et leurs mélanges, sans que cette liste ne soit limitative. Ces fibres sont utiles éventuellement en tant que matériaux de renfort, pour améliorer la résistance aux chocs de la structure de garnissage, et permettent également d'éviter les problèmes de fissuration au séchage de la structure. Leur rôle est également de présenter des sites de germination/nucléation sur lesquelles les aiguilles de xonolite vont commencer à croître. Ces fibres peuvent être utilisées telles quelles ou après traitement de leur surface.In addition to the crystalline phase described above, the packing structure according to the invention may comprise fibers chosen from carbon-based synthetic fibers, as described in particular in US-A-3 454.362, alkaline glass fibers. resistant, as described in particular in US-A-4,349,643, partially delignified cellulose fibers, as described in particular in EP-A-262031, and mixtures thereof, without this list being limiting. These fibers are optionally useful as reinforcing materials, to improve the impact resistance of the packing structure, and also make it possible to avoid problems of drying cracking of the structure. Their role is also to present germination / nucleation sites on which the xonolite needles will begin to grow. These fibers can be used as is or after treatment of their surface.
La structure de garnissage peut en outre inclure des agents dispersants et/ou des liants, tels que les dérivés de cellulose, en particulier la carboxyméthylcellulose, lTiydroxypropylcellulose ou l'éthylhydroxyéthylcellulose, des polyéthers, tels que le polyéthylène glycol, des argiles synthétiques de type smectite, de la silice amorphe de surface spécifique avantageusement comprise entre 150 et 300 m2/g, et leurs mélanges, sans que cette liste ne soit limitative.The packing structure may further include dispersing agents and / or binders, such as cellulose derivatives, in particular carboxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose or ethylhydroxyethylcellulose, polyethers, such as polyethylene glycol, synthetic clays of the smectite type, amorphous silica with a specific surface area advantageously between 150 and 300 m 2 / g, and their mixtures, without this list being limiting.
De préférence, la structure de garnissage contient des fibres, en particulier des fibres de carbone et/ou de verre et/ou de cellulose. La quantité de fibres est avantageusement inférieure à 55% en poids, par rapport à l'ensemble des précurseurs solides mis en œuvre dans le procédé de fabrication de la structure de garnissage. Elle est de préférence comprise entre 1 et 20% en poids.Preferably, the packing structure contains fibers, in particular carbon and / or glass and / or cellulose fibers. The amount of fibers is advantageously less than 55% by weight, relative to all the solid precursors used in the method of manufacturing the packing structure. It is preferably between 1 and 20% by weight.
Dans ce contexte, et pour atteindre la structure poreuse spécifique décrite auparavant, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication de la structure de garnissage, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) une étape de synthèse hydrothermique de la masse de garnissage effectuée à partir d'un mélange de chaux vive et de silice, et b) une étape de séchage de la masse de garnissage issue de l'étape a) à une température T2 comprise entre 1100C et 5000C, avec l'existence possible d'au moins un palier intermédiaire qui s'effectue à une température comprise entre 111°C et 3500C, pendant une durée t2 choisie telle que la teneur en eau physisorbée de la masse de garnissage soit inférieure à 0,5%In this context, and to achieve the specific porous structure described above, the present invention relates to a method of manufacturing the packing structure, characterized in that it comprises the following steps: a) a step of hydrothermal synthesis of the packing mass made from a mixture of quicklime and silica, and b) a step of drying the packing material resulting from step a) at a temperature T2 of between 110 ° C. and 500 ° C., with the possible existence of at least one intermediate stage which is carried out at a temperature of between 111 ° C. and 350 ° C., for a duration t 2 chosen such that the water content physisorbed of the packing material is less than 0 , 5%
Selon une version différente de la présente invention, un ou plusieurs paliers peuvent être choisis pour permettre d'agir sur la cinétique d'extraction de l'eau, notamment physisorbée, ainsi que sur la structure poreuse contenue au sein du récipient, avec (i) la libération de l'eau, notamment physisorbée, encore contenue au sein de la masse poreuse après l'étape de synthèse hydro thermique, et (ii) lorsque nécessaire, de terminer le rôle premier de l'étape de synthèse hydrothermique qui consiste en l'obtention d'une masse dont la teneur en constituants cristallographiques est maximale. Afin d'optimiser la durée de séchage t2, au minimum un palier intermédiaire de température T2' (T2' < T2) peut être choisi. De préférence, T2' est compris entre 111°C et 3500C.According to a different version of the present invention, one or more bearings may be chosen to enable the kinetics of extraction of the water, in particular physisorbed, to be influenced, as well as on the porous structure contained within the container, with (i ) the release of the water, in particular physisorbed, still contained within the porous mass after the hydro-thermal synthesis step, and (ii) when necessary, to complete the primary role of the hydrothermal synthesis step which consists of obtaining a mass whose content of crystallographic constituents is maximum. In order to optimize the drying time t2, at least one intermediate temperature stage T2 '(T2'<T2) can be chosen. Preferably, T2 'is between 111 ° C. and 350 ° C.
La Figure 1 schématise les paramètres influant de l'étape de séchage du procédé de fabrication de la structure de garnissage.Figure 1 shows schematically the influencing parameters of the drying step of the manufacturing process of the packing structure.
Par « eau physisorbée », on entend l'eau libre libérée à une température à partir d'environ 1000C (<150-200°C). Il s'agit d'eau résiduelle contenue dans la structure poreuse sans y être chimiquement liée. C'est la quantité d'eau libérée la plus importante dans la structure."Physisorbed water" means free water released at a temperature from about 100 0 C (<150-200 ° C). This is residual water contained in the porous structure without being chemically linked to it. This is the amount of water released most important in the structure.
Il existe également l'eau chimisorbée liée chimiquement à la surface du matériau constituant la structure poreuse, libérée à une température supérieure à environ 2500C. Cette quantité d'eau est plus faible que la précédente mais requiert plus d'énergie pour être libérée de la structure poreuse. Finalement il existe également l'eau de cristallisation, libérée à plus haute température, à partir d'environ 6000C. Il s'agit d'eau qui fait partie intégrante des cristallites (xonotlite, tobermorite...). Si cette eau est libérée, la structure cristallisée est altérée. C.Baux, C.Daiguebonne, C.Lanos, O.Guillou, R.Jauberthie et Y.Gérault, « Comportement de la xonotlite exposée aux hautes températures », J.Phys. IV, France, 118, pp .267-276, 2004 rapporte qu'il y a transformation de la xonotlite [Ca6Si6O17(OH)2] en wollastonite (CaSiCβ) à partir d'une température de l'ordre de 6000C. Entre 650 et 9000C, il est rapporté que se produit une transformation en wollastonite et coesite (SiO2).There is also chemisorbed water chemically bonded to the surface of the material constituting the porous structure, released at a temperature above about 250 ° C. This amount of water is lower than the previous but requires more energy to be released of the porous structure. Finally, there is also the water of crystallization, released at a higher temperature, from about 600 ° C. It is water which is an integral part of the crystallites (xonotlite, tobermorite ...). If this water is released, the crystallized structure is altered. C.Baux, C.Daiguebonne, C.Lanos, O.Guillou, R.Jauberthie and Y.Gérault, "Behavior of xonotlite exposed to high temperatures", J.Phys. IV, France, 118, pp. 267-276, 2004 reports that there is transformation of xonotlite [Ca6Si6O17 (OH) 2] to wollastonite (CaSiCβ) from a temperature of the order of 600 0 C. Between 650 and 900 0 C, it is reported that a transformation occurs in wollastonite and coesite (SiO2).
Les différentes teneurs en eau (physisorbée, chimisorbée, structure) de la masse de garnissage sont mesurables à partir d'un appareil d'analyse thermique différentielle et gravimétrique (ATD-ATG).The different water contents (physisorbed, chemisorbed, structure) of the packing mass are measurable from a differential thermal and gravimetric analysis apparatus (ATD-ATG).
LAnalyse Thermique Différentielle (ATD) est basée sur la caractérisation des phénomènes endothermiques ou exothermiques caractéristiques d'un matériau pendant les transformations physiques ou chimiques en fonction de la température. On enregistre la différence de température entre l'échantillon et un corps de référence thermiquement inerte dans le domaine de température exploré. Tous changements de phase, cristallisations ou réactions chimiques, en particulier la libération d'eau de l'échantillon caractérisé, qui consomment ou libèrent de la chaleur au sein de l'échantillon font naître une différence de température entre celui-ci et son environnement. Selon le cas, le procédé de fabrication peut présenter l'une des caractéristiques suivantes :Differential Thermal Analysis (DTA) is based on the characterization of endothermic or exothermic phenomena characteristic of a material during physical or chemical transformations as a function of temperature. The temperature difference between the sample and a thermally inert reference body is recorded in the temperature range being explored. Any phase changes, crystallizations or chemical reactions, in particular the release of water from the characterized sample, which consume or release heat within the sample give rise to a temperature difference between it and its environment. Depending on the case, the manufacturing process may have one of the following characteristics:
- la durée t2 est choisie telle que la teneur en eau physisorbée de la masse de garnissage issue de l'étape a) est inférieure à 0,3% ;- The duration t2 is chosen such that the physisorized water content of the packing material from step a) is less than 0.3%;
- la durée t2 est choisie telle que la teneur en eau physicorbée et chimisorbée de la masse de garnissage est inférieure à 0,5%, de préférence inférieure à 0,25% ;the duration t 2 is chosen such that the water content physicorbed and chemisorbed of the packing material is less than 0.5%, preferably less than 0.25%;
-l'étape a) de synthèse hydro thermique comprend : (i) une sous-étape de montée en température, sur une durée inférieure à 1Oh, d'un mélange initial de chaux vive et de silice à une température Tl comprise entre 150 et 3000C, (ii) une sous-étape de fabrication de la masse de garnissage effectuée :step a) of hydro-thermal synthesis comprises: (i) a sub-step of raising the temperature, over a period of less than 10 h, of an initial mixture of quicklime and silica at a temperature T1 between 150 and 300 ° C., (ii) a substep of manufacture of the lining mass carried out:
- à partir du mélange de chaux vive et de silice issu de l'étape (i), - à une température Tl comprise entre 150 et 3000C,from the mixture of quicklime and silica from step (i), at a temperature T1 between 150 and 300 ° C.,
- pour une montée à la température Tl qui s'effectue sur une durée Δtl inférieure à 2h,for a rise at the temperature T1, which takes place over a duration Δtl of less than 2 hours,
- a une pression Pl comprise entre 5.105 Pa et 25.105 Pa, etat a pressure P1 between 5.10 5 Pa and 25.10 5 Pa, and
- pendant une durée comprise entre 1Oh et 7Oh ;for a period of between 10 h and 70 h;
(iii) une sous-étape de refroidissement sur une durée comprise entre 1 et 48 h, de la masse de garnissage issue de l'étape (ii) de la température Tl à la température ambiante.(iii) a substep of cooling over a period of between 1 and 48 hours, of the packing mass resulting from step (ii) from the temperature T1 at ambient temperature.
- la chaux vive est obtenue par calcination à une température d'au moins 8500C pendant au moins une heure de pavés de calcaire tels qu'au moins 90% en poids ont des dimensions de 1 à 15 mm, ledit calcaire ayant une pureté d'au moins 92% en poids et une porosité ouverte allant de 0 à 25% ; - l'étape de séchage est réalisée à une température de 300 à 4500C pour le palier principal ;the quicklime is obtained by calcination at a temperature of at least 850 ° C. for at least one hour of limestone blocks such that at least 90% by weight have dimensions of 1 to 15 mm, said limestone having a purity at least 92% by weight and an open porosity ranging from 0 to 25%; the drying step is carried out at a temperature of 300 to 450 ° C. for the main stage;
- à l'étape b), la vitesse de montée ΔTM2 à la température T2 soit inférieure à 25°C/h et la vitesse de descente ΔTR2 à la température ambiante depuis T2 soit supérieure à 25°C/h.in step b), the rate of rise ΔTM2 at the temperature T2 is less than 25 ° C./h and the rate of descent ΔTR2 at the ambient temperature since T2 is greater than 25 ° C./h.
La vitesse de montée ΔTM2 à la température T2 est choisie de telle sorte que les contraintes mécaniques engendrées par le départ de l'eau, notamment physisorbée, contenue au sein de la structure poreuse ne soit pas suffisamment importantes pour générer une dégradation de celle-ci, en particulier ne génère pas l'apparition de fissures.The rise rate ΔTM2 at the temperature T2 is chosen such that the mechanical stresses generated by the departure of the water, in particular physisorbed, contained within the porous structure are not large enough to generate a degradation thereof. , in particular does not generate the appearance of cracks.
Pour une température Tp d'environ 2000C, il ne doit plus y avoir d'eau libre physisorbée. La durée t2 sera donc ajustée de manière à avoir au final moins de 0,5% d'eau résiduelle pour des Tp>200°C, Selon la forme la plus simple de l'invention, ΔTR2 correspond à un refroidissement des récipients à l'air libre.For a temperature Tp of about 200 0 C, there must no longer be free water physisorbed. The duration t2 will therefore be adjusted so as to have finally less than 0.5% of residual water for Tp> 200 ° C. According to the simplest form of the invention, ΔTR2 corresponds to a cooling of the containers at the same time. 'outdoors.
Par « pureté », on entend le pourcentage en poids de carbonate de calcium dans le calcaire.By "purity" is meant the percentage by weight of calcium carbonate in the limestone.
L'homme du métier saura identifier les carrières ou veines exploitées permettant l'obtention des pavés de calcaire précités. Le type de structure de garnissage selon l'invention est tout d'abord la conséquence de la préparation d'une chaux vive ayant une réactivité satisfaisante et apte à former, après synthèse hydrothermique et calcination, le matériau aciculaire recherché. L'étape suivante du procédé consiste à mélanger la chaux vive à de la silice, qui peut être amorphe ou cristalline, selon un rapport molaire CaOiSiO2 de 0,8 à 1. En outre, le ratio eau/précurseurs solides (chaux + silice) est de préférence compris entre 2 et 60, plus préférentiellement entre 3 et 25.The skilled person will identify the quarries or veins used to obtain the aforementioned limestone pavers. The type of packing structure according to the invention is first of all the consequence of the preparation of a quicklime having a satisfactory reactivity and capable of forming, after hydrothermal synthesis and calcination, the desired acicular material. The next stage of the process consists in mixing the quicklime with silica, which can be amorphous or crystalline, in a molar ratio CaOiSiO 2 of 0.8 to 1. In addition, the ratio water / solid precursors (lime + silica ) is preferably between 2 and 60, more preferably between 3 and 25.
Le mélange est ensuite introduit dans les récipients à garnir et soumis à une synthèse hydro thermique. Pour être aboutie, la synthèse hydrothermique doit être effectuée :The mixture is then introduced into the containers to be filled and subjected to hydro-thermal synthesis. To be successful, the hydrothermal synthesis must be carried out:
- à une température de synthèse hydro thermique Tl pouvant être comprise entre 150 et 3000C, préférentiellement entre 180 et 2500C,at a hydro thermal synthesis temperature T1 which may be between 150 and 300 ° C., preferably between 180 and 250 ° C.,
- à une pression comprise entre 5.105 Pa et 25.105 Pa (5 et 25 bars), préférentiellement entre 7.10 Pa et 15.10 Pa (7 et 15 bars). Selon une première forme d'exécution, la synthèse peut être réalisée en introduisant le mélange dans le récipient ouvert qu'elle est destinée à garnir, puis en plaçant celui-ci dans un four autoclave soumis à la pression décrite précédemment. Selon une deuxième forme d'exécution, la synthèse hydrothermique peut être réalisée en plaçant le mélange dans le récipient qu'elle est destinée à garnir, en fermant celui-ci avec un bouchon équipé d'un système de régulation de pression (tel qu'une valve), en pressurisant le récipient à une pression allant de la pression atmosphérique aux pressions précédemment décrites, puis en plaçant ce récipient dans un four non pressurisé. - pendant une durée allant, selon le volume du récipient à garnir, de 1Oh à 7Oh, par exemple voisine de 40 heures pour un récipient de volume en eau compris entre 3 et 50 litres, préférentiellement égal à 6 litres.at a pressure of between 5.10 5 Pa and 25.10 5 Pa (5 and 25 bar), preferably between 7.10 Pa and 15.10 Pa (7 and 15 bar). According to a first embodiment, the synthesis can be carried out by introducing the mixture into the open container that it is intended to fill, and then placing it in an autoclave oven subjected to the pressure described above. According to a second embodiment, the hydrothermal synthesis can be carried out by placing the mixture in the container which it is intended to fill, by closing it with a stopper equipped with a pressure regulation system (such as a valve), by pressurizing the container at a pressure ranging from atmospheric pressure to the previously described pressures, and then placing this container in a non-pressurized oven. - For a period ranging, depending on the volume of the container to be filled, from 10h to 70h, for example close to 40 hours for a container of water volume between 3 and 50 liters, preferably equal to 6 liters.
- la montée en température At1 à Ti doit se faire sur une durée inférieure à 1Oh, de préférence inférieure à 2h. Lorsque plusieurs récipients garnis de matière de garnissage sont enfournés au sein d'un même four, ce paramètre tient compte du positionnement des bouteilles les unes par rapport aux autres. En effet, le chauffage des bouteilles est assuré par une circulation d'air chauffé à l'intérieur du four de synthèse. Cette circulation d'air va dépendre fortement du nombre et de la position des bouteilles enfournées. Il est nécessaire de limiter les variations sur le temps de montée en température, puisque ce paramètre impacte directement également sur la vitesse de cristallisation des aiguilles des composés de type CaxSiyOz,w.H2θ formés. - La redescente à la température ambiante depuis T 1 est comprise entre 1 et 48h, de préférence entre 1 et 25h, selon la vitesse de redescente en température ΔTRi.- the rise in temperature At 1 Ti must be a period of less than 1OH, preferably less than 2 hours. When several containers lined with filling material are loaded in the same oven, this parameter takes into account the positioning of the bottles relative to each other. Indeed, the heating of the bottles is provided by a circulation of heated air inside the synthesis oven. This circulation of air will depend heavily on the number and position of the refilled bottles. It is necessary to limit the variations on the temperature rise time, since this parameter also directly affects the crystallization speed of the needles of the Ca x Si y O z , w.H 2 O formed compounds. - The descent to room temperature from T 1 is between 1 and 48h, preferably between 1 and 25h, according to the rate of temperature fall ΔTRi.
Une étape supplémentaire facultative à ce stade du procédé peut consister à refroidir brutalement les bouteilles par une douche, dès la fin du cycle de synthèse (Tl, tl, Pl) ou par trempe dans de l'eau ou un liquide caloporteur approprié.An optional additional step at this stage of the process may be to suddenly cool the bottles by a shower, at the end of the synthesis cycle (Tl, tl, Pl) or by quenching in water or a suitable coolant.
L'étape de séchage (calcination) a pour fonction première non seulement d'évacuer l'eau résiduelle physisorbée et/ou chimisorbée, mais aussi (i) de conférer à la masse poreuse traitée une structure majoritairement cristalline et ainsi de parfaire l'étape de synthèse hydrothermique, (ii) d'éliminer toute trace d'eau de manière à maximiser la dissolution de 1 ' acétylène dans 1 ' acétone .The drying step (calcination) has the primary function not only to evacuate the physisorbed and / or chemisorbed residual water, but also (i) to confer on the porous mass treated a predominantly crystalline structure and thus perfect the stage hydrothermal synthesis, (ii) to remove all traces of water so as to maximize the dissolution of acetylene in acetone.
En effet, si après synthèse hydro thermique la phase majoritaire n'est pas la xonotlite recherchée, mais qu'une quantité significative de tobermorite subsiste et/ou des résidus de phases précurseurs (CaO, SiO2), l'étape de séchage peut continuer et terminer la cristallisation de xonotlite. Un récipient garni d'une structure de garnissage doit en effet être rendu conforme par un test normatif d'inflammation (selon la nome ISO 3807 par exemple), avant sa mise en exploitation en clientèle. L'expérience montre que le succès à ce test d'inflammation, autrement dit la sécurité intrinsèque du récipient, est conditionné par la valeur de sa pression initiale. Cette pression dépend à la fois de la microstructure de la masse de garnissage, en grande partie conditionnée par l'étape de synthèse hydro thermique du procédé d'élaboration et dans une moindre mesure, par l'étape de séchage, mais également de la teneur en eau résiduelle pouvant être présente au sein de la masse, conditionnée par l'étape de séchage du procédé d'élaboration ; d'où un contrôle des paramètres opératoires de séchage dans le procédé de fabrication selon l'invention. La teneur en eau résiduelle conditionne la capacité du fluide, par exemple l'acétylène, à se dissoudre dans le solvant (par exemple le diméthyl formamide ou DMF), comme indiqué sur la Figure 4. Le coefficient de solubilité « s » de l'acétylène dans l'acétone ou le DMF est défini comme le rapport entre le volume d'acétylène dissous dans un volume unité de solvant sur la pression, à une température de 15°C. La Figure 4 montre que la présence de 1% d'eau dans le solvant (dans ce cas précis le DMF), induit une variation de 2.8%"du coefficient de solubilité de l'acétylène. En conséquence et à titre d'exemple, à 35°C, la pression d'une bouteille préparée en vue d'un test d'inflammation serait de 22.9 bar au lieu de 22.3 bar pour une teneur en eau dans le solvant de 1 pds%. Il a été mesuré que cette valeur de 1% est parfaitement possible sur des bouteilles garnies issues d'un procédé de garnissage standard étant donné notamment le cycle de séchage non parfaitement abouti clôturant le procédé d'élaboration.Indeed, if, after hydro-thermal synthesis, the majority phase is not the desired xonotlite, but a significant amount of tobermorite remains and / or residues of precursor phases (CaO, SiO2), the drying step can continue and terminate the crystallization of xonotlite. A container packed with a packing structure must indeed be made conformable by a normative ignition test (according to the ISO 3807 name for example), before being placed into service on the customer's premises. Experience shows that the success of this test of inflammation, ie the intrinsic safety of the container, is conditioned by the value of its initial pressure. This pressure depends both on the microstructure of the packing material, largely conditioned by the hydro-thermal synthesis step of the production process and to a lesser extent by the drying step, but also by the residual water that may be present in the mass, conditioned by the drying step of the production process; hence a control of the operating parameters of drying in the manufacturing method according to the invention. The residual water content conditions the ability of the fluid, for example acetylene, to dissolve in the solvent (eg dimethyl formamide or DMF), as shown in Figure 4. The solubility coefficient "s" of the Acetylene in acetone or DMF is defined as the ratio of the volume of acetylene dissolved in a unit volume of solvent to the pressure, at a temperature of 15 ° C. Figure 4 shows that the presence of 1% water in the solvent (in this case DMF), induces a variation of 2.8% "coefficient of solubility of acetylene. Accordingly and by way of example, at 35 ° C, the pressure of a bottle prepared for an ignition test would be 22.9 bar instead of 22.3 bar for a water content in the solvent of 1 wt%. It has been measured that this value of 1% is perfectly possible on packed bottles resulting from a standard packing process, in particular given the unsuccessful drying cycle closing the manufacturing process.
La Figure 2 représente une courbe d'analyse d'humidité résiduelle en sortie de séchage d'une bouteille issue du procédé d'élaboration standard. La courbe caractérisée par deux angles et un tracé large indique le cycle de montée en température imposé à l'échantillon caractérisé, de 100 à environ 10000C. L'autre courbe traduit la vitesse de perte de masse représentée par les sorties d'eau, physisorbée ou chimisorbée, hors de l'échantillon au cours de la montée en température pendant l'essai.Figure 2 shows a residual moisture analysis curve at the drying outlet of a bottle from the standard production process. The curve characterized by two angles and a broad plot indicates the temperature rise cycle imposed on the characterized sample, from 100 to about 1000 ° C. The other curve reflects the speed of loss of mass represented by the outlets of water , physisorbed or chemisorbed, out of the sample during the temperature rise during the test.
La Figure 3 montre, pour une bouteille de volume 5.8 litres issue d'un cycle d'élaboration standard et donc incluant une étape de séchage allant jusqu'à 3700C pour une durée totale de 88h, une teneur en eau résiduelle de 1.27%, composée de 0.90% d'eau physisorbée (eau libérée jusqu'à une température de 125°C) et de 0.37% d'eau chimisorbée (eau libérée jusqu'à environ 350-4000C). C'est précisément cette quantité d'eau non liée à la structure de garnissage qu'il est important de proscrire en fin de cycle d'élaboration pour augmenter la sécurité du récipient garni. Sur la Figure 2, le pic correspondant à la perte de 1.99% d'eau de l'échantillon correspond à la dégradation des constituants cristallographiques de la masse de garnissage (xonotlite, tobermorite...) en wollastonite (CaSiCβ) (à partir de ~700°C, tel que précisé dans la bibliographie). Un des intérêts du cycle de séchage est de minimiser la quantité d'eau physisorbée et chimisorbée à une teneur totale inférieure à 0,5% de la masse totale de la masse poreuse.Figure 3 shows, for a bottle volume 5.8 liters from a standard development cycle and therefore including a drying step up to 370 0 C for a total duration of 88h, a residual water content of 1.27% , composed of 0.90% of physisorbed water (water released to a temperature of 125 ° C) and 0.37% of chemisorbed water (water released to about 350-400 0 C). It is precisely this quantity of water that is not bound to the packing structure that it is important to avoid at the end of the production cycle in order to increase the safety of the packed container. In Figure 2, the peak corresponding to the loss of 1.99% of water in the sample corresponds to the degradation of the crystallographic constituents of the packing material (xonotlite, tobermorite, etc.) in wollastonite (CaSiCβ) (from ~ 700 ° C, as specified in the bibliography). One of the interests of the drying cycle is to minimize the amount of physisorbed and chemisorbed water to a total content of less than 0.5% of the total mass of the porous mass.
Il a été mesuré sur des bouteilles issues du procédé l'élaboration standard que le cycle de séchage pouvait induire une évolution de la nature cristallographique des phases présentes dans la masse poreuse suite à la synthèse hydro thermique. A titre d'exemple, ceci a été vérifié sur une bouteille prélevée après synthèse de composition comprenant environ 40% de xonotlite, environ 50% de tobermorite HA, 5%CaCθ3, 3-5%Siθ2 et une quantité de phase amorphe non quantifîable par diffraction X. Après séchage jusqu'à une température de 3700C pendant 88h, on observe une composition comprenant environ 60% de xonotlite, environ 30% de tobermorite 9A, environ 1-2% tobermorite HA, 5%CaC03 et 2-3%Siθ2. En outre, il a été noté une meilleure cristallisation après le séchage, la proportion amorphe apparaissant bien moins importante que pour les échantillons provenant de cette même bouteille non séchée.It was measured on bottles from the standard development process that the drying cycle could induce an evolution of the crystallographic nature of the phases present in the porous mass following the hydro-thermal synthesis. By way of example, this was verified on a bottle taken after synthesis of composition comprising approximately 40% of xonotlite, approximately 50% of tobermorite HA, 5% CaCθ3, 3-5% SiO 2 and a quantity of amorphous phase which can not be quantified by X-ray diffraction. After drying to a temperature of 370 ° C. for 88 hours, a composition comprising approximately 60% xonotlite, approximately 30% tobermorite 9A, approximately 1-2% tobermorite HA, 5% CaCO 3 and 2-3 is observed. % SiO 2. In addition, it has been noted a better crystallization after the drying, the amorphous proportion appearing much less important than for the samples coming from this same undried bottle.
Par ailleurs les données du Tableau 1 et de la Figure 3 indiquent les résultats de diffraction X pour un même échantillon poreux issu du procédé de fabrication, prélevé en sortie de synthèse hydro thermique, non séché (t2=0) puis séché aux paramètres de séchageMoreover, the data of Table 1 and of Figure 3 indicate the X-ray diffraction results for the same porous sample from the manufacturing process, taken at the output of hydro-thermal synthesis, not dried (t2 = 0) and then dried at the drying parameters.
ΔTM2 = 5°C/h, T2 = 3700C, ΔTR2 =50°C/h et pour des durées de séchage t2 successives deΔTM2 = 5 ° C / h, T2 = 370 0 C, ΔTR2 = 50 ° C / h and for successive drying times t2 of
53h, 73h et 88h. Au vu des résultats, il apparaît que l'état de cristallisation de l'échantillon étudié augmente pour un temps de séchage t2 croissant. En particulier les teneurs en composés minoritaires, à savoir précurseurs CaCO3 et SiO2 ainsi que la tobermorite, diminuent, et la teneur en xonotlite, composé cristallographique ultime pour les précurseurs considérés, augmente.53h, 73h and 88h. In view of the results, it appears that the state of crystallization of the studied sample increases for a drying time t2 increasing. In particular, the contents of the minor compounds, namely precursors CaCO 3 and SiO 2 and tobermorite, decrease, and the content of xonotlite, ultimate crystallographic compound for the precursors considered, increases.
*Estimé : %Xonotlite = 100-Σ%max autres phases cristallines* Estimated:% Xonotlite = 100-Σ% max other crystalline phases
Tableau 1 : Evolution des phases cristallines tout paramètre procédé identique hormis la durée du palier de l'étape de séchage (de 0 à 88 h)Table 1: Evolution of the crystalline phases any identical process parameter except the duration of the stage of the drying stage (from 0 to 88 h)
L'opération de séchage est réalisée dans un four traditionnel électrique, qui peut être le même ou non que celui utilisé pour l'opération de synthèse hydro thermique. L'opération de séchage (ou calcination) est réalisée à la pression atmosphérique. L'invention a également pour objet un récipient renfermant une structure de garnissage telle que décrite précédemment, lequel récipient est apte à contenir et distribuer un fluide.The drying operation is carried out in a traditional electric oven, which may be the same or different from that used for the hydro-thermal synthesis operation. The drying operation (or calcination) is carried out at atmospheric pressure. The invention also relates to a container containing a packing structure as described above, which container is adapted to contain and distribute a fluid.
Le récipient comprend habituellement une enveloppe métallique renfermant la structure de garnissage décrite précédemment. L'enveloppe métallique peut être constituée d'un matériau métallique tel que l'acier, par exemple un acier à carbone normalisé P265NB selon la norme NF EN10120, dont l'épaisseur le rend apte à résister au moins à la pression de synthèse hydrothermique sans risque d'accident et apte à résister à une pression d'épreuve de 60 bar (6 MPa), valeur normative réglementaire pour le conditionnement de l'acétylène dans les conditions décrites précédemment. Le récipient est en outre habituellement de forme cylindrique et généralement pourvu de moyens de fermeture et d'un régulateur de pression. Ce récipient a de préférence un rapport diamètre / longueur compris entre 0,2 et 0,7, plus préférentiellement entre 0,35 et 0,5, et une capacité en eau minimale d'un litre. Habituellement, un tel récipient aura la forme d'une bouteille.The container usually comprises a metal shell enclosing the packing structure described above. The metal casing may consist of a metallic material such as steel, for example a standard carbon steel P265NB according to standard NF EN10120, the thickness of which makes it capable of withstanding at least the hydrothermal synthesis pressure without risk of accident and able to withstand a test pressure of 60 bar (6 MPa), normative value for the regulation of acetylene under the conditions described above. The container is also usually cylindrical and generally provided with closure means and a pressure regulator. This container preferably has a diameter / length ratio of between 0.2 and 0.7, more preferably between 0.35 and 0.5, and a minimum water capacity of one liter. Usually, such a container will be in the shape of a bottle.
Les fluides stockés dans la structure de garnissage selon l'invention peuvent être des gaz ou des liquides.The fluids stored in the packing structure according to the invention may be gases or liquids.
Comme gaz, on peut citer les gaz comprimés purs ou en mélanges sous forme gazeuse ou liquide, tels que l'hydrogène, les hydrocarbures gazeux (alcanes, alcynes, alcènes), l'azote et l'acétylène, et les gaz dissous dans un solvant tels que l'acétylène et les mélanges acétylène- éthylène ou acétylène-éthylène-propylène, dissous dans un solvant tel que l'acétone ou le diméthylformamide (DMF).As gas, there may be mentioned pure compressed gases or mixtures in gaseous or liquid form, such as hydrogen, gaseous hydrocarbons (alkanes, alkynes, alkenes), nitrogen and acetylene, and gases dissolved in a gas. solvents such as acetylene and acetylene-ethylene or acetylene-ethylene-propylene mixtures, dissolved in a solvent such as acetone or dimethylformamide (DMF).
Comme liquides, on peut notamment citer les précurseurs organométalliques tels que les précurseurs de Ga et In, utilisés en particulier dans l'électronique, ainsi que la nitroglycérine.As liquids, there may be mentioned organometallic precursors such as Ga and In precursors, used in particular in electronics, as well as nitroglycerine.
En particulier, le récipient selon l'invention contient de l'acétylène dissous dans du DMF ou de l'acétone.In particular, the container according to the invention contains acetylene dissolved in DMF or acetone.
La présente invention permet de surmonter les inconvénients de l'art antérieur évoqué ci-avant en utilisant une structure poreuse spécifique (volume poreux, forme et distribution en taille des pores, tortuosité, homogénéité) et des liaisons ou ponts entre cristallites qui peuvent être obtenues grâce à la maîtrise des différentes étapes du procédé, notamment celle du séchage faisant suite à celle de la synthèse hydro thermique. The present invention makes it possible to overcome the disadvantages of the prior art mentioned above by using a specific porous structure (porous volume, shape and pore size distribution, tortuosity, homogeneity) and bonds or bridges between crystallites that can be obtained thanks to the control of the different stages of the process, in particular that of the drying following that of the hydro-thermal synthesis.

Claims

Revendications claims
1. Procédé de fabrication d'une structure de garnissage de récipient comprenant une phase cristalline renfermant de 55 à 97 % en poids de cristallites de xonotlite et de 3 à 45% en poids de cristallites de tobermorite, moins de 15% en poids d'intermédiaires de formule :A process for producing a container packing structure comprising a crystalline phase containing from 55 to 97% by weight of xonotlite crystallites and from 3 to 45% by weight of tobermorite crystallites, less than 15% by weight of intermediates of formula:
CaxSiyOz, w H2O avec K x <16, K y < 24, 4< z < 60 et K w < 18, dont moins de 5% en poids de CaCO3, et moins de 5% en poids de SiO2, ladite structure de garnissage étant homogène, caractérisé en ce qu'il comprend les principales étapes suivantes : a) une étape de synthèse hydrothermique de la masse de garnissage effectuée à partir d'un mélange de chaux vive et de silice, et b) une étape de séchage de la masse de garnissage issue de l'étape a) à une température T2 comprise entre 1100C et 5000C, avec l'existence d'au moins un palier intermédiaire T2' qui s'effectue à une température comprise entre 111°C et 3500C avec T2' < T2, pendant une durée t2 choisie telle que la teneur en eau physisorbée de la masse de garnissage soit inférieure à 0,5%.Ca x Si y O z , w H 2 O with K x <16, K y <24, 4 <z <60 and K w <18, less than 5% by weight of CaCO 3 , and less than 5% by weight weight of SiO 2 , said packing structure being homogeneous, characterized in that it comprises the following main steps: a) a step of hydrothermal synthesis of the packing composition carried out from a mixture of quicklime and silica, and b) a step of drying the packing mass resulting from step a) at a temperature T2 of between 110 ° C. and 500 ° C., with the existence of at least one intermediate bearing T2 'being carried out at a temperature between 111 ° C. and 350 ° C. with T2 '<T2, for a duration t2 chosen so that the water content physisorbed of the packing material is less than 0.5%.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la durée t2 est choisie telle que la teneur en eau physisorbée de la masse de garnissage issue de l'étape a) est inférieure à2. Method according to claim 1, characterized in that the duration t2 is chosen such that the physisorbed water content of the lining mass resulting from step a) is less than
0,3%.0.3%.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la durée t2 est choisie telle que la teneur en eau physisorbée et chimisorbée de la masse de garnissage est inférieure à 0,5%, de préférence inférieure à 0,25%.3. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the duration t2 is chosen such that the physisorbed and chemisorbed water content of the packing material is less than 0.5%, preferably less than 0, 25%.
4. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'étape a) de synthèse hydrothermique comprend :4. Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that the hydrothermal synthesis step a) comprises:
(i) une sous-étape de montée en température, sur une durée inférieure à 1Oh, d'un mélange initial de chaux vive et de silice à une température Tl comprise entre 150 et 3000C, (ii) une sous-étape de fabrication de la masse de garnissage effectuée : - à partir du mélange de chaux vive et de silice issu de l'étape (i),(i) a sub-step of raising the temperature, over a period of less than 10 h, of an initial mixture of quicklime and silica at a temperature T1 between 150 and 300 ° C., (ii) a substep of manufacture of the lining mass carried out: - from the mixture of quicklime and silica from step (i),
- à une température Tl comprise entre 150 et 3000C,at a temperature T1 between 150 and 300 ° C.,
- pour une montée à la température Tl qui s'effectue sur une durée Δtl inférieure à 2h,for a rise at the temperature T1, which takes place over a duration Δtl of less than 2 hours,
- a une pression Pl comprise entre 5.105 Pa et 25.105 Pa, et - pendant une durée comprise entre 1Oh et 7Oh ;at a pressure P 1 of between 5.10 5 Pa and 25 × 10 5 Pa, and for a period of between 10 h and 70 h;
(iii) une sous-étape de refroidissement sur une durée comprise entre 1 et 48 h, de la masse de garnissage issue de l'étape (ii) de la température Tl à la température ambiante.(iii) a substep of cooling over a period of between 1 and 48 hours, of the packing mass resulting from step (ii) from the temperature T1 at ambient temperature.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la chaux vive est obtenue par calcination à une température d'au moins 8500C pendant au moins une heure de pavés de calcaire tels qu'au moins 90% en poids ont des dimensions de 1 à 15 mm, ledit calcaire ayant une pureté d'au moins 92% en poids et une porosité ouverte allant de 0 à 25%.5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the quicklime is obtained by calcination at a temperature of at least 850 0 C for at least one hour of limestone blocks such that at least 90% by weight have dimensions of 1 to 15 mm, said limestone having a purity of at least 92% by weight and an open porosity ranging from 0 to 25%.
6. Procédé selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que l'étape de séchage est réalisée à une température de 300 à 4500C pour le palier principal.6. Method according to one of claims 5 to 10, characterized in that the drying step is carried out at a temperature of 300 to 450 0 C for the main bearing.
7. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'à l'étape b), la vitesse de montée ΔTM2 à la température T2 soit inférieure à 25°C/h et la vitesse de descente ΔTR2 à la température ambiante depuis T2 soit supérieure à 25°C/h.7. Method according to claim 11, characterized in that in step b), the rate of rise ΔTM2 at the temperature T2 is less than 25 ° C / h and the rate of descent ΔTR2 at room temperature since T2 is greater than 25 ° C / h.
8. Récipient renfermant une structure de garnissage telle que définie à la revendication 1 , lequel a la forme d'une bouteille apte à contenir et distribuer un fluide.8. Container containing a packing structure as defined in claim 1, which has the shape of a bottle adapted to contain and distribute a fluid.
9. Utilisation d'une structure de garnissage telle que définie à la revendication 1 ou d'un récipient selon la revendication 8 pour stocker de l'acétylène. 9. Use of a packing structure as defined in claim 1 or a container according to claim 8 for storing acetylene.
EP09772682A 2008-07-02 2009-05-29 Method for producing a packing structure with control over the drying step Withdrawn EP2300391A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0854498A FR2933396B1 (en) 2008-07-02 2008-07-02 PROCESS FOR MANUFACTURING A TRAPPING STRUCTURE WITH CONTROL OF THE DRYING STEP
PCT/FR2009/051016 WO2010000999A1 (en) 2008-07-02 2009-05-29 Method for producing a packing structure with control over the drying step

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2300391A1 true EP2300391A1 (en) 2011-03-30

Family

ID=40336547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP09772682A Withdrawn EP2300391A1 (en) 2008-07-02 2009-05-29 Method for producing a packing structure with control over the drying step

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8628708B2 (en)
EP (1) EP2300391A1 (en)
JP (1) JP2011526826A (en)
CN (1) CN102137825A (en)
AU (1) AU2009265463A1 (en)
CA (1) CA2729178A1 (en)
FR (1) FR2933396B1 (en)
WO (1) WO2010000999A1 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080004922A1 (en) * 1997-01-06 2008-01-03 Jeff Scott Eder Detailed method of and system for modeling and analyzing business improvement programs
US10839321B2 (en) * 1997-01-06 2020-11-17 Jeffrey Eder Automated data storage system
US20040236673A1 (en) * 2000-10-17 2004-11-25 Eder Jeff Scott Collaborative risk transfer system
US20040215522A1 (en) * 2001-12-26 2004-10-28 Eder Jeff Scott Process optimization system
US20110040631A1 (en) * 2005-07-09 2011-02-17 Jeffrey Scott Eder Personalized commerce system
EP2182026B1 (en) 2008-08-05 2011-05-25 Bridgestone Corporation Method to improve cold flow resistance of polymers
EP2540684A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-02 L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Porous silica and portlandite material for lining insulation bricks with controlled structure and associated manufacturing method
FR2987620B1 (en) * 2012-03-05 2016-01-01 Air Liquide CONSTRUCTION BRICK COMPRISING A POROUS MATERIAL WHOSE MICROSTRUCTURE IS CONTROLLED BY ADDING A GERMINATING AGENT DURING ITS PROCESS OF PREPARATION
FR2989707B1 (en) * 2012-04-19 2015-01-02 Air Liquide BRICK TRIM OF CONSTRUCTION BY POROUS MATERIAL
US9945613B2 (en) 2012-09-20 2018-04-17 Apple Inc. Heat exchangers in sapphire processing
US10328605B2 (en) * 2014-02-04 2019-06-25 Apple Inc. Ceramic component casting
US9670098B2 (en) * 2015-04-16 2017-06-06 Johns Manville High temperature calcium silicate insulation

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1093084A (en) * 1965-03-16 1967-11-29 Union Carbide Corp Manufactured graphite yarn
US3928539A (en) * 1972-05-05 1975-12-23 Onoda Chem Ind Co Ltd Method for continuously producing hydrated calcium silicates
US4129450A (en) * 1977-11-09 1978-12-12 Union Carbide Corporation Acetylene vessel filler composition
US4226839A (en) * 1978-07-21 1980-10-07 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The U.S. Environmental Protection Agency Activation of calcium oxide as a sorbent
US4349643A (en) * 1980-05-15 1982-09-14 International Telephone And Telegraph Corporation Coating composition adapted for transfer coating during reaction injection molding containing a polyurethane catalyst
US4349463A (en) * 1981-01-19 1982-09-14 Union Carbide Corporation Acetylene storage vessel
DE3575910D1 (en) * 1985-09-06 1990-03-15 Osaka Packing SHAPED BODY MADE OF SILICA.
DE3609355A1 (en) 1986-03-20 1987-09-24 Giulini Chemie AREA-CROSS-LINKED XONOTLITE FIBERS AND THEIR PRODUCTION
FR2604102B1 (en) * 1986-09-18 1988-11-10 Air Liquide HIGH POROSITY SILICOCALCARY MASS FOR GAS STORAGE, AND MANUFACTURING METHOD
US4765458A (en) 1986-10-14 1988-08-23 Ni Industries, Inc. Asbestos free hardened monolithic filler mass
JPH0710722B2 (en) 1987-11-04 1995-02-08 小野田セメント株式会社 Calcium silicate and method for producing the same
IT1254430B (en) 1992-02-11 1995-09-25 Siad "ASBESTOS FREE" POROUS MASS FOR ACETYLENE CYLINDERS.
US5632788A (en) * 1995-01-31 1997-05-27 Worthington Acetylene Cylinder, Inc. High porosity calcium silicate mass for storing acetylene gas
YU48898B (en) 1996-12-26 2002-10-18 "Tehnogas"D.D. Porous mass asbestos free intended for filling of cylinders for acetylene storaging and a method of production a porous mass
WO2000012630A1 (en) 1998-08-27 2000-03-09 Ube Industries, Ltd. Polyamide resin composition and process for the preparation thereof
CN1201973C (en) * 2002-09-18 2005-05-18 山东华起防伪科技有限公司 Packing container with adhesive tape
JP2006001992A (en) 2004-06-16 2006-01-05 Teijin Ltd Polyethylene terephthalate resin composition and biaxially oriented polyethylene terephthalate film
FR2876687B1 (en) 2004-10-20 2007-01-26 Air Liquide PROCESS FOR FILLING A CONTAINER WITH A MICROPOROUS MASS
FR2904240B1 (en) * 2006-07-26 2008-12-05 Air Liquide TRAPPING STRUCTURE FOR GAS CONTAINER WITH CRYSTALLIZED MATERIAL IN THE FORM OF NEEDLES
FR2904239B1 (en) * 2006-07-26 2008-12-05 Air Liquide CRYSTALLINE PHASE STRAPPING STRUCTURE OF GAS CONTAINERS

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO2010000999A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR2933396A1 (en) 2010-01-08
AU2009265463A1 (en) 2010-01-07
WO2010000999A1 (en) 2010-01-07
US8628708B2 (en) 2014-01-14
CA2729178A1 (en) 2010-01-07
US20110108514A1 (en) 2011-05-12
CN102137825A (en) 2011-07-27
JP2011526826A (en) 2011-10-20
FR2933396B1 (en) 2011-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010000999A1 (en) Method for producing a packing structure with control over the drying step
EP2462077A1 (en) Porous ceramic material having a macroporosity controlled by layering pore-forming agents
EP1887275B1 (en) Packing structure for gas container with needle-shaped crystallised material
CA2595190A1 (en) Crystalline phase packing structure for gas containers
EP2297059B1 (en) Method for producing a packing structure with control over hydrothermal synthesis parameters
EP2297063B1 (en) Method for obtaining a high-performance lining structure with controlled lateral clearances
EP2462076B1 (en) Porous ceramic material having a cellular structure and a controlled macroporosity
WO2015036974A1 (en) Substrate with low-permeability coating for the solidification of silicon
FR2879475A1 (en) MOLECULAR GAS FILTRATION MEMBRANE SUCH AS HYDROGEN AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME
WO1995020551A1 (en) Lithium-containing ceramic tritigenic material and method of preparation
BE739724A (en)
TW201000645A (en) Method to produce high stoichiometric Mg2Ni hydrogen storage alloys and apparatus for the same
BE507596A (en)
BE642544A (en)
BE398776A (en)
BE528235A (en)
WO2005028361A1 (en) Method for maintaining an aqueous solution of sodium borate in a liquid form at room temperature

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20110202

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA RS

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20160411

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20190618