FR2699166A1 - Procédé de formation d'un film de vermiculite. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un nouveau procédé de formation d'un film de vermiculite utilisant un support détachable flexible pour film. Un mode de réalisation du procédé comprend les étapes d'utilisation d'une dispersion non floculée de plaquettes de vermiculite destratifiée 10; l'utilisation d'un support détachable flexible pour film 12 comportant une surface opérationnelle permettant de maintenir le film humide de dispersion de vermiculite non floculée 10 (la surface présentant des propriétés "d'adhérence au film humide"); l'application d'un film de vermiculite humide 14 sur le support 12, le séchage du film de vermiculite 14; et la séparation du film sec 14 et du support détachable 12, la surface du support flexible permettant la libération du film séché 14 sous la forme d'un feuil cohérent.

Description

PROCEDE DE FORMATION D'UN FILM DE VERMICULITE

Domaine de l'invention:

La présente invention concerne la production de maté-

riaux à base de vermiculite et plus particulièrement un film de vermiculite détachable fixé sur un support flexible et un

procédé de formation d'un film de vermiculite.

Arrière-plan de l'invention:

Il est connu que les granules de vermiculite, une sub-

stance minérale micacée naturelle courante, peuvent gonfler ou se dilater de nombreuses fois sous l'action de solutions aqueuses salines Les structures "exfoliées" sont ensuite "délaminées" ou "destratifiées" par cisaillement pour conduire

à des plaquettes fines appelées "lamelles de vermiculite".

Ces plaquettes fines présentent des caractéristiques de charge superficielle unique La surface des plaquettes est principalement anionique et comporte des charges positives localisées au bord des particules Les plaquettes présentent également des rapports quant à leur aspect élevés (par exemple diamètre/épaisseur) Ces propriétés facilitent la

formation d'articles, de mousses, de revêtements, de stra-

tifiés et de films/papiers de vermiculite, tels que joints d'étanchéité ou garnitures qui présentent une résistance à la

chaleur et des propriétés retardatrices de flamme.

Le brevet US-3 434 917 de Kraus et al, cité ici à titre

de référence, décrit un procédé de préparation de feuilles.

Une suspension de plaquettes de vermiculite est dans un pre-

mier temps préparé par immersion de minerai de vermiculite dans des solutions de chlorure de lithium et de chlorure de sodium, rinçage de ce dernier avec de l'eau et gonflement, puis il est soumis à une action de cisaillement par agitation vigoureuse de la suspension La dimension des particules peut

être réduite davantage par utilisation d'un moulin de col-

loïdes Après ajustement de la concentration en plaquettes dans le milieu aqueux, un agent floculant tel que hydroxyde de sodium, acide chlorhydrique, divers sels inorganiques, acides minéraux ou bases minérales, etc, est ajouté pour provoquer l'agrégation des plaquettes et former une masse de type pâte La pâte est déposée sur un filtre ou écran pour

former un matte de papier D'autres matériaux tels que ar-

giles, fibres de cellulose et fibres polymères peuvent être ajoutées à la suspension préalablement à la floculation, afin d'améliorer les propriétés mécaniques et la résistance au déchirement Kraus enseigne également un procédé de formation d'un papier de vermiculite se déposant à l'état humide à

partir d'une dispersion de vermiculite ayant subi une flocu-

lation. La demande de brevet européen A 1-0441995, de Hercules, Inc, publiée le 21 août 1991, décrit une feuille composite constituée d'un mélange floculé de vermiculite délaminée ou destratifiée par voie mécanique, de fibres de papier ou de verre et au moins un agent floculant, de façon à provoquer la floculation de la dispersion Le mélange floculé peut être utilisé pour préparer des serviettes en papier sur des tamis classiques utilisés pour la préparation du papier (tamis de 0,147 mm d'ouverture de mailles ( 100 mesh) ou des rouleaux de papier continu à l'aide d'une machine papetière Fourdrinier à

fil plat, d'une largeur de 30,5 cm ( 12 inches).

Dans les brevets US-4 269 628 et 4 324 838 cités ici à titre de référence, Ballard et al, indiquent que les feuilles de vermiculite peuvent être préparées par moulage d'une boue ou pâte aqueuse contenant de la vermiculite et des additifs entraînant une stabilité à l'eau, tels que oxyde de magnésium ou oxyde de calcium Ces brevets indiquent que les stratifiés de mousse ou de feuille de vermiculite peuvent être formés en continu par extrusion d'une boue ou pâte aqueuse constituée d'une composition de vermiculite sur une courroie de support à tamis poreux et séchage de la vermiculite avec de l'air chaud Ensuite, un mélange de mousse à base d'isocyanate peut

être déposé sur la vermiculite; ou l'ensemble vermiculite/-

support peut être alimentée à travers un stratificateur en

tant que noyau central ou revêtement du fond dans la forma-

tion d'un produit stratifié.

Un matériau formé de feuille de vermiculite est typi- quement mis sous la forme d'un stratifié, d'une matte de papier épais ou fréquemment, avec des fibres polymères ou cellulosiques, sous forme d'un support structurel D'autre

part, la présente invention concerne un procédé de prépara-

tion d'un "film" plutôt que d'un "papier" Le terme "film" a souvent été utilisé comme le synonyme d'un "papier" fin, bien

que, en termes techniques, le papier soit fabriqué par fil-

tration sur un tamis d'une fibre sédimentée, pâte ou pulpe telle que vermiculite agrégée ou floculée Toutefois, dans la présente invention le terme "film" est utilisé pour se référer à un feuil de vermiculite formé par évaporation de l'eau

d'une dispersion colloïdale non floculée constituée de pla-

quettes de vermiculite destratifiée Le film est par consé-

quent un feuil cohérent de lamelles de vermiculite qui ne présentent pas de discontinuités substantielles telles que celles qui apparaîtraient dans un papier constitué de fibres entrecroisées ou agrégées qui présentent des discontinuités

entre ou parmi les fibres ou particules agrégées.

Il est connu qu'une suspension de vermiculite peut être déposée sur une surface de verre ou une surface d'une table

de granit poli et extraite sous la forme d'un film Le pro-

cédé est lent et demande beaucoup de travail, car l'eau doit être évaporée pour sécher le film humide et il faut prendre

garde à ce que, durant l'élimination, le film sec ne se dé-

chire pas Les inventeurs ont mis en évidence que le séchage par la chaleur ou par l'air chaud conduit généralement sur la

surface du film à la formation d'une "peau" qui piège l'humi-

dité qui doit s'éliminer par évaporation de la dispersion de vermiculite Par conséquent, des bulles ou "cloques" tendent à apparaître et conduisent à la rupture ou à la destruction

de la cohérence du film Ce phénomène, appelé ici "boursouflu-

re" ou "cloquage" est considéré comme étant responsable de l'impossiblité de former en continu un film de vermiculite cohérent. Le tamis métallique appelé "fourdrinier" est utilisé dans le domaine de la fabrication du papier pour former en continu du papier Le papier est formé lorsque les fibres s'entrecroisent et que suffisamment d'eau a été évacuée par les mailles du tamis pour que la feuille de papier présente

un caractère cohérent Toutefois, un tel support est inap-

proprié pour la formation d'un film de vermiculite La vermi-

culite pourrait tomber à travers le tamis si elle n'était pas, dans un premier temps, soumise à une agrégation ou à une

floculation en une masse pâteuse ou fibreuse; ou elle pour-

rait autrement être piégée dans les mailles du tamis et ne plus pouvoir être en être séparée même si la vermiculite présentait une viscosité suffisante qui lui permettrait

d'être retenue par le tamis.

Les films de matières plastiques telles que polyester

et Mylar pourraient être considérés comme des feuilles sup-

port, mais ils sont difficiles à manipuler car les disper-

sions de vermiculite n'ont pas tendance à former des films, et plus particulièrement des films fins, sur des surfaces de

matières plastiques.

La dispersion tend à former des "billes" sur les surfaces en plastique Si la surface est rugueuse, comme c'est le cas si l'on utilise du papier de verre, le film de vermiculite n'est

plus détachable.

Un autre problème que l'on rencontre lorsque l'on cher-

che un support approprié pour les films de vermiculite réside dans la viscosité Si elle est trop fluide, la dispersion de vermiculite tend à former des "billes" sur le support, et ne

conduit pas à la formation d'un film Si elle est trop épais-

se, la dispersion ne peut être transformée facilement en un film fin uniforme De plus, la vermiculite peut seulement être contenue dans une dispersion aqueuse jusqu'à un poids

sec total maximal de vermiculite solide d'environ 20 % Au-

delà de cette valeur, la vermiculite conduit à la formation

d'un gel qui ne peut pas être facilement étalé.

Du fait de ces inconvénients de l'art antérieur, on recherche un procédé nouveau pour film de vermiculite/support

et/ou une composition de vermiculite.

Résumé de l'invention Pour surmonter les inconvénients de l'art antérieur, la présente invention fournit un procédé nouveau conduisant à la formation d'un film de vermiculite qui utilise des mélanges de dispersion ou des dispersions de vermiculite non floculée. Des films sensiblement exempts de boursouflures ou cloques peuvent être produits, par moulage en voie humide sur un

support flexible détachable, de couches de films de vermi-

culite relativement fines qui, lorsqu'elles sont sèches pré-

sentent une épaisseur < 0,00254 cm ( 1 mil) De préférence, le support flexible détachable comprend du papier Le support susceptible d'être détaché ou décollé du film doit être

flexible et présenter des caractéristiques d'adhérence/déta-

chement appropriées pour la formation d'un film de vermicu-

lite fin (par exemple < 0,00254 cm ( 1 mil) lorsqu'il est sec.

En d'autres termes le support flexible doit présenter des propriétés d'adhérence au film à l'état humide suffisante pour que la couche de film de vermiculite puisse être formée et séchée sur ce dernier, sans conduire à la formation de billes, ou à un détachement ou décollage prématuré et, une fois que la vermiculite est séchée, le support flexible doit présenter des propriétés de détachement suffisantes pour que le film sec puisse être détaché et obtenu sous la forme d'un feuil cohérent depuis le support De préférence, le film de vermiculite doit être séché à des températures qui ne sont pas supérieures à 850 C + 1, 660 C ( 185 + 50 F) de façon à

minimiser les risques de boursouflures.

Un procédé donné à titre d'exemple peut comprendre les étapes d'utilisation ou d'amenée d'une dispersion colloïdale non floculée de plaquettes de vermiculites destratifiées, d'utilisation ou d'amenée d'un support flexible détachable du film présentant, à l'état humide, des propriétés d'adhérence

vis-à-vis du film de vermiculite, et, à l'état sec, des pro-

priétés de détachement du film de vermiculite; d'application d'un film humide de ladite dispersion sur ledit support, et de séchage dudit film se produisant sur ledit support, de façon à former sur le support un film de vermiculite sec et qui soit détachable dudit support flexible pour film Un support détachable pour film peut par exemple correspondre à une bande de support constituée d'un papier saturé et/ou revêtu d'un agent de détachement Un certain nombre de bandes de support disponibles dans le commerce se sont avérées être

satisfaisantes à cet égard.

La présente invention concerne également un film de

vermiculite détachable supporté par un support flexible.

Lorsqu'il est détaché du support, le film est auto-porteur et ne nécessite l'adjonction d'aucun stratifié ou renforcement

pour conserver son intégrité.

Selon d'autres aspects du procédé selon la présente

invention, le film de vermiculite séché et le support déta-

chable flexible sont séparés par détachement D'autres va-

riantes du procédé selon la présente invention incluent les étapes d'application d'une substance adhésive sur la face du film/support de vermiculite séché, l'adhérence du film sur un substrat tel qu'une paroi, un panneau ou un autre objet et le

détachement ou décollement du support détachable du film.

La formation du film de vermiculite selon la présente inven-

tion ainsi que sa séparation du support détachable libre

peuvent être réalisés en continu.

Selon une autre variante du procédé, un film humide de vermiculite présentant une épaisseur approximative à l'état humide de 0,01524-0, 01778 cm ( 6-7 mils) est déposé en continu

sur un support flexible en déplacement et est séché par dépla-

cement du support recouvert du film dans un four, de façon à

ce qu'une couche de film séché présentant une épaisseur d'en-

viron 0,00254 cm ( 1 mil) soit formée en continu La capacité du support flexible à former des films de vermiculite fins et

cohérents contribue à éviter que ne se produisent des bour-

souflures et facilite le séchage Les films présentant une épaisseur plus importante peuvent être formés par application séquentielle de couches fines sur les couches de vermiculite

préalablement appliquées et séchées.

La présente invention concerne également une composi-

tion de vermiculite comprenant des lamelles de vermiculite et

une aziridine qui correspond à un groupe de matière présen-

tant la structure cyclique suivante: CHR 2

R -N I

\CH 2 dans laquelle R 1 et/ou R 2 peuvent inclure un atome hydrogène, un radical alkyl comprenant un ou plusieurs atomes de carbone ou un radical carboxyl R 1 et/ou R 2 peuvent également inclure des groupes polyfonctionnels Des procédés et films selon la présente invention utilisent une aziridine dans la dispersion

de vermiculite, de façon à améliorer la résistance à l'humi-

dité et à maintenir le caractère retardateur à l'inflammation (ignifuge) et la flexibilité si cela est nécessaire (par

exemple pour les films) dans le produit final formé La pé-

sente invention concerne également les compositions et films comportant la vermiculite et une amine, laquelle est obtenue à partir d'une aziridine lorsque cette dernière est soumise

aux températures de séchage employées dans la présente inven-

tion. Un avantage considérable est fourni par les films de vermiculite secs selon la présente invention, car ils peuvent adhérer de façon pratique aux objet qui ne peuvent pas être revêtus de façon satisfaisante par des films humides, ainsi

qu'aux articles fragiles, dilatés, allongés, larges ou en-

combrants qui, du fait de leur taille ou de leur nature, ne peuvent être placés dans des fours séchant ou ne peuvent être

chauffés pendant des périodes de temps importantes.

Les films de vermiculite formés en continu selon la présente invention peuvent être utilisés en tant que couches

thermoisolantes dans des circuits imprimés; en tant qu'embal-

lages retardateurs de l'inflammation (ignifuges) pour des objets allongés, tels que tuyaux, câbles optiques, câbles

électriques, et dans les applications nécessitant des pro-

duits retardateurs de l'inflammation (ignifuges) et thermo-

isolants tels que les matériaux de construction à large échel-

le tels que plaques de gypse, papiers muraux, contreplaqués, structures d'aéronefs et éléments d'isolation en fibres de verre. D'autres exemples des procédés, films et compositions

selon la présente invention sont décrits ci-après.

Description des schémas

La figure 1 est une représentation schématique d'un exemple d'un mode de réalisation d'un procédé selon la pré- sente invention permettant de former un film de vermiculite; la figure 2 est une représentation schématique d'un film de vermiculite détachable porté par un support flexible et plus particulièrement d'un procédé selon la représente invention dans lequel un support détachable est retiré en continu d'un film de vermiculite; et la figure 3 est une vue partielle en perspective et

agrandie du procédé illustré dans la figure 2.

Description détaillée de l'invention

La présente invention concerne un nouveau procédé de

formation d'un film de vermiculite utilisant un support déta-

chable flexible pour film Comme cela est décrit dans la figure 1, un mode de réalisation du procédé comprend les

étapes d'utilisation d'une dispersion non floculée de pla-

quettes de vermiculite destratifiée 10; l'utilisation d'un

support détachable flexible pour film 12 comportant une sur-

face opérationnelle permettant de maintenir le film humide de

dispersion de vermiculite non floculée 10 (la surface présen-

tant des "propriétés d'adhérence au film humide"); l'applica-

tion d'un film de vermiculite humide 14 sur le support 12, le séchage du film de vermiculite 14; et la séparation du film sec 14 et du support détachable 12, la surface du support flexible permettant la libération du film séché 14 sous la

forme d'un feuil cohérent (la surface présentant des "proprié-

tés de détachement ou décollement du film séché").

Comme cela est décrit dans la figure 1, le procédé de

formation d'un film de vermiculite utilisant un support fle-

xible peut être réalisé en continu La dispersion de vermi-

culite non floculée 10 est contenue dans un réservoir ou plateau 11 ou dans un autre type de récipient Le terme

"non-floculé" est utilisé ici pour se référer à une disper-

sion colloïdale de plaquettes de vermiculite destratifiée, qui ne sont ni coagulées ni agrégées Bien qu'un certain intervalle de dimension de plaquettes de vermiculite puisse être utilisée, il est préférable d'employer des dispersions de vermiculite sensiblement formées (par exemple pour au moins 60 %) de plaquettes dont la dimension n'excède pas 50 microns, et de préférence dont la dimension n'excède pas 20 microns Les procédés d'obtention de petites plaquettes sont connus Les dispersions de vermiculite préférées pour être utilisées dans les procédés, films et compositions selon la

présente invention, sont disponibles chez Construction Pro-

ducts Division de W R Grace & Co -Conn, Cambridge, Massa-

chusetts, sous la marque Micro Lite Par exemple, les produits

vendus sont dénomination commerciale Micro Lite P"HTS" présen-

tent une teneur en solides élevée d'environ 15 % en poids sec,

dont au plus 33 % en poids sec des particules ont une dimen-

sion supérieure à 45 microns et sont considérés comme conve-

nant dans le cadre de la présente invention Il est important

d'utiliser de l'eau déionisée lorsque l'on ajuste la concen-

tration et la viscosité sinon se produira une floculation.

Le support détachable flexible 12 doit être capable de retenir, sans entraîner la formation de billes, les couches de films de vermiculite humide présentant approximativement une épaisseur inférieure ou égale à 0,01524-0,01778 cm ( 6-7 mils) pendant un certain temps, qui conduise à la formation

de couches de film de vermiculite séché d'une épaisseur ap-

proximativement < 0,00254 cm ( 1 mil).

Le support doit permettre le détachement du film de vermiculite lorsque ce dernier est séché sous la forme d'un feuil cohérent sans entraîner un déchirement substantiel de

ce dernier De préférence, l'adhérence que présente le sup-

port flexible pour le film mouillé est telle que la vermi-

culite est entièrement liée en tous ses points au support durant toutes les étapes de séchage, et le détachement du

film du support apparaît seulement après que le film de ver-

miculite ait été séché, de façon à ce que les risques de déchirement du film qui est détaché du support auquel il est lié soit minimisé lorsque le film et le support sont détachés

ou décollés.

Comme cela a été préalablement évoqué, par exemple, le

support détachable flexible pour films 12 comprend un papier.

Le terme "papier" est utilisé ici pour faire référence à un matériau de type "feuil" qui est formé de fibres de nature typiquement cellulosique Comme des interstices, des trous ou des pores existent entre les fibres, il peut être nécessaire de saturer et/ou de revêtir le papier de façon à empêcher une pénétration ou "ancrage" trop important de la vermiculite dans le papier qui empêcherait le détachement ou détachement du film de vermiculite Une matière de revêtement du papier (c'est-à-dire pour recouvrir les interstices) peut comprendre une matière tel que du latex naturel et/ou synthétique Dans

un procédé donné à titre d'exemple selon la présente inven-

tion, il peut être préférable de saturer le papier dans un premier temps, avec une matière telle que du latex, avant

d'appliquer un ou plusieurs revêtements de latex et de com-

primer ou calandrer le papier après saturation et/ou revête-

ment Plus d'un revêtement peut être nécessaire, en fonction de la densité, du caractère poli et/ou des caractéristiques

des fibres du papier.

Si un papier particulier ne conduit pas à un détache-

ment satisfaisant, en ce sens que le film de vermiculite séché est difficilement séparable sans déchirement ou ne se sépare pas du tout, cela est probablement dû au fait que la vermiculite a pénétré trop profondément dans le papier Par conséquent, il est préférable de prétraiter le papier, soit par saturation de ce dernier dans un premier temps avec un matière telle que du latex, ou par cylindre comprimeur (c'est-à-dire passage du papier à travers un cylindre en acier et un rouleau recouvert de tissu) ou de préférence par

calandrage du papier à une ou plusieurs reprises (c'est-à-

dire par utilisation de deux cylindres en acier dont la pres-

sion de serrage est d'environ 89-357 kg par cm linéaire ( 500-2000 pounds par inch linéaire) avant de revêtir le papier

avec un ou plusieurs revêtements de latex Le poli d'un sup-

port, donné à titre d'exemple approprié pour la vermiculite doit être d'environ 350 unités Sheffield Engineering Units, bien que cette caractéristique ne soit pas nécessairement il significative, car l'efficacité du papier en tant que support peut également dépendre de la dimension des plaquettes et des

caractéristiques de viscosité de la dispersion.

Le papier support peut également être préparé sans revêtement ou saturation, par exemple par calandrage à 4 ou 6 reprises, à une pression de serrage de 178 kg par cm linéaire ( 1000 pounds par inch linéaire) ou plus, avant le revêtement

avec un agent de détachement, mais ce procédé n'est pas pré-

féré.

Un exemple de support à base de papier selon la pré-

sente invention peut être préparé de la façon suivante Un

papier approprié correspond à un papier plat de qualité sa-

turante semi-blanchi, préparé par Northern Softwood Kraft, de 22,65 kg ( 50 pounds) par rame Ce papier peut être saturé par immersion dans un mélange de latex comprenant en pourcentage en poids par rapport au poids total des solides secs les éléments suivants: acrylonitrile butadiène styrène ( 49,2 %), disponible chez BASF sous la marque Butafan NS-248; styrène butadiène carboxylé ( 49,2 %) disponible chez Reichhold Chemical sous la marque Tylac 68321-00; un agent chélatant

constitué de sels tétrasodiques, d'éthylènediamine tétracé-

tique (EDTA) ( 0,5 %) disponible chez W R Grace & Co -Conn.

sous la marque Hamp-ene 100; une résine mélamine formal-

déhyde ( 1 %) disponible chez American Cyanamid sous la marque Cymel 301; et un catalyseur constitué d'acide paratoluène sulfonique (PTSA)( 0, 1 %) disponible chez American Cyanamid

sous la marque Catalyst 1010.

Le papier est retiré de l'agent de saturation puis légèrement pressé entre les rouleaux des cylindres en acier, de façon à ce que la totalité de l'agent de saturation ne soit pas éliminé lors du pressage et que le papier reste

humide au toucher Le papier humide est séché à une tempéra-

ture d'approximativement 149 C ( 300 F) Le papier saturé est alors revêtu par une couche d'un revêtement constitué d'un mélange de latex tel décrit ci-dessus déposé sur sa surface par un rouleau applicateur, puis le revêtement en excès est éliminé par un couteau à air à une pression d'air de 1,35 kg ( 3 lbs) Puis le papier saturé et revêtu est séché à 205 C ( 4000 F) De préférence, le processus de revêtement est répété une fois supplémentaire, pour conférer un caractère plus uni à la surface texturée du papier Un papier revêtu et saturé

disponible dans le commerce qui est approprié pour une utili-

sation selon la présente invention, correspond à Endura PRT (produit N O 24021) (qui est revêtu d'un agent de détachement contenant un groupe stearyl) disponible chez Endura, une unité de W R Grace & Co, Quakertown, Pennsylvannie Ce

papier a été mis en vente sous la forme d'une bande.

1 o Pour d'autres supports 12 donnés à titre d'exemple, un agent de détachement est de préférence déposé sur la surface

du papier constituant le support pour améliorer le détache-

ment du film de vermiculite séchée, sans détruire sa capacité d'humidification (c'est-à-dire la capacité d'adhérence du film mouillé) Cf Endura PRT mentionné ci-dessus Un agent

de détachement approprié correspond à un copolymère acrylo-

nitrile acrylique disponible chez W R Grace & Co -Conn,

Organic Chemical Division, Owensboro, Kentucky, sous le mar-

que DAREX 409 L Cet agent de détachement peut être utilisé

avec le papier Kraft préparé tel que décrit ci-dessus.

Un certain nombre de bandes de support en papier, qui sont vendues dans le commerce à des fabricants de bandes qui appliquent une substance adhésive pour rendre le produit

final adhésif, se sont avérés conduire à des résultats satis-

faisants lorsqu'elles sont utilisées en tant que supports détachables à base de papier selon la présente invention Une telle bande de support en papier qui est recouverte d'un

revêtement comprenant un agent de détachement à base de si-

licones est disponible chez Avery Fasson Dennison, Inc, Painesville, Ohio, sous la marque " 1115 Tape" Une autre bande de support à base de papier, qui comporte également un

revêtement comprenant un agent de détachement à base de sili-

cone est disponible chez Speciality Tapes of Racine, Wiscon-

sin, sous la marque "ST 5901 " Un revêtement à base d'agents de détachement, apparemment constitué d'un polymère fonction- nel comprenant du carbamate, convenant pour une utilisation sur des supports à base de papier selon la présente invention est disponible chez Anderson Development, Company de Anderson,

Michigan, sous la marque Escoat P-20.

D'autres agents de détachement appropriés pour être utilisés dans sur les supports de papier selon la présente

invention peuvent consister en tensioactifs, cires, sili-

cones, paraffines, huiles, résines, polymères (par exemple polyéthylènes, polyesters) ou autres matières adhérentes ou

combinaisons de ces derniers Les agents de détachement peu-

vent être incorporés directement dans la dispersion de vermi-

culite, tant que la floculation n'a pas eu lieu, mais ceci

n'est pas préféré Le papier utilisé (tel que Northern Soft-

wood Kraft, 22,65 kg ( 50 lbs) par rame est de préférence calandré deux à cinq fois à une pression de serrage de 89-357 kg par cm linéaire ( 5002000 lbs par inch linéaire) avant

d'être revêtu de l'agent de détachement. Un procédé préféré selon la présente invention corres-

pond à un procédé pour mouler par voie humide et former un film de vermiculite en continu Dans le mode de réalisation décrit dans la figure 1, le support 12 est déroulé en continu

du cylindre de déroulement 16 Les unités de mise sous ten-

sion connues désignées sous 18 sont utilisées pour empêcher le glissement Puis le support 12 est déplacé vers un rouleau de prélèvement ou rouleau de transfert 20 Le rouleau de transfert 20 correspond à un cylindre en acier qui prélève par contact un film humide 14 constitué de la dispersion de

vermiculite 10 à partir du plateau 11 et administre ce der-

nier à la surface du support flexible en mouvement 12.

Un rouleau de guide 22 est de préférence utilisé pour guider le support 12 sur le rouleau de transfert 20 et pour ajuster le mouvement et/ou la tension du support Un film humide est appliqué sur la face inférieure du support 12,

puis traverse une tige Meyer no 56, 24 Une tige Meyer cor-

respond à une tige de perçage en acier inoxydable d'un dia-

mètre de 0,62 à 1,27 cm ( 1/4 à 1/2 inch), sur laquelle sont

enroulés en spirale des fils en acier inoxydables de dif-

férents diamètres Entre chaque spire (tour de fil) apparaît

une forme de rainure en "V" Lorsque le diamètre du fil aug-

mente, la dimension de la rainure devient plus importante, ce

qui permet l'obtention d'une couche plus épaisse de la dis-

persion de vermiculite sur la surface du support Une tige Meyer N O 56 par exemple permet qu'un revêtement totalement uniforme d'un film de vermiculite humide d'approximativement 0,01524-0,02032 cm ( 6-8 mils) soit moulé par voie humide sur le support; ceci conduit à une épaisseur de film sec d'en- viron 0,00254 cm ( 1 mil) Le support recouvert du film humide 12, 14 est alors inversé par un cylindre d'inversion et est passé dans un four 26 qui peut contenir des serpentins de chauffage, des filaments de chauffage, ou des sources de

micro-ondes, des sources de lumière ou d'autres sources per-

mettant le séchage de la vermiculite La vitesse de déplace-

ment peut être de 182 cm ( 6 pieds) par minute, ou supérieure.

* La température du four 26 ou de la source de chaleur est critique du fait que la température maximale du film ne doit pas excéder 850 C + 1, 660 C ( 185 + 50 F), de façon à minimiser les risques de boursouflures Le film 12 doit être séché au moment o le film/support 12, 14 est enroulé sous la bobine d'enroulage 28 Le procédé selon la présente invention peut être réalisé sur des dispositifs d'enduction au plan fabrication/stratification également appelés "machines à enduire pilotes" commercialisés par Talboys de Windgap, Pennsylvanie. Un film présentant une épaisseur à l'état humide de 0,01524-0,02032 cm ( 6 à 8 mils), contenant environ 15 % en

poids ou moins de vermiculite est séché à une épaisseur infé-

rieure ou égale à 0,00254 cm ( 1 mil), à l'aide d'une tige Meyer #56 Une tige Meyer #22 est de préférence utilisée pour les couches ultérieures Les films ultérieurs sont moulés à l'état humide sur les couches de films (séchées précédentes) à une épaisseur à l'état humide d'environ 0,01016-0,01524 ( 4-6 mils) à l'aide d'une tige Meyer #22 et après séchage,

présente une épaisseur d'environ 0,001905 cm ( 0,75 mil).

Chaque couche moulée à l'état humide doit être séchée avant

qu'une autre couche ne soit appliquée sur le support.

Après séchage, le film de vermiculite est éventuelle-

ment comprimé par cylindres de façon à augmenter l'aspect uni du film ou soumis à un calandrage de façon à uniformiser

l'épaisseur et à augmenter la densité.

La compression par cylindres ou rouleaux peut être réalisée par passage de l'ensemble vermiculite/support dans l'intervalle de pincements existant entre un cylindre d'acier et un rouleau recouvert de tissu, le film de vermiculite étant disposé contre le cylindre d'acier Les plaquettes de vermiculite qui confèrent au film séché un "aspect granuleux

ou rugueux" sont aplanies pour présenter un aspect plus lisse. Le calandrage est réalisé à l'aide de deux cylindres en acier. De préférence, le calandrage est réalisé à une pression de10 serrage de 89 kg par cm linéaire ( 500 pognds par inch li-

néaire) ou davantage Du fait du calandrage à température ambiante, l'épaisseur totale d'environ 0,01016 cm ( 4 mils) d'un film de vermiculite séché diminue d'environ 0,00254 cm ( 1 mil) en épaisseur Tant l'étape de compression par rouleau et que l'étape de calandrage sont de préférence réalisées

avant la séparation du papier de vermiculite du support fle-

xible. Une fois séché, le film de vermiculite 10 et le support flexible 12 peuvent être séparés Le film de vermiculite séché est de préférence séparé du support par détachement du

support du film selon un angle obtus (supérieur à 900 C) tan-

dis que le film est maintenu relativement plat Ceci facilite la séparation du film du support, tout en minimisant les risques de soumettre le film à des forces qui pourraient

entraîner son déchirement.

Selon d'autres modes de réalisation du procédé, le film de vermiculite séparé peut être ensuite disposé contre ou entre des feuilles cirées ou siliconées qui peuvent être utilisées pour supporter le film et le protéger contre les contraintes de l'emballage ou du traitement, tout en four- nissant un support qui est très facilement détachable Par exemple, un papier siliconé peut être appliqué sur le film séparé, et cette combinaison papier détachable/film peut être soumis à d'autres traitement tels que le revêtement, le dé-35 coupage, massicotage ou calibrage avant l'application du film. La figure 2 illustre un autre mode de réalisation du procédé selon la présente invention, dans lequel le support détachable 12 est retiré en continu du film de vermiculite séché 14 L'ensemble film/support 12/14 est déroulé en continu du cylindre de déroulage 30 puis, il passe de préférence à travers l'unité de traction 32 puis il est ensuite séparé par enlèvement du support, par exemple à l'aide d'une tige en

acier 34 de 0,62 à 0,96 cm ( 1/4-3/8 inch), du film de vermi-

culite 14, lequel est enroulé sur la bobine 36 Le support 12 est alors enroulé sur une bobine différente 38 La figure 38

montre une vue agrandie de la tige 34 L'angle 8 de détache-

ment auquel le support 12 est détaché du film 14 doit de

préférence être supérieur à 900 de façon à éviter le déchi-

rement du film Un angle très obtus ( 6) par exemple 130 est préféré, car la force du détachement est dirigée de façon à

s'écarter du film et a moins de chance d'entraîner le déchi-

rement de ce dernier.

Dans un autre mode de réalisation de la présente inven-

tion, le film de vermiculite séché peut être séparé du sup-

port par application d'un adhésif tel qu'une colle ou un adhésif sensible à la pression, sur le film séché et/ou sur un substrat, tel qu'une paroi, un panneau ou un autre objet,

application du film sur le substrat et élimination du sup-

port, de façon à ce que le film reste lié au substrat.

Un certain nombre de liants polymères peuvent être ajoutés à la dispersion de vermiculite 10 pour fournir une résistance et une étanchéité à l'eau au film de vermiculite

résistant Le chlorure de polyvinyl (PVC) est un liant pré-

féré qui est approprié en tant qu'agent retardateur à l'in-

flammation (ignifuge) GEON 577, correspondant à un PVC plastifié, et GEON 352 (X 21) correspondant à un PVC non plastifié, tous les deux disponibles chez B F Goodrich, peuvent être utilisés en quantité égale pour constitués 10 % en poids de solides sec de la dispersion de vermiculite non

floculée 10 donnés à titre d'exemple.

Dans d'autres modes de réalisation de la présente in-

vention, une aziridine peut être incorporée dans la disper-

sion de vermiculite non floculée 10 pour augmenter l'étan-

chéité à l'eau du film de vermiculite séchée en résultant.

Bien que des liants aient déjà été utilisés pour le renfor-

cement mécanique entre les fibres ou entre les couches, il semble que l'utilisation d'une azéridine n'a jamais été préa- lablement décrite ni suggérée pour être utilisée dans les5 matériaux à base de vermiculite Les aziridines sont compa-

tibles avec les dispersions de vermiculite non floculées décrites dans la présente invention, car elles ne provoquent

ni la coagulation, ni l'agglomération des dispersions.

Les aziridines sont des composés dont la structure est basée sur la formule suivante:

/CHR 2

R 1-N |

\CH 2

dans laquelle les deux carbones et l'atome d'hydrogène for-

ment un cycle, et dans laquelle R 1 et/ou R 2 peuvent consisté

en un atome d'hydrogène, un radical alkyl comprenant plu-

sieurs atomes de carbone ou un radical carboxyl On pense que dans la vermiculite séchée produite, le cycle NCC s'ouvre et forment une liaison amine avec les autres constituants comportant un cycle NCC R 1 et/ou R 2 peuvent également

inclure des groupes polyfonctionnels.

Les aziridines préférées pour être utilisées dans les

compositions selon la présente invention incluent le trimé-

thylol-propane-tris-( p-(N-aziridinyl)propionate représenté par la formule:

CHCH 2 CH

CH 3 CH 2-C-OCH 2-O--CH 2 CH 2-N/H 2

CH 2 3

et le pentaerythritol-tris ( p-(N-aziridinyl)propionate) de formule

HO-CH 2 -C |H 2 CH 2 |

CH 2 3

Les aziridines qui sont appropriées pour être utilisées dans les procédés, films et compositions selon la présente invention sont disponibles chez Hoechst Celanese sous les marques XAMA -2 et XAMA -7 Ces produits correspondent aux formes commerciales des formulations préférées décrites ci- dessus Ces aziridines polyfonctionnelles sont utilisées en tant qu'agent de réticulation à faibles températures (car la

réticulation peut apparaître aux températures qui sont néces-

saires pour éliminer l'eau par chauffage) et en tant que promoteur d'adhésion qui confèrent des caractéristiques de

flexibilité, résistance à l'eau et résistance à l'abrasion.

La présente invention concerne également une composi-

tion comprenant des lamelles de vermiculite destratifiée et une aziridine Comme on pense que l'aziridine conduit à la formation d'une amine, l'invention concerne également une composition ou film comprenant de la vermiculite et une amine réticulée formée à partir d'une aziridine La composition peut également être utiliser pour préparer des produits à

base de vermiculite, tels que papiers, films, articles so-

lides, stratifiés, mousses, revêtements, etc L'incorporation d'une aziridine, dont on pense qu'elle conduit à la formation d'une amine dans le produit final, confère une résistance à l'eau tout en évitant l'utilisation des matériaux chlorés,

tels que le PVC.

Bien que l'utilisation d'amine, d'ammoniaque ou d'urée,

en combinaison avec la vermiculite, soit connue comme confé-

rant des propriétés de résistance à l'eau, on pense que l'uti-

lisation d'une aziridine en combinaison avec une dispersion de vermiculite non floculée est en fait nouvelle, car une aziridine peut être incorporée à des taux inférieurs pour conférer au film une flexibilité suffisante (par exemple possibilité d'être entraîné par des rouleaux sans rupture) et de résistance à l'eau De préférence, une aziridine peut représenter moins de 10 % en poids sec de solides totaux de la

dispersion de vermiculite ou du mélange De préférence, l'azi-

ridine peut représenter de 1 à 5 % en poids sec de solides totaux, lequel taux étant considéré comme fournissant une combinaison satisfaisante de flexibilité et de résistance à l'eau En-dessous de 1 %, la contribution de l'aziridine dans les caractéristiques de retard à l'inflammation (ignifuges) du film de vermiculite résistante est considéré comme étant minimale Au-dessus de de 10 %, le film résultant est trop fragile, de sorte qu'il se craquèle facilement lorsqu'il est plié. Un des buts qui ont été obtenus à partir du film de vermiculite résultant de l'utilisation d'une aziridine dans l'intervalle préféré de 2 à 5 % (par rapport au poids sec des solides totaux) dans la dispertion de vermiculite, réside dans le fait que l'on obtient un film qui peut adhérer à des surfaces courbées ou tranchantes qui nécessitent que le film de vermiculite sec soit plié ou conformé sans se déchirer ou se rompre De plus, le film de vermiculite peut également être lié ou adhérer à des produits flexibles ou élastomères, tels que joints d'étanchéité ou garnitures constitués de matériaux tels que des caoutchoucs de silicone, et il est suffisamment flexible pour se conformer à ces derniers sans

se rompre ou se fissurer.

Les exemples suivants sont donnés dans le but d'illus-

trer la présente invention uniquement, et ne doivent pas être considérés comme limitatifs de la portée de cette dernière,

laquelle n'est définie que par les revendications annexés.

Tous les pourcentages des composants sont exprimés par rap-

port au poids sec des solides totaux dans la dispersion, à

moins qu'autre chose ne soit indiqué.

Exemple 1:

Un mélange de dispersion de vermiculite comprenant du Micro Lite HTS est ajusté par addition d'eau désionisée à une teneur en solides (secs) totale d'approximativement 14 % et ce mélange est placé dans le plateau constituant le réservoir d'un dispositif de revêtement pilote L'eau désionisée est ajoutée de façon à ajuster la viscosité, de sorte que film de vermiculite humide, d'une épaisseur d'environ 0,01524 cm ( 6 mils), soit retenu sur la surface d'un support flexible qui comprend une bande de support papier revêtue d'un agent de détachement (disponible dans le commerce sous la marque Endura "PRT ") Le support est déplacé horizontalement sur un

rouleau de transfert qui applique en continu un film de ver-

miculite humide provenant du réservoir sur la face inférieure de la surface recouverte d'agent de détachement du support flexible en déplacement La face inférieure recouverte du film humide du support en déplacement est alors transférée sur une tige Meyer #56 de façon à produire une épaisseur de film humide uniforme d'environ 0,01524-0,02032 cm ( 6-8 mils), puis le film/support est inversé par roulement de façon à ce que le film humide soit présent sur la face supérieure Le film et le support sont alors déplacés en continu à travers un four à 76-850 C + 1,660 C ( 170-185 + 50 F) à environ 183 cm ( 6 pieds) par minute, de façon à sécher le four à une longueur qui est approximativement de 13 pieds Le procédé de séchage

dure par conséquent seulement deux minutes.

Le film/support est enroulé sur un cylindre d'enroulage Le

film de vermiculite séché est sensiblement exempt de boursou-

flure, car seulement quelques boursouflures de la taille d'une épingle sont visibles pour chaque pied carré du film

2 2

séché ( 1 pied = 928 cm La plupart des boursouflures pourraient être évitées par calandrage du film/support à une pression de serrage de 89125 kg par cm linéaire ( 500-700 lbs par inch linéaire) à la température ambiante Le film de vermiculite séchée a une épaisseur d'environ 0, 00254 cm ( 1 mil) et peut être séparé de la feuille support par un détachement réalisé avec précaution de la feuille de support

du film séché.

Exemple 2:

D'autres couches sont formées sur le film de vermicu-

lite séché de 0,00254 cm ( 1 mil) de l'exemple précédent.

Trois couches de vermiculite ultérieures d'environ 0,01016 à

0,01524 cm ( 4-6 mils) d'épaisseur à l'état humide sont appli-

quées puis séchées sur la première couche Une tige Meyer #26 est utilisée pour ces passages ultérieurs de façon à obtenir des épaisseurs de film à l'état humide de 0,01016-0,01524 cm ( 4-6 mils) Une épaisseur totale de film séché d'environ 4 mils est obtenue et est réduite à environ 0,00762-0,00889 cm ( 3,0-3,5 mils) après calandrage à une pression de serrage de 89-125 kg par cm linéaire ( 500-700 pounds par inch linéaire) à la température ambiante Le support peut être aisément

détaché du film sec manuellement, sans déchirement Le sup-

port peut également être retiré en continu par utilisation d'une tige en acier de 0,62 cm ( 1/4 inch) déposée sur le côté

du support situé est opposé au côté du film.

Exemple:

Une dispersion comprenant de la vermiculite (Micro Lite HTS) ( 80 %) du PVC plastifié ( 10 %), du PVC non plastifié ( 10 %), tous les pourcentages étant exprimés par rapport au poids sec des solides totaux, et une faible quantité d'eau désionisée pour ajuster la viscosité, est placée dans un plateau du dispositif de revêtement pilote La dispersion est ajustée à environ 14 % par poids en solides Un film de vermiculite humide de 0,01524-0,002032 cm( 6-8 mils est continuellement déposé à l'aide d'une tige Meyer #56 et séché en continu dans

le four du dispositif de revêtement pilote Trois films sup-

plémentaires sont successivement moulés par voie humide, et séchés sur ce premier film, de façon à obtenir une épaisseur cumulative d'environ 0, 01016 cm ( 4 mils) Aucune boursouflure importante n'est observée Toute boursouflure de la taille d'une tête d'une épingle, qui sont peu fréquentes, peuvent être éliminées par calandrage à une pression de serrage de 89-125 kg par cm linéaire ( 500-700 pounds par inch linéaire)

à la température ambiante Le support a été détaché facile-

ment du film en une opération réalisable aisément de façon

manuelle.

Exemple 4:

Une dispersion comprenant de la vermiculite ( 98 %) et une aziridine ( 2 %) disponible chez Hoechst Celanese sous la marque XAMA -2 Les pourcentages sont exprimés par rapport au poids sec de solides totaux dans la dispersion La viscosité est ajustée par de l'eau désionisée Cette formulation est placée dans le plateau réservoir du dispositif de revêtement pilote, et un film d'une épaisseur d'environ 0,01016 cm ( 4 mils) est formé par stratification et séchage séquentiel sur le support en déplacement Le support/film séché est soumis à un calandrage, et le film de vermiculite peut être détaché facilement du support Le film est placé dans de l'eau à la température ambiante pendant 27 jours et ne se dissout ni ne

se ramollit.

Exemple 5:

L'exemple précédent est répété à partir d'une autre

formulation d'une aziridine (XAMA -7) Des résultats simi-

laires à ceux de l'exemple précédent sont obtenus.

Exemple 6:

Un papier Kraft ( 50 lbs par rame) est calandré à 4

reprises à une pression de serrage de 178-214 kg par cm li-

néaire ( 1000-1200 pounds par inch linéaire) Une couche hu-

mide de DAREX 409 L est appliquée en tant que revêtement latex/agent de détachement à l'aide d'une tige Meyer #22 sur le dispositif de revêtement pilote et est séché à environ 76,60 C ( 170 'F) Quatre couches de film de vermiculite sont successivement moulées par voie humide et séchées Le film de vermiculite est substantiellement exempt de boursouflure, et

il est détaché ou décollé sans déchirement.

Comme des modifications des modes de réalisation dé-

crits ci-dessus peuvent apparaître évidentes à l'homme de l'art, la portée de l'invention n'est limitée que par les

revendications annexées.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1. Un procédé de formation d'un film de vermiculite comprenant les étapes: a) d'amenée d'une dispersion colloïdale non floculée de plaquettes de vermiculite destratifiées;

b) d'amenée d'un support flexible présentant des proprié-

tés d'adhérence vis-à-vis du film de vermiculite humide et des propriétés de décollement ou détachement du film de vermiculite sec; c) d'application d'un film humide de ladite dispersion sur ledit support; et d) de séchage dudit film sur ledit support, de sorte qu'un film de vermiculite séché et détachable dudit support

soit obtenu.

2 Le procédé selon la revendication 1, comprenant de plus l'étape de séchage dudit film de vermiculite humide par application de chaleur à une température qui n'excède pas + 1,660 C ( 1850 + 50 F), de façon à substantiellement réduire

les boursouflures sur le film séché.

3 Le procédé selon la revendication 2, dans lequel chacune de ces étapes est réalisée en continu et dans lequel ledit support flexible est utilisé avec au moins un cylindre susceptible d'être mis en rotation qui permet le mouvement

continu dudit support flexible.

4 Le procédé selon la revendication 1, comprenant de plus l'étape de séparation du film de vermiculite séché dudit

support flexible.

5. Le procédé selon la revendication 4, dans lequel l'étape de séparation du film de vermiculite séché du support comprend les étapes supplémentaires d'amenée d'un substrat, d'amenée d'un additif entre ledit substrat et ledit film de

vermiculite séché, d'application dudit film sur ledit subs-

trat et d'élimination du support, de façon à ce que le film

soit séparé dudit support et adhère au substrat.

6 Le procédé selon la revendication 4, dans lequel l'étape de séparation du film de vermiculite séché comprend le détachement ou décollage du support flexible dudit film

sec tandis que ledit film est maintenu sensiblement à plat.

7. Le procédé selon la revendication 1, dans lequel

ledit support est constitué de papier.

8. Le procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit papier est revêtu au moins d'une couche de revêtement qui permet, lorsqu'elle est sèche, de diminuer l'importance de la pénétration de ladite dispersion de vermiculite dans le papier. 9. Le procédé selon la revendication 8, dans lequel

ledit revêtement comprend un latex.

10 Le procédé selon la revendication 9, dans lequel

ledit revêtement à base de latex comprend acrylonitrile buta-

diène styrène.

11. Le procédé selon la revendication 9, dans lequel ledit support est saturé de latex et revêtu de latex 12 Le procédé selon la revendication 9, dans lequel

ledit support comprend de plus un agent de détachement.

13. Le procédé selon la revendication 1, dans lequel

ladite dispersion comprend de plus un agent de détachement.

14. Le procédé selon la revendication 8, dans lequel

ledit support comprend de plus un agent de détachement dis-

posé sur la surface du support recevant le film, ledit agent

permettant de faciliter le détachement dudit film de vermi-

culite séché, sans détruire les propriétés d'adhérence dudit

support pour le film humide.

15 Le procédé selon la revendication 12, dans lequel

ledit agent de détachement ou décollement comprend un copo-

lymère acrylonitrile acrylique.

16. Le procédé selon la revendication 12, dans lequel

l'agent de détachement comprend une matière de conditionne-

ment de la surface, consistant en tensioactifs, cires, sili-

cones, huiles, polymères ou toute autre matière d'abhérence

permettant de favoriser le détachement dudit support.

17. Le procédé selon la revendication 1, comprenant de plus les étapes d'application d'au moins une autre couche du film de vermiculite humide sur un film séché présent sur

ledit support, et de séchage de cette couche ultérieure.

18. Le procédé selon la revendication 1, comprenant de plus l'amenée d'une aziridine dans ladite dispersion non

floculée de plaquettes de vermiculite.

19. Le procédé selon la revendication 18, dans lequel l'aziridine représente 10 % ou au plus 10 % du poids sec des

solides totaux de la dispersion.

20. Le procédé selon la revendication 19, dans lequel l'aziridine représente 2 à 5 % du poids sec des solides totaux

de ladite dispersion.

21. Le procédé selon la revendication 1, comprenant de

plus l'étape de passage d'un cylindre sur ledit film de vermi-

culite après son séchage.

22 Le procédé selon la revendication 1, comprenant de

plus l'étape d'utilisation d'un liant dans ladite dispersion.

23. Le procédé selon la revendication 4, comprenant de plus l'étape de dépôt dudit film de vermiculite séché ainsi

détaché ou décollés contre une autre feuille détachable.

24 Le procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit film de vermiculite humide est appliqué sur un support

flexible en mouvement sur une épaisseur à l'état humide infé-

rieur ou égal à environ 0,01778 cm ( 7 mils).

25. Un film de vermiculite cohérent détachable séché sur un support flexible détachable pouvant être obtenu selon le procédé de la revendication 1, dans lequel ledit film de vermiculite séché est déposé sur ledit support flexible de

façon à pouvoir en être détaché ou décollé.

26. Une composition comprenant des plaquettes de ver-

miculite destratifiées et une aziridine.

27. Une composition comprenant un mélange de vermi-

culite et d'une amine formée à partir d'une aziridine.

28. Un procédé selon la revendication 1, dans lequel

ladite étape d'amenée dudit support comprend l'étape de dérou-

lement dudit support depuis une bobine.

29. Un film préparé selon le procédé selon la reven-

dication 20.