FR3084679A1 - Procede de fabrication d'un panneau ou d'un mat par voie humide, produits fabriques par ce procede, et utilisation des produits fabriques par ce procede - Google Patents
Procede de fabrication d'un panneau ou d'un mat par voie humide, produits fabriques par ce procede, et utilisation des produits fabriques par ce procede Download PDFInfo
- Publication number
- FR3084679A1 FR3084679A1 FR1857286A FR1857286A FR3084679A1 FR 3084679 A1 FR3084679 A1 FR 3084679A1 FR 1857286 A FR1857286 A FR 1857286A FR 1857286 A FR1857286 A FR 1857286A FR 3084679 A1 FR3084679 A1 FR 3084679A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- fibers
- solids
- mixture
- product
- cellulose fibers
- 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.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 46
- 230000008569 process Effects 0.000 title description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 claims abstract description 29
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 61
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 18
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 18
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 18
- 239000011162 core material Substances 0.000 claims description 15
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 11
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 claims description 8
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 claims description 7
- 241000894007 species Species 0.000 claims description 6
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 4
- 244000283070 Abies balsamea Species 0.000 claims description 3
- 235000007173 Abies balsamea Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 claims description 3
- 241000218652 Larix Species 0.000 claims description 3
- 235000005590 Larix decidua Nutrition 0.000 claims description 3
- 241000218657 Picea Species 0.000 claims description 3
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 claims description 3
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 claims description 3
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 claims description 3
- 241000183024 Populus tremula Species 0.000 claims description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 3
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 claims description 3
- 239000011122 softwood Substances 0.000 claims description 3
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 2
- 239000011491 glass wool Substances 0.000 claims description 2
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 claims description 2
- 244000166124 Eucalyptus globulus Species 0.000 claims 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 24
- 241000219927 Eucalyptus Species 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 8
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 description 7
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 6
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 3
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 2
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000006194 liquid suspension Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003605 opacifier Substances 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 230000009044 synergistic interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21J—FIBREBOARD; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM CELLULOSIC FIBROUS SUSPENSIONS OR FROM PAPIER-MACHE
- D21J1/00—Fibreboard
- D21J1/16—Special fibreboard
- D21J1/20—Insulating board
Landscapes
- Paper (AREA)
Abstract
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un panneau ou d'un mat, comprenant : ? la formation d'un mélange liquide avec des solides comprenant des fibres inorganiques et des fibres de cellulose, ? la formation d'une nappe à partir du mélange sur au moins un élément foraminé, préférablement un élément foraminé en mouvement, ? l'extraction d'eau à partir de la nappe ; et ? le séchage de la nappe pour produire un produit, caractérisé en ce que le pH du mélange liquide comprenant des fibres inorganiques et des fibres de cellulose est dans la plage de pH de 2 à 6, et en ce que les fibres de cellulose ont un indice de Schopper-Riegler ≥ 50 selon la norme ISO 5267.
Description
Procédé de fabrication d'un panneau ou d'un mat par voie humide, produits fabriqués par ce procédé, et utilisation des produits fabriqués par ce procédé
L'invention concerne un procédé de fabrication d'un panneau ou d'un mat par voie humide, un produit fabriqué selon ce procédé, et une utilisation de ce produit.
L'utilisation de fibres minérales artificielles pour l'isolation thermique de bâtiments et d'installations industrielles fait partie de l'état de la technique depuis de nombreuses décennies.
La fabrication de panneaux de fibres minérales peut être réalisée par deux procédés bien connus des experts. Le procédé conventionnel, la « formation par voie aérodynamique », commence par le fibrage d'une masse vitreuse fondue par des procédés rotatifs, tels que la centrifugation interne ou externe, que l'on appelle aussi respectivement le procédé TEL et le procédé REX, ou par un procédé utilisant des buses de soufflage. Ces procédés sont décrits, par exemple, dans Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A11, Fibers, 5. Synthetic Inorganic.
Ils sont définis par la formation primaire de fibres entraînées par un écoulement d'air conjointement avec d'autres composés qui peuvent éventuellement être ajoutés au flux de gaz contenant les fibres, tels que des liants, sur un élément foraminé en mouvement, pour former un feutre, qui fait normalement l'objet d'une transformation supplémentaire, comprenant une étape de séchage ou de durcissement ou cuisson pour former un mat ou un panneau.
Ces procédés de formage ont pour caractéristique une orientation intrinsèquement laminaire du mat ou du panneau formé, les fibres étant orientées essentiellement dans une direction horizontale. Selon l'utilisation à laquelle le produit est destiné, cette orientation laminaire peut être bénéfique pour certaines propriétés, en particulier la résistance thermique, alors qu'elle est moins souhaitable lorsque les principales propriétés recherchées sont des performances mécaniques telles que la résistance à la compression ou la résistance à la déchirure.
Afin de surmonter cet inconvénient du produit résultant d'un procédé par voie aérodynamique, diverses propositions ont été faites pour augmenter le niveau des propriétés mécaniques, par exemple en réorientant les fibres dans le feutre avant le séchage ou le durcissement.
Comme secteur d'application sensible aux propriétés mécaniques, on cite l'utilisation d'éléments, de panneaux ou de mats en fibres minérales comme matériau d'âme de panneaux d'isolation sous vide. Comme le matériau d'âme est enfermé dans un matériau sous forme de feuille étanche à l'air, qui est mis sous vide, le matériau d'âme doit résister à ia pression atmosphérique pendant toute la durée de vie du panneau d'isoiation sous vide. Bien qu'il soit possible d'augmenter le niveau des propriétés mécaniques en augmentant la densité ou en augmentant la teneur en liant, la première option n'est guère prisée, en raison d'un poids élevé et des besoins en matériaux, tandis que la dernière option a pour inconvénient qu'un liant peut se décomposer en dégradant ainsi le vide, ce qui fait augmenter la pression intérieure. En conséquence, la durée de vie du panneau d'isolation sous vide peut être significativement affectée.
Alternativement, des produits dont on exige des propriétés mécaniques de haut niveau peuvent être fabriqués en utilisant un procédé par voie humide, qui diffère de la formation par voie aérodynamique en ce qu'au cours d'une formation par voie aérodynamique, les fibres sont collectées et mises en suspension dans un liquide qui fait l'objet d'une transformation supplémentaire.
Le document WO00/70147 divulgue un procédé de fabrication d'un panneau ou d'un mat, qui comprend la formation d'une suspension avec des solides comprenant des fibres inorganiques et des fibres de cellulose, suivie par la formation d'une nappe à partir de la suspension sur au moins un élément foraminé en mouvement. L'eau est extraite de la nappe et la nappe est séchée par passage d’air à une température élevée à travers la nappe. L'objectif du procédé est de fournir un procédé permettant de produire des panneaux de fibres minérales - particulièrement en utilisant comme fibres de départ des fibres de verre recyclé, des fibres minérales, de laine de roche, ou d'autres fibres inorganiques - qui présentent une uniformité et une résistance à la compression améliorées par rapport aux panneaux produits en utilisant un procédé par voie aérodynamique. D'autres fibres telles que les fibres d'aramide, les fibres thermopiastiques et les fibres de cellulose, peuvent être ajoutées aux fibres minérales. Dans la plupart des cas, les produits fabriqués selon WO00/70147 comprennent un liant, bien que le procédé permette de fabriquer des produits sans liant.
Cependant, on cherche toujours à fournir des produits à base de fibres minérales ayant des propriétés mécaniques de haut niveau, en particulier la résistance à la compression, pour des applications exigeant de telles propriétés, en particulier un matériau d'âme pour un panneau d'isolation sous vide.
Cet objectif est réalisé par un procédé de fabrication d'un panneau ou d'un mat, comprenant :
• la formation d'un mélange avec des solides comprenant des fibres inorganiques et des fibres de cellulose, • la formation d'une nappe à partir du mélange sur au moins un élément foraminé, préférentiellement un élément foraminé en mouvement, • l'extraction d'eau de la nappe ; et • le séchage de la nappe pour produire un produit, caractérisé en ce que le pH du mélange comprenant les fibres inorganiques et les fibres de cellulose est dans la plage de pH de 2 à 6, et en ce que les fibres de cellulose ont un indice de Schopper-Riegler > 50 selon la norme ISO 5267.
Un produit fabriqué selon ce procédé réalise également cet objectif. En termes d'utilisation, l'objectif est réalisé par l'utilisation dudit produit comme matériau d'âme d'un panneau d'isolation sous vide.
La présente invention concerne en particulier un procédé de fabrication d'un panneau ou d'un mat, qui comprend les étapes suivantes :
• former un mélange avec des solides (ou suspension) comprenant des fibres inorganiques et des fibres de cellulose, • former une nappe à partir du mélange sur au moins un élément foraminé (muni de trous), préférentiellement un élément foraminé en mouvement, • extraire l'eau de la nappe, et • sécher la nappe pour produire un produit, le pH du mélange comprenant les fibres inorganiques et les fibres de cellulose étant dans la plage de pH de 2 à 6, et les fibres de cellulose ayant un indice de Schopper-Riegler > 50 selon la norme ISO 5267.
L'indice de Schopper-Riegler, qui est déterminé selon la norme ISO 5267, est une mesure permettant de déterminer l'indice de raffinage. Le raffinage permet, entre autres, une défibrillation de la paroi des fibres par libération de macrofibrilles, ce qui produit un plus grand nombre de liaisons interfibres dans le produit final. Cette élévation du nombre de liaisons interfibres produit des propriétés mécaniques de plus haut niveau dans le produit fini.
Les inventeurs ont trouvé que la résistance à la compression est sensiblement augmentée, lorsque le procédé est mis en œuvre avec des fibres de cellulose dans la plage spécifiée. Cette augmentation est due à la formation de liaisons hydrogène entre les fibres de cellulose.
On préfère que les fibres de cellulose raffinée(s) aient un indice de Schopper-Riegler > 60 selon la norme ISO 5267 et/ou un indice de Schopper-Riegler <100 selon la norme ISO 5267.
On préfère que la valeur de pH soit de 3 à 5, en particulier de 3 à 4. Des conditions trop acides ont montré une détérioration de la résistance à la compression, tandis que l'effet positif diminue au fur et à mesure que la valeur de pH se rapproche du neutre.
De préférence, la valeur de pH est ajustée par un acide fort ayant une constante de dissociation acide pKa égale ou inférieure à 3, tel que l'acide sulfurique ou l'acide chlorhydrique.
Dans une réalisation préférée de l'invention, les fibres inorganiques sont choisies parmi des fibres de laine minérale, à savoir des fibres de laine de verre, de laine de roche ou de laitier ou de scories, fabriquées préférentiellement par un procédé rotatif ou un procédé utilisant des buses de soufflage. Ces fibres sont disponibles en grandes quantités et à faible coût.
On préfère que le micronaire des fibres inorganiques soit < 20 l/min, préférablement < 12 l/min, en particulier < 8 l/min.
Le micronaire est ainsi mesuré selon une technique connue qui est décrite dans la demande de brevet W02003/098209. Cette demande de brevet se rapporte en effet à un dispositif permettant de déterminer l'indice de finesse de fibres comprenant un dispositif de mesure de l'indice de finesse, ledit dispositif de mesure de l'indice de finesse comportant, d'une part, au moins un premier orifice raccordé à une cellule de mesure conçue pour recevoir un échantillon qui se compose d'une pluralité de fibres et, d'autre part, un deuxième orifice connecté à un dispositif de mesure d'une pression différentielle situé de chaque côté dudit échantillon, ledit dispositif de mesure de la pression différentielle étant conçu pour être connecté à un dispositif de production d'un flux fluide, caractérisé en ce que le dispositif de mesure de l'indice de finesse comprend au moins un débitmètre volumétrique pour le fluide passant par ladite cellule. Ce dispositif fournit des correspondances entre les valeurs de « micronaire » et les litres par minute (l/min).
Un faible indice de fibres, c'est-à-dire une faible valeur de micronaire, implique une multitude de fibres fines et relativement minces. L'utilisation de fibres fines est utile pour apporter au produit une résistance élevée à la compression mécanique et des performances de lambda améliorées.
De préférence, les fibres de cellulose sont des fibres de pulpe (ou de pâte à papier), en particulier de pâte de bois provenant d'essences à bois tendre telles que l'épicéa, le pin, le sapin, le mélèze et la pruche, et d'essences de bois dur telles que l'eucalyptus, le tremble et le bouleau. Le procédé de réduction en pulpe/pâte mis en oeuvre pour produire la pulpe/pâte peut consister en des procédés standard de réduction en pulpe/pâte tels que la pulpe mécanique, la pulpe thermomécanique (TMP), la pulpe chimicothermomécanique (CTMP), la pulpe chimique (Kraft, sulfite, et Organosolv), et la pulpe recyclée. On préfère en particulier utiliser des pâtes kraft. Les différentes pulpes/pâtes peuvent être utilisées indépendamment ou dans divers mélanges.
On préfère en particulier utiliser une pâte kraft blanchie de fibres d'eucalyptus. Ce matériau est disponible sur le marché international en grandes quantités et à faible coût.
On préfère que les fibres de cellulose aient une longueur moyenne arithmétique entre 0,2 mm et 5 mm et un diamètre moyen arithmétique entre 10 pm et 70 pm.
Les paramètres morphologiques longueur et diamètre sont mesurés en utilisant comme dispositif de mesure un appareil MorFi (Techpap, Grenoble, France), avec un procédé de mesure définissant comme fibres les éléments ayant une longueur dans la gamme de 200 pm à 10 mm et un diamètre entre 5 pm et 75 pm. La fraction fine se compose d'éléments ayant une longueur < 200 pm et/ou une largeur < 5 pm.
Le principe de mesure comprend la prise d'images d'une suspension fibreuse en écoulement avec une caméra CCD, et le traitement des images en utilisant un logiciel spécialement conçu pour déterminer la morphologie d'objets. La mesure est ainsi réalisée sur les fibres en suspension, c'est-à-dire sur la matière réduite en pulpe/pâte. La moyenne est calculée à partir d'un échantillon d'au moins 5 000 fibres analysées.
Les fibres de cellulose raffinée(s) sont caractérisées par la présence de macrofibrilles visibles à la surface externe de la paroi de la fibre. Une mesure de la teneur en macrofibrilles est définie ainsi :
somme (longueur des macro fibrille s') teneur en macro fibrilles = ----------—-----------------—---—--longueur de la section principale des fibres
On préfère en particulier que la teneur en macrofibrilles soit entre 0,1 % et 1,5 % (sur la base d'une évaluation d'au moins 300 fibres selon la définition ci-dessus).
On préfère en outre que la teneur en fibres fines soit de 5 à 80 %. La teneur en fibres fines est ainsi définie par l'équation suivante :
teneur en fibresfines somme (longueur des fibres fines) somme(longueur des fibres fines) + somme (longueur des macro fibrilles)
De préférence, la part des fibres inorganiques est égale ou supérieure à 90 % et la part des fibres de cellulose est de plus de 0 % jusqu'à 10 %. Dans une réalisation particulièrement préférée, la part des fibres inorganiques est entre 92 % et 98 % et la part des fibres de cellulose est entre 2 % et 8 %. On préfère en particulier que la part des fibres inorganiques soit de 94 % à 98 % et que la part des fibres de cellulose soit de 2 % à 6 %. Ces valeurs en pourcentages se rapportent au poids des solides dans le mélange (suspension).
De préférence, la part des autres composés contribuant à former la matière solide du mélange est < 3 % en poids des solides. Ces autres composés, qui ne sont pas des liants, peuvent par exemple être des opacifiants, des charges, des colorants, etc.
On préfère en outre que le mélange ne comprenne pas de liant additionnel. Des propriétés mécaniques suffisantes sont apportées par l'interaction synergique des fibres inorganiques et des fibres de cellulose, ce qui permet d'éviter d'utiliser un liant pour obtenir des propriétés mécaniques améliorées. De plus, les produits sans liants sont intéressants pour diverses applications particulières, par exemple une utilisation comme matériau d'âme sans dégagement de gaz/détérioration pour les panneaux isolants sous vide.
En cas d'exigences spécifiques en ce qui concerne les propriétés mécaniques, le mélange/la suspension peut le cas échéant contenir un liant, qui peut être ajouté en particulier selon un rapport massique de < 4 parties en poids de matières solides du liant pour 100 parties en poids de solides du mélange sans les matières solides du liant.
Une protection spécifique est aussi demandée pour un produit fabriqué selon le procédé de fabrication tel que revendiqué.
Dans une réalisation préférée, la densité brute (ou apparente) du produit soumis à une compression de 1 bar est < 250 kg/m3, préférentiellement < 200 kg/m3, et de façon particulièrement préférée <180 kg/m3.
De préférence, l'augmentation de la densité brute d'un produit soumis à une compression de 1 bar est inférieure à 150 % de la densité brute du produit soumis à une compression de 250 Pa, en particulier inférieure à 100 %. En conséquence, le produit remplit les conditions requises pour une utilisation comme matériau d'âme pour un panneau d'isolation sous vide, en raison de sa résistance mécanique à la compression lorsqu'il est soumis aux conditions habituelles de cette application particulière.
En conséquence, le produit remplit les conditions requises pour une utilisation comme matériau d'âme pour un panneau d'isolation sous vide, en raison de sa résistance mécanique à la compression lorsqu'il est soumis aux conditions habituelies de cette application particulière.
La mesure en compression/compressibiiité est réalisée avec une machine d'essai à plateaux rigides équipée d'une cellule de mesure de 5 kN, par exemple une presse BuchelVan Der Korput. La vitesse des plateaux durant l'essai est de 1,4 cm/min et la plage de mesure sélectionnée est de 0 à 5 000 N. L'épaisseur à 250 Pa (ISO 29466:2008) est mesurée avec un dispositif séparé. La surface soumise à la pression est de 10 x 10 cm2. La valeur mesurée correspond à i'épaisseur de référence utilisée pour !e calcul du taux de compression. Une fois que l'épaisseur à 250 Pa a été mesurée, des disques de 10 cm de rayon sont placés sur la plaque inférieure qui s'élève de façon à comprimer le matelas/mat. Le capteur situé au-dessus du dispositif mesure la force perçue sur ia piaque supérieure. Durant cette opération, on cesse la compression lorsque la force atteint la valeur correspondant à la pression de 1 bar (3140 N pour des éprouvettes de 20 cm de diamètre), et i'épaisseur est immédiatement mesurée. La pression est maintenue pendant 30 s. Ensuite, la plaque inférieure est abaissée et le mat est libéré pendant 5 minutes, après quoi !a procédure de compression est répétée. Afin d'obtenir une épaisseur suffisante (environ 10 mm) pour réaliser les essais de compression, plusieurs éprouvettes de 10 cm de rayon sont empilées.
L'expérience montre que l'épaisseur, après ie relâchement de la pression pendant 5 minutes, reste pratiquement constante sur le long terme. Pour des raisons pratiques, les données d'épaisseur sont converties en densité brute pour les réalisations testées.
L'invention sera mieux comprise en détails en se référant à la description des modes de réalisation avantageux.
Préparation d'échantillons selon l'invention et d'échantiilons comparatifs
Une pulpe/pâte kraft blanchie à base d'eucalyptus commercialisée par Cenibra, Brésil, a été utilisée comme matière première pour le composé de fibres de cellulose.
Dans une première étape, la pâte kraft blanchie a en outre été prétraitée et raffinée dans un appareil de raffinage PFI conformément à la norme ISO 5264. L'indice de raffinage, c'est-à-dire l'indice de Schopper-Riegler, a été déterminé pour la pulpe/pâte brute ainsi que pour les pulpes/pâtes raffinées. Cet indice est normalisé selon la norme ISO 5267. Le raffinage de ia pâte kraft blanchie visait à obtenir un indice de Schopper-Riegler de 40 +/- 5 pour une première pâte raffinée et de 70 +/- 5 pour une deuxième pâte raffinée.
Le Tableau 1 indique les paramètres morphologiques de la pâte kraft blanchie brute, et après les procédés de raffinage.
| Pulpe/pâte | Pâte d'eucalyptus brute | Pâte d'eucalyptus raffinée 1 | Pâte d’eucalyptus raffinée 2 |
| Indice de Schopper-Riegler [° SR] | 18 | 37 | 69 |
| Nombre de fibres analysées | 5 065 | 5 066 | 5 135 |
| Longueur moyenne arithmétique des fibres [pm] | 679 | 686 | 633 |
| Largeur moyenne des fibres [pm] | 20,7 | 21,9 | 23,3 |
| Teneur en macrofibrilles [%] | 0,45 | 0,57 | 0,81 |
| Teneur en fibres fines [% en longueur] | 22,0 | 19,7 | 27,2 |
Deux différentes fibres de verre, la fibre 1 et la fibre 2, ayant un micronaire de 18 l/min et 4 l/min, respectivement, ont été fournies.
Une suspension liquide comprenant la fibre 1, respectivement la fibre 2, et la pâte d'eucalyptus raffinée, a été formée, ajustée à une valeur de pH de 3 par titrage, et transformée en mat en utilisant un procédé dynamique. Aucun liant additionnel n’a été ajouté. La suspension a été projetée sur un mur d’eau formé sur une nappe en rotation, afin de reproduire l'effet d'orientation qui est une caractéristique importante d'une machine à papier ou d'une machine de formage à immersion. La formation dynamique a pour effet de créer un réseau anisotrope dans lequel les fibres sont orientées dans le sens de rotation du tambour, c'est-à-dire le sens machine. Cette orientation des fibres produit une différence en résistance mécanique entre la direction de la feuille et sa perpendiculaire, c'est-à-dire le sens travers. Le mat ainsi produit a été séché dans un four à une température de 130 °C jusqu'à l'obtention d'une masse constante. Le procédé visait à produire un échantillon ayant un grammage de 400 g/m2 après le séchage.
Dans un premier essai, les réalisations ont été ainsi produites avec la Fibre 1, à 6 % en poids de solides de pâte d'eucalyptus raffinée, en utilisant les trois pâtes d'eucalyptus présentées dans le Tableau 1 avec différents indices de Schopper-Riegler.
La mesure de compression/de compressibilité a été réalisée avec la presse BuchelVan Der Korput équipée d’une cellule de mesure de 5 kN telle que décrite ci-dessus.
Le Tableau 2 indique les paramètres des mélanges et les densités brutes des mats produits à partir de ceux-ci, qui sont calculées à partir de la mesure de compression/compressibilité des mats. Les densités brutes sont données pour des valeurs de référence à une charge de 250 Pa, et à une charge de 1 bar.
Tableau 2 : Paramètres des mélanges et densité brute des mats produits à partir de ceux-ci.
| Fibre 1 [% en poids de solides] | Pâte d'eucalyptu s raffinée [% en poids de solides] | SR | pH du mélange pour la formation du mat | Densité brute de référence à 250 Pa [kg/m3] | Densité brute à 1 bar [kg/m3] | Augmentation de la densité brute* [%] | |
| Micronaire fibre de verre 18 l/min | Voir Tableau 1 | ||||||
| Exempte de réalisation 1 | 94 | 6 | 67 | 3 | 118 | 221 | 87 |
| Exempte comparatif 1 | 94 | 6 | 37 | 3 | 135 | 284 | 110 |
| Exempte comparatif 2 | 94 | 6 | 18 | 3 | 171 | 484 | 183 |
| * L'augmentation de la densit | é brute est calculée en faisant le rapport (densité brute à 1 | bar - |
densité brute de référence)/densité brute de référence.
Le tableau indique que l'indice de Schopper-Riegler influence significativement les propriétés mécaniques des produits. Quand on utilise une pâte raffinée ayant un indice SR d'environ 40, la densité brute augmente jusqu'à environ 280 kg/m3 à une charge de 1 bar. Pour la pâte non traitée et non raffinée, cette densité brute augmente même jusqu'à environ 480 kg/m3. Une densité brute de 280 kg/m3, qui se développerait dans le cas d'un élément de VIP (panneau d'isolation sous vide) sous pression atmosphérique, est moins acceptable, car elle est assez élevée et rend ainsi l'élément de VIP plus lourd, en augmentant potentiellement le risque de dommages au niveau des soudures et/ou des couches de revêtement d'étanchéité à l'air. La densité brute obtenue avec la pâte non traitée est bien trop élevée pour permettre une utilisation comme matériau d'âme pour un élément de VIP.
Des exemples de réalisations et des exemples comparatifs ont été effectués de façon analogue aux étapes décrites, sans ajustement du pH ou sans ajout de la pâte d'eucalyptus raffinée 2 ayant l'indice de Schopper-Riegler le plus élevé, soit 67 degrés. La valeur de pH du mélange liquide sans ajustement est d'environ 9 ; elle est déterminée essentiellement par le pH des fibres de verre utilisées, les fibres d'eucalyptus ajoutées au mélange n'ayant pratiquement aucun effet sur la valeur du pH.
Comme dans la première série d'essais, la mesure de compression/compressibilité a été réalisée avec la presse Buchel-Van Der Korput équipée d'une cellule de mesure de 5 kN telle que décrite ci-dessus. Le Tableau 3 indique les paramètres des mélanges et les densités brutes des mats produits à partir de ceux-ci avec une première fibre, qui sont calculées à partir de la mesure de compression/compressibilité. Comme dans le Tableau 2, à la fois les valeurs de référence à une charge de 250 Pa et les valeurs à une charge de 1 bar sont indiquées.
Le Tableau 4 indique les mêmes paramètres pour une deuxième fibre.
Tableau 3: Paramètres des mélanges et densités brutes des mats produits à partir de ceuxci avec une première fibre
| Fibre 1 [% en poids de solides] | Pâte d'eucalyptus raffinée 2 [% en poids de solides] | pH du mélange pour la formation du mat | Densité brute de référence à 250 Pa [kg/m3] | Densité brute à 1 bar [kg/m3] | Augment, densité brute (Densité brute 1 bar densité brute de réf.)/densité brute de réf. [%] | |
| Micronaire fibre de verre 18 l/min | Voir Tableau 1 | |||||
| Exemple de réalisation 1 | 94 | 6 | 3 | 118 | 221 | 87 |
| Exemple de réalisation 2 | 97 | 3 | 3 | 153 | 296 | 93 |
| Exemple comparatif 3 | 100 | - | 3 | Non mesurable | Non mesurable | |
| Exemple comparatif 4 | 100 | - | 9 | Non mesurable | Non mesurable | |
| Exemple comparatif 5 | 94 | 6 | 9 | 141 | 282 | 100 |
| Exemple comparatif 6 | 97 | 3 | 9 | 159 | 578 | 264 |
Tableau 4 : Paramètres des mélanges et densités brutes des mats produits à partir de ceux5 ci avec une deuxième fibre
| Fibre 2 [% en poids de solides] | Pâte d'eucalyptus raffinée 2 [% en poids de solides] | pH du mélange pour la formation du mat | Densité brute de référence à 250 Pa [kg/m3] | Densité brute à 1 bar [kg/m3] | Augment, densité brute (Densité brute 1 bar densité brute de réf.)/densité brute de réf. [%] | |
| Micronaire fibre de verre 4 l/min | Voir Tableau 1 | |||||
| Exemple de réalisation 3 | 94 | 6 | 3 | 107 | 160 | 50 |
| Exemple de réalisation 4 | 97 | 3 | 3 | 97 | 277 | 134 |
| Exemple comparatif 7 | 100 | - | 3 | 110 | 380 | 245 |
| Exemple comparatif 8 | 100 | - | 9 | 136 | 536 | 294 |
| Exemple comparatif 9 | 94 | 6 | 9 | 128 | 263 | 105 |
| Exemple comparatif 10 | 97 | 3 | 9 | 103 | 454 | 341 |
On n'a pas pu mesurer de densité brute dans le cas des exemples de réalisation comparatifs 3 et 4, en raison de la structure grossière de la fibre 1 quand aucun agent liant n'était présent. La distribution plus fines des fibres de la fibre 2, qui apporte une certaine résilience mécanique contre la charge de pression, a permis de mesurer la densité brute.
Les données de densité brute présentées démontrent que la densité brute sous charge dépend de l'indice de Schopper-Riegler de la pâte utilisée, de la valeur de pH du mélange durant la formation du mat, et de la quantité de fibres de cellulose/de pulpe/pâte. L'indice SR (voir Tableau 2 et discussion des résultats) est particulièrement intéressant. L'augmentation du pH, d'un pH de 3 à un pH de 9, entraîne une augmentation de la densité brute sous charge, les autres paramètres étant identiques (type de fibre de verre et teneur en fibre de verre, teneur en pulpe raffinée ; par exemple, exemple de réalisation 1 par rapport à exemple comparatif 7), avec une augmentation de la densité brute d'au moins 70 kg/m3, ce qui représente un surplus de masse excessif par rapport à l'exemple de réalisation.
Outre d'autres avantages tels que les coûts des matériaux, la densité brute réduite du matériau d'âme dans la réalisation des VIP permet des opérations plus rapides, essentiellement du fait que la mise sous vide de l'âme prend beaucoup moins de temps, et en règle générale, permet d'obtenir des propriétés thermiques améliorées pour les VIP, en raison d'une réduction de la conductivité thermique du matériau d'âme.
En comparaison directe, la densité brute sous 1 bar s'améliore sous l'effet d'une modification de la valeur de pH du mélange durant la formation du mat, pour la fibre 1 ainsi que pour la fibre 2 :
• exemple de comparaison 5 par rapport à exemple de réalisation 1, de 282 kg/m3 à 221 kg/m3, soit environ 21 %.
• exemple de comparaison 6 par rapport à exemple de réalisation 2, de 578 kg/m3 à 296 kg/m3, soit environ 49 %.
• exemple de comparaison 9 par rapport à exemple de réalisation 3, de 263 kg/m3 à 160 kg/m3, soit environ 39 %.
• exemple de comparaison 10 par rapport à exemple de réalisation 4, de 454 kg/m3 à 277 kg/m3, soit environ 39 %.
Il faut garder à l'esprit que ies données de densité brute pour différentes fibres ne sont pas à comparer telles quelles pour l'utilisation comme matériau d'âme pour des panneaux d'isolation sous vide. Les différentes morphologies de la fibre 1 et de la fibre 2 produisent des différences entre les propriétés thermiques des éléments de VIP avec les matériaux d'âme correspondants.
Claims (14)
- Revendications1. Procédé de fabrication d'un panneau ou d'un mat, comprenant :• la formation d'un mélange avec des solides comprenant des fibres inorganiques et des fibres de cellulose, • la formation d'une nappe à partir du mélange sur au moins un élément foraminé, préférentiellement un élément foraminé en mouvement, • l'extraction d'eau de la nappe ; et • le séchage de la nappe pour produire un produit, caractérisé en ce que le pH du mélange comprenant les fibres inorganiques et les fibres de cellulose est dans la plage de pH de 2 à 6, et en ce que les fibres de cellulose ont un indice de Schopper-Riegler > 50 selon la norme ISO 5267.
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres de cellulose ont un indice de Schopper-Riegler > 60 selon la norme ISO 5267 et/ou un indice de SchopperRiegler <100 selon la norme ISO 5267.
- 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la valeur du pH est dans la plage de 3 à 5, en particulier de 3 à 4.
- 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la valeur du pH est ajustée par un acide fort ayant une constante de dissociation acide pKa égale ou inférieure à 3.
- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les fibres inorganiques sont des fibres de laine minérale, par exemple des fibres de laine de verre, de laine de roche ou de laitier ou de scorie, fabriquées préférentiellement par un procédé rotatif ou un procédé utilisant des buses de soufflage.
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les fibres de cellulose sont des fibres de pulpe, en particulier de pâte de bois provenant d'essences de bois tendre telles que l'épicéa, le pin, le sapin, le mélèze et la pruche, et d'essences de bois dur telles que l'eucalyptus, le tremble et le bouleau, en particulier de la pâte de bois kraft blanchie chimiquement provenant d'essences de bois tendre telles que l'épicéa, le pin, le sapin, le mélèze et la pruche, et d'essences de bois dur telles que l'eucalyptus, le tremble et le bouleau.
- 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le micronaire des fibres inorganiques est < 20 l/min, préférentiellement < 12 l/min, en particulier < 8 l/min.
- 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par une teneur en solides de :
[% en poids de solides] Préféré [% en poids de solides] particulièrement préféré [% en poids de solides] fibres inorganiques >90 92-98 94-98 fibres de cellulose >0-10 2-8 2-6 - 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le mélange ne comprend pas de liant additionnel.
- 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le mélange comprend un liant, préférentiellement selon un rapport massique de < 4 parties en poids de matières solides du liant pour 100 parties en poids de solides dans le mélange sans les matières solides du liant.
- 11. Produit fabriqué selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
- 12. Produit selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'augmentation de la densité brute du produit soumis à une compression de 1 bar est inférieure à 150 %, préférentiellement inférieure à 100 % de la densité brute du produit soumis à une compression de 250 Pa.
- 13. Produit selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que la densité brute du produit soumis à une compression de 1 bar est < 250 kg/m3, préférentiellement < 200 kg/m3, et de façon particulièrement préférée < 180 kg/m3.
- 14. Utilisation d'un produit selon l'une quelconque des revendications 11 à 13 comme matériau d'âme d'un panneau d'isolation sous vide.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1857286A FR3084679B1 (fr) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Procede de fabrication d'un panneau ou d'un mat par voie humide, produits fabriques par ce procede, et utilisation des produits fabriques par ce procede |
| JP2021504500A JP2021532286A (ja) | 2018-08-03 | 2019-08-02 | パネル又はポールを製造するための湿式方法、前記方法によって製造された製品、及び前記方法によって製造された製品の使用 |
| PCT/FR2019/051898 WO2020025908A1 (fr) | 2018-08-03 | 2019-08-02 | Procédé de fabrication d'un panneau ou d'un mat par voie humide, produits fabriqués par ce procédé, et utilisation des produits fabriqués par ce procédé |
| EP19765779.4A EP3830338A1 (fr) | 2018-08-03 | 2019-08-02 | Procédé de fabrication d'un panneau ou d'un mat par voie humide, produits fabriqués par ce procédé, et utilisation des produits fabriqués par ce procédé |
| US17/262,982 US20210140107A1 (en) | 2018-08-03 | 2019-08-02 | Wet method for producing a panel or a pole, products produced by said method and use of products produced by said method |
| CN201980051159.7A CN112513371B (zh) | 2018-08-03 | 2019-08-02 | 通过湿法制备板或垫的方法，通过该方法制备的产品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1857286A FR3084679B1 (fr) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Procede de fabrication d'un panneau ou d'un mat par voie humide, produits fabriques par ce procede, et utilisation des produits fabriques par ce procede |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3084679A1 true FR3084679A1 (fr) | 2020-02-07 |
| FR3084679B1 FR3084679B1 (fr) | 2020-11-06 |
Family
ID=65685449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1857286A Active FR3084679B1 (fr) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Procede de fabrication d'un panneau ou d'un mat par voie humide, produits fabriques par ce procede, et utilisation des produits fabriques par ce procede |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3084679B1 (fr) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1107413A (en) * | 1964-01-16 | 1968-03-27 | United States Gypsum Co | Water-felted mineral wool building insulation product |
| US4159224A (en) * | 1976-08-12 | 1979-06-26 | Rockwool Aktiebolaget | Method for the production of a fiber composite |
| WO2000070147A1 (fr) | 1999-05-18 | 2000-11-23 | Eftec, Inc. | Production par voie humide de panneaux epais au moyen de fibres inorganiques |
| WO2003098209A1 (fr) | 2002-05-22 | 2003-11-27 | Saint-Gobain Isover | Dispositif de determination de la finesse de fibres minerales |
| US20160116100A1 (en) * | 2013-05-07 | 2016-04-28 | Saint-Gobain Isover | Method For Manufacturing Vacuum Insulation Panels |
-
2018
- 2018-08-03 FR FR1857286A patent/FR3084679B1/fr active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1107413A (en) * | 1964-01-16 | 1968-03-27 | United States Gypsum Co | Water-felted mineral wool building insulation product |
| US4159224A (en) * | 1976-08-12 | 1979-06-26 | Rockwool Aktiebolaget | Method for the production of a fiber composite |
| WO2000070147A1 (fr) | 1999-05-18 | 2000-11-23 | Eftec, Inc. | Production par voie humide de panneaux epais au moyen de fibres inorganiques |
| WO2003098209A1 (fr) | 2002-05-22 | 2003-11-27 | Saint-Gobain Isover | Dispositif de determination de la finesse de fibres minerales |
| US20160116100A1 (en) * | 2013-05-07 | 2016-04-28 | Saint-Gobain Isover | Method For Manufacturing Vacuum Insulation Panels |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", vol. A 11, article "Fibers, 5. Synthetic Inorganic" |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3084679B1 (fr) | 2020-11-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2279395C (fr) | Feuille papetiere decorative et stratifie decoratif la comportant | |
| EP0267092B1 (fr) | Papier à base de fibres de verre | |
| FR2474885A1 (fr) | Procede de fabrication d'un filtre pour des contaminants cationiques, filtre obtenu et son application | |
| EP2448733B1 (fr) | Materiau composite a base de fibres et de resine naturelles | |
| EP3830338A1 (fr) | Procédé de fabrication d'un panneau ou d'un mat par voie humide, produits fabriqués par ce procédé, et utilisation des produits fabriqués par ce procédé | |
| EP2914776B1 (fr) | Papier decoratif pour stratifies | |
| FR2953531A1 (fr) | Support non tisse pour bande a joint et bande a joint stable dimensionnellement et pliable sans perte de resistance mecanique comprenant ledit support | |
| US20210123189A1 (en) | Improved Filter Paper | |
| Fang et al. | Tensile shear strength and microscopic characterization of veneer bonding interface with polyethylene film as adhesive | |
| FR3084679A1 (fr) | Procede de fabrication d'un panneau ou d'un mat par voie humide, produits fabriques par ce procede, et utilisation des produits fabriques par ce procede | |
| EP2718361A1 (fr) | Materiau de protection et/ou de combustion a partir d'une matiere vegetale cellulosique et procede de fabrication correspondant | |
| FR2574820A1 (fr) | Materiau absorbant a base de fibres minerales | |
| FR2884530A1 (fr) | Support fibreux destine a etre impregne de liquide. | |
| FR2470516A1 (fr) | Stratifie conducteur de l'electricite | |
| FR3115229A1 (fr) | Papier de cœur imprégné pour stratifié décoratif | |
| EP0433413B1 (fr) | Charge vegetale poreuse, micronisee, peu dense, de granulometrie controlee et de faibles surfaces specifiques physique et hydraulique, procede de preparation et utilisation | |
| EP3898159A1 (fr) | Procede de fabrication d'un materiau fibreux pre-impregne de polymere thermoplastique en lit fluidise | |
| WO2007048977A1 (fr) | Nouveau stratifie decoratif souple | |
| WO2008049811A1 (fr) | Procédé de traitement pour base d'impression de papier mélamine | |
| FR2557167A1 (fr) | Papier conducteur pour former des stratifies decoratifs et stratifie forme a l'aide de ce papier | |
| Sahoo et al. | PROCESSING AND CHARACTERIZATION OF MICRO AND NANOCELLULOSE FIBRES PRODUCED BY A LAB VALLEY BEATER (LVB) AND A SUPER MASSCOLLOIDER (SMC). | |
| EP0396476B1 (fr) | Matériau complexe non tissé obtenu par voie humide et procédé pour son obtention | |
| FR2943075A1 (fr) | Procede de fabrication d'une feuille papetiere decorative | |
| BE430837A (fr) | ||
| FR2791064A1 (fr) | Resines d'impregnation aminoplastes, chargees, stables au stockage pour revetements stratifies |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20200207 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |