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" perfectionnements à la fabrication de corps solides à structure cellulaire".
La présente invention se rapporte à la fabrication de corps solides cellulaires et a pour objet un matériau lé- ger qui,en raison de sa construction et de sa structure cel- lulaire,présente des propriétés avantageuses au point de vue de la résistance à la chaleur et à l'électricité, de la
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protectioicontre l'incendie,etc...
conformément à l'invention,on prend comme base pour la fabrication du matériau,un silicate solide et soluble d'un ou de plusieurs métaux alcalins sous forme d'une ma- tière colloidale et contenant encore une proportion consi- dérable d'eau, de l'ordre de 25% par exemple.On chauffe le dit silicate dans des conditions bien contrôlées,de préfé- rence dans un four ou dans un fourneau de façon à chasser assez rapidement l'eau et les autres vapeurs et de manière que la libération des dites vapeurs donne au matériau la forme d'un corps à structure spongieuse ou.cellulaire.On
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peut,de cet'te façon,
produire des corps moulés tels que des dalles de toute forme ou des corps de toute forme désirée même tels que des corps cylindriques ou tubulai- res en permettant à la température de s'élever graduel- lement et en réglant l'augmentation de volume du matériau.
Le matériau dont le volume a été ainsi augmenté et qu'on appellera,dans ce qui suit,le matériau dilaté ou le ma- tériau cellulaire est bien plus léger que le liège et on peut l'utiliser comme isolant pour revêtir les tuyaute- ries à vapeur ou d'autres corps chauds ou bien encore pour empêcher que la chaleur pénetre dans certains corps tels que les parois des appareils réfrigérants.Le maté- riau peut être utilisé également,sous forme de poudre ou de plaques,en remplacement de l'amiante et d'autres substances analogues, pour construire des cloisons résis- tant au feu,et on peut mouler la poudre avec du ciment pour diverses applications dans la construction.
La matière première utilisée pour la fabrication du matériau cellulaire est,ainsi qu'on l'a dit plus haut, un silicate d'un ou de plusieurs métaux alcalins, qui sem- ble être sous une forme solide mais qui,en réalité,est sous une forme colloïdale,en raison du fait qu'elle a été séchée,ou qu'elle a été obtenue par d'autres procé- dés,de manière qu'elle retienne encore environ 25% de son eau.Ce matériau peut être fabriqué industriellement de différentes façons, par exemple par le séchage ou par l'é- vaporation d'une solution concentrée du silicate,la dite solution étant préparée de préférence par le procédé dé- crit dans le brevet français ? 478.508,du 24 avril 1915.
Lorsqu'on donne au produit la forme de dalles ou d'autres coprs moulés, on met le silicate dans une auge ou dans un moule et on le chauffe graduellement.dans un four approprié,à la température désirée.Cette température est généralement comprise entre 200 et 5000,mais on peut
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opérer à des températures inférieures à 200 .Plus la tem- pérature est élevée et mieux le produit final résiste à l'action de l'humidité, mais la température ne doit pas s'élever au point où la matière fondrait.Cette matière est maintenue à la température voulue pendant à 8 heures suivant l'augmentation de volume qu'on désire réaliser.
La matière première peut avoir la forme pulvérulente, cette fournie conduisant à une masse cellulaire cohérente d'un grain dont la finesse est fonction de la finesse de la poudre,toutes autres conditions égales.On peut aussi utiliser une solution très concentrée du silicate,l'excès d'eau étant chassé pendant les premières phases du chauf- fage de façon qu'il se forme une masse solide qui augmente de volume ensuite.
Lorsqu'on désire fabriquer des dalles ou des plaques, on couvre l'auge d'une plaque chargée de poids qui main- tient la matière dans des conditions voulues et qui exer- ce une pression pendant que se produit l'augmentation de volume.On peut graduer la densité finale du produit en fai- sant varier cette pression.
Il est clair que,lorsqu'on fabrique des articles mou- lés,la fraction du volume du moule occupée par la matière première est déterminée par la densité que l'on veut donner au produit et que la température à laquelle on élève la dite matière première,ainsi que le temps pendant lequel elle est maintenue à la dite température, sont fixés par l'expé- rience de façon que le moule se remplisse complètement.Le moule présente évidemment des évents appropriés qui per- mettent l'échappement des gaz et des vapeurs libérées.
Des matières de remplissage,telles que des grésillons de coke,des déchets de coton, des déchets d'amiante ou de la poudre de pierre ponce,peuvent être incorporées dans la ma- tière première au cours de la fabrication et des armatures telles que des treillis métalliques,du métal déployé ou
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d'autres matériaux analogues peuvent être introduits dans la dite matière première.Dans tous ces cas, il est préféra- ble d'utiliser la matière première sous forme de poudre, ainsi qu'on l'a dit plus haut,afin que l'incorporation des matières de remplissage ou le placement correct des armatu- res soient rendus plus faciles.
On opère d'une façon à peu près identique lorsqu'on fabrique de la poudre à structure cellulaire,sauf pour le fait qu'on élève rapidement la température à un niveau supé- rieur afin de faire augmenter de volume plus rapidement le silicate et de produire une matière qui se brise spontanémen ou qui est suffisamment friable pour qu'on puisse la briser facilement.
Lorsqu'on veut produire de la poudre,on procède d'une façon avantageuse en chassant incomplètement l'eau par un chauffage préliminaire mais,le chauffage étant rapide,il se produit une augmentation de volume qui donne une matière di- latée grossière.La matière cellulaire grossière est brisée alors dans un broyeur et on constate que la poudre obtenue est relativement lourde.On continue alors à chauffer cette poudre jusqu'à ce qu'on atteigne la température désirée, soit par exemple 5000 et on l'agite constamment d'une maniè- re vigoureuse jusqu'à ce qu'elle ait augmenté complètement de volume.On remarque, qu'en moyenne,
le volume de cette pou- dre augmente au quadruple du volume primitif.La poudre peut être préparée dans un four ratatif et la température de 5000 ne constitue pas une limite,car,on peut la porter à 750 et même à 800 ,avec des résultats satisfaisants,en rai- son du fait que ces températures se trouvent bien au dessous du point de fusion de la matière.
La présente invention n'est pas limitée aux procédés décrits plus haut.On peut/recourir par exemple à divers moyens pour régler l'augmentation et le degré d'augmentation du volume,Lorsqu'on fabrique des dalles ou d'autres corps
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moulés,on peut effectuer le moulage dans des moules fermes chargea de poids ou dans des moules fermés de telle façon qu'ils puissent céder afin de permettre l'augmentatiop de volume nécessaire.
Quelques unes des applications du nouveau matériau ont déja été mentionnées plus haut mais,outre les applica- tions qui reposent sur les propriétés isolantes aux points de vue calorifique et électrique de ce matériau,on peut in- diquer que la structure cellulaire ouverte de ce dernier le rend extrêmement efficace comme agent de dessication dans le traitement de l'air ou d'autres gaz.Le matériau est en outre relativement réfractaire et peut être utilisé au lieu d'amiante dans de nombreuses s applications;
on peut l'utiliser par exemple pour le moulage des pièces qui as- surent le rayonnement dans les radiateurs à gaz. iJour la mise en oeuvre du présent procédé,le demandeur utilise,de préférence,une matière contenant une forte pro- portion de silice,par exemple une matière contenant 3,5 à 4 parties de Si 02 polir une partie de Na %.L'invention n'a pas de rapport avec le verre siliceux non traité qui est presque totalement insoluble dans l'eau à la température normale;elle ne se rapporte pas d'avantage à des substances qui sont appelées silicates et qui contiennent une forte pro- portion de carbonate de sodium ou d'hydroxyde de sodium.
REVENDICAT IONS.
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"improvements in the manufacture of solid bodies with cellular structure".
The present invention relates to the manufacture of solid cellular bodies and relates to a lightweight material which, due to its construction and cellular structure, exhibits advantageous properties from the point of view of heat resistance. and electricity,
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fire protection, etc ...
in accordance with the invention, a solid and soluble silicate of one or more alkali metals in the form of a colloidal material and still containing a considerable proportion of water is taken as the basis for the manufacture of the material, of the order of 25% for example. The said silicate is heated under well controlled conditions, preferably in an oven or in a furnace so as to expel water and other vapors fairly quickly and so that the release of said vapors gives the material the shape of a body with a spongy or cellular structure.
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can, in this way,
produce molded bodies such as slabs of any shape or bodies of any desired shape even such as cylindrical or tubular bodies by allowing the temperature to rise gradually and controlling the increase in volume of the material .
The material, the volume of which has been increased in this way and which will be called, in what follows, the expanded material or the cellular material, is much lighter than cork and can be used as an insulator to cover the pipes. steam or other hot bodies or to prevent heat from penetrating into certain bodies such as the walls of refrigerating appliances. The material can also be used, in powder or plate form, as a replacement for asbestos and the like, for building fire-resistant partitions, and the powder can be molded with cement for various applications in construction.
The raw material used for the manufacture of the cellular material is, as mentioned above, a silicate of one or more alkali metals, which appears to be in a solid form but which, in reality, is. in colloidal form, because it has been dried, or obtained by other processes, so that it still retains about 25% of its water. This material can be made industrially in different ways, for example by drying or by evaporating a concentrated solution of the silicate, said solution preferably being prepared by the process described in the French patent? 478.508, of April 24, 1915.
When the product is shaped into slabs or other molded bodies, the silicate is placed in a trough or mold and gradually heated in a suitable oven to the desired temperature. This temperature is generally between 200 and 5000, but we can
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operate at temperatures below 200. The higher the temperature, the better the end product is resistant to the action of moisture, but the temperature should not rise to the point where the material would melt. This material is maintained at the desired temperature for 8 hours following the desired increase in volume.
The raw material can have the powder form, this provided leading to a coherent cell mass of a grain whose fineness is a function of the fineness of the powder, all other conditions being equal. A very concentrated solution of the silicate can also be used. the excess water being driven off during the first stages of heating so that a solid mass is formed which then increases in volume.
When it is desired to fabricate slabs or plates, the trough is covered with a plate loaded with weight which holds the material in desired condition and exerts pressure while the increase in volume occurs. The final density of the product can be graduated by varying this pressure.
It is clear that, when manufacturing molded articles, the fraction of the volume of the mold occupied by the raw material is determined by the density which one wishes to give to the product and that the temperature at which the said material is raised first, as well as the time during which it is maintained at the said temperature, are fixed by experience so that the mold fills completely. The mold obviously has suitable vents which allow the escape of gases and of the vapors released.
Fillers, such as coke crackers, cotton waste, asbestos waste or pumice powder, may be incorporated into the raw material during manufacture and reinforcements such as wire mesh, expanded metal or
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other similar materials can be introduced into said raw material. In all these cases, it is preferable to use the raw material in powder form, as mentioned above, so that the incorporation of fillers or correct placement of reinforcements are made easier.
The procedure is almost identical when making powder with a cellular structure, except for the fact that the temperature is rapidly raised to a higher level in order to increase the volume of the silicate more rapidly and to increase the volume of the silicate. produce material which breaks spontaneously or is sufficiently friable that it can be easily broken.
When it is desired to produce powder, one proceeds in an advantageous manner by partially removing the water by preliminary heating, but, the heating being rapid, an increase in volume takes place which gives a coarse expanded material. coarse cellular material is then broken up in a mill and it is found that the powder obtained is relatively heavy. This powder is then continued to heat until the desired temperature is reached, for example 5000 and it is stirred constantly d 'vigorously until it has completely increased in volume. We notice that on average,
the volume of this powder increases to four times the original volume. The powder can be prepared in a ratative oven and the temperature of 5000 is not a limit, because, it can be brought to 750 and even to 800, with results satisfactory, because these temperatures are well below the melting point of the material.
The present invention is not limited to the methods described above. For example, various means can be used to control the increase and the degree of increase in volume, when making slabs or other bodies.
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When molded, the molding can be carried out in firm molds loaded with weight or in molds closed in such a way that they can yield in order to allow the necessary increase in volume.
Some of the applications of the new material have already been mentioned above, but apart from the applications which rely on the insulating properties from the calorific and electrical points of view of this material, it can be said that the open cell structure of the latter makes it extremely effective as a drying agent in the treatment of air or other gases. Furthermore, the material is relatively refractory and can be used instead of asbestos in many applications;
it can be used, for example, for the molding of parts which provide radiation in gas heaters. In carrying out the present process, the applicant preferably uses a material containing a high proportion of silica, for example a material containing 3.5 to 4 parts of SiO 2 to polish one part of Na%. The invention does not relate to untreated siliceous glass which is almost completely insoluble in water at normal temperature; it does not relate further to substances which are called silicates and which contain a high proportion sodium carbonate or sodium hydroxide.
CLAIM IONS.
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