<Desc/Clms Page number 1>
"Matières calorifuges et leur procédé de fabrication*
La présente invention est relative à un nouveau genre de matières calorifuges, ainsi qu'à des compositions perfec- tionnées et à leurs procédés de préparation.
Dans la fabrication et l'utilisation des matières isolantes et en particulier des calorifuges permettant de maintenir des températures élevées, il est nécessaire de prévoir une matière a haute température" pour celles des surfaces où des températures élevées dominent, par exemple des températures supérieures à 315 C environ. Toutefois, ces matières isolantes à 'haute température- présentent d'autres caractéristiques. Par exemple, elles sont, en règle générale, d'une densité élevée et sont, en conséquence, lour- des. En outre, elles ne conservent habituellement pas leur forme ou bien leur conductivité thermique est plus grande qu'on le désirerait. Le prix en est également comparativement élevé.
<Desc/Clms Page number 2>
Il serait possible d'employer une épaisseur suffi- sante de matière isolante "à haute température" de ce genre, de manière à isoler des surfaces à température élevée. Tou- tefois, on ne le fait pas. On admet, d'une manière générale, que cela entraînerait un poids d'isolant trop considérable, un revêtement trop épais (avec une surface extérieure trop grande sous le rapport rayonnement et de la déperdition de chaleur) et une dépense trop forte. Cela constituerait, par conséquent, une installation qui, d'une manière géné- rale ne donnerait pas satisfaction.
Pour ces motifs, il est devenu de pratique courante, dans l'isolement des surfaces à température élevée, d'appli- quer une matière calorifuge à température élevée, capable de résister à l'action de la chaleur, et d'une épaisseur suffisante pour que la gamme ou échelle des températures, en allant de celui de ses côtés où règne une température élevée vers celui où règne une température basse, assure une température d'environ 315 C, ou un peu moins, du coté basse température. Cette température est établie comme cri- terium par la limite supérieure de sécurité de température pour les matières isolantes à température 'basse* ou "plus basseu dont on dispose, comme par exemple la magnésie moulée (à 85 %).
Les matières isolantes du type à température "plus basse* présentent l'avantage d'être d*une densité apparente plus basse et d'une conductivité calorifique plus faible.
Par conséquent, elles possèdent un pouvoir d'isolement thermique ou calorifique plus grand, en ce qui concerne les surfaces ou zones exposées à la température extérieure ou à une température plus basse des installations calorifuges de ce genre. Toutefois, ces matières ont un faible pouvoir de conservation des formes ou une faible résistance à la traction et ne sont pas à même de résister aux hautes tempé- ratures. C'est ainsi, par exemple, que la magnésie a 75 %
<Desc/Clms Page number 3>
tend à se calciner et à s'affaiblir ou à se désagréger aux températures dépassant 315 C.
En outre, les types de matières calorifuges à -haute température" et "à basses températureau (mais particulière- ment ces dernières), sont faibles et sont également sujettes à s'affaiblir ou à se ramollir et à se désagréger davantage sous l'action de l'humidité telle que l*eau des cales de navires ou 1*eau de condensation, la vapeur d'eau, etc., dans les bâtiments ou tours fermés. Par suite, lorsqu*il en est fait usage en pareils lieux, des précautions spéciales et des soins constants sont nécessaires, si on veut éviter ou prévenir leur rupture et leur inefficacité.
C'est pourquoi, la présente invention a, entre au- tres, pour objet d'offrir un genre perfectionné de matières isolantes qui peuvent être appliquées sur des surfaces à haute température, qui conservent leurs formes, qui sont également d'une faible conductivité calorifique et d'une densité apparente faible et qui sont capables de constituer l'isolant tout entier. Elle a également pour objet d'offrir une matière isolante qui soit solide a. l'état sec et qui résiste également à l'humidité, avec le minimum de perte ou de réduction des autres propriétés qu'elle doit posséder.
D'autres objets de l'invention ressortiront de la descrip- tion qui suit.
Dans l'industrie des calorifuges, on est parti de ce principe que, tout-à-fait indépendamment de la conduc- tivité calorifique intrinsèque d'une matière, celle-ci pouvait voir baisser sa conductivité effective lorsqu'elle comportait de nombreux vides ou espaces d'air, surtout si les vides sont individuellement si petits, que les courants @ d'air de convexion engendrés dans ces vides peuvent être ' négligés, comme dans les poudres finement divisées. On a également fabriqué de nombreux calorifuges à 17'aide de
<Desc/Clms Page number 4>
matières poreuses Une telle structure convient pour faci- liter la résistance à la libre conductivité de la chaleur à travers ces matières.
En règle générale, toutefois, le volume de ces poudres agglutinées et des parois de structure poreuse est relativement grand comparativement aux vides ou espaces d'air qu'elles comportent. Il s'ensuit que les matières iso- lantes de ce genre sont d'une densité apparente relativement élevée. Il est évident que tel est le cas dans les types actuels, dans lesquels les matières calorifuges d'un .poids moyen- possèdent une densité apparente d'environ 320 kg par mètre cube, alors que même les calorifuges d'un .poids léger" ont une densité apparente de 224 à 256 kg par mètre cube.
Bien qu'on ait fabriqué parfois des calorifuges dont la densité ne dépassait pas 192 kg par mètre cube, cela n'aura- été qu'en sacrifiant certaine des exigences fondamentales, même pour l'isolement à basse température. Il en résulte que de tels produits ne peuvent être employés que pour certaines applications spéciales.
On a proposé d'employer comme matières calorifuges diverses sortes de fibres dans lesquelles les vides ou espaces d'air sont enfermés en partie (plutôt que complè- tement bouchés) par les masses de fibres entrelacées. Lors- qu'il est fait usage de ce genre de matière calorifuge, le résultat obtenu est forcément limité par le genre de fibres (telles que des fibres naturelles ou artificielles, etc) et par les opérations qui sont nécessaires pour donner à ces fibres la consistance et les formes désirées. Il a fallu employer des liants ou agglutinants pour donner à la masse la forme voulue et pour conserver à la masse façonnée sa forme et (ou) son volume.
Jusqu'à. présent, ces liants ont été employés habituellement à l'état liquide et ont, par conséquent, annihilé dans une large mesure les avantages de
<Desc/Clms Page number 5>
la structure fibreuse. Le liant liquide a tendance à combler les vides et les espaces qui existent entre les fibres et à modifier la nature des matières solides, en transformant l'état de masse de fibres lâches et d'espaces d'air capil- laires étroite, existant entre ces fibres, en celui d*espaces d'air ronds, bouches par des cloisons de séparation pleines, formées de fibre et de liant.
Sous le rapport de la struc- ture, ces matières sont, par conséquent, similaires aux poudres liées ou agglutinées et aux structures à parois po- reuses qui ont été décrites ci-dessus, en ajoutant ainsi aussi bien du poids qu'une plus grande conductivité calori- fique au produit obtenu comme résultat.
Par conséquent, on peut dire, d'une manière générale, que les isolants fabriqués antérieurement se divisent en plusieurs catégories qui, si on se base sur leurs composi- tions et leur structure physique, sont les suivantes : .
I - Il y a d'abord ceux qui se composent de parti- cules distinctes, finement divisées, qui tendent à s'agglo- mérer d'une manière lâche et à enfermer de grandes propor- tions d'aire, réparties entre elles sous la forme de nom- breuses pellicules minces, plus ou moins continues.
Par exemple, en calories par centimètre carré par seconde et par centimètre d'épaisseur : - noir de fumée (C = 0,00007), chaux (0,00029), magnésie (0,00016 à 0,00046), carbonate de magnésium (0,00023 à 0,00025), sable see (0,00093), sciure (0,00012), charbon de bois (0,00012),
EMI5.1
carbure de silicium (0,0006),psil-o-eel" (0,00011).
Mais, comme il s'agit la de poudres inconsistantes, celles-ci n'ont par conséquent pas le pouvoir de conserver leur forme et ne possèdent par suite aucune résistance à la compression ou à la traction.
<Desc/Clms Page number 6>
II - Il y a les isolants qui se composent de petites particules solides, tassées librement ou étroitement, et liées ou agglutinées ensemble dans cette situation respec- tive par des moyens divers, en laissant libres certains des espaces d'air. Ces espaces d'air servent à communiquer à la masse prise dans son ensemble une conductivité calorifi- que plus faible que la conductivité calorifique des parti- cules solides ou du liant en soi. Toutefois, les volumes des espaces d'air existant entre les particules lâches et leurs dimensions et formes individuelles se trouvent consi- dérablement modifiés par le liant employé, comme on l'a fait remarquer plus haut. Par conséquent, les matières isolantes de ce genre ont une conductivité calorifique considérable- ment plus grande que les poudres inconsistantes, non agglu- t inées.
Ces matières isolantes sont les suivantes : Brique de magnésie ................. (0,0027 à 0,0072) Brique en carbure de silicium ...... (0,032 à 0,027) Brique de béton .................... (0,0022)
On fera remarquer que le fait de lier ou agglutiner ensemble les particules permet de mouler le produit qui, après prise du liant présente une masse possédant souvent une grande résistance à la traction et à la compression et est, par conséquent, susceptible de conserver la forme qui lui a été donnée.
Toutefois, l'augmentation de densité appa- rente et de conductivité thermique est tellement plus grande que celle des particules lâches, à l'état non agglutiné dans lequel elles sont indépendantes et espacées les unes des autres, que leur utilité, en tant qu'isolants, rentre, sous le rapport de 1efficacité, dans un ordre entièrement différent.
<Desc/Clms Page number 7>
III - Le troisième genre d'isolants est celui qui se caractérise par une structure cellulaire ou vésiculaire. Au lieu d'être constitués par des particules solides, espacées par un tassage ou bourrage inconsistant, ou par des parti- cules plus ou moins agglutinées dans cet amas inconsistant, ils forment une paroi pleine continue ou en une matière formant corps dans laquelle de l'air est dispersé sous la forme de bulles. Ces bulles d'air sont, par conséquent, entourées ou enfermées, plus ou moins, ou même complètement, par la matière solide.
Ces matières isolantes sont : de la terre de diato- mées (0,00013), du plâtre (0,0007), de la brique réfractaire (0,00028 à 0, 0011), des briques pressées en terre d'infusoi- res (0,0003), et de la chaux (0,002).
Ce genre d'isolant se caractérise par une conducti- vité calorifique relativement faible ou une grande résis- tance, mais pas par les deux à la fois. En outre, ces matières sont, ou bien des produits de formation naturelle qui exigeraient une mise en forme spéciale ou bien des pro- duits d'une densité apparente relativement élevée.
Dans ces différents types d'isolants - dans lesquels la structure est celle (I) de particules finement divisées, tassées d'une fagon inconsist-ante, ou (II) de ces particules liées ou agglutinées ensemble pour former une masse compacte,' ou encore (III) d'une matière solide continue, renfermant des vides dispersés ou des espaces en forme de bulles rem- plis de gaz - la conductivité de la masser dans son ensemble, est surtout celle de la matière solide et est, par consé- quent, relativement élevée.
Bien que les espaces d'air soient petits, ils sont néammoins enfermés ou entourés par des matières solides et sont, par conséquent, conducteurs pour ce qui concerne la
<Desc/Clms Page number 8>
transmission de la chaleur par convexion des gaz qu'ils renferment, par rayonnement a travers eux, et par conducti- vité autour de leurs surfaces marginales et à travers ces dernières. De plus, les surfaces libres de la matière, dans ces structures conservant leur forme - qu'elles soient inté- rieurement ou extérieurement sphériques et, par suite, d'un caractère généralement concave ou convexe - tendront a être d'une formation dense, comme résultat inhérent des condi- tions dans lesquelles elles ont été assemblées et intégrées.
Leur union, dans bien des cas, sera, par leur caractère générique, du genre de celle que l'on obtient par mouillage par capillarité de solides et de liquides.
Il s'ensuit que les matières isolantes de ces caté- gories, tout en acquérant les propriétés qui leur permettent de conserver les formes dans lesquelles elles ont été mou- lées ou façonnées, ainsi qu'un plus grand pouvoir de résis- tance à la traction et à la compression, ont en même temps considérablement accru leur conductivité calorifique et ont, par conséquent, perdu beaucoup de leur pouvoir calorifu- ge. Ces matières isolantes sont également de densités appa- rentes relativement élevées et les installations qui sont faites avec ces matières sont d'un poids élevé correspondant.
IV. Il existe également un groupe de matières iso- lantes qui se caractérisent par ce fait qu'elles se compo- sent de fibres fines et lâches, possèdent une conductivité calorifique très faible et par conséquent un grand pouvoir isolant ; ce sont, par exemple :
La fibre d'amiante (0,00019), le liège (0,00073 à 0,00013), le coton cru (0,000043), feutré (0,000033), le duvet (0,000093), le feutre (0,000087), la laine de balsa- mine (0,000093), l'isolant en crin composé de 75 % de crin et de 25 % de jute (0,000093 50 % de crin - 50 % de jute (0,000089).
<Desc/Clms Page number 9>
Il y a lieu de faire remarquer que ces masses fibreu- ses lâches ont une très faible conductivité calorifique.
Ceci peut être attribué à la dispersion des fibres et à leur relation irrégulière avec le système ténu, complexe, mais continu d'espaces libres qui existent entre les fibres et qui sont remplis d'air.
L'air possède une conductivité calorifique très fai- ble, en particulier lorsqu'il se présente en petits volumes qui ne peuvent circuler d'une fagon efficace pour pouvoir transférer la chaleur par convexion, à savoir 0,000068 calories par centimètre carré à la seconde et par centimètre d'épaisseur. Toutefois, des masses de fibres lâches n*ont aucun pouvoir de conserver leurs formes et ne possèdent aucune résistance à la traction ou à la compression. Au con- contraire, elles peuvent avoir tendance à s'affaisser, même en vertu de leur propre poids, deviennent plus denses, meilleure conductrices de la chaleur et moins thermo-iso- lantes, tout en laissant au-dessus d'elles un espace d'air non isolé.
V. Les matières isolantes fibreuses lâches ont été misesjsous forme de feuilles possédant une certaine résis- tance à la traction, mais manquant encore de résistance à la compression, tout en possédant le pouvoir de conserver leur forme. Il y a lieu de faire observer que ces matières fibreuses en feuilles possèdent une conductivité calorifique relativement faible et ont, par conséquent, un grand pouvoir isolant, bien que, d'une manière générale, ces propriétés soient un peu inférieures à celles des fibres lâches et que leur application satisfaisante, dans la pratique réelle, soit limitée.
Par exemple, on peut citer :
Le papier d'amiante (0,0004 à 0,0006) le papier buvard (0,00015), le feutre (0,000087), la flanel- ' le (0,00023), le feutre en étoffe de crin (0,000042), le
<Desc/Clms Page number 10>
cuir de vache (0,00042), le chamois (0,00016), le capok entre de toile à sac ou papier (0,000083), le zostère entre papier kraft (0,000086), le crin de bestiaux feutré (0,0000895) les fibres de lin entre du papier (0,000096) les fibres de jute et d'amiante feutrées (0,000127), les fibres de crin et d'amiante feutrées (0,000096), la fibre de lin 0,000096), la fibre de lin (0,00011), la fibre de lin et de seigle (0,00011) la laine de roche ou laine de verre (0,00009).
Ces matières fibreuses mises en feuilles sont égale- ment dépourvues du pouvoir de conserver leurs formes et manquent de résistance à la traction et à la compression. En outre, à l'exception de l'amiante, de la laine de roche, de la laine minérale et de la laine de verre, elles sont d'ori- gine organique et, par suite, se désagrègent ou sont inflam- mables aux hautes températures. On ne peut, par conséquent, les employer dans les cas où un isolement moulé ou mis en forme est exigé, pas plus qu'aux hautes températures. De plus, on peut facilement leur donner sous l'action de la pression, une compacité qu'elles peuvent également prendre, avec le temps, sous l'effet de leur propre poids, ce qui augmente leur conductivité calorifique ainsi que leur den- sité apparente, ce qui est indésirable.
VI. Des tentatives ont été faites en vue de lier ou agglutiner ces matières fibreuses d'une manière analogue à celle qui a été employée pour lier ou agglutiner les matières ou poudres isolantes granuleuses des groupes II et III décrits ci-dessus. Toutefois, les mêmes résultats et les mêmes conséquences s'accroissent, notamment une struc- ture plus compacte, ce qui se traduit par une densité appa- rente, considérablement accrue, de la masse et une grande conductivité effective de la chaleur.
Ces changements peuvent être attribués à la mise de la masse fibreuses sous une forme compacte au cours des opérations d'agglutination,
<Desc/Clms Page number 11>
à l'introduction de matières de charge entre les fibres à part cela librement espacées ; et à la formation,, sur les fibres adjacentes et entre celles-ci, d'un ménisque humec- tant du liant ou agglutinant qui constitue, dans le produit fini, une paroi ou membrane obturante qui se poursuit d'une façon continue dans tout le volume de la masse et qui aug- mente aussi bien le poids que la conductivité calorifique de l'ensemble.
La présente invention offre un nouveau genre d'iso- lant qui est tout d'abord de composition minérale, résiste aux hautes températures et se caractérise par une structure fibreuse, ouverte et inconsistante, dans lequel les fibres sont disposées, au hasard et sont séparées ou espacées par un système d'espaces d'air capillaires, fins et continus.
Cet isolant a le pouvoir de conserver ses formes et, avec une densité apparente de 192,240 kg par mètre cube, la conductivité thermique "C" de ce produit nouveau se rappro- che de 0,0002. Les fibres sont réunies ensemble à 1endroit de leurs interstices ou points de contact, mais pas par des liants liquides obstruants ou des liants qui, partis d'un liquide, se sont solidifiés et tendent, par conséquent, à rapprocher les fibres les unes des autres et à constituer, pour les espaces d'air, des limites obstruantes arrondies.
Les fibres obtenues artificiellement et cristallisées sont réunies par enchevêtrement inhérent direct des fibres entre elles et par réunion à d'autres fibres organiques préformées ou des cristaux fibreux minéraux, tels que de l'amiante, qui sont d'une nature similaire et se comportent de la même façon.
A la base de la présente invention, on a constaté que des réactifs - et plus particulièrement des réactifs minéraux - qui sont susceptibles de former par réaction des cultures en forme de cristaux d'une nature fibreuse, pouvaient
<Desc/Clms Page number 12>
être amenés ou autorisés à développer les formations fibreu- ses de ce genre d'une façon prédominante, sinon exclusive, et complète, par la création d'un état de dispersion des réactifs et, concurremment avec celui-ci, d'une dispersion de fibres préformées, finement divisées, ou de spicules (c'est- a-dire des fibres qui possèdent déjà et (ou) qui dévelop- pent avant ou pendant leur préparation, une forme fibreuse, finement divisée d'une manière caractéristique, qui sera définie d'une façon plus détaillée ci-après),
présentant une grande quantité d'extrémités libres, fibreuses et fines, lesquelles servent de noyaux à 1* origine de la cristallisa- tion des réactifs formant des fibres et assurent ou facili- tent le développement de ces derniers sous la forme de cris- taux fins, et fibreux séparés.
Les fibres ou spicules d'activation préformées, qui servent ainsi d'instigateurs à la cristallisation initiale des produits de réaction (lesquels sont capables en soi de donner naissance à. des produits fibreux) dirigent leur développement sous la forme cristalline et peuvent être organiques ou minérales. Dans ce dernier cas, si elles sont convenablement dispersées, les fibres préformées et les cristaux de ségrégation dérivés des réactifs formant les fibres peuvent cristalliser entre eux et s'intégrer ainsi pour former une agglomération dispersée, continue mais filamenteuse, de cristaux fibreux, espacés.
L'expression "spiculation" employée dans la des- cription et le résumé, désigne un traitement de matières naturellement fibreuses, de l'amiante par exemple, au moyen duquel les faisceaux dans lesquels ces matières se trouvent habituellement sont séparés dans le sens longitudinal d'une manière suffisante pour que les filaments fibreux individuels qui en résultent présentent, en coupe transversale, des
<Desc/Clms Page number 13>
dimensions allant de 1/10 de micron à 3 microns, en largeur ou en épaisseur, à leurs extrémités ou sur toute leur lon- gueur. Le degré auquel ce traitement peut être porté et sa nature peuvent être régis, entre autres, par la matière fibreuse employée, par le type d'appareil dont il est fait usage, par la viscosité de l'agent dans lequel le traitement est effectué, et par le rendement obtenu.
Le terme "spicules" tel qu'il est employé au cours de la description et du résumé, désigne des particules fi- breuses (telles que celles qu'on obtient par le traitement de "spiculation"), qui se caractérisent par ce/qu'elles pré- sentent, à leurs extrémités, des dimensions en coupe trans- versale de 1/10ème de microns à 3 miBrons en largeur ou en épaisseur, et qui, sous le rapport de la longueur, peuvent être de grandeurs différentes.
Par exemple : - (A) dans le cas d'une spéculation complète de l'amiante,. dans un milieu d'une faible viscosité, tel que de l'air ou des suspensions aqueuses diluées, - des spicules de 10 à 1000 microns, dans lesquelles les dimensions indiquées ci-dessus persistent sur toute leur longueur ; dans le cas de spiculation partielle de l'amiante, comme dans le chauffage de la fibre dans des suspensions aqueuses plus concentrées (de 1 % # la % en poids) dans lesquelles les spicules mesurent typi- quement de 100 à 2000 microns de longueur, et sont habi- tuellement associées avec une légère proportion de fibres de la catégorie (A) ;
et (C) dans le cas d'une spiculation sous l'action d'un tourbillonnement rapide avec forte con- centration d'amiante dans un milieu liquide (par exemple 1 % à 10 % en poids, dans de l'eau), tel qu'on l'obtient dans l'appareil qui est représenté à. la figure 2, des spi- cules comportant une faible proportion de fibres dont les longueurs sont celles de la catégorie (A) et une plus forte proportion de fibres de longueurs supérieures à 1000 microns
<Desc/Clms Page number 14>
et caractérisées, en outre par des extrémités éraillées ou "en balai*,présentant un certain nombre de petits filaments fibreux dont les dimensions individuelles, en coupe trans- versale à leurs extrémités, quelle que soit la largeur, vont de 1/10ème de micron à 3 microns.
La viscosité des suspensions aqueuses résultantes, lorsque les solides présents sont au même degré de concen- tration, constitue une mesure du degré de spéculation obtenu.
Comme il a été dit ci-dessus, les fibres préformées, finement divisées, spiculées, peuvent être d'une nature organique. Dans ce cas, bien qu'elles soient capables de remplir le même but physique consistant à amorcer la cris- tallisation à partir de leurs extrémités libres et la forma- tion et la croissance distinctes sous forme de cristaux fibreux minéraux, les fibres organiques, en pareils cas, ne s'intégreront néammoins pas avec eux, d'une manière cohérente, dans le sens de la continuité dans la structure physique inhérente, bien qu'elles/présenter un certain degré d'intégration, en vertu de leur adhérence physique avec eux, en particulier à leurs extrémités libres.
Toutefois, dans l'un ou l'autre de ces cas, lors- qu'il s'agit de fibres minérales ou organiques préformées, les cristaux qui se forment par suite de la réaction des réactifs présents, peuvent également se développer librement entre eux, à l'endroit de leurs points de contact originel et former ainsi une masse fibreuse intégrale, dans la tota- lité du volume de la dispersion dans laquelle ils sont contenue:. La résistance du système filamenteux intégré, obtenu comme résultat, consiste dans la résistance inhérente cumulative à la traction que possèdent les cristaux eux- mêmes et les fibres organiques et minérales qui ont servi de noyaux dans la formation cristalline fibreuse.
<Desc/Clms Page number 15>
Dans un cas comme dans 1 autre., le système est celui de réactifs dissous moléculairement et (ou) dispersés par voie colloïdale, susceptibles de réagir de manière à former des cristaux minéraux en forme d'aiguilles fines caractéristiques ou possédant des propriétés fibreuses et croissant à la manière du glouteron (ressemblant aux duvets de chardons), qui sont amenés sélectivement à subir cette réaction et à propager ce genre de croissance en de nombreux points (souvent sous la forme de grappes de cristaux circu- laires radiaux) dispersés séparément les uns des autres suivant trois dimensions; à partir de ces points, les cris- taux sont libres et maintenus libres de s'étendre dans tou- tes les directions à travers le milieu liquide de dispersion, pendant toute la durée de leur réaction.
Cette croissance ne sera de préférence entravée que par suite du contact avec des cristaux similaires se formant dans des conditions analogues d'instigation et de croissance, après quoi ils peuvent poursuivre ensemble leur croissance a l'endroit où ils viennent mutuellement en contact. Ils peuvent également venir en contact avec les surfaces des fibres préformées, avec lesquelles ils peuvent croître ou se développer concur- remment (en adhérant les uns aux autres), au point ou aux points de contact entre eux, pour former des cristaux fibreux, solides.
Dans un cas comme dans l'autre de cette croissance par contact, la phase liquide et, par conséquent les viscosités et les formations de ménisques qui s'y rat- tachent, ne sont pas empêchées par la solidification mais sont remplacées par la séparation d'une croissance cris- talline inhérente des réactifs donnant naissance à des fibres, et habituellement par un gel qui prend ensuite bien moins de volume.
La caractéristique prédominante de la masse réac- tionnelle consiste, par conséquent, en ce que les réactifs
<Desc/Clms Page number 16>
sont présentés en des points si nombreux et dispersés d'une fagon si définie (auxquels leur réaction initiale et la for- mation ultérieure de cristaux peuvent avoir lieu) par les extrémités dispersées des fibres spiculées, que la cristal- lisation et la croissance de chaque fibre cristalline est en principe à une seule dimension et, en coupe transversale, de dimensions sensiblement colloïdales seulement, toutes deux en soi, et dans leurs contacts et intercroissances avec d'autres.
C'est pourquoi la présente invention a permis de constater que si des réactifs présentant la caractéristique de pouvoir former des produits d'une croissance cristalline fibreuse sont soumis à des conditions telles que ces pro- duits se formeront et que ces cristaux fibreux pourront croître librement, à partir de points d'origine très espacés et dispersés, et être maintenus dispersés au moins pendant une période de croissance substantielle, ils tendront former une masse de cristaux à fibres fines.
Ces cristaux comporteront une grande proportion d'espaces ou de vides, s'uniront directement avec ces points d'origine et aussi avec d'autres matières fibreuses (sans inclusions ou occlu- sions d'autres liants différents, tels que des liants adhé- sifs, des fusions cohésives, etc), développeront leurs caractéristiques individuelles, consistant a posséder de for- tes résistances à la traction et à la compression (en vertu de leur grand rapport de surface à volume et de leur action superficielle.), et demeureront séparés par des espaces capillaires, fins, allongés et continus, plutôt que par des espaces d'air sphériques, enfermés, avec surfaces pleines, opposées ;
ils présenteront, par suite, une faible densité apparente, des résistances relativement grandes à la compres- sion et à la traction, une faible conductivité calorifique,
<Desc/Clms Page number 17>
et, réciproquement, un grand pouvoir de calorifugeage.
Dans ce but, il a été constaté que la chaux et la silice, par exemple, si elles sont à l'état finement divisé et capables de réagir mutuellement, par exemple sous forme de solution aqueuse ou de suspension colloïdale,de chaux active ou hydratée et de silice active ou hydratée, tendent à réagir, - par exemple par application directe de la chaleur et de la pression - pour former du silicate de calcium hy- draté qui est susceptible de former des cristaux appropriés en forme daiguilles ou fibreux.
Dans les mélanges ordinaires de chaux et de silice (comme pour les briques silicocalcaires), le produit obtenu comme résultat aura une grande densité apparente (par exem- ple 1920 kg par mètre cube). Dans ces conditions, la réac- tion sera également plus ou moins incomplète, parce qu'une bonne partie de la silice n'est pas disponible pour réagir avec la chaux.
Mais, si la chaux est employée sous la forme de chaux vive, de chaux hydratée, ou de lait de chaux, contenant de préférence une forte proportion de chaux active (par exemple soluble dans le sucre), la réaction s'opérera d'une façon bien plus active et plus complète. Lorsque la silice est finement divisée, elle réagit davantage, mais sa condi- tion chimique a également son importance. On l''emploie de préférence sous la forme de silice "active", comme, par exemple, sous la forme de terre à diatomées ou de silice hydratée. La réaction est amorcée et facilitée par l'eau, la vapeur d*eau, une augmentation de pression, etc, et aussi par l'état de la chaux, comme dans l'hydratation contrôlée de la chaux en vue de produire du lait de chaux possédant le maximum d'activité.
La réaction de la chaux et de la silice peut être favorisée, conformément à la présente invention, de
<Desc/Clms Page number 18>
manière à donner comme résultat une transformation complète des deux matières en une masse de silicate de calcium dont une proportion considérable se présente à l'état de cristaux, en forme d'aiguilles séparés et de silicate de calcium hydraté d'une nouvelle forme moléculaire. On a constaté à présent que la répartition de ces cristaux en forme d'aiguille ou fibreux pouvait être favorisée et régie par la présence de particules convenablement préformées, fibreuses, spiculées et dispersées, ou de spicules, comme il a été dit ci-dessus, telles que de l'amiante, des fibres de papier, et leur équivalent.
En outre, la cristallisation tendra à se déve- lopper vers l'extérieur à partir de ces points d'origine qui sont constitués par les extrémités libres,, et de préfé- rence fraîchement fracturées, de fibres préformées. Par ce moyen, les cristaux fibreux qui se forment se dispersent et sont maintenus dispersés sous l'effet de leur propre croissance et par la spéculation des fibres préformées aussi bien que par l'eau (et la vapeur d*eau) dans laquelle et au moyen de laquelle ils sont formés: Apréa évaporation de la vapeur d'eau et de l'eau résiduaires d'entre la masse de fines aiguilles formées et entièrement cristallisées, les vides sont occupés par de l'air. (Il se produit également un retrait énorme dans le gel qui se forme habituellement au cours de la réaction).
Comme résultat, la masse dans son ensemble contiendra un volume d'air considérable, en sorte que la densité apparente peut être faible, d'une manière correspondante, et être considérablement inférieure à celle des matières isolantes 'lourdes*, -moyennes-, au .légères. connues jusqu'à présent dans l'industrie.
Le constituant fibreux ou "spiculé", préformé, lequel convient pour mettre ainsi la présente invention en pratique, peut, comme cela a déjà été dit, être d'origine ou de composition organique ou minérale, et possédera des pro-
<Desc/Clms Page number 19>
priétés et des possibilités d'application correspondantes.
Il se caractérise par l'ordre colloïdal des dimensions, dans la section transversale, à savoir de 1 à 3 microns, et des dimensions dans le sens de la longueur qui sont très supé- rieures aux dimensions en section transversale, mais qui sont encore de l'ordre des petites dimensions, par rapport aux fibres non traitées, par exemple de l'ordre de 10 à 1000 microns, de 100 à 2000 microns, ou au delà de 1000 microns.
Ces fibres sont, par conséquent, susceptibles de se disper- ser dans un milieu liquide tel que l'eau et de se maintenir dispersées pendant une période de temps considérable, sans perte appréciable d'uniformité ou sans déshydratation spon- tanée ou ségrégation du liquide y contenu, sous l'effet de la pesanteur, au repos.
Cette spiculation des fibres d'amiante ou autres fibres en vue de leur donner une section transversale de moins de trois microns et des longueurs égales à au moins trois fois leur diamètre a une certaine importance au point de vue de la répartition, comme on va le voir :
En supposant que chacune des fibres ait juste trois microns de diamètre et 10 microns de longueur, ces fibres seront à même de se tasser ou de se disperser par rapport à leurs extrémités (qui sont appelées à servir de centres pour amorcer la cristallisation originelle des aiguilles, prismes ou fibres d'hydrosilicate de calcium) à la manière d'un entrecroisement. Toutefois, ces fibres sont des solides et, il s'ensuit que deux fibres quelconques ne se croiseront pas dans le même plan. Elles s'entasseront.
La distance entre les surfaces des extrémités libres de ces spicules croisées serait d'environ 5 microns ou un peu plus. Or, l'intercalation d'une troisième fibre ou spicule préformée, disposée au hasard, sous trois dimensions, avec le plus grand rapprochement possible des deux premières, se tiendrait
<Desc/Clms Page number 20>
verticalement par rapport auxdites deux premières.
Ses faces seraient alors espacées d'au moins une des faces des deux autres spicules d'une quantité inférieure à 2 microns environ ou moins à l'épaisseur de la fibre.
Par conséquent, avec des fibres dont les longueurs ne dépassent pas trois fois environ leurs diamètres, les faces exposées, fracturées, et par suite susceptibles de réagir à la cristallisation et génératrices, seront plus rapprochées les unes des autres que les dimensions en coupe transversale de leurs propres extrémités libres. Il s'ensuit qu'un cris- tal croissant sur une desdites faces extrêmes, tendra à se confondre avec un cristal croissant sur une face extrême de fibre adjacente analogue, avant qu'il se soit développé sur une distance aussi grande que celle sur laquelle il s'est développé latéralement au delà de cette face. C'est la le genre de cristallisation que des poudres, par opposition à des fibres, produiront.
Sous ce rapport, il est également intéressant et significatif de constater que, d'une manière approximative, une pulpe ou suspension à 1 % (en poids) de spicules dans de l'eau correspondrait à un pourcentage en volume d'environ 0,4 %, avec de l'amiante d'un poids spécifique de 2,5.
C'est-à-dire que dans mille microns cubes de la suspension (c'est-à-dire un cube de dix microns de côté), il y aurait .quatre microns cubes d'amiante qui équivaudraient à une fibre d'amiante d'un micron carré et de quatre microns de longueur.
Si cette fibre occupait le milieu du cube de dix microns qui lui est assigné, elle serait à une distance de quatre microns et demi de la paroi du cube, de chaque côté, et de trois microns de la paroi du cube à chaque extré- mité. Par suite, elle présenterait une pellicule aqueuse
<Desc/Clms Page number 21>
d'une épaisseur égale à plusieurs fois son diamètre, de cha- que côté, et presque égale à sa longueur, aux extrémités.
Si les fibres immédiatement adjacentes, dans des cubes de liquide similaires adjacents de dix microns, étaient espa- cées d'une manière analogue et parallèles aux premières, ces fibres adjacentes seraient espacées de neuf microns, sur les côtés, et de six microns aux extrémités (ou d'une valeur intermédiaire entre ces chiffres, si les spicules étaient tournées dans différentes directions perpendiculaires ou angulaires les unes par rapport aux autres).
Si la longueur des fibres dépassait quatre microns, il y en aurait évidemment moins dans une suspension à, 1 %.
Il en serait de même si ces fibres étaient plus gran- des en coupe transversale. Par exemple, une spicule de 2 microns de longueur, de 2 microns d'épaisseur et de 8 mi- crons de longueur égalerait trente-deux microns cubes, et occuperait un espace égal à huit cubes de dix microns, ou un cube de 20 x 20 x 20, soit huit mille microns cubes.
Toutefois, dans un cube de ce genre, il y aurait un plus grand espacement, par exemple dix-huit microns d'avec la fibre voisine, orientée d'une manière analogue (parallèle) de chaque côté, et douze microns de la fibre voisine, orientée d'une manière analogue, à chaque bout.
Par suite, elle serait plus libre et plus susceptible de se débarrasser de la suspension, ou de se -déshydratera. C'est la la caractéristique des dispersions aqueuses d'amiante ou autres agglomérats et suspensions fibreux, plus longs ou moins défibrés.
D'autre part, si les dimensions de la fibre en coupe., transversale sont les mêmes que précédemment, par exemple 1 micron x 1 micron, mais si la concentration augmente,
<Desc/Clms Page number 22>
disons de 2 % en poids, en augmentant la longueur de chaque fibre, par exemple de quatre à huit microns, il arriverait alors que, dans la distribution décrite ci-dessus, les extrémités de ces spicules se rapprocheraient les unes des autres dans les limites de quatre microns, tandis que les côtés seraient à la même distance moyenne les uns des autres, comme précédemment.
Si les fibres restent à 1 x 1 micron x 4 microns de long (par exemple 4 % en poids dans la suspension), de manière qu'il y en ait, par exemple, quatre d'entre elles qui soient parallèles et à égale distance les unes des au- tres, latéralement, dans le cube de liquide de 10 microns, comme on le suppose ci-dessus, elles ne seront alors/séparées les unes des autres (par des pellicules d'eau) que de quatre microns et de quatre microns des spicules parallèles, orien- tées d'une manière analogue, dans les cubes de dix microns adjacents.
Il est évident que si les spicules venaient à gon- fler (latéralement), elles réduiraient encore davantage cette distance. C'est ainsi qu'une suspension à 4 % de spicules constitue la limite du travail libre des pulpes de papier ou d'aminante, en règle générale, sur une grande échelle. Or, les pulpes d'amiante de chrysotile (qui gonflent) forment une gelée solide à une concentration de 4 % à 6% en poids. Par suite, la concentration en travail libre de sa pulpe est d* environ 1 % en poids.
En d'autres termes, dans une suspension aqueuse des fibres ou spicules d'amiante (ou cellulose) préformées, les pellicules d'eau entourant ces fibres, sur une profondeur de deux à six microns, semblent être énergiquement adsorbées ou maintenues par les fibres et se repoussent fortement les unes les autres, de manière à produire et à entretenir la
<Desc/Clms Page number 23>
dispersion uniforme des fibres dans tout le volume d'eau dans lequel elles sont en suspension, même lorsque les fibres spiculées ne gonflent pas.
Les fibres spiculées, dispersées peuvent s'hydroly- ser et gonfler dans ces conditions (ou bien cette hydroly- sation et ce gonflement peuvent être encouragés),par exemple dans le cas de certaines sortes d'amiante, telles que de l'amiante de chrysotile, ou de fibres organiques finement divisées, telles que de la cellulose et ses dérivés. Ceci favorise encore davantage la dispersion et la permanence de ces dispersions.
Toutefois, les fibres d'amiante présentant les dimensions prescrites, qui ne gonflent pas, par exemple l'amiante bleue de Bolivie et l'amosite d'Afrique, se disperseront également dans de grands volumes d*eau et res- teront dispersées pendant de longues périodes de temps, sans former de dépôts spontanés, et donnent également satisfac- tion lorsqu'on les applique aux buts recherchés par la pré- sente invention.
Les meilleures conditions dans lesquelles la matière fibreuse puisse se présenter pour permettre d'atteindre les buts de la présente invention semblent donc être celles dans lesquelles les fibres comportent de nombreux ses extrémités libres, sont de dimensions presque colloïda- les en coupe transversale, et d'une longueur suffisante pour autoriser et propager une dispersion libre et uniforme a travers la totalité d'un volume de liquide, après avoir été mélangées avec celui-ci dans des proportions diluées (par exemple 1 % à 5 %), se dirigent et continuent de se diriger au hasard dans tout le liquide ou mélange liquide (dans lequel ces extrémités libres se maintiennent d'une façon prédominante espacées les unes des autres) et qui amorcent la formation originelle de cristaux en ces points séparés les uns des autres,
en dirigeant ainsi la formation progressive
<Desc/Clms Page number 24>
de cristaux sous une forme fibreuse à partir des points en question au lieu d'une cristallisation à partir de surfaces ou points solides étroitement contigus, comme c*est le cas dans les dispersions de poudres finement divisées dans les- quelles les trois dimensions de chaque particule sont toutes peu près les mêmes.
Il y a lieu de faire observer en particulier que les faces extrêmes des fibres spiculées préformées, qu'elles soient minérales et cristallines ou organiques et non cris- tallines, présentent des surfaces libres, fraîchement frac- turées, au lieu de surfaces de formations naturelles et par suite plus stabilisées. Elles agissent, par conséquent, comme centres originels pour la cristallisation des réactifs produisant des cristaux fibreux, en solution ou dispersion.
Etant donné que ces extrémités libres sont de dimensions limitées ou même colloïdales, il.s'ensuit que les dimensions des cristaux (semences) dont elles engendrent la formation sur elles-mêmes sont également limitées. La formation de cristaux extérieurs, sur les surfaces latérales naturelles des fibres ou cristaux préformés n'est pas favorisée autant (si même elle l'est) que la cristallisation progressive vers l'extérieur et radialement à partir de ces extrémités fracturées, une fois que cette cristallisation a été amorcée.
En outre, toute cristallisation depuis les parois latérales des fibres serait sujette à l'adhérence, attendu que la croissance de cristaux à partir des faces extrêmes de ces fibres fracturées implique des forces de cohésion ou de valences d'une combinaison interatomique.
Bien que la formation ultime de ces fibres organiques ou minérales préformées ne puisse être considérée comme étant déterminée d'une fagon cohérente et certaine, on admet ordinairement que les fibres organiques finement divisées,
<Desc/Clms Page number 25>
telles que la cellulose, que l'on prépare couramment, sont formées d'entités encore plus fines et plus petites, dési- gnées fréquemment sous le nom de micelles, qui sont également d'une nature fibreuse, c'est-à-dire qui sont longues compa- rativement à leurs dimensions en coupe transversale. On sait également qu'avec des fibres minérales, telles que de ltamiante, les masses fibreuses formées présentent un degré élevé de clivage dans deux dimensions se traduisant par la séparation facile de la masse en longues aiguilles cristal- lines et fibreuses.
Bien que le degré ultime de la sépara- tion qui peut être effectuée n'ait pas été déterminé, on sait qu'elle peut s'opérer à des dimensions extrêmement faibles, dans les deux sens transversaux. Bien que les longueurs de ces fibres fines soient inévitablement réduites dans des proportions considérables par la fracture, dans les opérations de ce genre, la nature fibreuse persistera et pourra être maintenue d'une manière effective de manière à présenter des longueurs sensiblement plus grandes que les dimensions en coupe transversale, comme il est décrit ci- dessus.
Une cause fondamentale de cette matière fibreuse de 1* amiante est attribuée au fait que les atomes de sili- cium et d'oxygène y associés sont proportionnés et réunis en forme de chaîne, dans le sens longitudinal des cristaux fibreux. Cette union est de l'ordre d'une valence primaire et donne, par conséquent, aux fibres une résistance considé- rable à la traction, dans le sens longitudinal, ce qui con- traste avec la faiblesse de l'union entre les fibres dans le sens transversal. Cependant, après fracture transversale du cristal fibreux individuel (ou ultime), il est à remar- quer qu'il s'effectue ainsi une rupture dans la chaîne des atomes de silicium et d'oxygène de la structure des cristaux.
<Desc/Clms Page number 26>
Par suite, les forces de cohésion ou de valeur correspondan- tes du silicium et de l'oxygène qui ont constitué la résis- tance longitudinale à la traction des cristaux fibreux sont libérées pour assurer l'union physique ou chimique sur la face fracturée.
Selon la présente invention, ces faces libres de cristaux fibreux sont multipliées considérablement et dis- persées dans un grand volume (d'eau) par spiculation, comme défini ci-dessus, et constituent, par suite, des centres de cristallisation d'une quantité au moins égale (ou bien supé- rieure) de produits de la chaux active et de la silice ac- tive (et d'eau), en vue de la formation sur ceux-ci, par union chimique et croissance, de fins cristaux, en forme d'aiguilles ou fibreux, de silicate de calcium hydraté.
Or, il est dans la nature de cette culture de cristaux que les cristaux de silicate croissants forment une chaîne silicium- oxygène constituant un prolongement réel de la chaîne sili- cium-oxygène des cristaux fibreux fins d'amiante spiculée qui ont été divisés par la spiculation. Ils seront également maintenus séparés au hasard grâce à la disposition au hasard des longues et fines spicules et amenées à former des cris- taux longs et fibreux eux-mêmes.
Par conséquent, la formation et la croissance de ces cristaux fibreux en partant des extrémités des spicules de fibres préformées et leur union avec celles-ci et entre elles, se traduisent par une masse fibreuse enchevêtrée dont la force ne se mesure pas par la force d'adhérence des liants entre eux ou entre eux et les fibres préformées (or- ganiques ou minérales), mais par la résistance à la traction intégrée des forces de cohésion des fibres cristallisées elles-mêmes. En fait, lorsque deux cristaux fibreux crois- sants se rejoignent et que leur intersection se forme par
<Desc/Clms Page number 27>
cristallisation mutuelle par suite de la réaction chimique, le produit résultant constitue une formation unitaire d'une force chimique cohésive inhérente et non pas une formation de contact extérieure, inclusion ou adhésion.
Par exemple, si le constituant silicié réactif, finement divisé, dont il est question plus haut et la chaux dispersée ou dissoute, dans de l'eau de chaux par exemple, sont dispersés dans un très grand volume d'eau, si les particules (ou solution) maintenues dans cet état de large dispersion avec des fibres d'amiante finement spiculées et si l'interréaction pour former du silicate de calcium hydraté s'effectue, les cristaux en forme d'aiguilles de silicate de calcium hydrate seront amenés a croître sous une forme plus longue et plus fine et à présenter une masse dis- persée, emmêlée, de cristaux fibreux dans tout le volume deau dans lequel les réactifs (et tous organes de généra- tion de ce genre) ont été maintenus en suspension pendant la réaction.
En outre, les cristaux de ségrégation et de for- mation s'uniront dans une mesure considérable, au cours de leur croissance, aux points de contact entre deux ou plus de deux cristaux et s'entrelaceront alors pour former un lattis à jours, entretissé, d'une disposition et d'une structure permanentes.
Après achèvement de la cristallisation et de la croissance des cristaux et extraction ultérieure de l'eau résiduaire ainsi que de tous gels contenant de l'eau qui se trouvent entre ces cristaux, (ce qui, en fait, constitue le cas, selon les observations faites), la masse présente, entre les fibres (et à travers les pellicules de gel), d'innombrables vides ou espaces d'air qui sont d'une nature continue et capillaire et communiquent entre eux, au lieu d'être complètement entourés ou bouchés par une matière solide telle que les agglutinants ou parois continus qui les
<Desc/Clms Page number 28>
caractérisent les et sont inhérents aux structures des matières isolantes employées jusqu'à présent.
En faisant usage d'un gel d'une dispersion volumi- neuse dans le but de maintenir ou de favoriser, pendant la réaction, la dispersion des réactifs et les fibres crois- santes, il est possible de mieux conserver la consistance, la constitution et la dispersion uniformes de la composition employée pour la réaction, ainsi que de maintenir cette der- nière dans cet état pendant tout le temps qui est nécessaire ou qui convient pour compléter la réaction. En même temps, cette composition peut, grâce à une légère agitation, être soumise à un libre écoulement de liquide de matière plas- tique, ou autre écoulement analogue, qui pourra lui donner toutes formes ou dimensions désirées.
Si la masse formée est ensuite maintenue au repos, le mélange peut être ramené l'état de gel et amené à réagir ou à être soumis à des conditions appropriées pour amorcer, favoriser et compléter sa réaction, en vue de la formation, dans toute la charge, d'aiguilles fibreuses de silicate de calcium hydraté, qui prennent par conséquent les formes, les dimensions et les volumes qui leur sont imposés. La masse cristalline dévelop- pée en partie ou en totalité peut être soumise à des trai- tements modifiés ou entièrement différents en vue d'appli- cations et de résultats spéciaux.
Cest ainsi qu'on peut la retirer du dispositif de moulage et que la réaction peut être complétée en prolongeant la durée du traitement, en soumettant la masse à des tempé- ratures et des pressions plus élevées etc, dans un récipient différent, avec ou sans séchage, suivant le cas.
Si on le désire, le développement des cristaux et la réaction complète de tous les ingrédients de la charge entière peut s'effectuer dans le dispositif de moulage ori- ginel avant leur retrait. Dans un cas comme dans l'autre,
<Desc/Clms Page number 29>
lhumidité résiduaire sera finalement retirée, de toute ma- nière convenable, après quoi le produit est prêt à être utilisé.
Le gel, qu'il soit formé au cours des réactions ou qu'il soit ajoute à la charge, peut entrer ou ne pas entrer dans la réaction au cours de laquelle se forment les cristaux.
S'il y entre, le moulage ou coulage ultérieur de la masse peut interrompre la formation des cristaux et réduire par conséquent la résistance potentielle finale du produit. Tou- tefois, si le gel est ajouté à la composition et à la réac- tion de cristallisation, le moulage et le versement de la masse de gel peuvent s'effectuer sans affecter la structure de formation des cristaux et la résistance du produit cris- tallisé s'ils sont effectués et complétés avant que l'inter- croissance abondante des cristaux se soit produite.
Une caractéristique de cette réaction distincte, individuelle, qui forme des cristaux, consiste en ce que les aiguilles de silicate de calcium hydraté, à mesure qu'elles se ferment à l'aide du milieu en suspension dans lequel les réactifs sont contenus sont d'un volume bien moin- dre que le volume total de la masse dans laquelle ils se forment. Le produit se compose par conséquent, d'une façon typique, d'un système filamenteux d'un réseau de cristaux unifiés de petites dimensions, en principe colloïdales en coupe transversale, et lorsque la chaux et la silice ont sensiblement achevé leur réaction, l'ingrédient principal, ou de préférence le seul ingrédient restant dans la masse de la charge est de l'eau ou de la vapeur d'eau, qui sont tous deux expulsés définitivement, après séchage, et rempla- cés par de l'air.
Lorsque d'autre matières sont contenues dans la charge de réaction, comme décrit ci-dessus, par exemple pour servir d'agent de suspension ou de gel, ou dans d'autres buts,
<Desc/Clms Page number 30>
ils peuvent y rester. C'est ainsi que de la cellulose fi- breuse finement divisée, de la pâte à papier par exemple, peut servir a la fois de fibre spiculée et de gel. Dans ce cas, les fibres de cellulose restent évidemment entre les aiguilles cristallisées de silicate de calcium hydraté, même après que l'eau et la vapeur d'eau ont été expulsées.
Mais, bien que les fibres de cellulose puissent augmenter les propriétés calorifuges de la masse, aux températures ambiantes, elles tendront à être réduites à la température de l'eau bouillante, ou au-dessus, ou bien la cellulose tendra à être modifiée ou détruite par carbonisation et en tombant des espaces dans lesquels elle était maintenue précé- demment. Cette matière ne constituerait, par conséquent, pas un adjuvant permanent convenable des matières calorifuges destinées à être employées à des températures très élevées, bien qu'elle servirait à faciliter la formation et la cris- tallisation dispersées des aiguilles de silicate de calcium hydraté, à l'état de formation fibreuse entremêlée au hasard et intégrée sous forme de masse, pour pouvoir être utilisée aux moyennes ou basses températures.
D*autre part, on a constaté que, en incorporant cer- taines substances minérales, qui sont à la fois fibreuses, susceptibles de former un gel et conservant leur forme..d'ai- guilles ou forme fibreuse, par exemple de l'amiante de chry- sotile, il pouvait se former une structure dispersée, entre- tissée, de cristaux fibreux de silicate de calcium hydraté et de cristaux d'amiante fibreux, constituant, dans toute la masse, une fine structure fibreuse continue, un entretis- sage intégral existant entre les deux sortes de fibres et le gel, cette structure étant solide, d'un volume et d'une masse spécifique faibles capable de résister aux hautes températures et disposée au hasard, tout en conservant le
<Desc/Clms Page number 31>
caractère fin,
inconsistant et ouvert de la structure fi- breuse de la masse dans son ensemble et en possédant égale- ment à la fois les résistances à la compression et à la trac- tion des deux constituants fibreux individuels ultimes, eux-mêmes.
Cette fine structure fibreuse des cristaux fibreux entrelacés et croissant les uns dans les autres se distingue du type occlusif de liant ou agglutinant, fibre à fibre, obtenu par mouillage, fusion ou imprégnation et(ou) des agglutinants, ou imprégnations analogues, qui ont été utili- sés précédemment dans l'industrie. Ces derniers se distinguent de l'intercroissance de fibres cristallines'fines du fait qu'ils présentent une structure continue, plus consolidée, qui est par inhérence d'une densité apparente bien plus gran- de et qui d'une surface à l'autre renferme également un plus grand volume de structure solide, continue à travers laquelle la chaleur peut facilement passer, se dissiper et se perdre.
En même temps, comme les vides ou pores de la matière fi- breuse, obtenue conformément à la présente invention, ne sont pas bouchés ou fermés, il s'ensuit que les ouvertures exis- tant entre les fibres et les cristauxeux-mêmes et leurs jonctions les unes avec les autres sont atténuées et présen- tent des petites dimensions telles que les espaces, corps et surfaces orientées pour les courants d'air de radiation et de convexion qui les traversent sont brisés, dispersés d'une manière effective et empêchés de transférer progressi- vement ou rapidement la chaleur à travers l'ensemble de la masse, dans un sens quelconque, par convexion, par conduc- tion ou par radiation.
Ce système de formation de cristaux continus, filamenteux, fins et de petits espaces d'air capil- laires, atténués, continus qui interviennent entre ces cris- taux et les séparent, constitue par conséquent un produit qui,
<Desc/Clms Page number 32>
dans son ensemble, est d'une faible conductivité thermique, mais possède, au contraire, un grand pouvoir isolant, tout en possédant, à un degré élevé, le pouvoir de conserver ses formes, une grande résistance à la traction et une densité apparente très faible.
En exemple de l'application pratique de l'invention à la fabrication de matières calorifuges, et plus spéciale- ment de celles qui ont une faible densité apparente et une faible conductivité, va être décrit en regard du dessin an- nexé dans lequel :
La figure 1 montre un schéma de 1écoulement, et
La figure 2 est une vue plus ou moins schématique d'un dispositif convenable pour spiculer la fibre d'amiante.
On commence de préférence par traiter le constituant amiante en le réduisant, de l'état brut dans lequel il se trouve dans la mine approximativement à, un degré d'unifor- mité et de pureté dans lequel il est relativement débarrassé des minéraux non fibreux et autres impuretés. Par exemple, l'amiante non traitée peut se composer de fibres d'amiante de chrysotile présentant les dimensions suivantes :
25 % passant à travers un tamis à mailles de 12,7 millimètres et retenus sur un tamis à mailles de 6,35 milli- mètres (spécification de l'amiante canadienne),
50 % retenus sur un tamis de 2 millimètres
25 % passant à travers un tamis de 2 millimètres.
Cette fibre d'amiante est ensuite mélangée dans le réservoir 1, figure 1, avec de l'eau constituant un véhicule liquide. Dans l'exécution de cette opération, on peut employer avantageusement une boue relativement diluée, obtenue, par exemple, en mélangeant, au moyen d'un malaxeur 2, 1 à 5 parties en poids de fibre, avec 99 à 95 parties d'eau, pour former un mélange uniforme. On soutire ensuite ce mélange
<Desc/Clms Page number 33>
par le tuyau 3, commandé par la vanne 4, pour l'amener à la pompe 5, d'où il peut revenir, à travers le passage de sor- tie 6 et le tuyau 7, par suite de 1* ouverture de la vanne 8, dans le réservoir 1, la vanne 9 donnant accès au dispositif de spiculation 10 restant fermée.
Le dispositif de spiculation 10 comprend un moteur 11 (du type triphasé par exemple), destiné à actionner l'ar- bre 12 qui passe dans la chambre fermée 13 et porte, sur son extrémité intérieure, un plateau conique en acier trempé 14, muni, sur sa face conique 16, de cannelures radia- les 15 et maintenue, d'une manière précise et réglable, à distance d'une lame racleuse circulaire 17 dont la surface est parallèle à la surface du plateau conique 14 et est main- tenue fermement dans une position fixe. Le jeu entre le dis- que ou plateau conique et la lame de raclage est de l'ordre de 3 à 5 dixièmes de millimètre environ.
Le plateau 14 tourne de préférence à une grande vitesse (par exemple à 3600 tours-minute) et de préférence sous une charge maximum constante, comme l'indique l'ampèremètre 18 (par exemple 70 ampères, sur le moteur employé dans le présent cas), qui indique la spiculation la plus efficace de l'ensemble de la masse.
Le rotor de spiculation marchant à toute vitesse, on ouvre alors la vanne 9 livrant le passage â travers le tuyau d'admission et dans la chambre 19 qui est du côté commande ou côté tronqué du plateau. La boue entre ensuite dans la chambre, d'abord sous l'impulsion de la pompe 5, puis sous l'effet de la force centrifuge du rotor et du plateau 14 qui l'entraîne dans et à travers 1*espace libre existant entre la face du disque ou plateau et la lame de raclage.
Dans cette opération, les fibres d'amiante sont tordues et désagrégées ou séparées les unes des autres sui- vant leurs plans de clivage longitudinaux et sont également
<Desc/Clms Page number 34>
fracturées et éraillées ou "balayées" transversalement, ce qui donne comme résultat, à leurs extrémités, un nombre multiplié un grand nombre de fois de minces entités fibreu- ses, distinctes qui se caractérisent, en règle générale, par de petits diamètres (par exemple /10e à 3 microns), dans lesquelles le rapport entre la longueur et la section transversale les caractérise en tant que fibres, contrairement aux granules fins dans lesquels les trois dimensions sont toutes sensiblement du même ordre,
ainsi que de cette catégo- rie de fibres qui sont d'une longueur telle qu'elles provo- quent l'entretissage et la formation de grumeaux qui carac- térise les fibres d'amiante non traitées ou non spiculées, d'une longueur excessive.
A mesure que la boue sort du spiculateur, elle est recueillie dans la chambre 20, d'où elle peut passer dans le conduit de sortie 21 et de la, à travers la vanne 22 et le tuyau 23, dans un second réservoir 24 qui est également muni d'un agitateur 25.
Lorsque toute la boue préparée dans le réservoir 1 a ainsi passé à travers le spiculateur et est recueillie dans le réservoir 24 on inverse le fonctionnement du dispo- sitif. Ce résultat est obtenu en fermant les vannes 4, 8 et 9, branchées sur les conduits reliés au réservoir 1 et en ouvrant la vanne correspondante 26 du tuyau 27, la vanne 28 du tuyau 29 et, plus tard, la vanne 30 donnant accès au conduit d'admission dans le dispositif de spiculation 10, et également en ouvrant la vanne 31 du tuyau 32 revenant du passage de sortie 21 du spiculateur dans le réservoir 1, toutes ces vannes ayant été préalablement fermées.
En faisant alors fonctionner la pompe et le dispo- sitif de spiculation comme on l'a fait précédemment, la charge de boue subira un second traitement analogue au
<Desc/Clms Page number 35>
premier et sera ensuite déchargée dans le réservoir 1, jus- qu'à ce que toute la charge ait été traitée de cette manière une seconde fois.
Ces opérations peuvent ainsi être inversées et répé- tées autant de fois qu'on le jugera nécessaire ou désirable.
Toutefois, pour assurer la réduction effective des fibres à un degré qui convient au but proposé, il a été constaté à maintes reprises que deux ou trois passes suffisaient.
Lorsque la boue a acquis le degré de spiculation désiré, on ferme toutes les vannes précédentes à l'exception de la vanne (4 ou 26) de la canalisation allant du réservoir contenant la charge achevée de boue d'amiante spiculé, à la pompe 5, et on ouvre la vanne 33 qui va du passage de sortie de la pompe, à travers le tuyau 34, au réservoir mélangeur 35. En faisant fonctionner la pompe 5, celle-ci livrera alors toute la charge au mélangeur 35.
Le mélangeur 35 est constitué par un cylindre hori- zontal d'un type courant avec une paire d'ailettes mélangeu- ses hélicoïdales, en forme de ruban, à pas opposés.
Avant d'introduire dans le malaxeur, là bouillie d'amiante préparée, on hydrate une suspension de chaux vive finement,pulvérisée (par exemple pouvant passer à travers un tamis de 150 microns et même plus fins) à l'aide d'eau qui est à la température ambiante et en quantité suffisante pour assurer une suspension nettement liquide, de préférence à une température de 71 à, 93 C environ. La quantité d'eau employée est telle qu'elle formera, dans le mélangeur, une composition présentant la consistance, la dispersion et la suspension désirées. Par exemple, cinq fois autant d'eau que de chaux vive, en poids, donneront une extinction effec- tive, une dispersion et une boue satisfaisante comme résultat.
Lorsque la chaux est complètement hydratée et dispersée dans
<Desc/Clms Page number 36>
l'eau du mélangeur, la bouillie de fibres d'amiante spiculé, est aspirée, mélangée intimement, puis additionnée de la quantité voulue de silice finement divisée, de terre à dia- tomées ou autre matière analogue en poudre fine et sèche, le malaxage étant poursuivi jusqu'à ce qu'on ait obtenu une dispersion complète et uniforme.
Des exemples typiques et représentatifs de composi- tions susceptibles d'être préparées en procédant selon la présente invention sont les suivants :
I
EMI36.1
<tb> Chaux.................. <SEP> 30 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> par <SEP> exemple <SEP> 30 <SEP> kg
<tb>
EMI36.2
Farine de quartz ........ 25 au.. 25 kg Terre a diatomées ....... 35% ' 25 kg Amiante (battu) ......... 15 8... 15 kg
EMI36.3
<tb> Amiante <SEP> (non <SEP> traite) <SEP> 5 <SEP> % <SEP> " <SEP> " <SEP> 5 <SEP> kg
<tb>
EMI36.4
Eau avec de l'amiante ...350,o du ppids to¯8 360 kg
EMI36.5
<tb> tal <SEP> de <SEP> matières <SEP> solides
<tb>
EMI36.6
Eau avec de la chaux 50 % du poids to-8 " 150 kg
EMI36.7
<tb> tal <SEP> de <SEP> matières <SEP> solides
<tb>
II
EMI36.8
Chaux ...... * # ,## .
# s o # 30 $ en poids par exemple 30 kg Terre â diatomées ...... 50 m v a u 50 kg
EMI36.9
<tb> Amiante <SEP> (comme <SEP> préparé
<tb>
<tb> dans <SEP> 1appareil <SEP> de <SEP> la
<tb>
EMI36.10
figure 2) 20 j " u a a 20 kg
EMI36.11
<tb> Eau <SEP> avec <SEP> de <SEP> l'amiante <SEP> .. <SEP> 400 <SEP> % <SEP> du <SEP> poids <SEP> to-" <SEP> " <SEP> 400 <SEP> ou
<tb> tal <SEP> de <SEP> matières <SEP> solides <SEP> jusqu'à <SEP> 470 <SEP> kg
<tb> Eu <SEP> avec <SEP> de <SEP> la <SEP> chaux.... <SEP> 150 <SEP> % <SEP> du <SEP> poids <SEP> to-" <SEP> " <SEP> 130 <SEP> ou
<tb> tal <SEP> de <SEP> matières <SEP> solides <SEP> jusqu'à <SEP> 150 <SEP> kg
<tb>
III
EMI36.12
<tb> Chaux..................
<SEP> 30 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> par <SEP> exemple <SEP> 30 <SEP> kg
<tb>
EMI36.13
Terre â, diatomées 50 p 50 kg
EMI36.14
<tb> Amiante <SEP> (comme <SEP> préparé
<tb>
<tb> dans <SEP> l'appareil <SEP> de <SEP> la
<tb>
EMI36.15
figure 2) 20,il n # # 20 kg Eau avec de l'amiante .. 85o ,br0 8 50 kg
EMI36.16
<tb> Eau <SEP> avec <SEP> de <SEP> la <SEP> chaux <SEP> ... <SEP> 150 <SEP> % <SEP> du <SEP> poids <SEP> to- <SEP> 150 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> tal <SEP> de <SEP> matières <SEP> solides
<tb>
<Desc/Clms Page number 37>
IV
EMI37.1
<tb> Chaux <SEP> ............... <SEP> 33 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> par <SEP> exemple <SEP> 33 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Farine <SEP> de <SEP> quartz <SEP> ....
<SEP> 60 <SEP> % <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> 60 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Amiante <SEP> (complètement
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> spicule, <SEP> par <SEP> exemple
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> à <SEP> sec <SEP> dans <SEP> une <SEP> suspen-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> sion <SEP> d'air) <SEP> 7 <SEP> % <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> 7 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Eau <SEP> avec <SEP> de <SEP> la <SEP> chaux <SEP> 150 <SEP> % <SEP> du <SEP> poids <SEP> to-" <SEP> " <SEP> 150 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> tal <SEP> de <SEP> matières <SEP> solides
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Eau <SEP> .................. <SEP> 100 <SEP> % <SEP> du <SEP> poids <SEP> to-" <SEP> " <SEP> 100 <SEP> kg
<tb>
tal de matières solides
L'opération de malaxage demande habituellement de 30 minutes à une heure.
Lorsqu'elle est achevée, on arrête le malaxage et on retire la bouillie que l'on peut couler, sous l'action de la pesanteur, dans des moules ou bassines métalliques 36 ou autres récipients analogues, qui sont de préférence minces et bons conducteurs de la chaleur, que 1' on place ensuite dans une chambre 37 et que l'on soumet à l'action de la vapeur vive, saturée, à une pression de 8,4 kg/cm2 par exemple pendant trois heures pour amener la charge à la température voulue, en les maintenant pendant une période de douze heures sous une pression constante, en les laissant refroidir et en laissant la pression tomber à la pression atmosphérique pendant une période de cinq heures environ. On peut les retirer ou les laisser refroidir davan- tage.
On constatera que la charge moulée a durci en con- servant ses dimensions et sa forme originelles, sans sépa- ration d'eau appréciable, ni abandon par retrait de ses dimensions et de sa forme originelles.
On peut, par conséquent, retirer des bassines le produit moulé et éliminer l'eau qu'il renferme, en séchant dans un sécheur/a une température variant entre 1210 et 176 C environ, ce qui laisse un produit présentant la forme et les dimensions qui lui ont été données par les moules, ainsi qu'un poids égal à celui des constituants solides du mélange de réaction seulement (plus l'eau de
<Desc/Clms Page number 38>
cristallisation en combinaison avec l'humidité absorbée, ainsi que* l'eau absorbée, s'il en existe)d'ou. l'eau de dis- persion a été extraite et qui est, par conséquent, d'une faible densité apparente.
Par exemple un produit de ce genre (notamment celui qu'on obtient selon la formule II), révèle une densité appa- rente d'environ 176 kg, par mètre cube,et possède une con- ductivité d'environ 0,0002, aux températures s'élevant jus- qu'à 205 C environ du côté chaud, si le coté froid est à une température d'environ 65, 5 G.
Cette densité apparente peut être déterminée d'après la concentration en matières solides contenues dans la bouillie originelle de laquelle elle a été tirée et qui s'est durcie. Et comme il n'y a eu aucun changement appré- ciable de volume au cours de l'opération, le produit aura, en kilogrammes par mètre cube, sensiblement la même densité apparente que la bouillie originelle, d'après ses constituants solides (plus l'eau de cristallisation et (ou) l'eau blo- quée de toute autre manière), les vides étant, dans un cas, comblés par de l'eau liquide et, dans l'autre cas, par de l'air.
Il est évident qu'on pourrait obtenir d'autres pro- duits, en préparant des bouillies d'amiante spiculé, dans lesquelles on pourra utiliser dans de nombreux autres buts le pouvoir de suspension nettement prolongé ou permanent de cet amiante. Par exemple, celui-ci peut servir à effectuer et entretenir la dispersion de matériaux bien plus lourds ou de grandes proportions de réactifs, au cours de la réac- tion ou d'autres traitements, que le produit doive présenter une faible ou une forte densité apparente.
Conformément à la présente invention, le degré de spiculation aussi bien que la proportion de fibres courtes par rapport aux fibres longues sont réglés et déterminent,
<Desc/Clms Page number 39>
à leur tour, les propriétés que 1*on désire donner au pro- duit. Sous ce rapport, la présente invention diffère fonda- mentalement des autres tentatives qui ont été faites.
Par exemple, pour fabriquer des matières structu- relles d'une densité élevée, contenant une plus grande pro- portion de réactifs cimenteux solides et des produits de réaction, on a constaté que l'amiante entièrement spiculé, de la catégorie(A) comme défini ci-dessus, constituait la matière la mieux appropriée pour augmenter l'ultime résis- tance à la flexion de ces produits.
Pour fabriquer des pro- duits d'une faible densité, destinés à servir de calorifuge capable de conserver sa forme, renfermant une quantité com- parativement faible de réactifs, formant ciment, solides, et de produits de la réaction, on a constaté que l'amiante spiculé partiellement, appartenant à la catégorie (C) comme défini ci-dessus, communiquait une résistance relativement grande à la flexion, comparativement aux produits d'une faible densité apparente obtenus jusqu'à présent, ainsi qu'une résistance résiduelle élevée, après fracture initiale du liant ou agglutinant formant ciment.
L*amiante spiculé peut être tiré de différentes sor- tes d'amiante du commerce, en traitant une suspension de cet amiante par un fluide (gazeux ou liquide) dans un ins- trument ou appareil qui subdivise les fibres sous l'effet de l'attrition du tourbillon cylindrique du fluide tournant à de grandes vitesses angulaires. Cette désagrégation peut s'effectuer dans divers moulins établis pour fonctionner à l'air comprimé, ou en employant de la vapeur surchauffée, à haute pression, en tant qu'agent fluide, elle peut également être obtenue en brassant une suspension diluée d'environ 5 %, plus ou moins, en poids (de 1 à 10 %) d'amiante dans de l'eau, au moyen d'un ou plusieurs agitateurs à hélice,
<Desc/Clms Page number 40>
tournant à grande vitesse, ou bien encore en chauffant cette suspension dans un pilon a pâte à papier.
Toutefois, dans chacune de ces opérations, le traitement est mené à un degré beaucoup plus intense et se prolonge bien au delà qu'il est d'usage avec ces procédés et appareils destinés tout d'abord à la préparation des pâtes, dans le but d'obtenir le degré voulu de réduction des dimensions de fibres et la proportion voulue de matière fibreuse par rapport à la dimension ou aux dimensions qui caractérisent l'amiante spiculé. De cette manière, on peut obtenir, par un traitement prolongé ou répété, dans l'appareil représenté, une fibre d'amiante entièrement spiculé, d'une suspension à 1 % en poids.
Le résultat net de ce traitement est de désagréger les fais- ceaux de spicules ou le contenu en fibres des différentes sortes d'amiante du commerce, pour les amener à. leur état ultime de spicules, mais sans détruire leurs caractéristiques de longueur de fibres par rapport à leurs dimensions en section transversale.
Conformément à ce qui vient d'être dit, les fibres spiculées ou 'spicules' se caractérisent par ce fait qu'elles sont capables de former une suspension relativement perma- nente ou statique dans l'eau; par exemple, celles qui sont dans des concentrations de 1/10 % à 2, 5 % (ou davantage), en poids, ou de 1/25 à 1 % (ou davantage), en volume, sont par elles-mêmes capables de résister à la ségrégation sous l'effet de la pesanteur, pendant une période de plusieurs heures (ou même plusieurs jours).
Cette dispersion statique et cette suspension pro- longée de fibres fines spiculées constituent, par consé- quent, un système de dispersion dans lequel on peut obtenir de nombreuses conditions inhabituelles et des réactions et résultats caractéristiques nouveaux.
<Desc/Clms Page number 41>
C'est ainsi que d'autres matières fibreuses, matières granuleuses, ou réactifs solides, finement divisés (ou en solution), qui ne sont pas capables de demeurer en suspen- sion dans des liquides pendant un temps prolongé, peuvent être mélangés avec ces derniers, et que le mélange résultant acquèrera le pouvoir de former et de maintenir une suspension statique, uniforme, prolongée ou permanente, sans qu'il se produise de ségrégation appréciable, pendant une longue période de temps. En conséquence, diverses réactions et autres modifications peuvent s'effectuer dans toute la masse de ces suspensions à trois dimensions et être réglées successivement à des degrés définis (1 ) d'amorçage de cette réaction, (2) d'activation ou de réglage, à n'importe quelle phase désirée, ou (3) d'achèvement.
En outre, d'autres opérations peuvent accompagner, ou intervenir entre ces phases successives de réaction phy- sique et (ou) chimique dans le système, comme, par exemple, la mise en forme ou le moulage de la masse avant d'amorcer la réaction, après amorçage ou après que la réaction a été facilitée, à tout degré voulu.
De plus, des traitements ultérieurs peuvent être exercés sur le mélange résultant, à un stade d'opération quelconque choisi, suivant les caractéristiques des condi- tions et des propriétés ainsi acquises et suivant les chan- gements et résultats désirés.
Par exemple, dans les exemples spécifiques décrits ci-dessus, il se forme, lorsqu'on emploie une chaux et une silice réactives (légèrement en excès des proportions molé- culaires) et en poussant la réaction jusqu'à son achèvement complet, un nouveau silicate de chaux hydraté composé de CaO, SiÛ , NH2O qui, à l'examen aux rayons X, révèle une nouvelle structure qui le distingue de tous les silicates de chaux connus.
<Desc/Clms Page number 42>
On suppose que, dans le réseau statique, continu, mais a filaments ouverts, des spicules en suspension qui sont, d'une manière caractéristique, capables de se maintenir dans une telle disposition et une telle dispersion, dans la tota- lité du volume d'eau dans lequel ce réseau est formé, de nom- breux réactifs, tant en solution que sous la forme de solides de petites et comparativement grandes dimensions sont rendues susceptibles d'exercer une réaction réglable aussi bien chimique que physique.
C'est ainsi que dans les charges décrites ci-dessus, la chaux est présente à la fois en solution et à l'état de particules de dimensions colloïdales pouvant aller jusqu'à être visibles. La silice est également présente en morceaux de petite taille, soit sous la forme de farine de quartz, soit sous celle de terre de diatomées pulvérisée, bien que certaines particules de cette dernière puissent être consi- dérablement plus grandes que les,spicules fibreuses. La silice est également capable de passer en solution. Il s'en- suit qu'on peut prévoir la réaction entre la chaleur dissoute et la silice dissoute.
En outre, grâce à la porosité ou à la perméabilité, ainsi quia la nature amorphe et active de la silice contenue dans la terre de diatomées, la solu- tion et la suspension de chaux sont susceptibles de pénétrer, d'une fagon relativement libre, dans les grandes particules de terre de diatomées. De plus, la chaleur dissoute est capa- ble, dans ces conditions, de réagir avec un grand nombre de fois, 35 fois par exemple, son équivalent moléculaire de silice et de disperser ou dissoudre la combinaison résultante dans le milieu aqueux environnant. UneCombinaison de peut être considérée comme formant une longue chaîne de sili- cium et d'oxygène, combinée, à ses extrémités, avec une molécule de chaux.
<Desc/Clms Page number 43>
Cette action aura évidemment pour effet de désagréger rapidement et complètement et de dissoudre, au moins momen- tanément, la silice ou la terre de diatomées, le taux hors de proportions avec la quantité équimoléculaire de chaux présente. Toutefois, la concentration d'une telle combi- naison de chaux et de silice qui peut être maintenue en solu- tion est plutôt faible. Elle est susceptible de se réorienter et, ce faisant, des cristaux fibreux de silicate de chaux, de la formule CaO, SiO2, NH2O, se séparent et croissent, comme décrit ci-dessus, en se répartissant sur tout le volume de la masse de réaction.
Les chaînes de silicium et d'oxygène, ou les chaînes de silice, ainsi libérées, peuvent leur tour réagir avec une plus grande quantité de chaux pour former des silicates de chaux de compositions variables, ou un silicate de calcium cristallisé supplémentaire. Ces chaînes de silice ou de silicates de chaux tendent également à former des gels qui, a leur tour, peuvent se transformer progressivement - et rapidement ou lentement, suivant les conditions - pour prendre la structure cristalline, fibreuse, croissante, comme décrit ci-dessus, et alimenter ainsi cette dernière. Toutefois, lorsque cette formation de cristaux s'arrête, le gel reste.
Dans ces conditions, si on enlève le milieu d*eau, on peut arrêter la croissance des fibres cristallines, et la chaleur et la déshydratation servent à resserrer le gel sur les spicules fibreuses préalablement formées, les cristaux fibreux naissants, et au coeur de ceux-ci, en ouvrant ainsi des vides entre les fibres et en créant ainsi, à travers le gel, des ouvertures continues et par suite perméables, de manière à former la structure typique du nouveau produit obtenu.
La continuation du chauffage, du séchage et de la déshydratation des spicules, des cristaux fibreux et du gel,
<Desc/Clms Page number 44>
s*accompagnent d'un retrait en volume absolu, d'un durcis- sement et d'un renforcement de chacun d'eux - et aussi de l'union entre eux - pour constituer la structure intégrale, capable de conserver sa forme, et robuste, qui caractérise l'ensemble et que n'ont pas permis d'obtenir les procédés et les matières isolantes antérieurs.
Il convient de faire remarquer également que la sus- pension permanente, se soutenant d'elle-même, de 0,1 % d'amiante spiculé (en poids ou 0,04 % en volume), qui vient d*être décrite, présente un réseau à larges mailles, dans lequel chaque fibre est entourée de nombreuses fois son volume d*eau, mais que, jusqu'à ce que ce degré de dilution soit atteint, l'eau qui entoure chaque fibre est associée à cette dernière de telle fagon que la fibre et l'eau agissent à la manière d'une entité. Ils attireront et repousseront une fibre analogue et l'eau y associée, d'une manière suffisante pour assurer et maintenir ce rapport d'espacement uniforme, en antagonisme aux forces de la pesanteur, que ce soit par flottabilité ou par dépôt.
Toutefois, lorsqu'une suspension de ce genre est diluée davantage, d'une façon brusque, avec de l'eau, la suspension se rompt, les fibres flottent à la surface, en laissant au-dessous d'elles de l'eau claire, et en formant une couche supérieure qui est constituée par une suspension présentant à peu près le degré de concentration limite original qu'elle avait avant cette dilution (ou un degré de concentration légèrement supérieur) et qui flotte sur la couche d'eau inférieure.
Par conséquent, ce degré de dilution indique la limite de l'épaisseur de l'enveloppe d'eau entourant les fibres, laquelle agit pour maintenir chaque fibre à distance des fibres adjacentes et aussi pour empêcher une fibre de se mouvoir librement et de dépasser une autre fibre ou de
<Desc/Clms Page number 45>
frotter contre celle-ci ; association de l'eau avec les fibres adjacentes empêche également l'eau de circuler librement 'entre ces fibres adjacentes, de manière à déter- miner la ségrégation par dépôt ou par flottage. D'autre part, l'enveloppe d'eau n'est pas associée d'une façon suf- fisamment ferme avec ses fibres pour empêcher que cette eau ne filtre ou ne s'écoulé facilement de la masse fibreuse,, en laissant ainsi les fibres se rapprocher les unes des autres.
En d'autres termes, le système constitue une sus- pension discontinue de fibres, qui est stable et permanente aussi longtemps que le milieu d*eau est maintenu, mais qui n'est ni un gel, ni un gel continu, même avec des fibres de chrysotile qui gonflent légèrement.
Par conséquent, dans ce réseau ou système de réseau ou treillis fibreux ouvert et à trois dimensions, les réac- tifs, a l'état de solides finement divisés ou en solution colloïdale ou réelle, sont susceptibles de se disperser sans détruire la structure réticulaire ou suspension. La chaux et la terre à diatomées, par exemple, sont toutes deux capables de se subdiviser de cette manière pour prendre des dimensions colloïdales et passer en solution réelle. Quand, ou pour autant, que les réactifs se présentent dans les conditions mentionnées en dernier lieu, ils réagissent rapidement et produisent un précipité gélatineux de silicate de calcium hydraté. En raison de la dispersion et de la dilution de ce précipité gélatineux, celui-ci.,est mobile et est attiré vers les fibres d'amiante spiculé.
Il épouse librement la forme des surfaces extérieures des fibres, en formant autour de chacune d'elles une gaine de silicate de calcium hydraté, gélatineux. Cette gaine entoure par conséquent chacune des fibres en dedans de l'enveloppe d'eau qui était associée avec et entourait chacune de ces fibres et qui, néammoins, continue encore à agir pour main-
<Desc/Clms Page number 46>
tenir les fibres revêtues de gel de silicate de calcium hydraté sous la forme dispersée à de grands intervalles les unes par rapport aux autres.
Par conséquent, les réactifs dissous pénètrent l'en- veloppe d'eau de ces fibres et un précipité gélatineux se forme directement sur chaque fibre, sans affecter ou détruire les enveloppes dteau de séparation autour de chaque fibre d'amiante. Ces dernières sont, par conséquent, maintenues continuellement à la distance originelle les unes par rap- port aux autres et continuent à occuper le même volume et à présenter les même formes que dans le système de réseau ou de treillis qu'elles formaient dans la dispersion d'eau seule.
Ces réactions de dissolution et de combinaison de la chaux et de la silice, par exemple sous la forme de terre de diatomées, se produisent aux températures ordinaires. Si la température monte, les réactions s'accélèrent et la for- mation de silicate de calcium hydraté, cristallin se produit également, soit par cristallisation directe de la solution, soit parconversion dprécipité gélatineux en un gel, pour prendre .finalement des formes cristallines proéminentes.
Mais les formations cristallines selon l'invention ont été décrites en détail ci-dessus.
Ces dissolution , réactions et précipitation des réactifs, ainsi que le dépôt sélectif des précipités géla- tineux peuvent également s'effectuer indépendamment des fibres et former des grumeaux ou colonies de gels et de cristaux dans tout le volume de la masse, sans toutefois gêner l'ordonnance de la dispersion de fibres spiculées, telle qu'elle a été engendrée à l'origine dans l'eau pure.
Par suite,'les gaines gélatineuses de silicate de calcium hydraté entourent les fibres spiculées d'amiante, continuel- lement dispersées, et naissent de celles-ci et des gros amas de précipité gélatineux de silicate de calcium hydraté se forment également d'une fagon simultanée , dans le milieu
<Desc/Clms Page number 47>
aqueux, indépendamment des fibres et à une certaine distance de celles-ci.
Des cristaux de silicate de calcium hydraté peuvent également se former directement à partir de la solution et (ou) une nouvelle cristallisation peut se produire par conversion du précipité gélatineux qui est alors amené sous la forme cristallisée. Toutefois, les précipités gélatineux, particulièrement ceux qui se trouvent sur les fibres, tendent a former, par consolidation, des gels doués d'un plus grand pouvoir de cohésion et d'adhérence, d'un volume moindre et d'une plus grande densité que les précipités gélatineux originaux.
En ce faisant, ils se groupent ou s'unissent autour des fibres, se contractent ensuite et laissent d'une manière commensurable des espaces d'eau libre, qui vont en augmen- tant, entre une de ces fibres et la suivante, étant donné que les fibres elles-mêmes, pas plus lorsqu'elles sont nues que lorsqu'elles sont revêtues des gaines gélatineuses ou en forme de gel, ne manifestent aucune tendance à se rapprocher et à venir en contact immédiat les unes avec les autres, aussi longtemps qu*un volume relatif suffisant du milieu aqueux est maintenu autour d'elles et entre elles.
En conséquence, la charge dans son ensemble consiste au début en fibres spiculées, dispersées, avec lesquelles sont mélangées ultérieurement de la chaux et de la terre de diatomées, en suspension colloïdale, à l'état finement divisé et en solution. La réaction produit des précipités gélatineux séparés qui s'accumulent autour des fibres espacées, en formant une gaine enveloppante autour de chacune d'elles, ainsi que des précipités gélatineux dispersés, sous forme de colonies qui sont indépendantes des fibres.
Ces précipités gélatineux peuvent consister en silice, en
<Desc/Clms Page number 48>
chaux, ou en silicate de calcium hydraté. Ils se forment aux températures ordinaires et croissent davantage pour devenir plus gros, avec le temps et à mesure que les tempé- ratures augmentent. Aux températures élevées, il se forme également, dans toute la masse, des cristaux de silicate de calcium hydraté,, qui sont tirés tant de la solution que des précipités gélatineux.
Ils se forment sur les fibres et sont également espacés de ces dernières. Dans toutes ces réactions et cultures, les fibres conservent les unes par rapport aux autres leur espacement originel et, en conséquence, à mesure que les précipités gélatineux se solidifient autour de leurs fibres respectives, et que les cristaux se séparent également des espaces intermédiaires, ces dernière. ne sont plus occupés que par de l'eau.
Lorsque ces réactions sont achevées, on laisse l'eau s'évaporer et s'échapper. Les précipités gélatineux résiduaires ou gaines de gel qui entourent les fibres (et qui se sont déjà transformées par retrait en gels réels) acquièrent alors une structure poreuse, puis forment des cristaux sub-microscopiques, et présentent, en conséquence, un plus grand pouvoir de cohésion et d'adhérence ainsi qu'une plus grande résistance totale.
Les grumeaux indépendants ou colonies de précipités gélatineux, qui se forment entre les fibres et indépendam- ment de celles-ci, ne mouillent pas les fibres par un ménisque étalé. Toutefois, ils viennent finalement en contact avec elles (avec perte de l'eau de dispersion qui les main- tient séparées) pour former des masses qui conservent leur forme et qui deviennent en quelque sorte des fibres à une dimension, à mesure quelles adhèrent, après déshydratation, aux gels rigides, et continuent à se rétrécir.
Les gaines
<Desc/Clms Page number 49>
gélatineuses des fibres spiculées et les fibres de gel préci- pité ainsi formées peuvent être ou peuvent ne pas être cris- tallisées par un traitement ultérieur, mais dans un cas comme dans l'autre elles renforcent les formations cristallines engendrées par la séparation d'avec la solution existant entre les spicules qui sont décrites au cours de la descrip- tion qui précède, et constituent un réseau intégré et une structure solidifiée.
L'ensemble de la masse se transforme finalement en une masse fibreuse, intégrale, désagrégée, d'un poids léger, d'une faible conductivité calorifuge, d'une grande résistance à la traction, et résiste aussi bien à. l'eau qu'aux hautes températures, ce qui en fait un isolant calorifuge moulé, se soutenant de lui-même, d'une faible densité apparente, propre à être utilisé d'une fagon satisfaisante, à des tempé- ratures élevées, dans les installations complètes de calo- rifugeage, d'une seule composition et d'une seule pièce.
Toutes les modifications et adaptations, tant en ce qui concerne les principes fondamentaux que les applications pratiques de la présente invention, rentrent dans le cadre de cette dernière.
<Desc / Clms Page number 1>
"Heat-insulating materials and their manufacturing process *
The present invention relates to a new type of heat-insulating material, as well as to improved compositions and their preparation methods.
In the manufacture and use of insulating materials and in particular heat insulators for maintaining high temperatures, it is necessary to provide a high temperature material "for those surfaces where high temperatures prevail, for example temperatures above 315 However, these high temperature insulating materials exhibit other characteristics. For example, they are, as a rule, of high density and are, therefore, heavy. Furthermore, they do not retain usually not their shape or their thermal conductivity is greater than desired, and the price is also comparatively high.
<Desc / Clms Page number 2>
It would be possible to employ a sufficient thickness of such "high temperature" insulating material so as to insulate high temperature surfaces. However, we do not. It is generally accepted that this would result in too much insulation weight, too thick a coating (with too large an outer surface in terms of radiation and heat loss) and too great an expense. This would therefore constitute an installation which, in general, would not be satisfactory.
For these reasons, it has become common practice in the insulation of high temperature surfaces to apply a heat insulating material at high temperature, capable of withstanding the action of heat, and of sufficient thickness. so that the range or scale of temperatures, going from that of its sides where there is a high temperature to that where there is a low temperature, ensures a temperature of about 315 C, or a little less, on the low temperature side. This temperature is set as a criterion by the upper safe temperature limit for low or lower temperature insulating materials available, such as, for example, cast magnesia (85%).
Insulating materials of the "lower temperature" type have the advantage of having a lower bulk density and lower heat conductivity.
Consequently, they have a greater thermal or calorific power of insulation, with regard to surfaces or zones exposed to the outside temperature or to a lower temperature of heat insulating installations of this kind. However, these materials have poor shape retention or tensile strength and are not able to withstand high temperatures. Thus, for example, magnesia has 75%
<Desc / Clms Page number 3>
tends to calcine and weaken or disintegrate at temperatures above 315 C.
In addition, the "high temperature" and "low temperature" types of heat insulating materials (but especially the latter), are weak and are also prone to weaken or soften and disintegrate further under the action. moisture such as water in ships' holds or condensate, water vapor, etc., in closed buildings or towers. Therefore, when it is used in such places, special precautions and constant care are necessary, if it is to be avoided or to prevent their rupture and ineffectiveness.
It is therefore, among other things, an object of the present invention to provide an improved kind of insulating materials which can be applied to surfaces at high temperature, which retain their shapes, which are also of low conductivity. calorific and of low bulk density and which are capable of constituting the entire insulation. It also aims to provide an insulating material which is solid a. the dry state and which is also resistant to humidity, with the minimum loss or reduction of the other properties which it should possess.
Other objects of the invention will emerge from the description which follows.
In the heat insulation industry, it is assumed that, quite independently of the intrinsic heat conductivity of a material, it could see its effective conductivity drop when it had many voids or air spaces, especially if the voids individually are so small, that the convection air currents generated in these voids can be neglected, as in finely divided powders. Many heat insulators have also been manufactured using
<Desc / Clms Page number 4>
Porous Materials Such a structure is suitable for facilitating resistance to the free conductivity of heat through these materials.
As a general rule, however, the volume of these agglutinated powders and the walls of porous structure is relatively large compared to the voids or air spaces they contain. It follows that such insulating materials have a relatively high bulk density. Obviously, this is the case in present-day types, in which heat insulators of an average weight have a bulk density of about 320 kg per cubic meter, while even heat insulators of a light weight " have a bulk density of 224 to 256 kg per cubic meter.
Although heat insulators have sometimes been manufactured with a density as low as 192 kg per cubic meter, this has only been by sacrificing some of the basic requirements, even for low temperature insulation. As a result, such products can only be used for certain special applications.
It has been proposed to employ as heat insulating materials various kinds of fibers in which the voids or air spaces are partially enclosed (rather than completely blocked) by the masses of interlaced fibers. When this type of heat-insulating material is used, the result obtained is necessarily limited by the type of fibers (such as natural or artificial fibers, etc.) and by the operations which are necessary to give these fibers the consistency and desired shapes. It was necessary to use binders or agglutinants to give the mass the desired shape and to keep the shaped mass its shape and (or) its volume.
Until. presently, these binders have been employed usually in the liquid state and have, therefore, to a large extent negated the advantages of
<Desc / Clms Page number 5>
the fibrous structure. The liquid binder tends to fill the voids and spaces which exist between the fibers and to modify the nature of the solids, transforming the mass state of loose fibers and narrow capillary air spaces existing between these fibers, in that of round air spaces, closed by solid partition walls, formed of fiber and binder.
In structural terms, these materials are, therefore, similar to the bound or agglutinated powders and porous wall structures which have been described above, thus adding both weight and greater weight. heat conductivity to the product obtained as a result.
Therefore, it can be said, in general, that previously manufactured insulators fall into several categories which, based on their composition and physical structure, are as follows:.
I - There are first those which are composed of distinct, finely divided particles, which tend to agglomerate loosely and enclose large propor- tions of area, distributed among them under the form of numerous thin films, more or less continuous.
For example, in calories per square centimeter per second and per centimeter of thickness: - carbon black (C = 0.00007), lime (0.00029), magnesia (0.00016 to 0.00046), magnesium carbonate (0.00023 to 0.00025), see sand (0.00093), sawdust (0.00012), charcoal (0.00012),
EMI5.1
Silicon carbide (0.0006), psil-o-eel "(0.00011).
But, as these are inconsistent powders, they therefore do not have the power to retain their shape and therefore do not have any compressive or tensile strength.
<Desc / Clms Page number 6>
II - There are insulators which are made up of small solid particles, packed freely or tightly, and bound or agglutinated together in this respective situation by various means, leaving some of the air spaces free. These air spaces serve to impart to the mass taken as a whole a lower heat conductivity than the heat conductivity of the solid particles or of the binder per se. However, the volumes of the air spaces existing between the loose particles and their individual sizes and shapes are considerably altered by the binder employed, as noted above. Therefore, such insulating materials have a considerably greater heat conductivity than inconsistent, unaggregated powders.
These insulating materials are as follows: Magnesia brick ................. (0.0027 to 0.0072) Silicon carbide brick ...... (0.032 to 0.027) Concrete brick .................... (0.0022)
It will be noted that the fact of binding or agglutinating the particles together makes it possible to mold the product which, after setting of the binder has a mass often possessing a high tensile and compressive strength and is, therefore, capable of retaining the shape that was given to him.
However, the increase in bulk density and thermal conductivity is so much greater than that of loose particles, in the unaggregated state in which they are independent and spaced apart from each other, than their usefulness as insulators, in terms of efficiency, enter an entirely different order.
<Desc / Clms Page number 7>
III - The third type of insulator is that which is characterized by a cellular or vesicular structure. Instead of being constituted by solid particles, spaced apart by an inconsistent packing or stuffing, or by particles more or less agglutinated in this inconsistent mass, they form a continuous solid wall or of a material forming a body in which some l air is dispersed in the form of bubbles. These air bubbles are, therefore, surrounded or enclosed, more or less, or even completely, by solid matter.
These insulating materials are: diatomaceous earth (0.00013), plaster (0.0007), refractory brick (0.00028 to 0, 0011), pressed diatomaceous earth bricks (0.0003), and lime (0.002).
This type of insulation is characterized by relatively low heat conductivity or high strength, but not both. In addition, these materials are either products of natural formation which would require special shaping or products of relatively high bulk density.
In these different types of insulators - in which the structure is that of (I) finely divided particles, inconsistently packed, or (II) of those particles bound or agglutinated together to form a compact mass, 'or still (III) of a continuous solid matter, containing dispersed voids or bubble-shaped spaces filled with gas - the conductivity of the mass as a whole, is above all that of the solid matter and is, therefore - quent, relatively high.
Although the air spaces are small, they are nevertheless enclosed or surrounded by solids and are, therefore, conductive with regard to the air.
<Desc / Clms Page number 8>
transmission of heat by convection of the gases they contain, by radiation through them, and by conductivity around and through their marginal surfaces. In addition, the free surfaces of matter, in those structures retaining their shape - whether internally or externally spherical and, therefore, of a generally concave or convex character - will tend to be of a dense formation, as an inherent result of the conditions in which they were assembled and integrated.
Their union, in many cases, will be, by their generic character, of the kind obtained by wetting by capillary action of solids and liquids.
It follows that the insulating materials of these categories, while acquiring the properties which allow them to retain the forms in which they have been molded or shaped, as well as a greater power of resistance to traction and compression, at the same time considerably increased their heat conductivity and consequently lost a great deal of their thermal power. These insulating materials also have relatively high bulk densities and installations which are made with these materials are of corresponding high weight.
IV. There is also a group of insulating materials which are characterized by the fact that they consist of fine and loose fibers, have a very low heat conductivity and therefore a great insulating power; these are, for example:
Asbestos fiber (0.00019), cork (0.00073 to 0.00013), raw cotton (0.000043), felted (0.000033), down (0.000093), felt ( 0.000087), balsam wool (0.000093), horsehair insulation composed of 75% horsehair and 25% jute (0.000093 50% horsehair - 50% jute (0, 000089).
<Desc / Clms Page number 9>
It should be noted that these loose fibrous masses have very low heat conductivity.
This can be attributed to the dispersion of the fibers and their irregular relationship with the tenuous, complex, but continuous system of free spaces which exist between the fibers and which are filled with air.
Air has a very low heat conductivity, especially when it occurs in small volumes which cannot circulate efficiently to be able to transfer heat by convection, namely 0.000068 calories per square centimeter at the air. second and per centimeter of thickness. However, loose fiber masses have no ability to retain their shape and have no tensile or compressive strength. On the contrary, they may tend to sag, even by virtue of their own weight, become denser, better conductors of heat and less thermo-insulating, while leaving a space above them. uninsulated air.
V. The loose fibrous insulation materials have been formed into sheets possessing some tensile strength, but still lacking in compressive strength, yet possessing the power to retain their shape. It should be observed that these fibrous sheet materials have a relatively low heat conductivity and therefore have a high insulating power, although in general these properties are somewhat inferior to those of loose fibers. and that their satisfactory application in actual practice be limited.
For example, we can cite:
Asbestos paper (0.0004 to 0.0006) blotting paper (0.00015), felt (0.000087), flannel (0.00023), horsehair cloth felt (0 , 000042), the
<Desc / Clms Page number 10>
cowhide (0.00042), chamois (0.00016), capok between sackcloth or paper (0.000083), eelgrass between kraft paper (0.000086), felted cattle hair (0 , 0000895) flax fibers between paper (0.000096) felted jute and asbestos fibers (0.000127), felted horsehair and asbestos fibers (0.000096), flax fibers 0 , 000096), flax fiber (0.00011), flax and rye fiber (0.00011) rock wool or glass wool (0.00009).
These sheeted fibrous materials also lack the ability to retain their shape and lack tensile and compressive strength. In addition, with the exception of asbestos, rock wool, mineral wool and glass wool, they are of organic origin and, as a result, disintegrate or are flammable to high temperatures. They cannot, therefore, be used where molded or shaped insulation is required, nor at high temperatures. In addition, under the action of pressure, they can easily be given a compactness which they can also acquire, over time, under the effect of their own weight, which increases their heat conductivity as well as their density. apparent, which is undesirable.
VI. Attempts have been made to bind or agglutinate these fibrous materials in a manner analogous to that which has been employed to bind or agglutinate the granular insulating materials or powders of Groups II and III described above. However, the same results and the same consequences increase, in particular a more compact structure, which results in a considerably increased apparent density of mass and a large effective conductivity of heat.
These changes can be attributed to the putting of the fibrous mass into a compact form during the agglutination operations,
<Desc / Clms Page number 11>
the introduction of fillers between the fibers other than freely spaced apart; and the formation, on the adjacent fibers and between them, of a meniscus wetting the binder or agglutinating which constitutes, in the finished product, a sealing wall or membrane which continues continuously throughout the volume of the mass and which increases both the weight and the calorific conductivity of the whole.
The present invention offers a new kind of insulation which is first of all mineral composition, resists high temperatures and is characterized by a fibrous, open and inconsistent structure, in which the fibers are arranged, at random and separated. or spaced apart by a system of capillary, fine and continuous air spaces.
This insulator has the power to retain its shape and, with a bulk density of 192.240 kg per cubic meter, the thermal conductivity "C" of this new product approaches 0.0002. The fibers are united together at their interstices or points of contact, but not by clogging liquid binders or binders which, starting from a liquid, have solidified and therefore tend to bring the fibers together. and to form, for the air spaces, obstructing rounded limits.
The artificially obtained and crystallized fibers are brought together by direct inherent entanglement of the fibers with each other and by joining with other preformed organic fibers or mineral fibrous crystals, such as asbestos, which are of a similar nature and behave similarly. the same way.
On the basis of the present invention, it has been found that reagents - and more particularly mineral reagents - which are capable of forming by reaction cultures in the form of crystals of a fibrous nature, could
<Desc / Clms Page number 12>
be induced or permitted to develop fibrous formations of this kind in a predominantly, if not exclusively, and complete manner, by the creation of a state of dispersion of the reactants and, concurrently therewith, of a dispersion of preformed, finely divided, or spike fibers (i.e. fibers which already possess and (or) which develop before or during their preparation, a fibrous form, characteristically finely divided, which will be defined in more detail below),
having a large amount of free, fibrous and fine ends, which serve as nuclei for the crystallization of the fiber-forming reagents and provide or facilitate the development of the latter in the form of fine crystals , and fibrous separated.
The preformed activating fibers or spicules, which thus serve as instigators for the initial crystallization of the reaction products (which are in themselves capable of giving rise to fibrous products) direct their development in the crystalline form and can be organic or mineral. In the latter case, if suitably dispersed, the preformed fibers and the segregating crystals derived from the fiber-forming reagents can crystallize with one another and thus integrate to form a dispersed, continuous but filamentous agglomeration of spaced fibrous crystals.
The expression "spiculation" as used in the description and the summary denotes a treatment of naturally fibrous materials, for example asbestos, by means of which the bundles in which these materials are usually found are separated in the longitudinal direction of. sufficient so that the resulting individual fibrous filaments exhibit, in cross section,
<Desc / Clms Page number 13>
dimensions ranging from 1/10 of a micron to 3 microns, in width or in thickness, at their ends or over their entire length. The degree to which this treatment can be carried out and its nature can be governed, inter alia, by the fibrous material employed, by the type of apparatus used, by the viscosity of the agent in which the treatment is carried out, and by the yield obtained.
The term "spicules" as used throughout the description and summary denotes fibrous particles (such as those obtained by the "spiculation" treatment), which are characterized by this They have, at their ends, cross-sectional dimensions of 1 / 10th of a micron to 3 miBrons in width or thickness, and which, in relation to length, may be of different sizes.
For example: - (A) in the case of complete asbestos speculation ,. in a medium of low viscosity, such as air or dilute aqueous suspensions, - spicules of 10 to 1000 microns, in which the dimensions indicated above persist over their entire length; in the case of partial spiculation of asbestos, such as in heating the fiber in more concentrated aqueous suspensions (1% # la% by weight) in which the spicules are typically 100 to 2000 microns in length, and are usually associated with a slight proportion of fibers of category (A);
and (C) in the case of spiculation under the action of rapid swirling with a high concentration of asbestos in a liquid medium (for example 1% to 10% by weight, in water), as obtained in the apparatus shown at. FIG. 2, spi- cules comprising a small proportion of fibers whose lengths are those of category (A) and a higher proportion of fibers of lengths greater than 1000 microns
<Desc / Clms Page number 14>
and further characterized by scalloped or "brushed" ends having a number of small fibrous filaments whose individual dimensions, in cross-section at their ends, regardless of the width, range from 1 / 10th of a micron at 3 microns.
The viscosity of the resulting aqueous suspensions, when the solids present are at the same degree of concentration, is a measure of the degree of speculation obtained.
As stated above, the preformed, finely divided, spiculated fibers can be of an organic nature. In this case, although they are capable of fulfilling the same physical purpose of initiating crystallization from their free ends and distinct formation and growth as mineral fibrous crystals, the organic fibers, in such cases, however, will not integrate with them, in a coherent way, in the sense of continuity in the inherent physical structure, although they / present some degree of integration, by virtue of their physical adhesion with them, especially at their free ends.
However, in either of these cases, when it is a question of preformed mineral or organic fibers, the crystals which form as a result of the reaction of the reagents present, can also develop freely between them. , at the location of their original points of contact and thus form an integral fibrous mass, in the entire volume of the dispersion in which they are contained :. The strength of the integrated filament system, obtained as a result, consists of the inherent cumulative tensile strength possessed by the crystals themselves and the organic and inorganic fibers which served as nuclei in the fibrous crystal formation.
<Desc / Clms Page number 15>
In either case, the system is that of reactants molecularly dissolved and (or) dispersed by colloidal route, capable of reacting in such a way as to form mineral crystals in the shape of characteristic fine needles or having fibrous and growing properties. in the manner of the wolverine (resembling the downs of thistles), which are selectively caused to undergo this reaction and to propagate this kind of growth at many points (often in the form of clusters of radial circular crystals) scattered separately from one another others in three dimensions; From these points, the crystals are free and kept free to extend in all directions through the liquid dispersion medium, throughout their reaction.
This growth will preferably be impeded only as a result of contact with similar crystals forming under similar conditions of instigation and growth, after which they may together continue to grow where they come into contact with each other. They can also come into contact with the surfaces of the preformed fibers, with which they can grow or develop concurrently (by adhering to each other), at the point or points of contact between them, to form fibrous, solid crystals. .
In either case of this contact growth, the liquid phase and hence the viscosities and the attached meniscus formations are not prevented by solidification but are replaced by the separation of Inherent crystalline growth of the reactants giving rise to fibers, and usually by a gel which subsequently takes on much less bulk.
The predominant feature of the reaction mass, therefore, is that the reactants
<Desc / Clms Page number 16>
are presented at so many and finely dispersed points (at which their initial reaction and subsequent crystal formation may take place) by the dispersed ends of the spiculated fibers, that the crystallization and growth of each Crystalline fiber is in principle one-dimensional and, in cross-section, of substantially colloidal dimensions only, both per se, and in their contacts and intergrowths with each other.
This is why the present invention has made it possible to observe that if reagents exhibiting the characteristic of being able to form products of fibrous crystal growth are subjected to conditions such that these products will be formed and that these fibrous crystals will be able to grow freely. , starting from widely spaced and dispersed points of origin, and being kept dispersed for at least a period of substantial growth, they will tend to form a mass of fine-fiber crystals.
These crystals will have a large proportion of spaces or voids, will unite directly with these points of origin and also with other fibrous materials (without inclusions or occlusions of other different binders, such as adhesive binders. sifers, cohesive fusions, etc.), will develop their individual characteristics, consisting of possessing high tensile and compressive strengths (by virtue of their large surface-to-volume ratio and their superficial action.), and will remain separated by thin, elongated, continuous capillary spaces, rather than spherical, enclosed air spaces with solid, opposing surfaces;
they will therefore have a low bulk density, relatively high compressive and tensile strengths, low heat conductivity,
<Desc / Clms Page number 17>
and, reciprocally, a great thermal insulation capacity.
For this purpose, it has been found that lime and silica, for example, if they are in a finely divided state and capable of reacting with each other, for example in the form of an aqueous solution or a colloidal suspension, active or hydrated lime and active or hydrated silica tend to react - for example by direct application of heat and pressure - to form hydrated calcium silicate which is capable of forming suitable needle-shaped or fibrous crystals.
In ordinary mixtures of lime and silica (such as lime-lime bricks), the product obtained as a result will have a high bulk density (eg 1920 kg per cubic meter). Under these conditions the reaction will also be more or less incomplete, because much of the silica is not available to react with the lime.
But, if the lime is used in the form of quicklime, hydrated lime, or milk of lime, preferably containing a high proportion of active lime (for example soluble in sugar), the reaction will take place of a much more active and more complete way. When silica is finely divided, it reacts more, but its chemical condition is also important. It is preferably used in the form of "active" silica, such as, for example, in the form of diatomaceous earth or hydrated silica. The reaction is initiated and facilitated by water, steam, an increase in pressure, etc., and also by the condition of the lime, as in the controlled hydration of lime to produce milk. lime with the maximum activity.
The reaction of lime and silica can be promoted, in accordance with the present invention, by
<Desc / Clms Page number 18>
so as to give as a result a complete transformation of the two materials into a mass of calcium silicate, a considerable proportion of which is in the state of crystals, in the form of separate needles and of hydrated calcium silicate of a new molecular form. It has now been found that the distribution of these needle-shaped or fibrous crystals can be favored and governed by the presence of suitably preformed, fibrous, spiculated and dispersed particles, or spicules, as has been said above, such as asbestos, paper fibers, and the like.
Further, crystallization will tend to develop outward from those points of origin which are the free ends, and preferably freshly fractured, of preformed fibers. By this means, the fibrous crystals which form disperse and are kept dispersed by their own growth and by the speculation of the preformed fibers as well as by water (and water vapor) in which and at means of which they are formed: After evaporation of water vapor and residual water from between the mass of fine needles formed and fully crystallized, the voids are occupied by air. (There is also a huge shrinkage in the gel which usually forms during the reaction).
As a result, the mass as a whole will contain a considerable volume of air, so that the bulk density may correspondingly be low and be considerably less than that of 'heavy *, -middle-, insulating materials. .light. known so far in the industry.
The preformed fibrous or "spiculated" component which is suitable for thus practicing the present invention may, as already stated, be of organic or inorganic origin or composition, and will possess properties.
<Desc / Clms Page number 19>
properties and corresponding application possibilities.
It is characterized by the colloidal order of dimensions, in the cross section, namely from 1 to 3 microns, and dimensions in the length direction which are much larger than the dimensions in cross section, but which are still of the order of small dimensions, relative to untreated fibers, for example of the order of 10 to 1000 microns, from 100 to 2000 microns, or beyond 1000 microns.
These fibers are, therefore, liable to disperse in a liquid medium such as water and to remain dispersed for a considerable period of time, without appreciable loss of uniformity or without spontaneous dehydration or segregation of the liquid. contained therein, under the effect of gravity, at rest.
This spiculation of asbestos fibers or other fibers with a view to giving them a cross section of less than three microns and lengths equal to at least three times their diameter has a certain importance from the point of view of distribution, as will be discussed below. see :
Assuming each of the fibers is just three microns in diameter and 10 microns in length, these fibers will be able to settle or disperse relative to their ends (which are called to serve as centers to initiate the original crystallization of the needles. , prisms or calcium hydrosilicate fibers) in the manner of a crisscross. However, these fibers are solids, and it follows that any two fibers will not cross in the same plane. They will pile up.
The distance between the surfaces of the free ends of these crossed spicules would be about 5 microns or a little more. However, the intercalation of a third fiber or preformed spicule, arranged at random, in three dimensions, with the greatest possible proximity of the first two, would be held
<Desc / Clms Page number 20>
vertically with respect to said first two.
Its faces would then be spaced from at least one of the faces of the other two spicules by an amount less than about 2 microns or less than the thickness of the fiber.
Therefore, with fibers whose lengths do not exceed about three times their diameters, the exposed, fractured, and hence susceptible to crystallization and generating, faces will be closer together than the cross-sectional dimensions of their own free ends. It follows that a crystal growing on one of said end faces will tend to merge with a crystal growing on an end face of a similar adjacent fiber, before it has grown over a distance as great as that over which it developed laterally beyond this face. This is the kind of crystallization that powders, as opposed to fibers, will produce.
In this connection, it is also interesting and significant that, approximately, a 1% (by weight) pulp or suspension of spicules in water would correspond to a volume percentage of about 0.4 %, with asbestos with a specific gravity of 2.5.
That is, in a thousand cubic microns of the suspension (that is, a cube of ten microns per side), there would be four cubic microns of asbestos which would be equivalent to one asbestos fiber one square micron and four microns in length.
If this fiber occupied the middle of the ten micron cube assigned to it, it would be four and a half microns from the cube wall on each side, and three microns from the cube wall at each end. . As a result, it would present an aqueous film
<Desc / Clms Page number 21>
of a thickness equal to several times its diameter, on each side, and almost equal to its length, at the ends.
If the immediately adjacent fibers, in similarly adjacent ten micron cubes of liquid, were similarly spaced and parallel to the first, these adjacent fibers would be spaced nine microns apart at the sides and six microns at the ends. (or an intermediate value between these numbers, if the spicules were turned in different directions perpendicular or angular to each other).
If the fiber length exceeded four microns, there would obviously be less in a .1% suspension.
The same would apply if these fibers were larger in cross section. For example, a spicule 2 microns in length, 2 microns in thickness and 8 microns in length would equal thirty-two cubic microns, and would occupy a space equal to eight ten-micron cubes, or a cube of 20 x 20 x 20, or eight thousand cubic microns.
However, in such a cube there would be a greater spacing, for example eighteen microns from the neighboring fiber, oriented in a similar way (parallel) on each side, and twelve microns from the neighboring fiber. , oriented in a similar way, at each end.
As a result, it would be freer and more likely to get rid of the suspension, or to become dehydrated. This is the characteristic of aqueous dispersions of asbestos or other fibrous agglomerates and suspensions, longer or less defibrated.
On the other hand, if the dimensions of the cross sectional fiber are the same as before, for example 1 micron x 1 micron, but if the concentration increases,
<Desc / Clms Page number 22>
say by 2% by weight, increasing the length of each fiber, for example from four to eight microns, then it would happen that, in the distribution described above, the ends of these spicules would approach each other within the limits of four microns, while the sides would be the same average distance from each other as before.
If the fibers remain 1 x 1 micron x 4 microns long (e.g. 4% by weight in the slurry), so that there are, for example, four of them that are parallel and equidistant one from the other, laterally, in the 10 micron liquid cube, as assumed above, they will then be / separated from each other (by water films) only four microns and four microns of parallel, analogously oriented spicules in adjacent ten micron cubes.
It is obvious that if the spicules were to swell (laterally), they would reduce this distance even further. Thus, a 4% suspension of spicules constitutes the limit of the free working of the pulps of paper or of binder, as a rule, on a large scale. However, chrysotile asbestos pulps (which swell) form a solid jelly at a concentration of 4% to 6% by weight. As a result, the free working concentration of its pulp is about 1% by weight.
In other words, in an aqueous suspension of the preformed asbestos (or cellulose) fibers or spicules, the water films surrounding these fibers, to a depth of two to six microns, appear to be vigorously adsorbed or held by the fibers. and strongly repel each other, so as to produce and maintain the
<Desc / Clms Page number 23>
uniform dispersion of the fibers throughout the volume of water in which they are suspended, even when the spiculated fibers do not swell.
The spiculated, dispersed fibers can hydrolyze and swell under these conditions (or else this hydrolysis and swelling can be encouraged), for example in the case of some kinds of asbestos, such as asbestos. chrysotile, or finely divided organic fibers, such as cellulose and its derivatives. This further promotes the dispersion and the permanence of these dispersions.
However, asbestos fibers of the prescribed dimensions, which do not swell, for example blue asbestos from Bolivia and amosite from Africa, will also disperse in large volumes of water and will remain dispersed for many years. long periods of time, without forming spontaneous deposits, and also give satisfaction when applied to the purposes sought by the present invention.
The best conditions under which the fibrous material can present itself in order to achieve the objects of the present invention therefore appear to be those in which the fibers have many free ends, are of almost colloidal dimensions in cross section, and d 'a length sufficient to allow and propagate a free and uniform dispersion through an entire volume of liquid, after being mixed therewith in dilute proportions (e.g. 1% to 5%), head and continue to move at random throughout the liquid or liquid mixture (in which these free ends are kept predominantly spaced apart from each other) and which initiate the original formation of crystals at these points separated from each other,
thus directing the progressive formation
<Desc / Clms Page number 24>
of crystals in fibrous form from the points in question instead of crystallization from closely contiguous solid surfaces or points, as is the case in dispersions of finely divided powders in which the three dimensions of each particle are all roughly the same.
It should be noted in particular that the end faces of preformed spiculated fibers, whether mineral and crystalline or organic and non-crystalline, have free surfaces, freshly fractured, instead of surfaces of natural formations. and therefore more stabilized. They act, therefore, as the original centers for the crystallization of reactants producing fibrous crystals, in solution or dispersion.
Given that these free ends are of limited or even colloidal dimensions, it follows that the dimensions of the crystals (seeds) whose formation they generate on themselves are also limited. The formation of outer crystals, on the natural side surfaces of the fibers or preformed crystals is not favored as much (if at all) as the gradual crystallization outward and radially from these fractured ends, once this crystallization has been initiated.
Further, any crystallization from the sidewalls of the fibers would be subject to adhesion, as the growth of crystals from the end faces of these fractured fibers involves cohesive or valence forces of an interatomic combination.
Although the ultimate formation of these preformed organic or mineral fibers cannot be considered to be determined in a consistent and certain way, it is commonly assumed that finely divided organic fibers,
<Desc / Clms Page number 25>
such as cellulose, which is commonly prepared, are formed from even finer and smaller entities, frequently referred to as micelles, which are also of a fibrous nature, i.e. which are long compared to their cross-sectional dimensions. It is also known that with mineral fibers, such as asbestos, the fibrous masses formed exhibit a high degree of two-dimensional cleavage resulting in easy separation of the mass into long crystalline and fibrous needles.
Although the ultimate degree of separation which can be effected has not been determined, it is known that it can take place at extremely small dimensions, in both transverse directions. Although the lengths of these fine fibers will inevitably be greatly reduced by fracture, in operations of this kind the fibrous nature will persist and can be effectively maintained so as to have lengths significantly greater than the lengths. cross-sectional dimensions, as described above.
A fundamental cause of this fibrous asbestos material is attributed to the fact that the silicon and oxygen atoms associated with it are proportioned and united in a chain form, in the longitudinal direction of the fibrous crystals. This union is of the order of a primary valence and therefore gives the fibers considerable tensile strength in the longitudinal direction, which contrasts with the weakness of the union between the fibers in the longitudinal direction. the transverse direction. However, after transverse fracture of the individual (or ultimate) fibrous crystal, it should be noted that there is thus a break in the chain of the silicon and oxygen atoms of the crystal structure.
<Desc / Clms Page number 26>
As a result, the cohesive or corresponding value forces of silicon and oxygen which formed the longitudinal tensile strength of the fibrous crystals are released to provide physical or chemical union on the fractured face.
According to the present invention, these free faces of fibrous crystals are multiplied considerably and dispersed in a large volume (of water) by spiculation, as defined above, and thus constitute centers of crystallization of an amount. at least equal (or even greater) of the products of active lime and active silica (and of water), with a view to the formation thereon, by chemical union and growth, of fine crystals, needle-shaped or fibrous, hydrated calcium silicate.
Now, it is in the nature of this culture of crystals that the growing silicate crystals form a silicon-oxygen chain constituting a real prolongation of the silicon-oxygen chain of fine fibrous crystals of spiculated asbestos which have been divided by the spiculation. They will also be kept separate at random by the random arrangement of the long, fine spicules and caused to form long, fibrous crystals themselves.
Therefore, the formation and growth of these fibrous crystals from the ends of the preformed fiber spicules and their union with them and with each other, results in an entangled fibrous mass whose strength is not measured by the force of adhesion of the binders to each other or to each other and the preformed fibers (organic or inorganic), but by the integrated tensile strength of the cohesive forces of the crystallized fibers themselves. In fact, when two growing fibrous crystals come together and their intersection is formed by
<Desc / Clms Page number 27>
mutual crystallization as a result of the chemical reaction, the resulting product constitutes a unitary formation of an inherent cohesive chemical force and not a formation of external contact, inclusion or adhesion.
For example, if the reactive, finely divided silicon component discussed above and dispersed or dissolved lime, in lime water for example, are dispersed in a very large volume of water, if the particles ( or solution) maintained in this state of wide dispersion with finely spiculated asbestos fibers and if the interaction to form hydrated calcium silicate takes place, needle-shaped crystals of hydrated calcium silicate will be caused to grow in a longer and finer form and to have a dispersed, entangled mass of fibrous crystals throughout the volume of water in which the reagents (and any such generative organs) have been kept in suspension during the reaction.
Further, the segregating and forming crystals will unite to a considerable extent, during their growth, at the points of contact between two or more crystals and will then intertwine to form an openwork lath, interwoven. , a permanent layout and structure.
After completion of crystallization and crystal growth and subsequent extraction of the waste water as well as any water-containing gels that are between these crystals, (which, in fact, is the case, according to observations made), the mass present, between the fibers (and through the gel films), innumerable voids or air spaces which are of a continuous and capillary nature and communicate with each other, instead of being completely surrounded or blocked by a solid material such as the agglutinants or continuous walls which
<Desc / Clms Page number 28>
characterize them and are inherent in the structures of the insulating materials used until now.
By making use of a gel of a volumetric dispersion for the purpose of maintaining or promoting, during the reaction, the dispersion of the reactants and the growing fibers, it is possible to better retain the consistency, constitution and dispersing the composition employed in the reaction uniformly, as well as maintaining the latter in that state for such time as is necessary or suitable to complete the reaction. At the same time, this composition can, by gentle agitation, be subjected to a free flow of plastic liquid, or the like, which can give it any desired shape or size.
If the formed mass is then kept at rest, the mixture can be returned to a gel state and allowed to react or be subjected to conditions suitable to initiate, promote and complete its reaction, with a view to formation, throughout the process. load, fibrous hydrated calcium silicate needles, which consequently assume the shapes, dimensions and volumes imposed on them. The developed crystal mass in part or in whole may be subjected to modified or entirely different treatments for special applications and results.
This is how it can be removed from the molding device and the reaction can be completed by prolonging the treatment time, subjecting the mass to higher temperatures and pressures, etc., in a different vessel, with or without. drying, as appropriate.
If desired, crystal development and complete reaction of all ingredients of the entire batch can take place in the original molding device prior to removal. In either case,
<Desc / Clms Page number 29>
The residual moisture will eventually be removed, in any suitable manner, after which the product is ready for use.
The gel, whether formed during the reactions or added to the feed, may or may not enter the reaction in which the crystals are formed.
If it does enter, subsequent molding or casting of the mass can interrupt crystal formation and therefore reduce the ultimate potential strength of the product. However, if the gel is added to the composition and to the crystallization reaction, the molding and pouring of the gel mass can proceed without affecting the crystal forming structure and the strength of the crystallized product. tallized if carried out and completed before abundant crystal intergrowth has occurred.
A feature of this distinct, individual reaction which forms crystals is that the needles of hydrated calcium silicate, as they close with the help of the suspended medium in which the reactants are contained are of a much smaller volume than the total volume of the mass in which they are formed. The product therefore typically consists of a filamentous system of a network of unified crystals of small dimensions, usually colloidal in cross section, and when the lime and silica have substantially completed their reaction, the The main ingredient, or preferably the only ingredient remaining in the bulk of the load, is water or water vapor, both of which are permanently expelled, after drying, and replaced by air.
When other materials are contained in the reaction charge, as described above, for example to serve as a suspending or gel agent, or for other purposes,
<Desc / Clms Page number 30>
they can stay there. Thus, finely divided fibrous cellulose, for example pulp, can serve as both spiculated fiber and gel. In this case, the cellulose fibers obviously remain between the crystallized needles of hydrated calcium silicate, even after the water and water vapor have been expelled.
But, although cellulose fibers may increase the heat insulating properties of the mass, at ambient temperatures they will tend to be reduced at or above the temperature of boiling water, or else the cellulose will tend to be modified or destroyed. by charring and falling from the spaces in which it was previously held. This material would therefore not constitute a suitable permanent adjuvant to heat insulating materials intended for use at very high temperatures, although it would serve to facilitate the dispersed formation and crystallization of the needles of calcium silicate hydrate. the state of fibrous formation intermixed at random and integrated as a mass, so that it can be used at medium or low temperatures.
On the other hand, it has been found that, by incorporating certain mineral substances, which are at the same time fibrous, capable of forming a gel and retaining their needle or fibrous form, for example chrysotile asbestos, a dispersed, interwoven structure of fibrous crystals of hydrated calcium silicate and fibrous asbestos crystals could form, constituting, throughout the mass, a fine continuous fibrous structure, a continuous integral sage existing between the two kinds of fibers and the gel, this structure being solid, of low volume and specific mass capable of withstanding high temperatures and arranged at random, while retaining the
<Desc / Clms Page number 31>
thin character,
inconsistent and open to the fibrous structure of the mass as a whole and also possessing both the compressive and tensile strengths of the two ultimate individual fibrous constituents themselves.
This fine fibrous structure of fibrous crystals intertwined and growing within each other is distinguished from the occlusive type of binder or agglutinant, fiber to fiber, obtained by wetting, fusion or impregnation and (or) agglutinants, or similar impregnations, which have been previously used in industry. The latter are distinguished from the intergrowth of fine crystalline fibers in that they present a continuous, more consolidated structure which is inherently of a much greater bulk density and which from surface to surface. It also contains a greater volume of solid, continuous structure through which heat can easily pass, dissipate and be lost.
At the same time, since the voids or pores of the fibrous material obtained in accordance with the present invention are not blocked or closed, it follows that the openings existing between the fibers and the crystals themselves and their junctions with each other are attenuated and have small dimensions such that the spaces, bodies and surfaces oriented for the radiating and convective air currents which pass through them are broken up, effectively dispersed and prevented from spreading. gradually or rapidly transferring heat through the whole mass, in any direction, by convection, conduction or radiation.
This system of formation of continuous, filamentous, fine crystals and small, attenuated, continuous capillary air spaces which intervene between these crystals and separate them, consequently constitutes a product which,
<Desc / Clms Page number 32>
as a whole, is of low thermal conductivity, but has, on the contrary, a great insulating power, while possessing, to a high degree, the power to retain its shapes, a great tensile strength and a very apparent density. low.
As an example of the practical application of the invention to the manufacture of heat insulating materials, and more especially of those which have a low bulk density and a low conductivity, will be described with reference to the accompanying drawing in which:
Figure 1 shows a flow diagram, and
Figure 2 is a more or less schematic view of a suitable device for spiculating asbestos fiber.
The asbestos component is preferably first treated by reducing it from approximately the raw state in which it is found in the mine to a degree of uniformity and purity in which it is relatively free of non-fibrous minerals and. other impurities. For example, untreated asbestos may consist of chrysotile asbestos fibers with the following dimensions:
25% passing through a 12.7 millimeter mesh screen and retained on a 6.35 millimeter mesh screen (Canadian asbestos specification),
50% retained on a 2-millimeter sieve
25% passing through a 2 mm sieve.
This asbestos fiber is then mixed in the tank 1, Figure 1, with water constituting a liquid vehicle. In carrying out this operation, a relatively dilute sludge can advantageously be employed, obtained, for example, by mixing, by means of a mixer 2, 1 to 5 parts by weight of fiber, with 99 to 95 parts of water. , to form a uniform mixture. This mixture is then drawn off
<Desc / Clms Page number 33>
by the pipe 3, controlled by the valve 4, to bring it to the pump 5, from where it can return, through the outlet passage 6 and the pipe 7, as a result of the opening of the valve 8, in the tank 1, the valve 9 giving access to the spiculation device 10 remaining closed.
The spiculation device 10 comprises a motor 11 (of the three-phase type, for example), intended to actuate the shaft 12 which passes into the closed chamber 13 and carries, on its inner end, a conical hardened steel plate 14, fitted with , on its conical face 16, of radial grooves 15 and maintained, in a precise and adjustable manner, at a distance from a circular scraper blade 17, the surface of which is parallel to the surface of the conical plate 14 and is maintained firmly in a fixed position. The clearance between the conical disc or plate and the scraper blade is of the order of approximately 3 to 5 tenths of a millimeter.
The plate 14 preferably rotates at a high speed (for example at 3600 rpm) and preferably under a constant maximum load, as indicated by the ammeter 18 (for example 70 amps, on the motor employed in the present case. ), which indicates the most efficient spiculation of the entire mass.
With the spiculation rotor running at full speed, the valve 9 is then opened, providing the passage through the inlet pipe and into the chamber 19 which is on the control side or the truncated side of the plate. The sludge then enters the chamber, first under the impulse of the pump 5, then under the effect of the centrifugal force of the rotor and of the plate 14 which drives it into and through the free space existing between the chamber. face of the disc or platen and the scraper blade.
In this operation, the asbestos fibers are twisted and disintegrated or separated from each other according to their longitudinal cleavage planes and are also
<Desc / Clms Page number 34>
fractured and scalloped or "swept" transversely, resulting in a many-times-multiplied number at their ends of thin, distinct fibrous entities which are characterized, as a rule, by small diameters (e.g. / 10th to 3 microns), in which the ratio of length to cross-section characterizes them as fibers, unlike fine granules in which all three dimensions are substantially of the same order,
as well as that category of fibers which are of such length as to cause interlacing and lump formation which characterizes untreated or unspiculated asbestos fibers of excessive length .
As the sludge leaves the spiculator, it is collected in chamber 20, from where it can pass into outlet duct 21 and from there, through valve 22 and pipe 23, into a second tank 24 which is also equipped with a stirrer 25.
When all the sludge prepared in tank 1 has thus passed through the spiculator and is collected in tank 24, the operation of the device is reversed. This result is obtained by closing the valves 4, 8 and 9, connected to the conduits connected to the tank 1 and by opening the corresponding valve 26 of the pipe 27, the valve 28 of the pipe 29 and, later, the valve 30 giving access to the tank. inlet duct in the spiculation device 10, and also by opening the valve 31 of the pipe 32 returning from the outlet passage 21 of the spiculator in the reservoir 1, all these valves having been previously closed.
By then operating the pump and the spiculation device as previously done, the sludge load will undergo a second treatment similar to
<Desc / Clms Page number 35>
first and will then be discharged into tank 1, until the entire load has been treated in this way a second time.
These operations can thus be reversed and repeated as many times as is deemed necessary or desirable.
However, to ensure the effective reduction of fibers to a degree suitable for the proposed purpose, it has repeatedly been found that two or three passes are sufficient.
When the sludge has acquired the desired degree of spiculation, all the previous valves are closed with the exception of the valve (4 or 26) of the pipe going from the tank containing the completed charge of spiculated asbestos sludge to pump 5 , and one opens the valve 33 which goes from the outlet passage of the pump, through the pipe 34, to the mixing tank 35. By operating the pump 5, the latter will then deliver all the load to the mixer 35.
Mixer 35 consists of a horizontal cylinder of a common type with a pair of helical, ribbon-shaped, opposing pitch mixing vanes.
Before introducing into the mixer, the prepared asbestos slurry, hydrate a finely pulverized quicklime suspension (for example which can pass through a sieve of 150 microns and even finer) using water which is at room temperature and in an amount sufficient to ensure a distinctly liquid suspension, preferably at a temperature of about 71 to .93 C. The amount of water employed is such that it will form, in the mixer, a composition having the desired consistency, dispersion and suspension. For example, five times as much water as quicklime, by weight, will give effective quenching, dispersion and satisfactory sludge as a result.
When the lime is completely hydrated and dispersed in
<Desc / Clms Page number 36>
the water from the mixer, the slurry of spiculated asbestos fibers, is sucked in, mixed thoroughly, then added with the desired amount of finely divided silica, diatomaceous earth or other similar material into a fine and dry powder, the mixing being continued until a complete and uniform dispersion has been obtained.
Typical and representative examples of compositions which can be prepared by proceeding according to the present invention are as follows:
I
EMI36.1
<tb> Lime .................. <SEP> 30 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> by <SEP> example <SEP> 30 <SEP> kg
<tb>
EMI36.2
Quartz flour ........ 25 to .. 25 kg Diatomaceous earth ....... 35% '25 kg Asbestos (beaten) ......... 15 8 ... 15 kg
EMI36.3
<tb> Asbestos <SEP> (not <SEP> treated) <SEP> 5 <SEP>% <SEP> "<SEP>" <SEP> 5 <SEP> kg
<tb>
EMI36.4
Water with asbestos ... 350, o of the ppids tō8 360 kg
EMI36.5
<tb> tal <SEP> of <SEP> solid <SEP> materials
<tb>
EMI36.6
Water with lime 50% of the weight to-8 "150 kg
EMI36.7
<tb> tal <SEP> of <SEP> solid <SEP> materials
<tb>
II
EMI36.8
Lime ...... * #, ##.
# s o # $ 30 by weight e.g. 30 kg Diatomaceous earth ...... 50 m v a u 50 kg
EMI36.9
<tb> Asbestos <SEP> (as prepared <SEP>
<tb>
<tb> in <SEP> 1 device <SEP> of <SEP> the
<tb>
EMI36.10
figure 2) 20 j "u a a 20 kg
EMI36.11
<tb> Water <SEP> with <SEP> of <SEP> asbestos <SEP> .. <SEP> 400 <SEP>% <SEP> of <SEP> weight <SEP> to- "<SEP>" < SEP> 400 <SEP> or
<tb> tal <SEP> of <SEP> materials <SEP> solids <SEP> up to <SEP> 470 <SEP> kg
<tb> Eu <SEP> with <SEP> of <SEP> the <SEP> lime .... <SEP> 150 <SEP>% <SEP> of <SEP> weight <SEP> to- "<SEP>" <SEP> 130 <SEP> or
<tb> tal <SEP> of <SEP> solid <SEP> materials <SEP> up to <SEP> 150 <SEP> kg
<tb>
III
EMI36.12
<tb> Lime ..................
<SEP> 30 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> by <SEP> example <SEP> 30 <SEP> kg
<tb>
EMI36.13
Earth â, diatoms 50 p 50 kg
EMI36.14
<tb> Asbestos <SEP> (as prepared <SEP>
<tb>
<tb> in <SEP> the <SEP> device of <SEP> the
<tb>
EMI36.15
figure 2) 20, it n # # 20 kg Water with asbestos .. 85o, br0 8 50 kg
EMI36.16
<tb> Water <SEP> with <SEP> of <SEP> the <SEP> lime <SEP> ... <SEP> 150 <SEP>% <SEP> of <SEP> weight <SEP> to- <SEP> 150 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> tal <SEP> of <SEP> solid <SEP> materials
<tb>
<Desc / Clms Page number 37>
IV
EMI37.1
<tb> Lime <SEP> ............... <SEP> 33 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> by <SEP> example <SEP> 33 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Flour <SEP> of <SEP> quartz <SEP> ....
<SEP> 60 <SEP>% <SEP> "<SEP>" <SEP> "<SEP>" <SEP> 60 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Asbestos <SEP> (completely
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> spicule, <SEP> by <SEP> example
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> to <SEP> sec <SEP> in <SEP> a <SEP> suspen-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> air <SEP> sion) <SEP> 7 <SEP>% <SEP> "<SEP>" <SEP> "<SEP> 7 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Water <SEP> with <SEP> of <SEP> the <SEP> lime <SEP> 150 <SEP>% <SEP> of <SEP> weight <SEP> to- "<SEP>" <SEP> 150 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> tal <SEP> of <SEP> solid <SEP> materials
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Water <SEP> .................. <SEP> 100 <SEP>% <SEP> of <SEP> weight <SEP> to- "<SEP> "<SEP> 100 <SEP> kg
<tb>
tal of solids
The mixing operation usually takes 30 minutes to an hour.
When it is completed, the mixing is stopped and the slurry is withdrawn which can be poured, under the action of gravity, into metal molds or basins 36 or other similar containers, which are preferably thin and good conductors. heat, which is then placed in a chamber 37 and which is subjected to the action of live, saturated steam at a pressure of 8.4 kg / cm2 for example for three hours to bring the load at the desired temperature, keeping them for a period of twelve hours under constant pressure, allowing them to cool and allowing the pressure to drop to atmospheric pressure for a period of about five hours. They can be removed or allowed to cool further.
The molded filler will be found to have cured retaining its original size and shape, without appreciable water separation, or loss of its original size and shape.
It is therefore possible to remove the molded product from the basins and remove the water it contains, by drying in a dryer / at a temperature varying between 1210 and 176 C approximately, which leaves a product having the shape and dimensions which were given to it by the molds, as well as a weight equal to that of the solid constituents of the reaction mixture only (plus
<Desc / Clms Page number 38>
crystallization in combination with absorbed moisture, as well as * absorbed water, if any) hence. water of dispersion has been removed and is therefore of low bulk density.
For example a product of this kind (especially that obtained according to formula II), shows an apparent density of about 176 kg, per cubic meter, and has a conductivity of about 0.0002, at temperatures rising to about 205 C on the hot side, if the cold side is at a temperature of about 65.5 G.
This bulk density can be determined from the concentration of solids contained in the original slurry from which it was taken and which has hardened. And since there has been no appreciable change in volume during the process, the product will, in kilograms per cubic meter, have substantially the same bulk density as the original slurry, based on its solid constituents (more water of crystallization and (or) water blocked in any other way), the voids being, in one case, filled with liquid water and, in the other case, with air.
It is obvious that other products could be obtained by preparing spiculated asbestos slurries in which the markedly prolonged or permanent suspending power of this asbestos could be used for many other purposes. For example, this can be used to effect and maintain the dispersion of much heavier materials or large proportions of reactants, during the reaction or other treatments, whether the product is to be of low or high density. related.
In accordance with the present invention, the degree of spiculation as well as the proportion of short fibers to long fibers are set and determine,
<Desc / Clms Page number 39>
in turn, the properties which it is desired to impart to the product. In this respect, the present invention differs fundamentally from other attempts which have been made.
For example, to make structural materials of high density, containing a greater proportion of solid cementitious reagents and reaction products, it has been found that fully spiculated asbestos, of category (A) as defined above, was the most suitable material for increasing the ultimate flexural strength of these products.
In order to manufacture products of low density for use as heat insulator capable of retaining its shape, containing a comparatively small amount of cement-forming reactants, solids, and reaction products, it has been found that the The partially spiculated asbestos, belonging to category (C) as defined above, imparted a relatively high flexural strength, compared to the low bulk density products obtained so far, as well as a high residual strength, after initial fracture of the binder or bond forming cement.
Spiculated asbestos can be obtained from different kinds of commercial asbestos, by treating a suspension of this asbestos with a fluid (gaseous or liquid) in an instrument or apparatus which subdivides the fibers under the effect of l 'attrition of the cylindrical vortex of the fluid rotating at high angular speeds. This disintegration can be effected in various mills established to operate with compressed air, or by employing superheated, high pressure steam as the fluid agent, it can also be achieved by stirring a dilute suspension of about 5%, more or less, by weight (from 1 to 10%) of asbestos in water, using one or more propeller stirrers,
<Desc / Clms Page number 40>
rotating at high speed, or even by heating this suspension in a pulp pestle.
However, in each of these operations, the treatment is carried out to a much more intense degree and extends well beyond what is customary with these methods and apparatus intended primarily for the preparation of pasta, with the aim of to obtain the desired degree of reduction in fiber dimensions and the desired proportion of fibrous material relative to the dimension or dimensions which characterize spiculated asbestos. In this way, it is possible to obtain, by prolonged or repeated treatment, in the apparatus shown, a fully spiculated asbestos fiber, with a suspension of 1% by weight.
The net result of this treatment is to break up the spike bundles or the fiber content of the different kinds of commercial asbestos, to cause them to. their ultimate state of spicules, but without destroying their characteristics of fiber length relative to their dimensions in cross section.
In accordance with what has just been said, the spiculated fibers or 'spicules' are characterized in that they are capable of forming a relatively permanent or static suspension in water; for example, those which are in concentrations of 1/10% to 2.5% (or more), by weight, or 1/25 to 1% (or more), by volume, are by themselves capable of resist segregation under the effect of gravity, for a period of several hours (or even several days).
This static dispersion and prolonged suspension of fine spiculated fibers therefore constitute a dispersion system in which many unusual conditions and novel characteristic reactions and results can be obtained.
<Desc / Clms Page number 41>
Thus, other fibrous materials, granular materials, or solid reactants, finely divided (or in solution), which are not able to remain in suspension in liquids for an extended time, can be mixed with these. last, and that the resulting mixture will acquire the power to form and maintain a static, uniform, prolonged or permanent suspension, without any appreciable segregation occurring, for a long period of time. Consequently, various reactions and other modifications can take place throughout the mass of these three-dimensional suspensions and be successively adjusted to defined degrees (1) of initiation of this reaction, (2) of activation or adjustment, at any desired phase, or (3) completion.
In addition, other operations can accompany, or intervene between these successive phases of physical and (or) chemical reaction in the system, such as, for example, the shaping or the molding of the mass before starting the process. reaction, after initiation or after the reaction has been facilitated, to any desired degree.
In addition, further treatments can be exerted on the resulting mixture, at any stage of operation chosen, according to the characteristics of the conditions and the properties thus acquired and according to the changes and results desired.
For example, in the specific examples described above, when a reactive lime and a reactive silica (slightly in excess of the molecular proportions) are used and the reaction is carried out to complete completion, a new hydrated lime silicate composed of CaO, SiO, NH2O which, on X-ray examination, reveals a new structure which distinguishes it from all known lime silicates.
<Desc / Clms Page number 42>
It is supposed that in the static network, continuous, but with open filaments, suspended spicules which are characteristically capable of sustaining themselves in such arrangement and dispersion, in the whole volume of In the water in which this network is formed, many reactants, both in solution and in the form of small and comparatively large solids, are made capable of exerting an adjustable reaction both chemical and physical.
Thus, in the fillers described above, the lime is present both in solution and in the form of particles of colloidal dimensions which may go as far as being visible. Silica is also present in small pieces, either as quartz flour or as pulverized diatomaceous earth, although some particles of the latter may be considerably larger than the fibrous spicules. Silica is also able to go into solution. It follows that one can predict the reaction between dissolved heat and dissolved silica.
In addition, due to the porosity or permeability, as well as the amorphous and active nature of the silica contained in diatomaceous earth, the lime solution and suspension are able to penetrate relatively freely. in large particles of diatomaceous earth. In addition, the dissolved heat is able, under these conditions, to react with a large number of times, for example 35 times, its molecular equivalent of silica and to disperse or dissolve the resulting combination in the surrounding aqueous medium. A combination of can be considered to form a long chain of silicon and oxygen, combined at its ends with a molecule of lime.
<Desc / Clms Page number 43>
This action will obviously have the effect of rapidly and completely disintegrating and dissolving, at least momentarily, the silica or the diatomaceous earth, the rate out of proportion with the equimolecular quantity of lime present. However, the concentration of such a combination of lime and silica which can be maintained in solution is rather low. It is likely to be reoriented and, in doing so, fibrous crystals of lime silicate, of the formula CaO, SiO2, NH2O, separate and grow, as described above, being distributed over the entire volume of the mass of reaction.
The chains of silicon and oxygen, or the chains of silica, thus liberated, can in turn react with a greater quantity of lime to form lime silicates of varying composition, or additional crystalline calcium silicate. These chains of silica or lime silicates also tend to form gels which, in turn, can transform gradually - and quickly or slowly, depending on the conditions - to take on the crystalline, fibrous, growing structure, as described above. , and thus feed the latter. However, when this crystal formation stops, the gel remains.
Under these conditions, if the water medium is removed, the growth of crystal fibers can be stopped, and the heat and dehydration serve to tighten the gel on the previously formed fibrous spicules, nascent fibrous crystals, and in the core of those. here, by thus opening voids between the fibers and thus creating, through the gel, continuous and consequently permeable openings, so as to form the typical structure of the new product obtained.
Continuing to heat, dry and dehydrate the spicules, fibrous crystals and gel,
<Desc / Clms Page number 44>
are accompanied by shrinkage in absolute volume, hardening and strengthening of each of them - and also of the union between them - to constitute the integral structure, capable of retaining its shape, and robust, which characterizes the whole and which the previous insulating methods and materials have not made it possible to obtain.
It should also be noted that the permanent self-supporting suspension of 0.1% spiculated asbestos (by weight or 0.04% by volume), which has just been described, is present a large mesh network, in which each fiber is surrounded by many times its volume of water, but until this degree of dilution is reached, the water which surrounds each fiber is associated with it in such a way so that fiber and water act as an entity. They will attract and repel a like fiber and associated water, in a manner sufficient to provide and maintain this uniform spacing ratio, in antagonism to the forces of gravity, whether by buoyancy or by deposition.
However, when such a slurry is suddenly diluted further with water, the slurry breaks up, the fibers float to the surface, leaving clear water below them. , and forming an upper layer which is constituted by a suspension having approximately the original limit concentration degree that it had before this dilution (or a slightly higher concentration degree) and which floats on the lower water layer.
Therefore, this degree of dilution indicates the limit of the thickness of the water envelope surrounding the fibers, which acts to keep each fiber away from adjacent fibers and also to prevent a fiber from moving freely and protruding beyond a fiber. other fiber or
<Desc / Clms Page number 45>
rub against it; association of water with adjacent fibers also prevents water from flowing freely between these adjacent fibers, so as to determine segregation by deposition or float. On the other hand, the water shell is not associated in a sufficiently firm manner with its fibers to prevent this water from easily filtering or draining from the fibrous mass, thus leaving the fibers. fibers come closer to each other.
In other words, the system constitutes a discontinuous suspension of fibers, which is stable and permanent as long as the water medium is maintained, but which is neither a gel nor a continuous gel, even with chrysotile fibers which swell slightly.
Therefore, in this open and three-dimensional fibrous network or network or lattice system, the reactants, in the form of finely divided solids or in colloidal or real solution, are liable to disperse without destroying the lattice structure or suspension. Lime and diatomaceous earth, for example, are both able to subdivide in this way to take colloidal dimensions and go into real solution. When, or so far, the reactants are present under the conditions mentioned last, they react rapidly and produce a gelatinous precipitate of hydrated calcium silicate. Due to the dispersion and dilution of this gelatinous precipitate, it is mobile and is attracted to the spiculated asbestos fibers.
It freely follows the shape of the outer surfaces of the fibers, forming around each of them a sheath of hydrated, gelatinous calcium silicate. This sheath therefore surrounds each of the fibers within the water envelope which was associated with and surrounded each of these fibers and which, nevertheless, still continues to act for main-
<Desc / Clms Page number 46>
hold the hydrated calcium silicate gel coated fibers in the dispersed form at wide intervals from each other.
As a result, the dissolved reagents penetrate the water envelope of these fibers and a gelatinous precipitate forms directly on each fiber, without affecting or destroying the separating water envelopes around each asbestos fiber. The latter are, therefore, continually maintained at the original distance from each other and continue to occupy the same volume and to present the same shapes as in the network or lattice system they formed in the dispersion. of water alone.
These reactions of dissolving and combining lime and silica, for example in the form of diatomaceous earth, occur at ordinary temperatures. If the temperature rises, the reactions speed up and the formation of hydrated, crystalline calcium silicate also occurs, either by direct crystallization of the solution or by converting the precipitated gelatinous precipitate into a gel, finally taking prominent crystalline forms. .
However, the crystal formations according to the invention have been described in detail above.
These dissolution, reactions and precipitation of the reagents, as well as the selective deposition of the gelatinous precipitates can also take place independently of the fibers and form lumps or colonies of gels and crystals throughout the volume of the mass, without however hindering the lump. order of the dispersion of spiculated fibers, as it was originally generated in pure water.
As a result, the gelatinous sheaths of hydrated calcium silicate surround the continuously dispersed spiculated asbestos fibers and arise from them, and large clumps of gelatinous precipitate of hydrated calcium silicate also form in a similar fashion. simultaneous, in the middle
<Desc / Clms Page number 47>
aqueous, independent of the fibers and at a distance from them.
Hydrated calcium silicate crystals can also form directly from solution and (or) further crystallization can occur upon conversion of the gelatinous precipitate which is then brought into crystalline form. However, the gelatinous precipitates, particularly those which are on the fibers, tend to form, by consolidation, gels endowed with a greater power of cohesion and adhesion, of a smaller volume and of a greater density. than the original gelatinous precipitates.
In doing so, they group or unite around the fibers, then contract and leave in a commensurable way, spaces of free water, which go on increasing, between one of these fibers and the next, given that the fibers themselves, no more when bare than when coated with the gelatinous or gel-like sheaths, show no tendency to approach and come into immediate contact with each other, so long that a sufficient relative volume of the aqueous medium is maintained around and between them.
Accordingly, the filler as a whole initially consists of spiculated, dispersed fibers, with which lime and diatomaceous earth are subsequently mixed, in colloidal suspension, in a finely divided state and in solution. The reaction produces separate gelatinous precipitates which accumulate around the spaced fibers, forming an enveloping sheath around each of them, as well as dispersed gelatinous precipitates, as colonies which are independent of the fibers.
These gelatinous precipitates can consist of silica,
<Desc / Clms Page number 48>
lime, or hydrated calcium silicate. They form at ordinary temperatures and grow larger and larger, over time and as temperatures rise. At elevated temperatures, crystals of hydrated calcium silicate are also formed throughout the mass, which are withdrawn both from solution and from gelatinous precipitates.
They form on the fibers and are also spaced from them. In all of these reactions and cultures, the fibers retain their original spacing from each other and, as a result, as the gelatinous precipitates solidify around their respective fibers, and the crystals also separate from the intervening spaces, these last. are now occupied only by water.
When these reactions are complete, the water is allowed to evaporate and escape. The residual gelatinous precipitates or gel sheaths which surround the fibers (and which have already been transformed by shrinkage into real gels) then acquire a porous structure, then form sub-microscopic crystals, and therefore exhibit greater cooling power. cohesion and adhesion as well as greater overall strength.
Independent lumps or colonies of gelatinous precipitates, which form between and independently of the fibers, do not wet the fibers by a spread meniscus. However, they eventually come into contact with them (with loss of the water of dispersion which keeps them separated) to form masses which retain their shape and which in a way become one-dimensional fibers as they adhere. after dehydration, to rigid gels, and continue to shrink.
The sheaths
<Desc / Clms Page number 49>
gelatinous fibers of the spiculated fibers and the precipitated gel fibers thus formed may or may not be crystallized by further processing, but in either case they enhance the crystal formations generated by the separation from it. the solution existing between the spicules which are described during the preceding description, and constitute an integrated network and a solidified structure.
The whole mass eventually transforms into a fibrous, integral, crumbling mass of light weight, low heat insulating conductivity, high tensile strength, and resists as well. water than high temperatures, making it a molded, self-sustaining, low bulk density, heat insulator suitable for satisfactory use at elevated temperatures in complete thermal insulation systems, in a single composition and in a single piece.
All modifications and adaptations, both as regards the fundamental principles and the practical applications of the present invention, come within the scope of the latter.