BE507416A - - Google Patents

Description

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  COMPOSITIONS AUTO-DURCISSANTES A BASE .DE VERRE   SOLUBLE,   ;LEURS APPLICATIONS 
ET'LEURPREPARATION. 



   Pour les constructions qui doivent résister aux acides, on uti- lise, dans une large mesure, des ciments à base de verre soluble qui durcis- sent d'eux-mêmes en raison des sels de l'acide hydrofluosilicique ou des composés complexes analogues du fluor renfermés dans les poudres de ciment. 



  Comparés aux ciments à base de verre soluble ne durcissant pas d'eux-mêmes, ces produits offrent des avantages considérables dans la pratique, surtout en abrégeant et en accélérant les travaux de construction. 



   Pour certaines applications, cependant, les poudres de ciment contenant des composés du fluor ne donnent pas entière satisfaction dans tous les cas. 



   Par exemple, dans le cas des cimentations en contact avec des aciers au chrome-nickel ou du plomb, la présence de composés du fluor dans le ciment donne lieu à la corrosion des métaux et alliages de métaux; de ce fait, des détériorations considérables peuvent se produire par endroits. 



  De même, la présence de composés du fluor est à exclure lorsqu'on fait cir- culer des liquides corrosifs et les solutions d'acide fluorhydrique qui se forment alors, quoique diluées, corrodent graduellement la maçonnerie cons- truite à l'aide de ces ciments. 



   Or, la demanderesse a trouvé que l'on pouvait obtenir des com- positions à base de verre soluble exemptes d'halogène et durcissant d'elles- même pour former des matières résistant aux acides, qui ne montrent'pas les désavantages mentionnés ci-dessus et qui se prêtent avec un avantage parti- culier aux fins en question. A l'aide de ces compositions, on obtient des cimentations satisfaisantes et chimiquement stables surtout au contact des 

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 aciers au chrome-nickel ou du plomb. La corrosion des matières à base de pierre qui se produit dans certains cas par l'emploi de ciments contenant des composés du fluor est entièrement évitée.

   D'autres avantages résident dans une imperméabilité remarquable aux 'liquides, un bon pouvoir de gonfle- ment, très utile pour certains besoins, et un pouvoir de liaison très amé- lioré des cimentations avec les matières anti-acides à base de pierre et avec les métaux, même après qu'ils ont été soumis à de longues fatigues. 



   Pour la préparation des nouvelles compositions, on utilise, d'après la présente invention, des solutions à base de verre soluble al- calines dans les proportions déterminées qui sont indiquées ci-dessous, une charge inerte et, comme durcissant, un dérivé fonctionnel d'un acide aliphatique organique capable de réagir avec le constituant alcalin de la solution à base de verre soluble. 



   Dans les solutions à base de verre soluble alcalines la pro- portion de SiO2 par rapport à H20 est supérieure à environ 0,35. Une autre caractéristique des solutions en question réside dans le fait que, pour les solutions de silicate de sodium, la proportion de SiO2 par rapport à   Na20 est inférieure à environ 2,75 et, pour les solutions de silicate'de potassium, celle de SiO par rapport à K20 est inférieure à environ 2,25.   



   La gamme des solutions à base de verre soluble alcalines est limitée, d'un côté, par les proportions indiquées ci-dessus et, de l'autre côté, par le fait que leur viscosité ne doit'pas dépasser environ 600 cen- tipoises à 20 . Avec des solutions de silicate de sodium, la proportion de Sio2 par rapport à Na20 peut avantageusement être d'environ 2,5 ou même plus basse, par exemple d'environ 1,72.

   Avec les solutions de silicate de potassium, il y a avantage à utiliser une proportion de SiO2 par rapport à K20 qui est d'environ 2,0 ou plus basse encore, par exemple 1,64, la prô- portion de SiO2 par rapport à H20 étant toujours supérieure à environ   0,350   
Dans certains cas, il peut être avantageux d'utiliser des mé- langes de solutions de silicate de sodium et de silicate de potassium, les proportions des deux solutions, l'une par rapport à l'autre, pouvant varier dans de larges limites. Ainsi, par exemple, on peut utiliser des mélanges dans lesquels la proportion des deux solutions est de 1 : 1. Toutefois, l'un ou l'autre des constituants peut prédominer et la proportion peut al- ler d'environ 1 : 2 à 2 : 1 ou être même plus élevée. 



   Comme charges, on peut utiliser'les matières inertes généra- lement employées à cet effet, par exemple le sable de quartz et la poudre de quartz. A part ces substances, on peut aussi utiliser d'autres silicates pulvérisés tels que la poudre de verre, la poudre de porcelaine, la poudre de chamotte et la poudre de terre cuite. Dans certains cas, l'emploi de charges d'une bonne conductibilité calorifique, telles que le graphite na- turel ou artificiel, par exemple le graphite utilisé pour électrodes de charbon, le carbure de silicium, le silicium etc., a été avantageux. Par- fois, des mélanges de différentes matières de charge ont donné des résul- tats satisfaisants. 



   Dans quelques cas, il 'est indiqué d'ajouter d'autres substan- ces solides, par exemple du   "Kieselweiss",   acide silicique à réactivité par- ticulièrement élevée vis-à-vis des lessives alcalines, même à froid. 



   Des durcissants particulièrement avantageux sont les esters, tels que le di-formiate de glycol et le tri-formiate de glycérine, ainsi que des esters d'acides polybasiques, tels que les oxalates de diméthyle, et les esters d'acide hydroxylés, tels que les citrates de triméthyle, ain- si que les esters internes, tels que le glycolide, avantageusement sous une forme polymérisée. Les amides d'acides aliphatiques organiques, telles que la formiamide, l'oxamide, la tri-acétamide, la malonamide, et les anhydrides, tels que l'anhydride succinique, l'anhydride maléique, etc., se prêtent éga- lement au but en question. On peut utiliser les substances séparément.

   Dans des cas particuliers, il peut être avantageux d'utiliser, comme durcissants, des mélanges des substances ou des classes de substances mentionnées ci-dessus 

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 par exemple, des mélanges des esters   et,   des amides dais des proportions quelconques. 



   Comme durcissants, entrent en ligne de compte surtout les dé- rivés fonctionnels des acides aliphatiques organiques de l'espèce décrite et qui ont un poids équivalent d'environ 60 tout au plus. Les substances de cette sorte qui   sont.solides   à la température ordinaire sont avantageu- sement utilisées sous la forme de poudres. Cependant, on peut aussi se ser- vir de produits liquides de ce genre, surtout ceux qui bouillent au-dessus de 100 . Dans la plupart des cas, une petite quantité d'un durcissant est suffisante, par exemple, environ 1 à 5%, calculés sur le poids de la matière de charge. Dans des cas particuliers, on peut aussi utiliser des pourcenta- ges plus bas ou plus élevés. 



   Dans la pratique, se sont révélées très avantageuses les com- positions qui contiennent, comme durcissant,' du glycolide à l'état   molécu-   laire quelconque,. par exemple à l'état polymérisé; dans ce cas, il est par- fois indiqué d'utiliser une matière de charge ayant une bonne conductibili- té calorifique, par exemple, le graphite. Pour obtenir un effet tout parti- culier, on peut remplacer une partie du glycolide par une amide d'un acide aliphatique organique, par exemple, par la formiamide. Dans tous les cas, -une addition de   "Kieselweiss"   (acide silicique actif) s'est révélée avanta- geuse. 



   Pour préparer les compositions, d'après la'présente invention, il y a avantage à mélanger, peu de temps avant l'emploi, d'abord les substan- ces mentionnées, à savoir la charge, l'agent de durcissement et les autres produits solides utilisés éventuellement et à empâter alors de ce mélange avec une solution d'un silicate alcalin du genre ci-dessus indiqué. 



   Par exemple, on mélange du glycolide, préférablement à l'état polymérisé, avec une matière de charge, en ajoutant éventuellement de la formiamide et/ou de l'acide silicique actif, et on empâte ce mélange avec une solution d'un silicate alcalin du genre mentionné ci-dessus. 



   Peu de temps après 1'empâtement, au bout d'une demi-heure en- viron, la composition commence à durcir pour former une masse anti-acide. 



   La prise est complète après quelques jours. 



   La réaction entre les agents de durcissement et les solutions de verre soluble du genre indiqué ci-dessus a lieu d'une manière telle que l'alcali de la solution de verre soluble utilisée est neutralisée, et l'a- cide silicique ainsi précipité sert de liant. 



   La quantité de la solution de verre soluble, par rapport au mé- lange comprenant la matière de charge et l'agent de durcissement, dépend du genre et de la quantité des constituants individuels utilisés et peut varier dans de larges limites. On a trouvé que l'on obtient, par exemple, des pro- duits utiles en employant, par 100 g d'un mélange comprenant une matière de charge et un agent de durcissement, environ 25 à 30 cm3 d'une solution de verre soluble alcalin du genre mentionné ci-dessus. Dans certains cas, ces valeurs peuvent être plus basses ou plus hautes. 



   Pour la réalisation du procédé, il peut être avantageux d'uti- liser deux préparations, en emballages séparés, aptes à être mélangées pour former les compositions   auto-durcissantes;   l'une des préparations est alors un mélange renfermant la matière de charge, un ou plusieurs des dérivés fonc- tionnels des acides aliphatiques organiques servant d'agents de durcissement et, le cas échéant,   une   ou plusieurs autres substances solides, par exemple l'acide silicique actif, et l'autre préparation est une solution de verre soluble alcalin du genre décrit ci-dessus. 



   EXEMPLE 1 : 
On mélange 90 parties en poids de quartz pulvérulent d'une grosseur de grain appropriée, avec un résidu de 10 à 25% sur un tamis à 
10.000 mailles, 4 parties en poids d'argile et 2,5 parties en poids d'un 

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 acide silicique actif,   c'est-à-dire   un acide silicique ayant une   réacti= .   vité particulierement haute à l'égard des lessives alcalines   même'à   ,froid, et 3,5 parties en poids de glycolide. Peu de tempsavant l'emploie on mé- lange 100 g de cette poudre de ciment avec 30 cm3 d'une solution de silica- te de potassium dans laquelle la proportion de SiO2 par rapport à K20 est de 1,64 et celle de si par rapport à H2O est de 0,46. La viscosité de la solution de verre soluble s'élève à 80 centipoises à 20 .

   Au bout d'environ 20 minutes, la composition commence à durcir, et à la température ordinaire, la prise est complète au bout de 3 jours. 



  EXEMPLE 2 : 
On mélange 4 parties en poids d'oxalate de diméthyle avec de la poudre de ciment composée de 92.parties en poids de quartz pulvérisé à grosseur de grain convenable et 4 parties en poids de kaolin. Peu de temps avant l'emploi, on fait une pâte avec 100 g de cette poudre de ciment et 30 cm3 d'une solution de silicate de sodium dans laquelle la proportion de SiO2 par rapport à Na20 est de 1,72 et celle de   SiO   par rapport à H20 est de 0,43. La viscosité de la solution de verre soluble s'élève à 450 centi- poises à une température de 20 . Au bout de 30 minutes environ, la composi- tion commence à durcir et elle a fait prise complètement au bout de 3 jours. 



  EXEMPLE 3 : 
On mélange ensemble 1 partie en poids de glycolide, avantageu- sement à l'état polymérisé, 3 parties en poids de formiamide, 4 parties en poids de   "Kieselweiss"   (acide silicique à réactivité particulièrement éle- vée), 46 parties en poids de sable de quartz fin et 46 parties en poids de poudre de quartz très fine. Peu de temps avant l'emploi, on fait une pâte avec 100 g de ce mélange et 30 cm3 d'une solution de silicate de sodium   dans laquelle la proportion de SiO2 par rapport à Na20 est de 2,55 et celle de SiO par rapport à H20 est de 0,55, le poids spécifique est de 1,48 et   la viscosité est de 350 centipoises à 20 .

   Cette composition commence à durcir au bout de 30 minutes et finalement elle donne un mortier résistant aux acides, imperméable aux liquides et ayant une résistance à la pression d'environ 300   kg/cm.   



  EXEMPLE 4 : 
Partant d'un mélange composé de 1 partie en poids de glycolide, éventuellement à l'état polymérisé, et de 3 parties en poids de formiamide, on le mélange avec 6 parties en poids de "Kieselweiss" (acide silicique ac- tif) et 90 parties en poids de quartz pulvérisé à un degré convenant aux be- soins de chaque cas particulier. Peu de temps avant l'emploi, on empâte 100 g de ce mélange avec 25 cm3 d'une solution de silicate de potassium dans la- quelle la proportion de SiO2 par rapport à K20 est de 2,1 et celle de SiO2 par rapport à H20 est de   0,37.   La viscosité de la solution de verre soluble s'élève à 50 centipoises à une température de 20 . La composition commence à durcir au bout de 25 minutes. Au bout de 8 jours, la matière durcie a une résistance à la pression de 250   kg/cm2.   



  EXEMPLE 5 : 
On prépare un mélange à partir de 4 parties en poids d'anhydri- de succinique et 96 parties en poids de graphite artificiel. On empâte   100     g de ce mélange avec 40 cm3 d'une solution de silicate de sodium dans laquelle la proportion de SiO2 par rapport à Na20 est de 2,0 et celle de SiO2 par   rapport à H20 est de 0,50. La viscosité de la solution de silicate de sodium s'élève à 550 centipoises à 20 . Au bout d'environ 30 minutes, la composi- tion obtenue commence à durcir et, au bout d'environ 4 jours, elle a fait prise complètement. 



  EXEMPLE 6 : 
On prépare un mélange à partir de 1 partie de triformiate de glycérine, 2 parties d'anhydride maléique, 47 parties de graphite naturel, 47 parties de poudre de verre très fine et 3 parties d'acide silicique ac- tif,par exemple du   "Kieselweiss".   Peu avant l'usage, on empâte 100 g de ce 

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 mélange avec   22-em3   d'une solution de silicate de potassium dans laquelle la proportion de SiO2 par rapport à K20 est   1,75   et celle de SiO2 par rap- port à H20 est   0,39.   La solution de silicate de potassium a une viscosité de 60 centipoises'à 20 . Au bout d'environ 35 minutes, la composition com- mence à durcir et, au bout d'environ 3 jours, elle a fait prise complète- ment.

Claims (1)

1. RESUME.

   La présente invention comprend notamment : 1 ) Un procédé de préparation de compositions à base de verre' soluble, qui durcissent d'elles-mêmes pour donner des matières anti-acides, procédé caractérisé par le fait qu'on utilise : une solution de silicate de sodium ayant une proportion de Si02 par rapport à Na20 inférieure à envi- ron 2,75 ou une solution de silicate de potassium ayant une proportion de SiO2 par rapport à K20 inférieure à environ 2,25, la proportion de SiO2 à H2O étant toujours supérieure à environ 0,35; une matière de charge inerte et, comme agent de durcissement, un dérivé fonctionnel d'un acide alipha- tique organique capable de réagir avec le constituant alcalin de la solu- tion de verre soluble.

   2 ) Des modes d'exécution du procédé spécifié sous 1 , pré- sentant les particularités suivantes, prises séparément ou selon les diver- ses combinaisons possibles : a) on utilise, comme dérivés fonctionnels d'acides organiques aliphatiques, des composés ayant un poids équivalent de 60 tout au plus; b) on utilise, comme dérivés fonctionnels d'acides organiques aliphatiques, un ester, une amide ou un anhydride ou plusieurs dé ces sub- stances notamment sous la forme de mélanges quelconques d'esters, d'amides et d'anhydrides; c) on utilise les dérivés fonctionnels d'acides organiques ali- phatiques en quantités d'environ 1% à environ 5%, calculées sur la quantité de la matière de charge ; d) on utilise à l'état pulvérulent les dérivés fonctionnels des acides aliphatiques organiques qui sont solides à la température or- dinaire ;

   e) on utilise des dérivés fonctionnels d'acides aliphatiques organiques ayant un point d'ébullition supérieur à 100 ; f) on utilise des mélanges de solutions de silicate de sodium et de solutions de silicate de potassium; g) on utilise des solutions de verre soluble ayant une visco- sité inférieure à environ 600 centipoises à 20 ; h) on utilise des matières de charge ayant une bonne conducti- bilité thermique, le cas échéant avec d'autres matières de charge inertes; i) on adjoint de l'acide silicique actif au mélange de matières de charge et du dérivé fonctionnel d'acide aliphatique organique;

   j) peu de temps avant l'application des compositions, on confec- tionne une pâte avec, d'une part, un mélange des matières solides, à savoir la charge, l'agent de durcissement et, éventuellement, l'acide silicique ac- tif, d'autre part, les solutions de verre soluble; k) pour la préparation de la pâte, on utilise environ 25 à en- viron 30 cm3 de solution de verre soluble pour 100 g du mélange des substan- ces solides.

   3 ) A titre de produits industriels nouveaux, les compositions fabriquées par le procédé spécifié sous 1 et 2 ou ces mêmes compositions obtenues de toute autre manière ainsi que les produits durcis qui en déri- vent et l'application de ces divers produits dans l'industrie. <Desc/Clms Page number 6>

   4 ) La présentation commerciale des ingrédients de confection des compositions spécifiées sous 3 en deux portions placées dans des em- ballages distincts, l'une étant constituée par la solution de verre soluble alcalin, l'autre par un mélange de tous les autres ingrédients.