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La présente invention est relative à la produc- tion de fibres de silice destinées aux supplications industrielles qui exigent un matériau possédant une résistance {,levée à la traction et des hautes qualités d'isolement.
La présente invention a pour objet d'établir un produit qui consiste essentiellement en fibres de silice de qui possède des qualités de résistance supérieures.
Cet objectif est atteint, de façon générale, en formant une nappe, un matelas, ou un tapis feutrés et compacts en fibres soufflées constituées en un silicate alcalin et en en extrayant ensuite l'alcali par lixiviation, tout en maintenant les fibres sous la forme d'un matelas.
Il a été tout à fait surprenant de constater
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que le resserrement des fibres et la lixiviation ultérieure, sous la forme compacte, ne provoquent pas une détérioration physique des fibres, mais au contraire, la nappe, le matelas ou le tapis présentent des propriétés de résistance essentiellement favorables, ce qui les rend aptes à un grand nombre d'usages où des nappes de fibres plus fragiles risqueraient d'être détruites.
De préférence, et conformément au procédé faisant l'objet de l'invention, les fibres de silice alcalin sont enroulées, au fur et à mesure de leur fabrication, en un matelas serré et compact, les fibres individuelles s'enchevêtrant de façon à former une masse ou nappe uniforme.
Ensuite, un certain nombre, de préférence, de telles nappes sont empilées et sont soumises sous cette forme à l'extraction de l'alcali par lixiviation hors des fibres tassées.
Au cours de cette lixiviation, les masses sont de préférence maintenues sous une légère pression, suffisante pour empêcher le foisonnement des fibres lorsque.l'agent de lixiviation passe à travers les masses. Grâce à ces dispo- sitions, le matelas ainsi obtenu offre des propriétés de résistance optima.
L'agent de lixiviation peut être de l'eau ou un acide qui n'est pas susceptible d'attaquer la fibre de silice obtenue par la lixiviation. Ainsi, l'acide phosphorique est considéré comme non approprié, bien que l'on puisse utiliser aussi bien des acides organiques que des acides inorganiques.
L'opération de lixiviation peut être exécutée au moyen de l'eau, à la température ambiante, pendant une durée de 10 heures environ, ou bien, elle peut être exécutée en utilisant l'eau au point d'ébullition, mais dans ce cas en un temps plus court. Lorsqu'il est fait usage d'un
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acide, une durée de 1 heure environ suffit pour l'extrac- tion de l'oxyde, si l'acide est à une température élevée, 100 C par exemple-.
Cette opération de lixiviation n'a pas seulement pour effet d'éliminer l'alcali et l'oxyde, mais encore, fait en sorte que la silice capte les molécules d'eau, le produit immédiat de l'opération de lixiviation étant une silice hydratée, c'est-à-dire une silice contenant de l'eai chimiquement combinée.
Ces molécules d'eau chimiquement combinée ne sont pas éliminées lorsque la masse de fibres est soumise à un séchage à 100 C environ. Toutefois,- elles sont chassées lorsque la température de la masse disposée en plusieurs couches ou stratifiée est élevée au-dessus de 538 C. Or, pour obtenir, comme produit, de la silice pure,il est nécessaire d'appliquer, dans le procédé selon l'invention, une température de 538 C environ.
Il est vrai qu'il est préférable d'employer des fibres de silicate alcalin qui ont un diamètre d'environ 1 micron ou moinson a cependant constaté que des fibres ayant un diamètre allant jusque 2-1/2 microns se comportent de façon extrêmement favorable au cours du procédé et peuvent être employées pour produire les fibres de silice pure, sous la forme de matelas feutrés, qui constituent le produit faisant l'objet de la présente invention.
Il convient en outre de noter à ce propos que si, d'une part,il devient de plus en plus difficile d'éliminer l'alcali à mesure que la grosseur de la fibre augmen- te, il n'en est pas moins vrai que, dans de nombreuses ar. plications, la présence d'une faible proportion-d'alcali n'est pas préjudiciable, bien que de telles fibres - il y a lieu de le souligner - ne possèdent pas les propriétés
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optima réalisables avec les fibres qui consistent essen- tiellement en silice.
Les verres qui ont été trouvés les plus favorables pour réaliser des matelas de silice résistants sont les verres alcalins, dans lesquels les poids respectifs de l'oxyde alcalin et de la silice sont dans un rapport ap- proximatif de 1:4 environ. De tels verres se ramollissent à des températures relativement peu élevées et, par consé- quent, peuvent être- aisément fondus et étirés en longs filaments fins qui, après avoir été soumis à un jet de gaz chaud, sont transformés en fibres soufflées ayant un dia- mètre de 2-1/2 microns ou moins, compte tenu des conditicns particulières. De préférence, les conditions sont telles que les fibres de verre formées ont un diamètre de 1 micron ou moins, étant donné que ceci facilite l'extraction ulté- rieure de l'alcali et de l'oxyde.
Les fibres obtenues par soufflage à partir du verre alcalin sont recueillies sur une courroie mobile et appa- raissent à ce moment sous la forme d'une nappe de fibre blanche et duveteuse. Au cours du procédé faisant l'objet de la présente invention, les fibres ainsi assemblées sont disposées en plusieurs couches, de manière à former un matelas épais, la superposition des couches étant de pré- férence réalisée, en faisant passer les fibres soufflées, au fur et à mesure de leur formation, sur un rouleau mobi- le, jusqu'à ce que l'on obtienne un matelas de l'épaisseur voulue. Cette opération a pour effet que les fibres de couches adjacentes s'enchevêtrent et sont comprimées ensem- ble. Lorsque le matelas atteint l'épaisseur voulue, on le découpe du rouleau et on le soumet à la lixiviation, de façon à le débarrasser de l'alcali.
De façon générale, il
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est préférable, pour des raisons économiques, qu'une série de matelas, auxquels on applique une légère pression;, soient soumis simultanément à l'extraction. Il a été tout à fait surprenant de constater que des matelas ayant une épaisseur considérable pouvaient être lixiviés de façon à être complètement débarrassés de l'alcali, cependant que ce procédé permet d'obtenir des matelas d'une résistance relativement élevée, ce résultat étant atteint sans que les fibres du matelas soient pourvues d'un liant, soit individuellement, soit en tant que masse.,
Après la lixiviation du matelas, et comme il a été indiqué plus haut, [Les fibres de celui-ci contiennent des molécules d'eau qui!sont apparemment chimiquement combinées avec la silice.
Dans ce stade, le matelas sera légèrement savonneux au toucher, après avoir été séch 100 C environ.
Toutefois,après que les fibres ont été soumises à une tem- pérature supérieure à 538 C environ, l'eau chimiquement combinée est expulsée et le produit obtenu est constitué par une masse spongieuse blanche dans laquelle les fibres individuelles ne peuvent pratiquement plus être distinguées.
L'intérieur de ce produit, mis à jour à la suite d'une déchirure par exemple, ressemble beaucoup à une nappe de préparation de coton, étant donné que les fibres sont essen- tiellement opaques et ne ressemblent pas du tout aux filaments à partir desquels elles ont été dérivées. Plus particulièrement, le produit n'a pas l'aspect de fibres indépendantes, mais constitue une masse molle et cohérente, dans laquelle il est pratiquement impossible de distinguer les fibres individuelles Ces caractéristiques sont réali- Sées grace à l'adhérence intime des fibres et à leur contact entre elles pendant l'exécution du procédé.
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Dans les dessins annexés :
La figure 1 est une représentation schématique d'un appareil utilisé pour la formation de matelas feutrés, compacts et stratifiés.
La figure 2 représente un matelas de fibres sur un élément de l'appareil selon la figure 1.
La figure 3 montre le matériel requis pour effectuer la lixiviation.
La figure 4- est une vue schématique d'une étuve pour le chauffage du produit sur une échelle industrielle.
La figure 5 est une vue en coupe montrant le produit réalisé selon l'invention.
La figure 6 est une vue schématique d'une chaîne de lixiviation et de formation de nappes feutrées, établie en vue de la mise en oeuvre d'une forme modifiée de la "pré- sente invention ; et
La figure 7 est une vue en coupe.transversale prise le long de la ligne 7-7 de la figure 6.
La présente invention vise à établir un procédé pour produire une nappe fibreuse résistant à la chaleur, ce procédé comprenant les dispositions qui consistent à former une napne feutrée de fibres de verre, dont les fibres' individuelles contiennent de la silice et un oxyde métallique età faire passer un liquide lixiviant à travers cette n.ppe de fibres, de manière à éliminer l'oxyde métallique de ces dernières.
En se reportant à la figure 1, on verra que celleci montre en substance un appareil pouvant être utilisé en vue d'obtenir les fibres amincies de silicate alcalin, nécesseires aux fins de la présente invention, cet appareil
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comprenant une trémie 10 servant à introduire de petites sphères ou billes de verre, d'un diamètre de 1/2 pouce (1,27 cm), dans une chambre 12 garnie intérieurement de platine, comme indiqué en 14, et chauffée uniformément par une bobine 16.
Cette dernière bobine est de préférence disposée uniquement autour de la partie inférieure de la périphérie,c'est-à-dire, là où à lieu la fusion du verre, tandis que de la matière céramique réfractaire 17 entoure le restant de la périphérie, afin de conserver la chaleur et de maintenir une tempéra @re uniforme. La paroi inférieure 18 de cette chambre est munie d'une petite ouverture 20 à travers laquelle le verre peut être exsudé sous la forme de filaments.
Les filaments tels que 22, qui émanent de la cham-, bre 12, passent sur un rouleau.de guidage 24 et ensuite entre rouleaux de filage 26, 28, pour aboutir au bloc de guidage 30 qui présente un bord 32 en U. En alignement horizontal avec le bord 32, est disposé un brûleur à gaz 34 pourvu d'une fente de décharge horizontale 36, à travers laquelle s'échappe un jet de gas à grande vitesse et à haute température, de façon à emporter les extrémités des filaments de verre 22, qui s'étendent au-dessous du bord 32, pour les entraîner dans une chambre 38. Une courroie 40, qui se déplace verticalement en regard de l'extrémité opposée de la chambre 38, recueille les fibres ainsi obtenues.
La courroie 40 est entraînée à une faible vitesse;, de préférence de 10 pieds (3,04.8 m) par minute à l'aide d'un appareil non représenté.. Un pavillon 42, auquel est raccordée une source de vide (non montrée),favorise le transfert des fibres fines de la chambre 38 sur la courroie .
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Une composition appropriée du verre des billes servant à obtenir les fibres ainsi formées consiste à peu près en 78,2% de silice et 21,8 % d'oxyde de sodium.
Au voisinage immédiat du brin extérieur 44 de la courroie se trouve un rouleau d'acier 46 entraîné par un moteur et une boîte d'engrenages 48 à une vitesse périphérique qui, exprimée en unités de longueur par minute, est à peu près la même que la vitesse d'avancement de la courroie 40. Les fibres duveteuses sont déposées,sous la forme d'une masse feutrée, sur la courroie et sont entraînées vers le haut autour de la poulie 41. Dans leur course descendante sur le brin extérieur 44, les fibres s'enroulent autour du cylindre 46, de manière à former un matelas stratifié et serré de fibres de silicate de sodium 50.
L'épaisseur de la masse de fibres duveteuses, lorsque celles-ci se dirigent vers le haut en 40, est de 1/16 de pouce (0,159 cm) environ, tandis que l'épaisseur de la masse déposée sur le rouleau sera de préférence de 1-1/4 de pouce (3,175 cm) environ, ce qui convient aux applications industrielles générales. En d'autres termes, la matière est disposée en vingt couches environ.
Il convient de noter que la mince nappe feutrée représentée en 40 est susceptible d'être soumise à une légère tension lorsqu'elle est tirée sur le rouleau 46, étant donné que les couches extérieures du matelas stratifié sont enroulées sous une plus forte tension par suite de la vitesse périphérique plus grande déterminée par le diamètre accru, cette tension ayant l'avantage d'augmenter la compacité. Si on le préfère, on peut appliquer un système de commande automatique pour maintenir une vitesse constante de la nappe par le réglage du nombre de tours
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par minute effectués par le rouleau, ce système pouvant s'imposer lorsqu'on désire: produire des matelas très épais.
Lorsque le produit stratifié voulu a été obtenu, on. sectionne la couche de. fibres, qui.descend' le long du. brin 44, à proximité immédiate du rouleau, la masse 50 étant de préférence sectionnée de part en-part (figure,2-). en une seule opération, à l'aide d'une lame de couteaudésignée généralement par 52.
Pendant l'opération de découpagela courroie 40 peut continuer à se- déplacer, la masse-fibreuse détachéese dirigeant alors vers le bas, comme indiqué par les li- gnes en traits mixtes en 54, cette matière pouvant être ensuite enroulée vers le haut autour du rouleau 46, d'où la première masse 50 a été enlevée par découpage, après quoi un nouveau cycle commence.
Après avoir obtenu une série de matelas ou tapis feutrés (figure 3), on aplatit ceux-ci, après quoi les matelas ainsi formés sont prêts pour l'opération de lixiviation, laquelle est effectuée- dans un bac épais en bois 60 muni de supports 62, d'une entrée 64 et d'une sortie 66 On dispose d'abord, au contact immédiat des supports 62, une couche de Saran (marque de fabrique déposée) 68 inattaquable aux acides, sur laquelle on place la première couche de fibres 50. On introduit ensuite alternativement des couches de Saran et des couches de fibres, jusqu'à ce que le bac en bois soit presque complètement rempli. On dispose sur la première couche de Saran de dessus un couvercle en bois 70, relativement léger.
Le poids de ce couvercle 70 est suffisant pour empêcher que les fibres de la masse 50 ne foisonnent à la suite de l'introduction de l'acide dans le bac 60, sans toutefois que ce couvercle
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exerce une pression positive sur les matelas, c'est-à-dire, 'une pression qui serait de nature à les écraser. Au contraire, le couvercle, une fois appliqué, flotte sur le corps des matelas de verre soumis à l'action de l'agent de lixiviation. Ainsi, dans le procédé selon l'invention, les nappes feutrées 50, enlevées du rouleau 46 et empilées dans le bac 60, peuvent être soumises à un flux continu d'une solution acide contenant environ 5 % en poids d'acide sulfurique à une température de 80 C environ.
Etant donné le passage continu, de l'acide à travers le bac, l'oxyde de sodium présent dans les fibres de silicate de sodium est complètement extrait des fibres par lixiviation en deux heures environ.
A la fin du traitement par l'acide, on peut établir un courant d'eau depuis l'entrée 64 jusqu'à la sortie 66, afin de débarrasser les fibres de l'excédent d'acide.
Ensuite, on enlève du bac 60 le léger couvercle 70, les couches de Saran et les couches de fibres, ces dernières étant soumises au besoin à un lavage supplémentaire à l'eau, afin de les débarrasser complètement de l'acide.
Dans la figure 4, on a représenté une étuve 72 dans laquelle les matelas feutrés de fibres de silice 50 peuvent être empilés entre plateaux espacés 74 suoportés dans l'étuve sur des profilés 76, afin de soumettre ces matelas à une température d'environ 593 C à 649 C. La vapeur d'eau est éliminée du produit et s'échappe par l'orifice de sortie 78, le chauffage s'effectuant pendant 3 heures environ, afin d'assurer une élimination complète de l'eau combinée.
Le produit de cette opération de chauffage, telle qu'indiquée dans la figure 5, estconstitué par la masse duveteuse blanche et cohérente décrite ci-dessus.
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A propos du procédé selon la présente invention, il convient de noter d'une manière générale qu'il n'est pas indispensable d'utiliser un acide,mais que la lixiviation peut être opérée en faisant passer de l'eau à la température ambiante à travers les fibres disposées dans le bac 60, cet écoulement s'opérant pendant une durée de 10 heures environ.
Apparemment, le filtrage de l'eau à travers le bac élimine toute tendance de la matière à la gélification.
Lorsqu'on applique des -températures plus élevées, et que l'eau est amenée à filtrer à travers la matière,la durée de la lixiviation peut être abrégée en élevant la température de l'eau. Par exemple, l'eau portée au voisinage du point d'ébullition assure une lixiviation complète on un tiers du temps requis à la température ambiante.
Lorsqu'il est fait usage de l'eau, il est préfé- rable d'utiliser de l'eau distillée, afin d'év- a l'introduction de n'importe quelles impuretés dans la masse, ce qui apparaîtra clairement, à tout technicien de la branche.
Cependant, dans un grand nombre do localités, l'eau de ville convient parfaitement;. D'autre part, lorsque l'agent de lixiviation ou d'extraction contient un acide minéral, l'eau de ville convient généralement à la mise en oeuvre' du procédé.
On peut également aooliquer avantageusement des acides fortement concentrés ; 5 à 20 pour-centon poids
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d'acide minéral, c1 ent-à-dire IfOl ou II2;;0 4-' conviennent parfaitement De morne, on peut employer des acide orga- niques.
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Les acides peuvent t f1 tyn ut1H."és ;\ dl) f;r.nmr, r r rL. tU1":::J allant jusqu'au, point d.'.bulli.IJi0n. Co pondant,
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certains acides sont difficiles à manipuler dans cet état et nécessitent alors un matériel spécial afin d'éviter des défauts dus à la corrosion, ainsi que la nécessité d'une ventilation très poussée, de sorte qu'il est géné- ralement préférable d'appliquer des températures moins élevées. Ainsi, l'acide sulfurique à des températures allant jusque 82 0 convientparfaitement.
A ce propos, il convient de noter qu'il est pré- férable d'employer des acides qui forment un sel soluble avec la matière extraite hors des fibres par lixiviation, étant donné qu'un tel sel peut être aisément éliminé hors du produit constitué par la silice, cela par un simple lavage de ce dernier.
La vitesse d'écoulement de l'acide ou de l'eau @ de lixiviation n'est pas critique. D'une manière généra- le, on obtient des résultats satisfaisants dans une pro- duction industrielle en faisant simplement filtrer l'agent de lixiviation à travers la masse. Au besoin, on peut appliquer pour la lixiviation une méthode par charges successives; toutefois, dans ce cas, il est indiqué de remplacer l'agent de lixiviation à de brefs intervalles, afin d'éviter toute tendance à la gélificabion. Ainsi, si l'on emploie l'eau à la température ambiante, il con- vient de remplacer l'eau toutes les 1-2 heures pendant le traitement appelé à durer 10-12 heures et visant à éliminer l'oxyde alcaline.
Les alcalis monovalents sont employés de préfé- rence pour la mise en oeuvre de l'invention, le sodium étant le plus favorable. Toutefois, le potassium, le lithium et les mélanges d'alcalis tels qu'un silicate double de sodium et de potassium, conviennent également..
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Le rapport entre la silice et l'oxyde alcalin doit êtrerelativement élevé, étant donné que le produit résultante dont seule une faible proportion de matière est éliminée par lixiviation, aura une masse de corps considérable.
Un rapport silice oxyde alcalin de 4-si convient tout à fait à la production industrielle du point de vue du "corps" dans la fibre de silice.
Des expériences répétées ont démontré que 100 % de l'oxyde alcalin contenu dans la composition de verre initiale sont éliminés à la suite de l'application de l'invention et, par conséquent, le produit de l'exemple particulier exposé plus haut est constitué, en substance par 100 % de silice.
Pour de nombreuses applications, on peut tolérer dans le produit final la présence d'une impureté qui n'affecte pas notablement les possibilités d'application de . la silice contenue dans la fibre. Cependant, la présence de 1 % d'oxyde alcalin, par exemple 1 % en poids de Na2O dans le produit, a pour effet d'abaisser notablement le point de fusion et la résistance électrique.
La présence de traces d'oxydes dans le silicate peut être tolérée dans de nombreux cas. Il est toutefois bien entendu que l'invention suppose un verre alcalin, c'est-à-dire, un système de silicate alcalin d'où l'alca- li puisse être complètement éliminé. Dans la plupart des cas, la présence de très petites quantités d'oxyde de fer, d'aluminium, de calcium, de magnésium, ainsi que d'autres oxydes susceptibles de se trouver dans le sable utilisé pour la fabrication du verre, peut être tolérée. Toutefois, il est important de maintenir ces quantités à une faible valeur, par exemple moins de 2 % au total, afin que
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les fibres obtenues après la lixiviation possèdent une consistance ferme.
Ainsi, lorsque le verre initial contient 78 % de silice, 21,8 % de Na2O et 0,2 % d'autres oxydes, il reste, après la lixiviation, plus de 78 % de fibres initiales et, par conséquent, la contexture des fibres possède une consistance ferme. Ce dernier facteur est considéré comme étant important du point de vue de l'aptitude des fibres à résister, sous la forme d'une masse feutrée compacte, et sans support extérieur, aux manipulations et autres opérations faisant partie du procédé selon l'invention.
En ce qui concerne les dispositions relatives à la production, il convient de noter que la fibre de silicate alcalin doit être lixiviée en un temps relativement court après avoir été formée, ou que les fibres doivent être entreposées dans des conditions telles au'elles ne se détériorent pas d'elles-mêmes. Ainsi, les fibres ne doivent pas être laissées pendant une durée excessivement longue dans une atmosphère humide. Une durée d'entreposage inférieure à deux jours, dans des conditions atmosphériques normales, donne généralement des résultats satisfaisants, bien qu'il soit préférable de réaliser le procédé de façon continue.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les fibres de verre sont d'abord mises en suspension dans un liquide et sont ensuite dirigées sur une surface ajourée ou perforée, pour être feutrées par voie humide, de manière à former une nappe, après quoi on fait passer une solution lixiviante à travers la nappe feutrée par voie humide, en vue d'éliminer l'oxyde métallique des fibres.
Comme montré dans les figures 6 et 7, l'appareil 80, prévu pour la mise en oeuvre d'un mode de réalisation
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de variante de l'invention, comprend un réservoir de mise en pâte ou de brassage 82 muni d'un système agitateur approprié 84 et comportant une sortie constituée sous la forme d'un tube ou bec 86 coudé vers le bas et en communication avec l'intérieur du réservoir.
Au-dessous du bec est prévue une courroie transporteuse mobile continue et perforée 88 pourvue de barres latérales 90 et soutenue au moyen d'une paire de rouleaux de support 92 dont l'un peut être commande par un système moteur approprié, en vue d'entraî- lier la courroie 88 ,de façon que celle-ci progresse dans le sens de la flèche à partir du réservoir 82.
Des rouleaux fous appropriés 94 sont répartis à intervalles entre les rouleaux de support 92, afin de maintenir le brin supérieur 96 de la courroie 88 dans un pla visiblement horizontal. En outre, entre les rouleaux de support 92 sont prévues deux auges 98 et 100, la largeur de ces auges étant sensiblement égal'* à celle de la courroie 88, ces auges -étant munies respectivement de sorties 102 et 104.
Comme il sera décrit plus loin, ces auges sont prévues dans le but de recevoir les divers liquides employés lors do la mise en oeuvre de l'invention. une certain distance au-dessus de la courroie 88 ne trouve une deuxième courroie perforée ou ajourée 106,
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d'une I¯,crzyuïur. uc::l u moindre, cette dernière courroie Ôt'h}1t é-r:lc:oerLi. ..ie d'une paire de rouleaux de support 108, dont un est du préférence co.nancié par des moyonri appropriés, en vue d'entraîner la courroie 106 a une vitesse égale :1. oftlle de la courroie 83.
Des !"l05rC'rl.: annropriés (non montrés) peuvent être prévue pour régler l'écartement entre les deux courroies perforées opposées 88 et 106, (lui sont de préférence constituécs en une matière inattaquable
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par l(;J pcides, tr:7.lc que le :Jfl1"H! (marque de fabrique
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déposé-e , les dans: courroies étant munies d'1 orif iees fort rapprochés .
Au-dessus du brin inférieur 110 de la courroie perforée supérieure 106 sont disposés une série de tubes d'arrosage transversaux 112, séparés par de faibles intervalles les uns des autres et couvrant la distance entre les rouleaux 108. Ces tubes 112 sont munis d'une série d'orifices à travers lesquels, comme il sera décrit dans la suite, une solution de lixiviation peut être projetée vers le bas, sur et à travers la nappe de fibres de verre feutrées par voie humide, à mesure que cette nappe se.déplace sous lesdits tubes.
Au-delà des courroies 88 et 106 se trouve un poste de lavage de fibres, qui comporte également une courroie perforée 114, cette dernière étant supportée et entraînée d'une manière analogue à celle de la courroie 106 et étant disposée au-dessus de la courroie 88. Des tubes d'arrosage transversaux appropriés 116 sont disposés au-dessus du brin inférieur 118 de la courroie 114, ces tubes étant prévus pour diriger un liquide de lavage, de l'eau par exemple, vers le bas, à travers la nappe, à mesure que celle-ci passe au-dessous desdits tubes, cette eau étant évacuée au moyen d'une auge 120.
Lorsqu'il est fait usage d'une solution de lixiviation acide et comme il sera décrit dans la suite, il est indiqué de laver la nappe de façon à la débarrasser des sels qui se forment lorsque les oxydes non siliceux, qui entrent dans la composition du verre, sont extraits par lixiviation hors des fibres feutrées.
Pour assurer le séchage de la nappe après que celle-ci a quitté le poste de lavage, on prévoit une étuve 122 munie d'une courroie transporteuse 124 qui est logée dans 1'étuve, cette dernière étant située immédiatement
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en aval du poste de lavage, afin de recevoir la nappe de fibres après que celles-ci ont été lavées. L'étuve peut être munie de moyens de chauffage appropriés, y tels que les brûleurs 126, qui assurent à l'étuve une gamme contrôlée de températures de chauffage, qui s'étend entre 100 0 environ et 1200 0 environ.
Divers types de compositions de verre peuvent être utilisés pour former le produit perfectionné selon la présente invention et celà par le procédé qui en fait l'objet et qui est décrit ici. Par exemple, on peut employer un verre ayant approximativement la composition suivante, en pour-cent
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<tb>
<tb> %
<tb> Silice <SEP> (Si02) <SEP> 54
<tb> Oxyde <SEP> d'aluminium <SEP> (A1203) <SEP> 16
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> titane <SEP> (Ti02) <SEP> 0,05
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> fer <SEP> (Fe2O3) <SEP> 0,2
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> calcium <SEP> (CaO) <SEP> 17
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> magnésium <SEP> (KgO) <SEP> 5
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> sodium <SEP> (Na20) <SEP> 0,5
<tb> Anhydride <SEP> borique <SEP> (B2O3) <SEP> 7,25
<tb>
Lors de la mise en oeuvre de ce procédé selon l'invention,
appliqué à des fibres ayant la composition ci-dessus ou à n'importe quelles fibres de verre suscep- tibles de lixiviation par un acide, on introduit les fibres en vrac dans le réservoir 82, qui est rempli d'eau.
Une fois introduites dans le réservoir, les fibres en vrac
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;;ont. ::01..uÜ:;fJr.J à une agitation ot Dont séparées les unes dec :¯¯uf,rw::3 p:!I' l'a ;itat;(;ur 84, jusqu'à cc eue les fibres r;oionl co 1?:t,r:mt:mi: clr:u1<e: et se trouvent" on suspension.
3,r.:, fibres un u:;p'n:'.ion zone ennui bc évacuées du roser-
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,voir à travers le bec 86 et sont filtrées ou feutrées à l'eau, de manière à former une nappe continue sur le brin supérieur 96 de la courroie perforée inférieure 88, laquelle est évidemment entraînée vers l'avant, en partant du réservoir 82. fendant l'opération de feutrage, l'eau dans laquelle les fibres sont en suspension s'écoule à travers la courroie 88 et est évacuée au moyen de l'auge 100.
Préalablement à la formation de la nappa feutrée proprement dite, on règle la distance entre la courroie perforée super, dre 88 et la courroie perforée inférieure 106 de façon que la courroie supérieure 88 exerce une légère pression sur la nappe feutrée à l'eau au Pendant qu'elle est maintenue entre les courroies et qu'elle passe au-dessous des rampes d'arrosage 112, la nappe feutrée à l'eau est soumise à un arrosage continu par une solution de lixiviation constituée par un acide dilué, par exemple une solution aqueuse d'acide chlorhydrique ou sulfurique, Des concentrations appropriées de l'acide sont celles de 5 % environ à 20 % environ en poids.
Si nécessaire, la solution acide peut être chauffée à une température d'environ 82 C, ce qui a pour effet que la lixiviation des fibres de verre s'effectue plus rapidement grâce à cet emplei d'une solution acide chauffée. avoir été projetée sur la nappe, la solution lixiviante acide ;' écoule ou filtre vers le bas à travers la nappe, on entrant on contact avec les fibres individuelles de cette Cette solution étant recueil lie par l'auge 98. Au besoin, la solution de lixiviation peut; Sire remise en circulation à travers les tubes d'arrosée. Dans ce cas, une certaine proportion de la solution se consume, et l'on ajoute de l'acide afin de maintenir la force voulue de la solution.
Lorsque la solution
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lixiviante s'écoule à travers la nappe de fibres de verre, les oxydes non siliceux, qui entrent dans la composition
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du verre, sont extraits des fibres par lixiviation, Jusqu'à ce que les fibres ne consistent plus qu'en silice 'pure et en eau chimiquement combinée
La vitesse à laquelle la nappe feutrée à l'eau doit avancer sous les tubes d'arrosage dépend évidemment de la température de la solution lixiviante, de la longeur de la zone de.lixiviation, c'est-à-dire, de la distance entre les tubes d'arrosage extrêmes, ainsi que du débit de la solution de lixiviation.
Ces variables peuvent, être ajustées suivant les résultats visés par la fabrication., Les résultats les plus favorables sont obtenus lorsque la nappe est submergée par la solution lixiviante, ce qui peut être réalisé en projetant un volume suffisant de solution, de façon que sa profondeur au-dessus de la nappe s'élève à 1/8 depouce (0,3175cm) environ.
Après avoir été lixiviée, la nappe feutrée à l'eau traverse la zone de lavage, où l'eau provenant des tubes 116 est projetée sur les fibres lixiviées de façon à éliminer les sulfates ou les chlorures, suivant l'acide lixiviant employé, ces sels se déposant sur les fibres.
Après avoir été lavée, la nappe feutrée à l'eau poursuit son trajet vers l' é tuve 122 et à travers celle-ci, où elle est séchée à une température de 100 C environ,si l'on désire que les fibres conservent encore leur eau d'hydra- tation, ou bien, à une température comprise entre 1000 C environ et 1200 C environ et appliquée pendant plusieurs minutes, si l'on désire former une nappe resserrée par la chaleur et qui ne contient; pas d'eau d'hydratation.
Bien que, conformément à ce qui a été ditplus
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li,,tut, l'invention, 1JlÜnse ctrc appliquée à des fibres de
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verre de diverses compositions, le mode de réalisation le plus favorable de l'invention emploie des fibres de verre formées en un verre de silicate alcalin. Un tel verre peut avoir une composition comprise entre environ 72 % et environ 80 % de silice et environ 28 % à environ 20 % d'oxyde de métal alcalin, de préférence l'oxyde de sodium. rar exemple, une composition de verre qui comporte environ 78,2 % de silice et 21,8 % d'oxyde de sodium s'est montrée particulièrement appropriée à la mise en oeuvre de l'invention. On a constaté que les fibres de ce type subissent très rapidement la lixiviation à l'aide des solutions acides précitées.
En effet, elles peuvent être débarrassées de l'oxyde alcalin par lixiviation en utilisant l'eau seule. Ainsi, lorsqu'on submerge les fibres en verre de silicate alcalin dans le réservoir 82, où les fibres sont dispersées dans l'eau et mises en suspension dans celle-ci, une action de lixiviation s'amorce immédiatement, de sorte que, au moment où les fibres sont dispersées et où elles s'écoulent à travers le bec 86, pour être feutrées par voie humide, en vue de former une nappe, ces fibres sont déjà partiellement lixiviées, ce qui a pour effet de faciliter, d'accélérer et de rendre plus efficace la lixiviation ultérieure de la nappe feutrée.
Lorsqu'on soumet une telle napoe de fibres de silicate alcalin à la lixiviation, on peut projeter de l'eau à travers les tubes 112, au lieu de la solution lixiviante acide mentionnée plus haut, quoique l'eau n'liine pas l'alcali hors des fibres de loin aussi rapidement que les solutions acides.
Bien que, comme mentionné plus haut, la lixiviation par l'eau soit quelque peu plus lente que la lixiviation par une solution acide, l'eau permet d'exécu-
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ter le procédé à un coût considérablement inférieur ; deplus, l'eau de ville ordinaire peut être utilisée à cette fin dans la plupart des localités. Un autre avantage de la lixiviation par l'eau consiste en ce que le matériel pour l'exécution du procédé, par exemple les courroies 88 et 112, ne doit pas être nécessairement établi en une matière résistant aux acides.
On n'est pas encore parvenu à expliquer complètement les raisons pour lesquelles le fait de feutrer d'abord les fibres par voie humide, pour leur donner la forma d'une nappe, et de lixivier ensuite ces fibres, tout en les maintenant sous la forme d'une nappe, permet d'obtenir une nappe plus solide que celle qui était produite par les procédés applicables à ce jour à la formation de nappes à partir de fibres lixiviées; il en est néanmoins ainsi. D'autre part, on sait qu'en feutrant des fibres par voie humide, on obtientune nappe de fibres très intimement tassées et qui sont entrelacées entre elles.
Le fait que la nappe est amenée à avancer au-dessous de rampes d'arrosage qui répartissent la solution lixiviante a, pour résultat que 'le passage du courant de la solution lixiviante à travers la nappe produit certai- nement un feutre plus dense, ce qui augmente notablement la solidité de la nappe finale.
Un autre facteur qui influence la solidité de la na @pe consiste en la tendance des fibres lixiviées à se
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resserrer e,; . s' enchevêtrer ainsi lors du séchage. lorseu'op forme d'abord avec les fibres une nappe foutrée par voie sèche ou humide et que l'on procède ensuite
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, 1'.-. ?¯3¯i¯vi:atiom do cotte napne, tout l'effet de reoscr- ¯r,:,:,:nt der; fibnc ne Im.mi1:eo Ge 10rfJ"ue celles-ci se
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présentent sous la forme d'une nappe. D'autre part, lorsque les fibres sont d'abord lixiviées et qu'elles sont ensuite entreposées avant qu'elles ne soient feutrées pour prendre la forme d'une nappe, on perd l'avantage du resserrement initial des fibres, en ce qui concerne la nappe finale.
On a constaté en outre que le diamètre des fibres joue un rôle important aussi bien dans l'opération de lixiviation qu'en ce qui concerne la résistance de la nappe finale. On a constaté que les fibres dont les diamètres sont, en moyenne, inférieurs à 1 micron environ, mais se situent de préférence entre environ 0,04 nicron et environ 1 micron sont supérieures aux fibres ayant des diamètres plus grands que 1 micron environ à 1-1/2 micron environ. Ainsi, les fibres d'un diamètre inférieur à environ 1 micron à environ 1-1/2 micron feutrent en formant une nappe extrêmement dense et, vu leur petit diamètre, une proportion beaucoup plus grande de fibres s'enchevêtrent que ce n'est le cas avec des fibres d'un diamètre plus grand.
D'autre part, les fibres de petit diamètre subissent la lixiviation beaucoup plus aisément et plus rapidement que ce n'est le cas pour les fibres d'un diamètre plus grand.
Les caractéristiques avantageuses de la nappe selon l'invention peuvent aussi provenir en partie du fait qu'il est fait usage de très fines fibres d'un diamètre inférieur à 1 micron. De préférence, une partie prépondérante des fibres, c'est-à-dire, plus de 50 % doivunt présenter une longueur inférieure à 3/8 de pouce (0,525 cm), les longueurs étant comprises entre environ 1/8 de pouce (0,3175 cm) et 3/8 de pouce. Une masse
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feutrée par voie sèche ou humide, et composée de fibres d'un diamètre inférieur à un micron et dont la majorité présente une longueur inférieure à 3/8 de pouce environ, permet d'obtenir une nappe plus solide et plus compacte et qui conserve sa forme-grâce à l'adhérence des fibres entre elles.
En faisant couler la solution lixiviante à travers une telle nappe, on augmente encore la compacité de cette dernière.
Quoique l'appareil représenté dans les figures 6 et 7 emploie des courroies supérieures 106 et 114 dans les zones de lixiviation et de lavage respectivement, il convient de noter que ces courroies peuvent être éliminées s'il n'est fait usage que d'un jet très fin de solutions de lixiviation et de lavage. Dans le mode de réali- sation le plus favorable du feutrage à l'eau par le procédé selon l'invention, la nappe est littéralement noyée par la solution de lixiviation et, lorsqu'il est fait usage .d'une solution acide, cette nappe est également noyée par l'eau de lavage.
Dans ce cas, les courroies supérieures 106 et 114 exercent une retenue suffisante sur la surface supérieure de la nappe pour empêcher toute désagrégation de la masse de fibres, qui serait due au fait que le liquide de lixiviation vient frapper cette masse et s'écoule à travers celle-ci.
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