BE897962A

BE897962A - Compositions de liants inorganiques durcies par des acides qui sont compatibles avec de la laine minerale; procede de preparation et application

Info

Publication number: BE897962A
Application number: BE0/211681A
Authority: BE
Inventors: G W Paddison; T J Brackbill; L L Line
Original assignee: Armstrong World Ind Inc
Priority date: 1982-12-09
Filing date: 1983-10-10
Publication date: 1984-04-10
Also published as: US4444594A; GB2135986A; AU556175B2; SE8304808L; LU85097A1; FR2537564A1; JPH0248506B2; CA1212502A; GB2135986B; DE3340949A1; SE8304808D0; DE3340949C2; JPS59111962A; GB8332737D0; NL8304233A; AU1781583A

Description


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  Description jointe à une demande de
BREVET BELGE déposée parla société dite : ARMSTRONG WORLD INDUSTRIES, INC. ayant pour objet : Compositions de liants inorganiques durcies par des acides qui sont compa- tibles avec de la laine minérale, procédé de préparation et application Qualification proposée : BREVET D'INVENTION Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 9 décembre 1982 sous le nO 448. 312 aux noms de Gary W. PADDISON, Thelma J. BRACKBILL et Larry L. LINE 

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 COMPOSITIONS DE LIANTS INORGANIQUES DURCIES PAR DES ACIDES QUI SONT COMPATIBLES AVEC LA LAINE MINERALE, PROCEDE DE PREPARATION ET APPLICATION
La présente invention concerne des compositions inorganiques durcies par des acides qui conviennent pour une utilisation comme substances liantes et qui sont compatibles avec la laine minérale. 



   De telles compositions inorganiques durcies par des acides sont désirables pour une utilisation en association avec des panneaux de plafonnage contenant de la laine minérale, car les systèmes de plafonnage composites résul- 
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 tants possèdent des avantages qui comprennent des résistanC > ces élevées à la compression et au cisaillement, une faible sensibilité à l'humidité, un faible retrait aux températures élevées (par exemple de l'ordre d'environ   l0930C     (20000F))   et d'excellentes propriétés d'absorption du son. Les systèmes de plafonnage composites sont particulièrement utiles en ce qu'ils présentent une tendance réduite au fléchissement et au gauchissement ou gondolement, en particulier lorsqu'ils sont exposés à des conditions atmosphériques humides.

   Plusieurs de ces avantages sont dus au moins en partie à l'inclusion de laine minérale dans les panneaux des systèmes de plafonnage composites. 



   Les avantages précités sont entachés par une courte durée de vie et contrebalancés par la tendance de la laine minérale à être attaquée par l'acide inorganique du système de liant pendant le processus de durcissement avec, en conséquence, le dégagement de H2S gazeux nocif et la dégradation éventuelle du système à base de fibres de laine minérale. 



   Par suite, il était souhaitable de mettre au point une composition inorganique durcie par des acides qui puisse être utilisée comme liant et qui ne dégrade pas, au durcissement, la laine minérale dans un panneau de plafonnage avec lequel elle est en association, de façon que le système de 

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 plafonnage composite résultant puisse posséder, à long terme, les différents avantages exposés ci-dessus. 



   Le but principal de l'invention est de permettre de disposer d'un système de liant inorganique durci par des acides qui soit en mesure de satisfaire les exigences précitées. 



   L'objectif précité est atteint selon l'invention par le fait que la composition durcie par un acide inorganique et compatible avec la laine minérale, est préparée en incorporant à la composition un agent de contr6le de l'attaque par les acides constitué par un amino-alcool qui tend à retarder les effets nuisibles de l'acide inorganique sur la laine minérale tout en permettant à la composition de durcir avec ses conditions normales de prise et durcissement. 



   Dans son mode de mise en oeuvre préféré, une telle composition de l'invention présente une utilité particulière en tant que couche d'enduction en particulier comme souscouche d'enduction, à titre de liant, dans un système de plafonnage composite contenant de la laine minérale, résistant au fléchissement et au gauchissement. 



   On prépare la composition de l'invention par une   réaction entre MO et un sel acide tel qu'un phosphate, sulfate ou chlorure en présence d'une charge inorganique,   d'un agent de contrôle d'attaque par les acides constitué par un amino-alcool liquide, et d'eau pour former une suspension durcissable. La chaleur exothermique engendrée par 
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 la réaction entre le sel acide constitué par un g phosphate, sulfate ou chlorure amène la suspension à durcir à la température ambiante. Toutefois, pour des raisons de production, il peut être souhaitable de chauffer la suspension pour accélérer l'évaporation de l'eau à partir de celle-ci et d'accélérer par suite le durcissement.

   La température à laquelle on chauffe le cas échéant la suspension, dépend des nécessités de production de l'usager individuel mettant en oeuvre l'invention. 

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   Des phosphates acides convenables qui peuvent être utilisés dans le procédé et la composition de l'invention comprennent, par exemple, le phosphate mono-ammonique   (NHHPO), le   phosphate monosodique (NaH2P04) et le phosphate monopotassique (KH2P04). Des sels acides convenables constitués par des sulfates qui peuvent être utilisés dans le procédé et la composition de l'invention comprennent le 
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 bisulfate d'ammonium (NH de sodium 4'4 (NaHS04) et le sulfate ferro-ammonique NH,) Fe ).

   Des sels acides convenables constitués par des chlorures qui peuvent être utilisés dans le procédé et les compositions 
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 de l'invention comprennent le chlorure d'ammonium (NH4Cl), le chlorure de zinc (ZnCi) et le chlorure de magnésium   (MgCl).   Les phosphates acides sont les sels de choix lorsque la composition de l'invention est destinée à être utilisée comme liant en sous-couche d'enduction dans des systèmes de plafonnage résistant au fléchissement. Pour ces applica- 
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 tions, le phosphate davantage préféré est le phosphate monoCD   ammoniaque..   



   On prépare la composition inorganique durcie par un acide préféré, qui présente une utilité en tant que couche d'enduction dans un système de plafonnage résistant au fléchissement et au gauchissement, conformément à l'invention, par une réaction entre un phosphate acide et de l'oxyde de magnésium en présence d'eau, d'au moins une 
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 charge inorganique et d'un agent de contrôle d'attaque par CD les acides constitué par un amino-alcool de façon à former une suspension durcissable. Si on le désire, la composition peut également renfermer des accélérateurs (ou retardateurs) de durcissement constitués par des acides minéraux, des épaississants inorganiques et organiques, des pigments inorganiques et organiques et des agents moussants inorganiques et organiques. 



   Dans le mode de mise en oeuvre préféré du procédé de l'invention, on ajoute le phosphate acide à de l'eau qui 

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 est de préférence maintenue à une température d'environ   21'C     (700F)   à environ   54 C     (1300F),   et de façon davantage   préférable   à environ   460e     (115 F).   On ajoute ensuite l'aminoalcool liquide à la solution, que Ton mélange jusqu'à limpidité. On ajoute ensuite à la solution la (ou les) charge (s) inerte (s). On ajoute enfin le MaO à la solution que l'on 
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 o mélange ensuite de façon à former une suspension de traitee z > ment homogène. 



   En ce qui concerne les autres ingrédients que l'on peut utiliser dans la composition, un accélérateur de durcissement constitué par un acide minéral, tel que, par exemple de l'acide phosphorique, sulfurique, chlorhydrique, nitrique ou acétique, peut être ajouté à la suspension à tout moment avant l'addition de la charge ou des charges et de MgO. L'accélérateur a pour effet de   hater   le temps de durcissement de la composition. Par l'utilisation de tels accélérateurs, on peut régler le temps de durcissement de la composition de l'invention de façon à s'adapter aux exigences de production de l'usager individuel mettant en oeuvre l'invention. Si l'on utilise un accélérateur, on l'ajoute 
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 de préférence après l'addition de l'amino-alcool liquide. 



  Si on le désire, on peut d'une manière différente augmenter le temps de traitement ou temps d'écoulement de la   suspension   par l'addition d'une faible quantité de retardateurs de durcissement classiques, tels que l'hydroxyde de sodium, à la solution, ou par modification de température et/ou dilution avec de l'eau. Dans tous les cas et indépendamment des   ingrédients qui sont utilisés dans la composition, le M 0 doit toujours être ajouté en dernier à la solution afing   d'éviter une hydroxylation. 



   L'expression amino-alcool utilisée conformément à l'invention est utilisée pour indiquer des alcools substitués par un groupe amine et/ou des amines substituées par un groupe alcool. On a découvert conformément à l'invention que les amino-alcools liquides qui ont un pH dans l'intervalle 

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 d'environ 10, 5 à environ 13,5 sont utiles comme agents de contrôle d'acides dans la composition de l'invention. 



   Des exemples d'amino-alcools liquides convenables qui peuvent être utilisés conformément à l'invention comprennent les suivants : 2-diméthyl-aminoéthanol ;   2-ami-   no-2-méthyl-l-propanol ; 2, 2-aminodiéthanol ;   éthanolamine,   
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 2-aminoéthanol ; aminoé ; l-diméthylamine-2-propanol isopropanol amine    thylé thano lamine ; 1-amino-2-propanol2-amino-2-éthy1-1,   3-propanediol ; diéthylamino éthanol ; diéthyl éthanol amine ;

     N-méthyldiéthanolamine ;   diméthyl 
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 amino-2-méthyl-l-propanol Le utilisé selon l'invention est une forme calcinée broyée qui peut être préparée à partir de dolomite (CaMg (C03) 2), magnésite (MaC03) ou à partir d'un hydroxyde C > de magnésium précipité chimiquement qui, pour la plupart des applications de la composition de l'invention, est utilisé conformément à des techniques qui sont exposées d'une manière générale dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n"3 821 006. Toutefois, lorsqu'on l'utilise comme liant dans un système de plafonnage résistant au fléchissement et   au gauchissement, le degré de calcination de M 0 doit être g Q propre à produire un poids spécifique de 3,60 0, 05 g/cm,    pour former du MoO pratiquement entièrement cristallin.

   En outre, lorsqu'on l'utilise pour ces applications, la distribution granulométrique du   MO   doit se situer dans l'intervalle suivant :
Dimensions Pourcentage supérieures à 15 microns 0 à environ 30
5 à 15 microns environ 50 à environ 100 inférieures à 5 microns 0 à environ 30
Il est préférable d'utiliser d'environ 5 parties en poids à environ 25 parties en poids d'agent de contrôle formé par l'amino-alcool, par rapport aux parties en poids totales d'eau, dans la composition de l'invention. 

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   Le rapport préféré entre le sel acide constitué par un phosphate et le   MO est,   en parties en poids, d'environ 1 à environ 2,25 parties en poids de phosphate acide pour chaque partie en poids de MO. Moins de une partie en poids de phosphate acide fournit une composition qui présente un durcissement très faible. Lorsqu'on utilise une quantité de phosphate acide supérieure à environ 2, 25 parties en   poids, la réaction entre le phosphate acide et le MgO se déroule trop rapidement et il se produit un effritement   pulvérulent dans la composition résultante. 



   Lorsqu'on 19utilise comme liant pour un système de plafonnage résistant au fléchissement, on préfère que la composition de l'invention contienne d'environ 40 % en poids à environ 70 % en poids de charges, par rapport au poids total de la composition. 



   Des charges inorganiques qui sont utilisées dans la composition comprennent, par exemple, les suivantes : sable, silice, argile de kaolinite, mica, wollastonite, dolomite, calcaire, quartz népheline, syénite, talc, alumine, aluminium   trihydraté,"aluma sil"et/ou   kaolinite. 



   L'utilité d'ensemble de la charge dépend de ses effets sur les propriétés chimiques et rhérologiques de la suspension. Si la charge tend à gonfler ou à absorber de l'eau, la viscosité de la suspension augmente alors jusqu'à un état (qui est supérieur à environ 1500 centipoises) dans lequel la réaction effective entre le phosphate d'ammonium et l'oxyde de magnésium ne se produit pas, si bien qu'aucun durcissement de la suspension n'a lieu. (Dans le cadre de 
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 l'invention, le durcissement est défini comme un état de 0 dureté qui peut supporter un choc (15 li- vres par pouce carré) sans être fracturé). 



   Les charges particulières utilisées dans la composition de l'invention dépendent dans une grande mesure de l'application finale de la composition. Par exemple, si la composition est destinée à être employée comme couche 

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 d'enduction résistante au fléchissement devant être incorporée à un système de plafonnage, on préfère qu'au moins l'une des charges utilisées soit de la dolomite et/ou de la silice. 



   Les épaississants organiques et inorganiques classiques que l'on peut utiliser selon l'invention comprennent, par exemple des carboxy celluloses, des poly-acrylates de sodium, des alginates de sodium, de la silice amorphe et du mica. 



   En plus de son utilité comme liant inorganique pour un système de plafonnage, la composition de l'invention peut également être utilisée dans des applications telles que, par exemple, des revêtements de surface protecteurs pour produits de plafonnage, des couches ou âmes pour des nouveaux types de produits de plafonnage, des panneaux en carton épais ou en bois pour plafonnages (lorsqu'ils sont mélangés avec de la laine de verre), des produits pour planchers et/ou murs du type revêtus de carreaux de pavage, des matériaux de   fattage   exposés à la chaleur, et des matériaux d'isolation pour températures élevées. L'invention sera maintenant illustrée dans ce qui suit par des exemples de mise en oeuvre qui ne sont nullement destinés à limiter son cadre et son esprit.

   Il est entendu que les proportions des ingrédients de constitution fondamentaux et que la nature des ingrédients éventuels présents le cas échéant, dans la compositionde l'invention, peuvent varier en fonction de l'application désirée de la composition. 



   EXEMPLE 1
Cet exemple illustre la préparation de la composition de l'invention et son utilisation comme sous-couche d'enduction pour réduire le degré de fléchissement d'un système de plafonnage. 



   Dans cet exemple, on ajoute, sous agitation, 30, 7g de phosphate   mono-ammonique (NH4H2P04)   à 131 g d'eau à environ   460C     (1150F).   

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   On ajoute ensuite à la solution acide, 4,5 g de   2-amino-2-méthyl-l-propanol.   On mélange la solution jusqu'à ce qu'elle soit limpide, après quoi on y ajoute 6,3 g d'acide phosphorique. On mélange la solution pendant 15 minutes supplémentaires. 



   On ajoute ensuite à la solution 7,8 g d'argile de 
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 kaolinite, 8, g de mica et 38, 8 g de dolomite, en faisant suivre par 37, 0 g de M, pour former une suspension réactive. o Sur deux échantillons d'environ 0, 6 m x 1, 2 m (2 pieds x 4 pieds) d'un panneau de plafonnage à base de fibres minérales ayant l'un (Panneau A) une densité d'environ 11, 9 g/cm de panneau (0,8 livre par pied de panneau) et l'autre (Panneau B) une densité d'environ 22,3 g/cm de panneau   (1,   5 livre par pied de panneau), on applique respectivement sur chacun une sous-couche d'enduction avec environ 6 g/dm2 (56 g/pied carré) de la suspension réactive précitée. 



  On sèche ensuite les panneaux à environ   288 C   (550"F) pendant 3 minutes. Puis on applique des revêtements de surface organiques classiques sur chaque panneau pour former les unités de plafonnage composites finales que l'on enduit ensuite avec des peintures de finition classiques. Les panneaux A et B présentent, respectivement, par comparaison avec des panneaux similaires qui ont été revêtus de souscouches d'enduction avec des enduits polymères classiques (mélamine formaldéhyde), respectivement une amélioration de 46 % et de 40 % du degré de fléchissement. 



   EXEMPLE 2
Dans cet exemple, on suit essentiellement les modes opératoires de l'exemple 1, excepté que l'on change les quantités des ingrédients et que l'on emploie une charge différente, comme indiqué ci-après : 
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 = 

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Ingrédient Quantité   NH4H2P04 16,5 g Eau (environ 46 Oc (115 oF 42, 1 g     2-amino-2-méthyl-l-propanol   2,2 g Acide phosphorique 3,9 g 
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 Charge à base de silice 26, 4 g CD 
MgO 8,8 g 
Sur deux panneaux, à savoir le Panneau C (densité d'environ 11, 9 g/cm de panneau (0,8 livre par pied de panneau)) et Panneau D (densité   d'environ22, 3g/cm   de panneau 
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 (1, livre par pied de panneau)) on applique respectivement 9 une sous-couche d'enduction avec environ 4, 1 g/dm (38 g/pied carré)

   de la suspension réactive préparée à partir de la formulation précitée. On sèche les panneaux et on leur applique des revêtements de surface organiques classiques comme dans l'exemple 1. Les Panneaux C et D présentent, respectivement, par comparaison avec des panneaux similaires qui ont été munis   d'une   sous-couche d'enduction avec des enduits à base de mélamine formaldéhyde, une amélioration de 92 % et de 93 % du degré de fléchissement.

Claims

REVENDICATIONS 1. Composition de liant inorganique durcie par un acide qui est compatible, dans son état de durcissement, avec la laine minérale, caractérisée par le fait que ladite composition contient un agent de contrôle pour contrer l'attaque de l'acide, ledit agent étant constitué par un amino-alcool.
2. Procédé pour préparer une composition de liant inorganique durcie par un acide qui est compatible, dans son état de durcissement, avec la laine minérale, ledit procédé étant caractérisé par le fait qu'il consiste à faire réagir un sel acide constitué par un phosphate, sulfate ou chlorure et de l'oxyde de magnésium en présence d'eau, d'au moins une charge organique et d'un amino-alcool liquide, ledit amino-alcool liquide ayant un pH compris dans l'intervalle d'environ 10, 5 à environ 13, 5 de façon à former une suspension qui, par durcissement, forme ladite composition de liant inorganique.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le sel acide est un phosphate acide.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le phosphate acide est le phosphate monoammonique.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé EMI11.1 par le fait que l'oxyde de magnésium a un poids spécifique Q d'environ 3, 55 à environ 3,65 g/om3 et qu'entre environ 0 et environ 30 des particules d'oxyde de magnésium ont un diamètre supérieur à environ 15 microns, qu'entre environ 50 et environ 100 % des particules d'oxyde de magnésium ont un diamètre d'environ 5 microns à environ 15 microns et qu'entre environ 0 à environ 30 % des particules d'oxyde de magnésium ont un diamètre inférieur à environ 5 microns.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la charge organique inerte comprend au moins l'une des charges choisies parmi la dolomite ou la silice. <Desc/Clms Page number 12>
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'amino-alcool liquide est le 2-amino-2- méthyl-l-propanol.
8. Système de plafonnage résistant au fléchissement et au gauchissement, caractérisé par le fait qu'il comprend un panneau de plafonnage contenant de la laine minérale qui est revêtu d'une sous-couche d'enduction avec une composition de liant inorganique durcie par un acide préparé par le procédé selon la revendication 7. <Desc/Clms Page number 13> BUREAU VANDER HAEGHEN NOTE d'INFORMATION relative à la demande de brevet belge nO 0/211. 681 au brevet belge n déposé (e) le 10 octobre 1983 au nom de ARMSTRONG WORLD INDUSTRIES, INC.

Notre réf. : B 75 609 La demanderesse (Le demandeur) désire faire remarquer que les erreurs ci-après figurent dans le mémoire descriptif déposé à l'appui de la demande de brevet (du brevet) ci-dessus : page 10, ligne 14 : il faut lire :"charge inorganique", au lieu de :"charge organique". page 10, ligne 34 : il faut lire :"charge inorganique", au lieu de :"charge organique".

Le soussigné n'ignore pas qu'aucun document joint au dossier d'un brevet d'invention ne peut être de nature à apporter, soit à la description, soit aux dessins, des modifications de fond, et déclare que le contenu de la présente note n'apporte pas de telles modifications et n'a d'autre objet que de signaler une ou plusieurs erreurs matérielles.

Il reconnaît que le contenu de la présente note ne peut avoir pour effet de rendre valable totalement ou partiellement la demande de brevet (le brevet) sous rubrique, si celle-ci (celui-ci) ne l'était pas en tout ou en partie en vertu de la législation actuellement en vigueur.

Il autorise l'administration à joindre cette note au dossier du brevet et à en délivrer photocopie.

Bruxelles, le 4 novembre 1983 P. Pon. ARMSTRONG WORLD P. Pon. BUREAU VANDER HAEGHEN INDUSTRIES, INC.