Procédé de fabrication d'un matériau isolant et matériau obtenu par ce procédé. On a fréquemment -utilisé dans les indus tries les plus diverses des substances, telles que l'amiante ou le mica, chargées ou non et agglomérées par des liants généralement orga niques.
Pour améliorer les matériaux ainsi obte nus, l'idée est venue tout naturellement d'em ployer comme liants les résines organosilici- ques qui sont bien connues pour leur bonne résistance à la chaleur, à l'humidité et au passage du courant. C'est ainsi qu'on a pro posé d'agglomérer de l'amiante en trempant celui-ci dans une solution de résine organo- silicique, éliminant le solvant par évaporation puis chauffant à la température d'insolubili- sation de la résine, en sorte que celle-ci, après traitement ou cuisson , ne soit plus soluble dans les solvants de la résine de dé part.
Les matériaux que l'on obtient par cette technique classique possèdent les qualités, comme l'isolement thermique, de l'amiante; il leur manque toutefois une résistance méca nique qui permette de généraliser leur emploi tels quels, de les travailler à l'outil, etc. Les défauts de l'amiante, comme son grand pou voir d'absorption d'eau, se trouvent atténués grâce aux propriétés hydrofuges de la résine organosilicique, mais lorsque ces matériaux sont soumis de façon prolongée à l'action d'une atmosphère très humide ou après qu'ils ont subi une immersion prolongée, leur qualité d'isolant électrique diminue sensiblement du fait qu'ils absorbent encore une notable quan tité d'eau.
La brevetée a maintenant trouvé que si l'on imprègne -de l'amiante avec une résine organosilicique et qu'on soumette ensuite le tout à un traitement thermique nettement plus énergique que le traitement classique suffisant à provoquer l'insolubilisation de la résine organosilicique, on obtient des maté riaux qui, tout en étant très légers, peuvent présenter une excellente résistance mécanique, souvent caractérisée par une sonorité analogue à celle de la tôle, tout en offrant de remar quables qualités électriques qui sont prati quement conservées en dépit de l'action de l'humidité; ils ont de plus une très bonne tenue aux températures élevées.
La présente invention comprend donc un procédé de fabrication d'un matériau isolant dune résistance mécanique levée et le maté riau obtenu. Ce procédé est caractérisé en ce que l'on imprègne de l'amiante avec une résine organosilicique et en ce que l'on soumet le matériau imprégné ainsi obtenu à l'action d'une température nettement plus élevée que celle qui suffirait à provoquer l'insolubilisa- tion de la résine organosilicique.
L'amiante mis en oeuvre peut être utilisé sous les formes les plus diverses telles que, par exemple, des cartons d'amiante pur ou éventuellement chargés et agglomérés par des liants organiques, ou seulement chargés, ou seulement agglomérés; ou des fibres d'amiante obtenues, par exemple, par défibrage de bourre d'amiante, ou même de la bourre d'amiante employée telle quelle, ou encore des tissus d'amiante.
Comme résines organosiliciques, on peut employer les résines organosiliciques les plus diverses par le degré de substitution ou la nature des radicaux organiques attachés au silicium. Les meilleurs résultats ont toutefois été obtenus à partir de résines méthylpoly- siloxaniques. Il est préférable de ne pas em ployer la résine sèche, mais à l'état de solu tion ou en dispersion, de façon à en faciliter la répartition homogène sur l'amiante.
L'imprégnation de l'amiante par la résine organosilicique peut se faire par les moyens les phis divers, tels que, par exemple, trem page de l'amiante dans une solution de résine organosilicique, enduction au pinceau, au pistolet, pulvérisation de la solution de résine dans une enceinte dans laquelle des fibres d'amiante sont maintenues en suspension par courant d'air soufflé.
La quantité de résine organosilicique absorbée par l'amiante peut varier dans de larges limites, par exemple de 3 à 70 % du poids de l'amiante, qui sont des marges facilement accessibles dans les tech niques d'imprégnation indiquées.
On sait. que l'insolubilisation des résines organosiliciques s'obtient d'ordinaire par chauffage de ces résines à une température et pendant un temps variables selon la nature de la résine; mais pour les résines les plus couramment utilisées, l'insolubilisation est généralement obtenue par un chauffage de 2 à 4 heures à des températures comprises entre 150 et 250 C qui constituent les températures suffisant à provoquer l'insolubilisation de la résine.
On pourra, dans le cas de telles résines, obtenir les produits envisagés ici en chauffant l'amiante imprégné à des températures com prises entre 300 et 500 C, ces températures étant atteintes soit progressivement, soit par paliers successifs.
Les propriétés avantageuses mentionnées plus haut peuvent également être acquises sous l'influence combinée d'une température élevée et d'une pression. Les matériaux imprégnés pré parés par absorption de résine par l'amiante peuvent être soumis à une pression variable, par exemple de quelques kilogrammes à quel ques tonnes par em2. Cette pression peut être exercée, soit avant la cuisson, soit pendant celle-ci. On peut, par exemple, presser l'amiante imprégné de résine organosilicique avant de le soumettre à la. température de cuisson.
Ce traitement conduit à des produits ayant des surfaces bien lisses, qui sont ainsi d'une meilleure présentation et qui peuvent être revêtus, après cuisson, d'enduits trans parents, incolores ou colorés, ete. Toutefois, il est avantageux de ne soumettre à cette action de la pression avant cuisson que des matériaux possédant une certaine rigidité mécanique, tels que des cartons d'amiante préalablement chargés ou déjà agglomérés par un liant.
On peut aussi faire agir la pression pen dant la cuisson de la résine. Cela permet alors d'agglomérer non seulement des cartons d'amiante préalablement. chargés et liés, mais aussi des cartons d'amiante pur, c'est-à-dire des supports qui ne présentent par eux-mêmes aucune rigidité mécanique. Une modalité avantageuse consiste à procéder en deux stades, le premier à la. température d'insolu- bilisation, sous pression, le second avec ou sans pression, aux températures élevées indi quées ci-dessus.
La quantité de résine mise en oeuvre joue un rôle important. dans les propriétés des matériaux agglomérés obtenus; les agglo mérés comprenant un fort taux de résine, par exemple de l'ordre de la moitié du poids de l'aggloméré ou même davantage, présen tent, toutes conditions étant égales par ail leurs, des qualités supérieures à. celles des agglomérés moins riches en résine, particu lièrement en ce qui concerne la résistivité électrique et l'absorption d'eau.
L'un des avantages de la présente inven tion réside dans le fait que chacun des fac teurs permettant d'améliorer la qualité des agglomérés peut, si on le met en oeuvre avec une intensité suffisante, pallier l'insuffisance d'un ou de plusieurs autres facteurs. C'est ainsi, par exemple, qu'on peut obtenir d'excel lents agglomérés même sans les soumettre à l'influence de la pression, à condition de les chauffer assez longtemps, ou à une tempéra ture suffisante, ou de les préparer avec un taux suffisant de résine, etc.
Il est particu lièrement remarquable qu'on puisse obtenir des agglomérés présentant une bonne résisti vité électrique et absorbant très peu d'humi dité tout en contenant de très faibles taux de résine organosilicique, par exemple bien infé rieurs à 20% et pouvant même être aussi bas que 41/o du poids total de l'aggloméré il suffit de chauffer l'amiante imprégné à une température suffisante, par exemple de 300 à 500 C, tout en le soumettant à l'effet d'une pression élevée, par exemple de quel ques centaines de kilogrammes par cm2. On conçoit que cette technique présente un avan tage économique considérable, étant donné le prix élevé des résines organosiliciques.
Le matériau isolant aggloméré obtenu par le procédé selon la présente invention est peu sensible à l'action même prolongée de l'humidité. II a des propriétés électriques re marquables pour des composés d'amiante: la rigidité électrique atteint des valeurs très élevées, pouvant dépasser 10 kv/mm. La résis tivité qui est couramment de 109 ohm. cm peut atteindre et dépasser<B>1010</B> à<B>1011</B> ohm. cm et se maintient pratiquement après séjour prolongé dans l'eau ou à l'humidité; on ob serve aussi une résistance exceptionnelle à l'arc et aux effluves électriques.
Ce matériau, bien que très léger, a de bonnes propriétés mécaniques parmi lesquelles sa rigidité qui se traduit fréquemment par le caractère de sono rité analogue à celui d'une tôle métallique; on peut de ce fait généraliser l'emploi du matériau tel quel et il se prête à tous les usinages. Il est possible d'augmenter encore la rigidité et la solidité mécaniques du maté riau obtenu suivant l'invention au moyen d'une armature métallique.
On peut, par exemple, lors de la cuisson, comprimer en sandwich entre deux cartons d'amiante im prégnés de résine organosilicique un treillis, toile ou grillage métallique ou un tissu d'amiante, de verre ou de superpolyamide; le matériau résultant acquiert des qualités mécaniques comparables à celles des métaux en plaques d'épaisseur analogue.
Lesdits pro duits sont enfin des matériaux incombustibles; portés à des températures élevées, ils peuvent, dans certains cas, donner lieu à des flammes blanches, de brève durée ainsi qu'à des dépôts superficiels de silice, dus à la combustion ou décomposition des résines organosiliciques, mais leur texture et leurs propriétés mécani ques demeurent inaltérées pendant de longues périodes de chauffage. Ils ne transmettent pratiquement pas la chaleur et constituent donc des matériaux de choix pour résister au feu. Ils sont, en outre, imputrescibles.
Grâce à l'ensemble de leurs qualités, ces agglomérés trouvent des applications nom breuses dans les industries électriques et radioélectriques. Ce sont d'excellents isolants, insensibles à l'humidité; ils peuvent admettre des vernissages, par exemple au moyen de vernis à base de résines organosiliciques, ce qui, en même temps que l'obtention d'effets décoratifs, permet une amélioration nouvelle de leurs propriétés de résistance électrique superficielle. Leur légèreté jointe à de bonnes propriétés mécaniques les rend particulière ment indiqués pour l'aviation ou la marine.
Ce sont des matériaux de choix pour faire des isolants thermiques: des cloisons pare-feu peuvent être réalisées avec des panneaux sim ples, armés ou non, ou avec des doubles ou multiples panneaux, l'espace intermédiaire étant garni de matériaux ignifuges, comme laine de laitier, laine de verre, etc.
Les exemples suivants montrent comment. le procédé de la présente invention peut être réalisé en pratique et les résultats qu'il per met d'obtenir.
<I>Exemple 1:</I> Un feutre en amiante bleu non chargé est trempé dans une solution de résine méthyl- siloxanique à rapport C113/Si = 1,2. Cette solution est faite dans un mélange de solvants constitué par du benzène et,de l'alcool méthy- lique et sa concentration est voisine de 15% en résine sèche. Dans ces conditions, la quan tité de résine retenue par l'amiante est de l'ordre de 30<B>%</B> en poids.
Après 10 minutes de trempage, on évapore à l'air pendant 1 heure 30, puis pendant 2 heures à l'étuve à vide à 100 C.
Avec le produit aggloméré ainsi obtenu, on fait trois échantillons. Le premier, qui servira de témoin; est cuit pendant 2 heures à 200 C, c'est-à-dire dans des conditions qui provoquent seulement l'insolubilisation de la résine. Le second échantillon est cuit pendant 2 heures à 300 C sous une pression de 40 kg par cm-2. Le troisième échantillon est cuit pen dant 2 heures à 500 C sous une pression de 40 kg par cm-2.
Après ces traitements, les trois échantil lons sont plongés pendant 24 heures dans l'eau froide, puis égouttés et l'on mesure leur résistivité. On obtient alors les chiffres sui vants: Echantillon cuit à 200 C (témoin) 3,6 X 10s ohm. cm Echantillon cuit à 300 C 2,3 X 109 ohm. cm Echantillon cuit à 500 C 1,6 X<B>1010</B> ohm. cm <I>Exemple 2:</I> Un feutre d'amiante est trempé dans une solution de résine méthylsiloxanique telle, que le carton retienne une quantité de solu tion correspondant au rapport résine/amiante = 7,5/100.
On évapore alors pendant 2 heures à l'air, fait subir un préchauffage de 15 minu tes à 100 C et cuit sous 40 kg par cm2 trois échantillons préparés à partir de ce produit imprégné.
Le premier échantillon (témoin) est chauffé pendant 2 heures à 200 C. Le second est chauffé pendant 2 heures à 400 C et le troisième pendant 2 heures à 500 C. Les con ditions d'humidification étant les mêmes que dans l'exemple 1, on trouve les valeurs suivan tes pour la résistivité: <I>Résistivité</I> Echantillon cuit à 200 C (témoin) moins de 0,5 X 107 ohm. cm Echantillon cuit à 400 C 3,2 X 107 ohm.em Echantillon cuit à 500 C 1,4 X 109 ohm. cm Exemple <I>3:
</I> On imprègne de la bourre d'amiante par trempage dans une solution à 50% dans le mélange benzène-acétate d'éthyle d'une résine méthylsiloxanique, dans laquelle le rapport CpI3/Si est égal à. 1,25. On évapore le solvant par exposition à l'air pendant 2 heures et séchage pendant 3 heures à 100 C sous vide. On obtient un matériau imprégné qui contient. des parties égales de résine (comptée en pro duit sec) et de bourre d'amiante.
La bourre agglomérée est ensuite défibrée mécaniquement dans un petit moulin, ce qui donne un produit qui peut se conserver sous cette forme. Ce produit est ensuite moulé sous forte pression à. 100 C et l'on en fait trois échantillons.
Le premier échantillon est cuit 2 heures à 200 C. Après refroidissement, il constitue un aggloméré de mauvaise tenue mécanique et n'ayant aucune sonorité au choc. Le second échantillon est cuit à 300 C pendant une heure sous 50 kg par cm2, et le troisième échantillon est chauffé pendant 2 heures à 400 C sous une pression de 500 kg par cm2. On obtient dans les deux derniers cas des agglomérés durs, très rigides, surtout. le der nier, présentant une sonorité rappelant celle d'un objet de porcelaine.
Ces trois échantillons soumis à, l'essai de résistance à l'arc D 495--42 des normes améri caines de l'A. S. T. M. (année 1947, p. 405) ont donné les résultats suivants
EMI0004.0022
Temps
<tb> Echantillon <SEP> N <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> minutes
<tb> Echantillon <SEP> N <SEP> 2 <SEP> > <SEP> 5 <SEP> minutes
<tb> Echantillon <SEP> N <SEP> 3 <SEP> > <SEP> 5 <SEP> minutes Exemple <I>1:</I> Un carton d'amiante fortement chargé est imprégné d'une solution à 50 % dans l'acétate d'éthyle, d'une résine méthylsiloxanique dans laquelle le rapport C113/Si est égal à 1,0.
Après évaporation à 1.00 C, on soumet divers échantillons de ce carton d'amiante imprégné à une pression de 400 kg par em2.
Un échantillon, considéré comme témoin, est cuit pendant 2 heures à 200 C. Après trempage pendant toute une nuit dans l'eau on constate qu'il a absorbé une quantité d'humidité représentant 6 % de son poids.
Un second échantillon chauffé pendant 2 heures à .I00 C conduit à un aggloméré ayant la. sonorité d'une plaque de tôle et n'absorbant plus, par trempage d'une nuit dans l'eau, que 1,5 à 2 % de son poids d'eau.