Procédé d'ouverture d'agrégats de fibres d'amiante La présente invention se rapporte au traitement de l'amiante, ce matériau étant également connu sous le nom d'asbeste. Elle vise à fournir un procédé simple, peu coûteux et cependant totalement nouveau pour d'une part ouvrir des agrégats de fibres d'amiante ordinaire, en libérant une grande proportion de fibrilles et en ren dant possible une boue plus homogène et hautement dispersée de fibrilles d'amiante et d'agrégats de fibrille d'amiante et de ce fait, l'emploi de l'amiante peut être facilité et renforcé, en particulier dans la formation de papiers de haute pureté, de texture uniforme, et dont les propriétés d'absorption sont augmentées, et d'autre part pour réduire sensiblement les exigences énergéti ques pour la transformation de l'amiante.
Ordinairement, l'amiante est récupéré à partir de filons de roche tels que des dépôts du minéral appelé serpentine, par broyage mécanique et triage au tamis. L'amiante fibreux commercial résultant comprend principalement des faisceaux de fibres, comprenant des amas liés de manière très serrée, formés de fibres ap pelées crayons par suite de leur rigidité ; ce sont les composants de l'amiante ordinaire qui lui donnent un toucher grossier. Les fibres à leur tour se composent de fibrilles ayant des diamètres de l'ordre de 200-300 angstr#ms, des milliers de fibrilles faisant partie de cha que fibre.
Il est possible de briser les crayons en fibres par action mécanique sévère approchant celle du cardage des fils textiles, mais on ne peut libérer de cette manière qu'un très faible pourcentage, si toutefois il y en a un, des milliers de fibrilles qui constituent une seule fibre d'amiante.
Une voie à titre de variante pour disperser les fibres d'amiante est décrite dans lé brevet américain No 2626213 dans lequel les fibres d'amiante sont traitées avec un produit tensioactif qui est hautement absorbé sur les surfaces des fibrilles, et effectue une dispersion graduelle des fibres pour donner des fibrilles individuel les en grande proportion, pour des quantités relative ment faibles d'énergie telles que cela est obtenu dans des opérations de battage du papier.
Il y a plusieurs difficultés que l'on rencontre lors qu'on utilise des produits tensioactifs pour disperser l'amiante ; ces produits sont absorbés de manière tenace et sont très difficiles à retirer quantitativement, ils con duisent à la formation de grandes quantités de mousse et à des problèmes de manipulation apparentés durant la fabrication, et la rétention de matière organique par l'amiante impose des limitations en ce qui concerne son comportement pour des températures élevées de fonctionnement. En outre, même des films ultra-minces de produits tensioactifs à la surface des fibres ou des fibrilles d'amiante sont indésirables dans les articles finis, comme dans certains papiers électriques et d'isola tion.
Il est donc particulièrement important qu'un revête ment de produit tensioactif sur les fibres d'amiante les rende non-réceptives à un prétraitement chimique spé cial avant la désintégration mécanique pour produire des dispersions vraiment colloïdales d'amiante micro- cristallin.
La présente invention a pour objet un procédé d'ou verture d'amiante. Il peut s'agir de n'importe quel degré d'ouverture mécanique dans lequel les faisceaux de fibres, les crayons et les fibres individuelles peuvent être dispersés efficacement et avec une action mécani que relativement douce pour donner des particules et des fibrilles individuelles ayant des diamètres allant de moins d'un micron jusqu'à 200-300 angstroems, sans changer les longueurs des fibrilles constituantes, de ma nière importante et sans employer de produit tensioactif organique, en empêchant ainsi la formation d'un revê tement organique à la surface des fibrilles.
Ce procédé peut être appliqué avec une efficacité de dispersion égale à des fibres d'amiante chimiquement prétraitées. On obtiendra ainsi directement et avec une action méca nique relativement douce des dispersions et des gels colloïdaux et stables d'amiante microcristallin dans les quels une grande proportion des particules a une dimen sion maxima inférieure à 1 micron.
Le présent procédé est caractérisé en ce que l'on soumet l'amiante à l'action mécanique en présence de diméthylsulfoxyde en quan tité suffisante pour contribuer à l'ouverture de l'amiante et en ce qu'ensuite on lave l'amiante jusqu'à ce qu'il soit exempt de diméthylsulfoxyde. On peut appliquer ce pro cédé à des fibres d'amiante régulières ou hautement ou vertes (mécaniquement) ou des fibres d'amiante chimi quement prétraitées. On peut les former en boue pour permettre une humidification uniforme des fibres par le diméthylsulfoxyde. La dispersion de la boue avec relâ chement de fibrilles individuelles ou de fragments de fibrille, respectivement,
peut être aidée par traitement de la boue de DMSO dans un dispositif simple de for mation de pulpe, tel qu'un battoir ou un dispositif dit Bauer Refiner pour fournir l'action mécanique douce ap propriée désirée. Après le traitement mécanique, l'ex cès de DMSO est séparé de l'amiante ouvert, tel que par centrifugation, filtration ou par des rouleaux de pression. L'amiante est alors lavé jusqu'à être débarrassé de DMSO, séché et empaqueté prêt à être utilisé.
Il y a plusieurs caractères qui distinguent la présente invention de la technique antérieure: la magnétite ainsi que d'autres impuretés minérales, qui ne font pas partie de l'amiante, comprenant des argiles peuvent aisément être retirées après le traitement de formation en boue ou d'imprégnation par le DMSO, conduisant à un produit plus blanc, plus pur, exempt de tout agent tensioactif superposé.
Le DMSO étant soluble à l'infini dans l'eau peut être éliminé par lavage rapidement, complètement, et sans aucune formation de mousse, laissant un pro duit qui est chimiquement identique au produit réalisé sans l'emploi de DMSO, que la matière de départ soit de l'amiante ordinaire ou de l'amiante prétraité chimi quement.
Bien que le traitement préféré pour l'imprégnation ou la formation en boue utilise du DMSO non dilué, la dilution avec de l'eau ou n'importe quel solvant miscible peut très bien fonctionner. Le DMSO, qu'il soit non dilué ou dilué, peut être également réutilisé pour les trai tements de macération et/ou de formation en boue étant donné qu'on n'a pas mis en évidence un changement im portant au point de vue chimique durant les étapes d'imprégnation ou de formation en boue.
En utilisant des températures élevées, le taux de dispersion des fibrilles peut être renforcé, bien que les températures opératoires de l'ordre de 100o C ou moins soient préférées. Les temps d'imprégnation ou de forma tion en boue de 15 minutes seulement sont d'ordinaire adéquats, bien que des temps plus importants puissent être souhaitables dans certains cas, selon la compacité naturelle des agrégats de fibrille. Etant donné que le temps et la température ne sont pas critiques, on peut les faire varier pour s'adapter à la commodité de l'opé rateur.
On a fait des essais pour évaluer d'autres agents réagissants au lieu du DMSO, ces agents ayant des struc tures chimiques, des constants diélectriques élevés ou des interactions uniques ion-dipole semblables au DMSO. Par exemple, le bi-hydroxyéthylsulfoxyde avait une ac tion de dispersion beaucoup plus douce que le DMSO tout comme la diméthylformamide. L'acétone et les amines oxydes ont été sensiblement sans aucun effet.
On a trouvé que le DMSO était efficace de manière unique dans le prétraitement chimique et 1_a modification de l'amiante pour produire de l'amiante microcristallin, quand il est traité par un acide dilué pour effectuer la modification chimique appropriée qui rend l'amiante réceptif à la désintégration mécanique et à la conver sion en particules colloïdales vraies.
Par exemple, la di- gestion d'amiante fibreux renfermant 10'% de solides dans un mélange de I-ICl 0,4 M contenant 10 0/0 de DMSO donne un produit qui est directement et plus facilement réduit en dispersions stables contenant un édifice de particules de dimensions inférieures au mi cron que cela ne peut être le cas lorsque la même ma tière de départ est digérée de manière identique avec HCl 0,4 M seul.
La matière brute peut être de l'amiante commercial tel qu'on le reçoit normalement, ou elle peut être de l'amiante hautement ouvert quia été ultérieurement traité pour relâcher les crayons et les faisceaux de fibre par des moyens mécaniques, tels qu'un broyeur à marteau.
Dans le cas d'une matière première comprenant de l'amiante ordinaire ouvert mécaniquement, elle peut être ajoutée à un battoir ou à d'autres récipients équipés d'installations appropriées d'agitation et possédant une chemise de chauffage pour contrôler la température; de préférence le récipient peut être un autoclave ou un dispositif de digestion fermé au sommet pour empêcher la contamination.
Après le traitement d'imprégnation et/ ou de formation en boue, la boue peut être passée à travers un désintégrateur tel que l'appareil dit Bauer Refiner ou traitée dans un dispositif de dissolution dit Cowles Dissolver pour effectuer une autre dispersion des fibres pour donner des fibrilles individuelles. La masse du DMSO est alors séparée mécaniquement de l'amiante ouvert et récupérée pour être réutilisée.
Le DMSO restant sur l'amiante est lavé avec de l'eau (d'autres solvants pour le DMSO peuvent être utilisés) et le DMSO est récupéré des liqueurs de lavage par entraînement à la vapeur ou autres moyens. L'enlève ment des impuretés à partir de l'amiante brut après imprégnation et/ou formation en boue avec le DMSO pour donner un produit final de pureté remarquable peut être réalisé par flottation ou par séparation électro magnétique ou sédimentation en utilisant une boue diluée de manière appropriée avant la filtration finale, le séchage et l'empaquetage.
Les produits réalisés à la manière indiquée précé demment sont particulièrement avantageux pour la fa brication de papiers en amiante et de films d'amiante à auto-support ayant une douceur et une flexibilité remar quables, par suite de la proportion élevée de fibrilles dans la trame de papier ; cependant on maintient la dimension dimensionnelle de la composition inhérente d'amiante. Pour la même raison, l'absorption de ces pa piers pour l'imprégnation avec des prépolymères de ma tière plastique pour la fabrication de laminats décoratifs ou de structures plastiques laminées est améliorée.
L'amiante hautement ouvert de cette manière est parti culièrement utile également comme substance établis sant une viscosité importante pour les liquides polaires, tels que la glycérine ou l'éthylèneglycol.
Lorsque la présente invention est appliquée à de l'amiante microcristallin chimiquement modifié et im prégné ou formé en boue avec la suite d'étapes décrites ci-dessus pour l'amiante classique, le traitement au DMSO rend possible la formation de dispersions et de gels colloïdaux stables et lisses, exempts de toute for- mâtion de corde<B> </B> due à la présence de longues fi brilles parceque la combinaison de prétraitement chi mique et de désintégration mécanique produit des frag ments de fibrille beaucoup plus courts, dont un grand pourcentage a une dimension maxima inférieure à un micron ;
par opposition, les fibrilles libérées utilisant de l'amiante ordinaire non traité peuvent avoir 50 mi crons ou beaucoup plus en longueur en moyenne, même si leurs diamètres peuvent être de l'ordre de 200-300 angstr#ms.
Les exemples spécifiques suivants sont donnés à titre d'illustration.
<I>Exemple 1</I> De l'amiante chrysotile, récupéré par désintégration mécanique de minerai de serpentine, et en outre ouvert par des techniques de broyage mécanique et de tami sage, jusqu'à avoir une surface d'environ 30 mW par gramme a été formé en boue dans un battoir à pulpe de la manière suivante: 81,65 kg ont été ajoutés à 372 kg de diméthylsulfoxyde dans le récipient de battage et agités à 100 tours par minute pendant 15 minutes à la température ambiante (25Q C).
La boue résultante a été centrifugée et le courant de sortie a été dévié vers une unité de récupération de DMSO avec de l'eau utilisée pour laver le produit jus qu'à ce qu'il soit exempt de DMSO. Le gâteau d'amiante récupéré à partir de la centrifugeuse conte nait une grande proportion de fibrilles d'amiante libre ayant des diamètres compris entre 200 et 300 ang- strmms, et des longueurs dont la moyenne était de plu sieurs millimètres.
Le gâteau a été redispersé à une faible consistance (seulement environ 0,2%) avec de l'eau dans un battoir pour papier, et le papier a été réalisé à partir de ce produit sur une machine classique dite Fourdrinier et séché à la manière classique. On n'a pas ajouté de liant. Le papier résultant possédait une texture douce inhabituelle, une surface lisse et absor bait rapidement une solution de prépolymère mélamine- formaldéhyde.
<I>Exemple 2</I> <I>Amiante</I> microcristallin Une forme hautement ouverte d'amiante chrysotile classique a été prétraité avec de l'acide chlorhydrique comme on l'a décrit dans l'exemple 1 de la demande de brevet ci-dessus, sauf qu'elle a été prétraitée dans une boue à 10 % comprenant de l'acide chlorhydrique 0,
4 M et 10'% de DMSO pendant 30 minutes et agitée durant la digestion au moyen d'une palette du type ancre à 100 tours par minute.
Le produit a été récupéré et séché pour conduire à un rendement de 87,5 % et un SiO,,/MgO de 1,2/1,0 en poids.
Le produit résultant a été imprégné dans un mélange eau-50 % de DMSO pen- dant 25 minutes à 80Q C.
L'excès de mélange DMSO- eau a été pressé pour donner une pâte à 30'% de so- lides et on a fait passer cette pâte à travers le dispositif dit Bauer Refiner avec un espacement ou jeu de i/2 mm.
La pâte usée par le frottement a été transformée en boue dans l'eau, filtrée et l'eau de lavage a été retenue pour permettre la récupération du DMSO. Le produit filtré a été séché au four et empaqueté sous forme de farine ou poudre de faible densité.
Le produit final don- nait des dispersions aqueuses stables par mélange dans l'eau avec une teneur de 4 % en solides à partir des- quelles on pouvait obtenir par coulées des films conti nus à auto-support en amiante, par addition à de la glycérine ou à de l'éthylèneglycol, on obtenait des grais ses claires, thixotropiques, à viscosité très élevée,
ayant une teneur en solides seulement égale à 2 0/0 ; par addi tion des phosphates organiques, à des huiles de silicone, à des esters et à des alcools, ces produits étaient trans formés en produits très épais mais lisses et clairs ayant l'aspect et la consistance du genre graisse.
<I>Exemple 3</I> <I>Traitement de produits fins eu amiante de qualité mau-</I> <I>vaise</I> 15,9 kg d'amiante chrysotile dit Coalinga ont été chargés de 29,5 kg de DMSO dans un bac d'imprégna tion et maintenus pendant 60 minutes à<B>800</B> C avec une agitation modérée. La masse a été centrifugée, passée à travers un dispositif dit Bauer Refiner avec un inter valle ou jeu de 0,00127 mm, lavée jusqu'à être exempte de DMSO, séchée par pulvérisation et empaquetée.
Le produit était complètement ouvert et contenait une gran de proportion de petites plaques constituantes ayant un diamètre d'environ 200-400 angstroems. Cette forme ultra- fine d'amiante efficace comme produit de floculation pour la densification des eaux d'égouts ou autre produit considéré comme déchet.
<I>Exemple 4</I> <I>Amiante</I> microcristallin Un amiante chrysotile de qualité élevée à longue fibre a été prétraité avec de l'acide chlorhydrique 0,4 M pour une teneur de 10 % en solides, pendant 25 minutes à<B><I>1000</I></B> C et le produit a été lavé et séché.
Le produit séché a été envoyé à travers un broyeur à marteau pour l'ouvrir mécaniquement, puis il a été ajouté dans un bac d'imprégnation où on a ajouté de l'eau et du DMSO pour former une pâte à 10% d'amiante dans un mé- lange eau-DMSO <B><I>50:</I></B> 50.
La matière a été agitée à 100 tours par minute pendant 60 minutes, à la température ambiante, après quoi l'excès de DMSO a été pressé, on l'a lavé jusqu'à ce qu'il soit exempt de DMSO dans une cuve de lavage et on l'a envoyé pour une teneur en solides de 30 % à travers un dispositif d'extrusion dit Rietz Extructor. Durant cette étape il y a eu un travail méca nique intense de l'amiante tel que cela peut
être mis en évidence par le fait que l'amiante est devenu très chaud. La pâte usée par le frottement a été réduite en une boue à 2 % dans une cuve de mélange et mise à travers un séparateur électromagnétique pour retirer l'oxyde de fer, puis séchée dans un séchoir à tambour.
Le produit con- tenait au moins 15 % de particules dont les dimensions étaient inférieures à 1 micron, et constituait d'excellentes dispersions thixotropiques dans l'eau et dans des phos phates organiques, des huiles de silicone, des esters et des alcools.
<I>Exemple 5</I> De l'amiante chrysotile du commerce de longueur de fibre intermédiaire a été envoyé dans un bac d'impré gnation avec de l'eau et du DMSO pour donner une pâte à 15% dans un mélange comprenant 75% de DMSO et 25'% d'eau. Le mélange a été
agité à 200 tours par minute pendant 120 minutes à la température ambiante, filtré, lavé jusqu'à ce qu'il soit exempt de DMSO dans une cuve de lavage et purifié dans une cuve de flottation, après quoi on l'a transformé en une boue à 2'% dans un battoir. Par transformation en pa- pier, le produit était exceptionnellement blanc,
et se comportait de manière très efficace comme papier de base de haute stabilité dimensionnelle et de pouvoir d'absorption idéal pour des peintures colorées à l'eau. <I>Exemple 6</I> De l'amiante chrysotile du commerce hautement ou vert mécaniquement de qualité mauvaise a été envoyé dans un bac d'imprégnation avec du DMSO,
de l'eau et de l'acide chlorhydrique pour produire une pâte à 10 % dans un mélange de 25 % de DMSO-75 % d'eau conte- nant <RTI
ID="0004.0038"> suffisamment d'acide pour donner une solution 0,4 molaire. On doit noter qu'il y a une alcalinité suffisante dans l'amiante pour neutraliser une partie de cet acide chlorhydrique de manière telle que la quantité efficace d'acide soit abaissée pour produire à peu près la même activité que de l'acide 0,2 molaire sur une base de 5 %. Le mélange a été agité à 100 tours par minute pendant 50 minutes à 1000 C, après quoi il a été centrifugé,
lavé jusqu'à ce qu'il soit exempt de DMSO dans une cuve de lavage de boue et séché au four. Malgré le manque d'usure par le frottement, le produit contenait des pour- centages substantiels d'amiante microcristallin dont la dimension de particule était inférieure à 1 micron. Ap paremment, l'action mécanique dans la centrifugeuse et dans la cuve de formation en boue en présence de DMSO était suffisante pour briser le produit suffisamment pour qu'une quantité suffisante de particules de dimension inférieure au micron soit formée pour produire une dis persion colloïdale stable dans l'eau.
<I>Exemple 7</I> <I>Amiante</I> microcristallin De l'amiante chrysotile à longue fibre a été formé en duvet sec dans un grand mélangeur à palette tour nante et a été imprégné dans le DMSO,
l'eau et l'acide chlorhydrique pour produire une pâte à 10 % dans un mélange 30 0/0 de DMSO-70 % d'eau contenant suffisam- ment d'acide pour donner une solution 0,4 M.
Le tout a été chauffé à 1000 C à 150 tours/mn pendant 30 mn, après quoi le produit a été filtré, lavé jusqu'à ce qu'il soit exempt d'eau et séché dans un séchoir à tambour. Là encore il y a une action mécanique suffisante dans la manipula tion du produit après le traitement à l'acide pour donner un produit contenant des quantités substantielles de ma tière microcristalline de dimension inférieure au micron de manière telle que le produit donne des dispersions thixotropiques dans l'eau et des produits du genre graisse de viscosité élevée dans le phosphate de tricrésyle et les glycols.
Ce produit comme le produit du dernier exemple et les autres produits traités aux acides des exemples 2 et 4 ont été obtenus avec des rendements d'environ 85 90 % en se basant sur l'amiante original et contenaient un rapport SiO./MgO supérieur à celui de l'amiante ori ginal.
<I>Exemple 8</I> De l'amiante chrysotile commercial de qualité inter médiaire a été formé en duvet sec dans un dispositif dit Rietz Disintegrator et imprégné à une concentration de 12 % avec un mélange 80 % de DMSO-20 % d'eau. L'agitation était à 150 tours par minute et a été pour suivie pendant 90 minutes à
501, C. La matière a été mise dans des rouleaux de pression, lavée avec du DMSO, mise dans une cuve et séchée par pulvérisation. Le produit résultant contenait une grande proportion de fibrilles dans la gamme de diamètre de 150 angstr#ms.