CH633501A5 - Procede pour fabriquer un produit a base de sulfate de calcium. - Google Patents
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Description
L'invention concerne un procédé pour fabrique un produit à base de sulfate de calcium.
Le plâtre, ou sulfate de calcium presque anhydre, est généralement préparé par calcination d'un gypse, ou sulfate de calcium hydraté.
Pour obtenir ensuite un produit en plâtre, on ajoute de l'eau à celui-ci jusqu'à obtention d'une pâte plastique.
On doit alors mettre rapidement cette pâte en forme, car la prise, qui confère successivement à cette pâte un état granuleux, puis solide, est très rapide: la durée pendant laquelle ladite pâte conserve un comportement plastique se prêtant au moulage ou formage sous pression (notamment par extrusion, par injection, etc.) est trop brève pour être exploitable en pratique.
Pour ralentir la prise, on a déjà proposé d'ajouter au mélange pâteux plâtre/eau divers adjuvants retardateurs de prise, constitués notamment par des phosphates, des nitrates, des urates, certains sulfates et en particulier de l'urée.
Malheureusement, la présence de tels adjuvants présente les inconvénients suivants:
— elle n'améliore aucunement la plasticité de la pâte,
— elle exerce un rôle d'inhibition vis-à-vis de la cristallisation subséquente du plâtre, de sorte qu'il serait nécessaire d'éliminer ultérieurement ces adjuvants moyennant des traitements spéciaux si l'on désirait obtenir finalement un produit durci de façon homogène dans toute sa masse.
L'invention a pour but, surtout, de remédier à ces inconvénients en améliorant la plasticité et la tenue de la pâte à base de sulfate de calcium en même temps que la lenteur de sa prise au point de rendre possible le moulage ou formage sous pression, notamment par extrusion, de ladite pâte, et ce sans créer aucune difficulté lors de la cristallisation subséquente.
Un autre but de l'invention est de permettre de constituer en partie le mélange pulvérulent de départ par du gypse et plus s particulièrement par du phosphogypse, sans nécessiter ni calcination, ni séchage, ni broyage préalable de ce dernier matériau.
En ce point de la description, il convient de préciser qu'il a déjà été proposé d'ajouter à un mélange gypse/eau une résine urée/formol ou mélamine/formol à raison d'un pourcentage pondéral de la résine 10 toujours supérieur à 10%, de préférence à 20%, dans le mélange. Cependant, ce pourcentage très élevé ne permet pas de résoudre les problèmes ci-dessus, en raison notamment des effets d'inhibition qui en résultent vis-à-vis de la cristallisation du sulfate de calcium.
On précise en outre que, si le sulfate de calcium se présente 15 exclusivement sous sa forme hydratée de gypse dans le mélange de départ, on ne peut assurer dans de bonnes conditions la cristallisation subséquente de ce sulfate, puisque celle-ci implique une déshydratation partielle dudit sulfate. En particulier, il faut recourir à cet effet à des pressions très élevées, prohibitives en pratique. 20 L'invention remédie à ces inconvénients.
Selon celle-ci, on ajoute encore à une poudre de sulfate de calcium de l'eau et une résine urée/formol ou mélamine/formol, mais on choisit, pour ce sulfate de calcium, une forme partiellement hydratée, plâtre seul ou avec gypse, ou anhydrite avec gypse, et, pour 25 le pourcentage de la résine, compté en poids d'extraits secs de la poudre de sulfate à laquelle elle est ajoutée, une valeur comprise entre 1 et 5% seulement, puis on met en forme le mélange poudre/résine/eau obtenu et l'on porte le produit ainsi mis en forme à une température comprise entre 105 et 120° C.
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Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes:
— le poids du gypse dans la poudre de départ est comprise entre 3 et 5 fois celui du plâtre ou anhydrite,
35 — la résine est additionnée d'une quantité pondérale sensiblement égale d'acétone,
— l'acidité du mélange est réglée à un pH de l'ordre de 2 à 5.
L'invention vise également une pâte pour la mise en œuvre du procédé défini ci-dessus, ainsi qu'un produit en plâtre obtenu par ce 40 procédé.
Dans ce qui suit, l'on va décrire quelques modes de réalisation préférés de l'invention d'une manière bien entendu non limitative.
On commence par mélanger intimement dans un malaxeur approprié, de manière à former une poudre homogène, du plâtre seul 45 ou avec du gypse ou de l'anhydrite avec du gypse à raison d'une proportion pondérale de préférence majoritaire du gypse dans le mélange, le poids de ce dernier constituant étant notamment compris entre 3 et 5 fois celui du plâtre ou anhydrite.
Comme gypse, il est particulièrement avantageux d'utiliser un so phosphogypse, c'est-à-dire un matériau qui constitue actuellement un déchet sans débouché de certains procédés de fabrication de l'acide phosphorique et d'engrais phosphatés, et ce sans qu'il soit aucunement nécessaire de procéder au préalable à une phase de calcination ou séchage de ce gypse pour sa transformation en plâtre.
ss A la poudre ci-dessus on ajoute de l'eau de gâchage additionnée d'une résine urée/formol ou mélamine/formol ou d'un dérivé d'une telle résine.
Le pourcentage pondéral de l'eau de gâchage ajoutée à la poudre est comprise entre 15 et 75% du poids de cette poudre. 60 Le pourcentage pondéral de la résine ou analogue, habituellement disponible sous la forme d'une êmulsion ou solution aqueuse, est compris entre 1 et 5% en poids d'extraits secs par rapport au poids des minéraux secs de la poudre de départ.
Selon le cas, on peut ajouter à la solution de gâchage considérée, 65 en vue d'améliorer sa fonction retardatrice et/ou sa fonction plastifiante ainsi qu'éventuellement les propriétés du produit fini:
— de l'acétone en quantité pondérale sensiblement égale à celle de la résine,
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— un lignosulfonate à raison d'un pourcentage pondéral de l'ordre de 1 à 5 °/00 du poids d'eau,
— de petites quantités de résine acrylique, vinylique, cellulosique, ABS, etc.
Il convient également de régler l'acidité du mélange au voisinage d'un pH de 2 à 5, ce pour quoi l'on procède éventuellement par ajout d'acide sulfurique ou, mieux encore, de sulfate d'ammonium.
Le mélange de poudre et de solution aqueuse ainsi défini est malaxé de manière à se présenter sous la forme d'une pâte homogène.
On constate que cette dernière présente des qualités de plasticité excellentes et durables.
C'est cette pâte que l'on moule par un procédé pouvant mettre en œuvre une légère pression (inférieure à 20 bar), procédé tel qu'une extrusion à travers une filière ou qu'une injection dans un moule.
Aussitôt après ce moulage, on démoule le produit obtenu s'il y a lieu, après quoi on le sèche, notamment par son stockage en atmosphère sèche pendant une douzaine d'heures.
Ce séchage permet d'éliminer un pourcentage important de l'excédent d'eau présent dans la pâte au cours du moulage, eau non utilisée pour la cristallisation subséquente.
Le produit ainsi partiellement séché est ensuite porté à une température comprise entre 105 et 120° C, ce qui assure la fin du séchage, la cristallisation du sulfate de calcium et la polymérisation de la résine.
Cette polymérisation de la résine — qui est assurée par l'effet conjoint de la température et de l'acidité du milieu — se traduit par la condensation de cette résine.
Au cours de cette condensation, la molécule à effet retardateur (urée ou mélamine) qui est, à l'origine, partiellement combinée à la molécule de formol demeure liée à cette dernière au sein d'une macromolécule stable.
Cette macromolécule présente la propriété d'être inerte vis-à-vis du sulfate de calcium.
En d'autres termes, la fraction à effet retardateur de l'adjuvant adopté est automatiquement neutralisée lorsque cet effet retardateur n'est plus recherché et doit au contraire être évité, de sorte que ladite fraction n'entrave aucunement la cristallisation, qui est alors désirée, du sulfate de calcium.
Les autres composants du liquide de gâchage (acétone, etc.) sont 5 éliminés simplement par évaporation lors du séchage et du chauffage subséquent du produit en plâtre.
Le produit dur obtenu après refroidissement présente, entre autres qualités, une couche superficielle ou peau remarquablement dense et dure.
io Cette peau est due au fait que, lors de la phase du moulage avec pression, la présence de la résine ci-dessus favorise une migration des composants les plus fins, y compris ladite résine et l'eau de gâchage, vers la surface extérieure du produit en cours de moulage.
Cet effet de peau est particulièrement manifeste dans le cas des 15 articles minces ou creux à parois relativement minces (5 à 20 mm d'épaisseur).
Il se révèle particulièrement avantageux en ce qu'il assure une bonne tenue mécanique des articles en question, en ce qu'il leur confère une belle apparence (lissé de la surface, netteté des contours 20 et arêtes) et en ce qu'il favorise la tenue des peintures et enduits superficiels, alors que la porosité des plâtres entraîne habituellement une absorption de ces revêtements superficiels à l'état liquide.
Il est à noter que la présence des macromolécules d'urée/formol ou analogue dans les produits durs obtenus peut être détectée par 25 certaines méthodes d'analyse, notamment chimique.
Ensuite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose finalement d'un procédé de fabrication d'articles en plâtre présentant de nombreux avantages par rapport à ceux connus jusqu'à ce jour, en particulier en ce qui concerne:
30 — la possibilité de mettre en forme ces articles par un processus faisant intervenir une légère pression, et en particulier en continu par extrusion,
— la qualité des produits obtenus, en particulier en ce qui concerne la densité et la dureté de leurs couches superficielles, et 35 — la possibilité d'utiliser sans calcination préalable des gypses, et en particulier des phosphogypses.
R
Claims (7)
1. Procédé pour fabriquer un produit à base de sulfate de calcium, comportant addition d'eau et d'une résine urée/formol ou mélamine/formol à une poudre à base de sulfate de calcium, caractérisé en ce que la poudre de départ est constituée par du sulfate de calcium partiellement hydraté, plâtre seul ou avec gypse, ou anhydrite avec gypse, en ce que le pourcentage de la résine, compté en poids d'extraits secs de celle-ci par rapport au poids des extraits secs de la poudre à laquelle elle est ajoutée, est compris entre 1 et 5%, en ce que l'on met en forme le mélange poudre/résine/eau et en ce que l'on porte à une température comprise entre 105 et 120° C le produit ainsi mis en forme.
2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poids du gypse dans la poudre de départ est compris entre 3 et 5 fois celui du plâtre ou anhydrite.
2
REVENDICATIONS
3. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on ajoute à la résine de l'acétone selon une quantité pondérale sensiblement égale à celle de la résine.
4. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on règle l'acidité du mélange de départ à un pH de l'ordre de 2 à 5.
5. Pâte pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est constituée par un mélange intime, présentant un pH compris entre 2 et 5, d'une poudre en sulfate de calcium partiellement hydraté, plâtre seul ou avec gypse, ou anhydrite avec gypse, avec de l'eau et avec une résine urée/formol ou mélamine/formol, le poids des extraits secs de cette résine étant compris entre 1 et 5% du poids des extraits secs de la poudre.
6. Produit en plâtre obtenu par le procédé selon l'une des revendications 1 à 4.
7. Produit en plâtre selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend, au sein de la masse de sulfate de calcium cristallisé, des macromolécules inertes d'urée/formol ou de mélamine/formol.
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