WO2001036859A1 - Procede pour appliquer une couche isolante sur une surface d'un objet et produit isole correspondant - Google Patents

Procede pour appliquer une couche isolante sur une surface d'un objet et produit isole correspondant Download PDF

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WO2001036859A1
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envelope
binder
flakes
insulating layer
mineral wool
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PCT/FR2000/003170
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Inventor
François VOISIN
Marc Lepont
Valérie Dupouy
Jean-Luc Legrand
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Saint Gobain Isover SA France
Original Assignee
Saint Gobain Isover SA France
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Priority to AT00979734T priority patent/ATE290670T1/de
Priority to AU17127/01A priority patent/AU1712701A/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/04—Arrangements using dry fillers, e.g. using slag wool
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C15/00—Details
    • F24C15/34—Elements and arrangements for heat storage or insulation

Definitions

  • the present invention relates to the field of insulation, mainly thermal insulation, and more particularly relates to the insulation of objects with three-dimensional surfaces capable of being exposed to high temperatures.
  • the insulation is placed around the muffle made of enameled sheet metal which constitutes the cavity of the oven.
  • the insulating layer is made from a mattress or felt of mineral wool cut to the appropriate dimensions and applied against the surfaces to be insulated: generally a layer of insulation is "wrapped" around the muffle and a plate is connected on the back side of the muffle.
  • the subject of the invention is a method for producing an insulating layer on a surface of an object, in which a fibrous mineral material and an aqueous binder are applied to said surface, characterized in that it comprises the steps following: - a closed envelope is provided facing the surface of the object provided with at least one inlet orifice and at least one gas outlet orifice,
  • At least one jet of aqueous binder is directed onto the flakes, to form a layer delimited by the envelope, - together to remove a substantial part of the water from the binder.
  • the fibers are brought to the surface of the object via an insufflation pipe inside the envelope.
  • the risk of dust flight is very much reduced or even eliminated, which makes the workstation more pleasant for the operator and less expensive to maintain.
  • the envelope makes it possible to control at any point the thickness of material deposited and to define the shape of the insulating layer at the very moment when it is applied against the surface to be insulated.
  • the envelope is held integral with the object after drying of the insulating layer, in order to constitute a protective outer envelope for said layer.
  • said envelope is permeable to insufflation gas, in particular it can be pierced with a multiplicity of holes and / or be porous, the holes or pores constituting orifices for evacuating the insufflation gas.
  • porous qualifies a material the texture of which comprises very many small holes or interstices, which may be present inherently in said material due to its structure or its manufacturing method, or which may be practiced voluntarily in a solid subject.
  • a perforated or perforated sheet material in particular a metallic sheet, such as an aluminum sheet or a perforated steel sheet.
  • a metal sheet such as a sheet generally has sufficient rigidity to withstand the insufflation pressure while retaining its initial shape.
  • This type of envelope or envelope part therefore advantageously makes it possible to give the insulating layer its final shape during insufflation. If you use a thinner sheet, you can add a stiffening element to control the shape of the insufflated layer.
  • the number, size and location of holes or perforations depend in particular on the nature and shape of the object to be isolated.
  • blowing gas evacuation hole or holes are advantageously chosen to have dimensions smaller than those of the mineral wool flakes, or else may be provided with a screen or filter, such as a grid or other equivalent means, stopping the flakes but letting the insufflation gas escape.
  • At least part of the envelope can be formed with a glass veil.
  • glass veil here is meant a sheet material based on glass filaments whose texture is such that it contains interstices between the filaments allowing the passage of a gas under pressure. This material meets the definition of a porous material given above.
  • the glass filaments can be discontinuous such as those constituting the glass wool, or continuous such as those constituting the textile glass fiber, the continuous filaments possibly being able to be cut to constitute the veil.
  • the definition of the “veil” which can be used according to the invention can in fact cover products known by the name of felts, mats, or even glass fabrics if the latter are loose enough to allow an insufflation gas to pass.
  • a glass veil has the advantage of allowing the evacuation of the blowing gas by a multitude of small interstices capable of preventing the passage towards the outside of the envelope of fibrous elements coming from the blown flakes. This is how one can for example use a glass veil to form a filter or screen in front of a hole in a perforated sheet in the previous embodiment.
  • a glass veil may have one or more of the following characteristics: - porosity of the order of 1 to 3 mm of water column (9.8 to 29.4 Pa) measured according to the following method:
  • a suction fan draws air through a sail surface delimited by a tight seal so as to create an air current of 6000 l / min of flow for 10 dm 2 of surface.
  • the pressure drop across the web is measured by the difference in air pressure between the upstream and downstream of the web.
  • a glass veil can sometimes lack rigidity and deform in an uncontrolled manner compared to its initial state under insufflation conditions so that the shape of the insulating layer would not be obtained initially desired.
  • the envelope can be stiffened during insufflation and preferably subsequent drying, by means of a rigid perforated wall placed outside the envelope, which is separated from the assembly when the insulating layer sees its shape frozen after drying of the binder.
  • this wall makes it possible to give its final shape to the insulating layer during insufflation, without requiring a subsequent shaping step.
  • the insulator in general, in the process of the invention and in particular in each of the variants described above, it is preferable to inject the insulator by directing the gas stream of insufflation substantially parallel to the surface to be insulated.
  • an angle of incidence of the insufflation current with the surface of the order of + 15 ° to -15 °, possibly from -30 ° to + 30 ° depending on the dimensions of the object and the thickness of the insulating layer to be produced.
  • an insufflation gas pressure advantageously air, of the order of 5000 to 12000 Pa is used, which varies according to the volume to be filled. It is generally ensured that the linear speed of the gas along the surface subjected to the insufflation current is at least 2 m / s to ensure good transport of the flakes, preferably of the order of at least 5 m / s, very advantageously 10 m / s.
  • the speed to be chosen for the gas stream introduced at the inlet opening of the envelope depends on the pressure losses encountered in the insufflation envelope, in particular on the shape and dimensions of the surface to be insulated as well as of the materials used.
  • the speed of insufflation at the level of the entry orifice can be chosen with the following relation: 400> Insufflation speed at inlet / length> 20 in order to guarantee a minimum speed for efficient transport to the end of the cavity but limited so as not to observe backflow.
  • the blown flakes are preferably obtained by grinding from any material based on mineral wool, preferably devoid of organic binder when it is a question of isolating an object subjected to high temperatures liable to cause the degradation of organic matter.
  • the flakes can be made from a felt or mattress of mineral wool, preferably glass, which contains only a very small proportion of stable organic additive or at least without toxic degradation product at high temperature, or else containing a mineral binder, as described in particular in documents EP-A-0 403 347, EP-A-0 819 788, DE-A-39 18 485.
  • the grinding is adapted so that the flakes have an average particle size of between 6 and 16 mm, in particular of the order of 8 to 12 mm. This particle size gives the flakes a good ability to transport and accumulate in the envelope.
  • the flakes are preferably made from fine mineral wool for good insulation performance. It can be characterized by a micronaire of the order of 2 to 4, in particular from 2 to 3, for 5 g.
  • the measurement of the micronaire also called "fineness index" accounts for the specific surface thanks to the measurement of the aerodynamic pressure drop when a given quantity of fibers extracted from a non-sized mattress is subjected to a given pressure of a gas - usually air or nitrogen. This measurement is usual in mineral fiber production units, it is standardized (DIN 53941 or ASTM D 1448) and it uses a device called "micronaire device". The tests of the invention were carried out with a machine
  • SHEFFIELD type FAM 60 P.
  • This machine has a pressurized air (or nitrogen) inlet, a pressure adjustment valve, a flow meter. a cylindrical chamber with vertical axis with gas inlet at the bottom.
  • the weighed fibers (most often 5 grams ⁇ 0.01 g) are pressed to the bottom of the chamber by a calibrated stopper which lets the gas escape.
  • a preliminary test makes it possible to adjust the air flow to a given value, always the same before starting the test of the fiber pad. Measuring the micronaire or the fineness index, consists of reading the indication of the standard flowmeter, when the fiber is in place. To work in the same range of pressure drops, it is necessary to adapt the quantity of fibers tested by reducing the mass when the diameter decreases, which is why it is mentioned at the same time as the result of the flow.
  • a micronaire of less than 2 is not desirable since it involves too high a risk of creating dust during the blowing operation, in particular during stripping, but also at the orifices for discharging the blowing gas where the control of dust exits would become delicate.
  • the aqueous binder sprayed on the flakes during insufflation is preferably an inorganic binder, such as based on an alkali metal silicate, especially sodium or potassium, or based on an alkali metal mono and / or polyphosphate.
  • Such binders are described in particular in FR-A-2 745 887, DE-A-39 1 8 485, FR-A-2 294 839, FR-A-2 294 840, FR-A-2 339 490 FR-A -2 339 491. It is advantageous to use a binder as concentrated as possible in order to reduce the subsequent drying time, while the impregnation of the flakes by the binder, the sprayability of the latter are better with high dilution.
  • aqueous binder containing 30 to 40% by weight of silicate and 60 to 70% by weight of water.
  • the silicate is advantageously characterized by an SiO 2 : M 2 O ratio, where M represents one or more alkali metals, of the order of 2 to 2.5.
  • the level of binder added to the flakes is advantageously of the order of 7 to 15% of dry binder relative to the weight of the flakes.
  • the invention also relates to products provided with a new type of insulation, which can be obtained by a process as described above.
  • the invention relates to an object, such as a muffle for a cooking appliance, comprising a hollow body and external surfaces insulated by a layer based on mineral wool, characterized in that the layer based on mineral wool is formed of mineral wool flakes linked together by a mineral binder and is covered with a pierced and / or porous envelope, such as a glass veil.
  • an object such as a chimney flue, comprising a substantially tubular double envelope containing a layer of insulation based on mineral wool, characterized in that the layer of insulation is formed of flakes of mineral wool bonded between them by a preferably mineral binder and in that at least a part of the external envelope is provided with orifices and in particular at least one end face is formed which comprises a perforated or porous sheet, such as a glass veil, delimiting the layer of insulation.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a muffle of an isolated cooking appliance according to the invention
  • FIG. 2 schematically shows a device for manufacturing the muffle of Figure 1;
  • FIG. 3 shows an insulated chimney flue element according to the invention.
  • the muffle 1 represented in FIG. 1 is of hollow rectangular shape with two flanges 2, 3 which project around the body of the muffle respectively at the front and at the rear of the latter.
  • the muffle is equipped with an insulating layer 4 formed of mineral wool flakes and a binder, and protected by a glass veil 5.
  • part of the layer 4 has been torn off in party, and a corner of the veil 5 was peeled off from the mass of flakes. It is understood that this muffle is provided on all the lateral faces with the insulating layer 4.
  • the veil 5 is wound all around the muffle bearing on the periphery of the flanges 2, 3, and can be glued to these for example by means of a mineral glue 6 based on alkali silicate.
  • the rear face of the muffle is insulated in the same way.
  • the glass veil 5 is wrapped around the muffle by sticking it on the edge of the flanges 2, 3;
  • the muffle fitted with the veil is then placed in a casing 7 made of perforated sheet metal, the holes 8 of which may for example have a diameter of the order of 10 mm and be spaced from one another by a distance of 5 to 20 mm .
  • the casing 7 has a suitable shape so that its walls almost match the shape of the web 5.
  • the casing 7 is provided with orifices 9 in two opposite angles on the same face which coincide with the space 10 between the glass veil casing 5 and the external surface 1 1 of the muffle 1.
  • the veil 5 has been previously drilled with corresponding 12 holes.
  • Insufflation nozzles 13, connected to a blowing machine 14, are introduced at the edge or through the aligned openings 9 and 12.
  • the blowing machine 14 includes a supply 15 of mineral wool flakes 16, demoulding members 17, 18 intended to separate the flakes which are usually sold in compacted bags or bales and of conveying the flakes to pipes 19, and a blower 20 which directs a stream of pressurized air into the same pipes.
  • the nozzle 13 is equipped with means 21 for spraying an aqueous liquid binder 22 stored at 23, for example an aqueous solution of sodium silicate (SiO 2 : Na 2 O ratio of the order of 2 to 2.5) at about 35% dry weight of silicate. At this concentration, where the solution is viscous but sprayable, the supply of water within the insulating layer flakes can be controlled to a moderate drying time.
  • the nozzles 13 being arranged substantially parallel to an outer surface 1 1 of the muffle 1, one proceeds to the blowing of a gas stream
  • the walls of the casing 7 maintain the web 5 in its initial shape. however, the blowing air is evacuated outside through the pores of the web 5 and the perforations 8 of the casing.
  • the porosity of a glass veil is such that no flakes or fibrous debris flies into the atmosphere of the workstation through the envelope.
  • a glass veil 5 having a porosity of the order of 2 mm of water column is used.
  • the supply air flow can be varied as the envelope is filled, for example by starting with a high flow (speed of the order of 70 m / s) and then lowering the flow at after a certain time to finish filling the areas to be filled in mild conditions (final speed of the order of 40 m / s).
  • the muffle 1 is then placed with the metal casing 7 in an oven, preferably ventilated, at a temperature of 80 to 120X for the time necessary for the evaporation of the water from the binder 22.
  • the pores of the veil 5 and the perforations 8 of the casing 7 allow the water vapor to escape from the layer 4.
  • the binder dries or hardens and freezes the shape of the layer 4 inside the casing 7.
  • the casing 7 can be removed and the product of FIG. 1 is obtained. It is observed in particular that the thickness of the layer 4 is very regular, without voids, with an outer surface without hollows or bulges, of very satisfactory appearance.
  • the control of the density of the application of the layer allows production of an improved regularity.
  • the manipulation of the muffle is also made very pleasant by the veil 5 which protects the manipulator from contact with the fibers.
  • the insulating layer is protected by the veil 5 from any accidental degradation during handling, which makes the level of precaution to be taken by operators very acceptable.
  • the muffle 1 has electrical consumption performance at least equivalent to that of a muffle conventionally isolated with a needled felt pressed against the walls of the muffle.
  • binder by weight of dry binder per 10% relative to the weight of flakes
  • FIG. 3 illustrates the application of the invention to the insulation of a chimney flue element 25.
  • This element is formed by a double metallic envelope 26, 27 which contains an insulating lining 28 protected at the end 30 by a glass veil 29.
  • the lining of the double envelope can be done as described above by blowing in parallel to the generator of the conduits 26, 27, the pores of the glass veil 29 serving as discharge orifices for the blowing gas.

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Abstract

Pour réaliser une couche isolante (4, 28) sur une surface (11, 27) d'un objet (1, 25), dans lequel on applique sur ladite surface (11, 27) un matériau minéral fibreux (16) et un liant aqueux (22): on dispose en regard de la surface (11) de l'objet une enveloppe (5; 26, 29) close munie d'au moins un orifice d'entrée (12) et d'au moins un orifice d'évacuation de gaz; on insuffle entre la surface (11, 27) et l'enveloppe (5; 26, 29) des flocons de laine minérale véhiculés par un courant gazeux (24) cependant qu'on dirige sur les flocons (16) au moins un jet de liant aqueux (22), pour former une couche (4, 28) délimitée par l'enveloppe; on sèche l'ensemble (1, 7; 26, 27, 29) pour éliminer une partie substantielle de l'eau du liant. Appliquée à des objets de formes diverses, l'invention permet de réaliser de nouveaux objets isolés, tels que des moufles (1) d'appareils de cuisson ou des conduits (25) de cheminée, avec une couche isolante délimitée et recouverte par une feuille percée et/ou poreuse telle qu'un voile de verre.

Description

PROCEDE POUR APPLIQUER UNE COUCHE ISOLANTE SUR UNE SURFACE
D'UN OBJET ET PRODUIT ISOLE CORRESPONDANT
La présente invention se rapporte au domaine de l'isolation, principalement isolation thermique, et concerne plus particulièrement l'isolation d'objets à surfaces tridimensionnelles susceptibles d'être exposés à de hautes températures.
Il est courant d'isoler des enceintes dans lesquelles régnent au moins temporairement de très hautes températures, au moyen de laine minérale dont la tenue en température est très appréciée.
Il est assez aisé d'isoler des surfaces bidimensionnelles avec les produits couramment disponibles dans le commerce sous forme de panneaux ou de nappes enroulées. II est par contre difficile de conformer ces produits à des objets tridimensionnels, et ce d'autant plus que la forme de l'objet est complexe.
Ainsi, on peut prendre l'exemple des fours ménagers du type incorporés dans une cuisinière ou bien encastrables, pour lesquels une bonne isolation contribue au rendement énergétique de l'appareil et diminue sa consommation, tout en protégeant des éléments proches de la source de chaleur ainsi que l'environnement de l'appareil de températures trop élevées en particulier dans le cas de fours à pyrolyse. L'isolation est disposée tout autour du moufle en tôle émaillée qui constitue la cavité du four. De façon classique, la couche isolante est faite à partir d'un matelas ou feutre de laine minérale découpé aux dimensions appropriées et appliqué contre les surfaces à isoler : généralement on " enroule " une nappe d'isolant autour du moufle et on raccorde une plaque sur la face arrière du moufle. Cette façon de procéder comporte un certain nombre d'inconvénients : au stade de la fabrication, la manipulation du produit à base de laine minérale provoque l'envol de particules fibreuses qui rend le poste de travail poussiéreux. Du point de vue des performances d'isolation, il est difficile d'obtenir un contact parfaitement continu avec l'isolant sur toute la surface du moufle : selon la façon dont l'opérateur opère, il peut subsister des lames d'air entre le moufle et l'isolant, qui sont responsables de déperditions thermiques.
En outre, pour assurer l'intégrité mécanique du revêtement isolant on utilise couramment des produits renfermant des liants organiques, qui peuvent être responsables d'émissions gazeuses indésirables au cours du fonctionnement de l'appareil.
Des problèmes du même ordre peuvent se poser pour l'isolation de divers autres objets ou appareils, par exemple pour des conduits de cheminées industrielles traversés par des gaz à très haute température. Le document WO 93/01444 propose un procédé dans lequel l'isolation est formée par projection sur la surface extérieure du moufle d'un matériau fibreux minéral avec mouillage simultané des fibres par de l'eau et/ou un liant, suivie d'une étape de mise en forme de la couche projetée et enfin du séchage/durcissement de la couche mise en forme. Bien qu'elle réduise effectivement les inconvénients liés à la manipulation directe de la laine minérale, cette technique suscite toujours un certain envol de poussières et pose des problèmes de nettoyage du poste de travail. En outre, le contrôle de la quantité de matériau déposée sur le moufle est délicat, en particulier en ce qui concerne l'homogénéité de la densité du matériau appliqué. L'invention a ainsi pour objet de proposer une technique d'isolation améliorée permettant d'obvier à au moins un des inconvénients énoncés ci-dessus au sujet des techniques connues. A cet égard, l'invention a pour objet un procédé pour réaliser une couche isolante sur une surface d'un objet, dans lequel on applique sur ladite surface un matériau minéral fibreux et un liant aqueux, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - on dispose en regard de la surface de l'objet une enveloppe close munie d'au moins un orifice d'entrée et d'au moins un orifice d'évacuation de gaz,
- on insuffle entre la surface et l'enveloppe des flocons de laine minérale véhiculés par un courant gazeux cependant qu'on dirige sur les flocons au moins un jet de liant aqueux, pour former une couche délimitée par l'enveloppe, - on sèche l'ensemble pour éliminer une partie substantielle de l'eau du liant.
Selon l'invention, les fibres sont amenées à la surface de l'objet via une conduite d'insufflation à l'intérieur de l'enveloppe. Les risques d'envol de poussières sont très nettement réduits voire supprimés, ce qui rend le poste de travail plus agréable pour l'opérateur et moins coûteux en entretien.
Par ailleurs, l'enveloppe permet de contrôler en tout point l'épaisseur de matériau déposé et de définir la forme de la couche isolante au moment même où elle est appliquée contre la surface à isoler.
Selon une réalisation avantageuse, l'enveloppe est maintenue solidaire de l'objet après séchage de la couche isolante, afin de constituer une enveloppe extérieure protectrice pour ladite couche.
Dans un mode de réalisation préféré, ladite enveloppe est perméable au gaz d'insufflation, notamment elle peut être percée d'une multiplicité de trous et/ou être poreuse, les trous ou pores constituant des orifices d'évacuation du gaz d'insufflation.
Dans la présente description, le terme "poreux" qualifie une matière dont la texture comporte de très nombreux petits trous ou interstices, qui peuvent être présents de manière inhérente dans ladite matière en raison de sa structure ou de sa méthode de fabrication, ou qui peuvent être pratiqués volontairement dans une matière pleine.
Dans ce mode préféré, on peut former au moins une partie de l'enveloppe avec un matériau en feuille percé ou perforé, notamment une feuille métallique, telle qu'une feuille d'aluminium ou une tôle en acier perforée. Une feuille métallique telle qu'une tôle présente généralement une rigidité suffisante pour résister à la pression d'insufflation en conservant sa forme initiale.
Ce type d'enveloppe ou de partie d'enveloppe permet donc avantageusement de donner à la couche isolante sa forme définitive pendant l'insufflation. Si l'on utilise une feuille plus fine, on peut lui adjoindre un élément rigidifiant pour maîtriser la forme de la couche insufflée.
Le nombre, la taille et l'emplacement des trous ou perforations dépendent en particulier de la nature et de la forme de l'objet à isoler.
Le ou les trous d'évacuation de gaz d'insufflation sont avantageusement choisis de dimensions inférieures à celles des flocons de laine minérale, ou bien peuvent être pourvus d'un écran ou filtre, tel qu'une grille ou autre moyen équivalent, arrêtant les flocons mais laissant s'échapper le gaz d'insufflation.
En variante, qui peut éventuellement être combinée avec la forme de réalisation utilisant une feuille percée, on peut former au moins une partie de l'enveloppe avec un voile de verre.
Par " voile de verre " on entend ici un matériau en feuille à base de filaments de verre dont la texture est telle qu'elle renferme des interstices entre les filaments permettant le passage d'un gaz sous pression. Ce matériau répond à la définition d'un matériau poreux donnée plus haut. Les filaments de verre peuvent être discontinus tels que ceux constituant la laine de verre, ou continus tels que ceux constituant la fibre de verre textile, les filaments continus pouvant éventuellement être coupés pour constituer le voile. La définition du " voile " utilisable selon l'invention peut recouvrir en fait des produits connus sous le nom de feutres, mats, ou même tissus de verre si ces derniers sont assez lâches pour laisser passer un gaz d'insufflation.
Un voile de verre présente l'avantage de permettre l'évacuation du gaz d'insufflation par une multitude de petits interstices capables d'empêcher le passage vers l'extérieur de l'enveloppe d'éléments fibreux provenant des flocons insufflés. C'est ainsi que l'on peut par exemple utiliser un voile de verre pour former un filtre ou écran devant un trou d'une feuille perforée dans le mode de réalisation précédent.
Aux fins de la présente invention, un voile de verre peut présenter une ou les caractéristiques suivantes : - porosité de l'ordre de 1 à 3 mm de colonne d'eau (9,8 à 29,4 Pa) mesurée selon la méthode suivante :
Un ventilateur de succion aspire de l'air à travers une surface de voile délimitée par un joint étanche de façon à créer un courant d'air de 6000 l/min de débit pour 10 dm2 de surface. On mesure la chute de pression à travers le voile par la différence de pression de l'air entre l'amont et l'aval du voile.
- grammage de l'ordre de 30 à 100 g/m2, notamment 35 à 75 g/m2
- résistance à la rupture en traction supérieure à 500 N/5 cm mesurée avec une méthode dynamométrique conforme aux normes ASTM D 39 et D 1682-64. Malgré sa résistance à la rupture, un voile de verre peut parfois manquer de rigidité et se déformer de manière incontrôlée par rapport à son état initial dans les conditions d'insufflation de sorte que l'on n'obtiendrait pas pour la couche isolante la forme initialement souhaitée.
En pareil cas, on peut rigidifier l'enveloppe pendant l'insufflation et de préférence le séchage ultérieur, au moyen d'une paroi rigide perforée disposée à l'extérieur de l'enveloppe, que l'on sépare de l'ensemble lorsque la couche isolante voit sa forme figée après séchage du liant. Comme la feuille en tôle perforée décrite précédemment, cette paroi permet de donner sa forme définitive à la couche isolante pendant l'insufflation, sans requérir d'étape ultérieure de mise en forme.
De manière générale dans le procédé de l'invention et en particulier dans chacune des variantes décrites précédemment, il est préférable d'insuffler l'isolant en dirigeant le courant gazeux d'insufflation sensiblement parallèlement à la surface à isoler. On peut tolérer un angle d'incidence du courant d'insufflation avec la surface de l'ordre de +15° à -15°, éventuellement de -30° à +30° en fonction des dimensions de l'objet et de l'épaisseur de la couche isolante à réaliser. Ainsi, on obtient un remplissage de l'intérieur de l'enveloppe homogène et surtout on évite les retours de flocons vers la buse d'insufflation susceptibles de boucher cette dernière. On utilise avantageusement une pression de gaz d'insufflation, avantageusement de l'air, de l'ordre de 5000 à 12000 Pa, variable en fonction du volume à remplir. On veille en général à ce que la vitesse linéaire du gaz le long de la surface soumise au courant d'insufflation soit d'au moins 2 m/s pour assurer un bon transport des flocons, de préférence de l'ordre d'au moins 5 m/s, très avantageusement 10 m/s. La vitesse à choisir pour le courant gazeux introduit au niveau de l'orifice d'entrée de l'enveloppe dépend des pertes de charges rencontrées dans l'enveloppe d'insufflation, notamment de la forme et des dimensions de la surface à isoler ainsi que des matériaux utilisés.
Pour fixer les idées, on peut indiquer que pour le remplissage de la cavité contenue dans une enveloppe telle que le rapport longueur/largeur est de l'ordre de 5 à 30, la vitesse d'insufflation au niveau de l'orifice d'entrée peut être choisie avec la relation suivante : 400 > Vitesse d'insufflation à l'entrée / longueur > 20 afin de garantir une vitesse minimale pour un transport efficace jusqu'au bout de la cavité mais limitée pour ne pas observer de refoulement.
Les flocons insufflés sont de préférence obtenus par broyage à partir de tout matériau à base de laine minérale, de préférence dénué de liant organique quand il s'agit d'isoler un objet soumis à de hautes températures susceptibles de causer la dégradation des matières organiques. On peut fabriquer les flocons à partir d'un feutre ou matelas de laine minérale, de préférence de verre, qui ne renferme qu'une très faible proportion d'additif organique stable ou au moins sans produit de dégradation toxique à haute température, ou bien renfermant un liant minéral, tels que décrits notamment dans les documents EP-A-0 403 347, EP-A-0 819 788, DE-A-39 18 485.
De préférence, le broyage est adapté pour que les flocons aient une granulométrie moyenne comprise entre 6 et 16 mm, en particulier de l'ordre de 8 à 12 mm. Cette granulométrie confère aux flocons une bonne aptitude au transport et à l'accumulation dans l'enveloppe.
Les flocons sont de préférence à base d'une laine minérale fine pour de bonnes performances d'isolation. Elle peut être caractérisée par un micronaire de l'ordre de 2 à 4, en particulier de 2 à 3, pour 5 g. La mesure du micronaire appelée aussi "indice de finesse" rend compte de la surface spécifique grâce à la mesure de la perte de charge aérodynamique lorsqu'une quantité donnée de fibres extraites d'un matelas non ensimé est soumise à une pression donnée d'un gaz - en général de l'air ou de l'azote. Cette mesure est usuelle dans les unités de production de fibres minérales, elle est normalisée (DIN 53941 ou ASTM D 1448) et elle utilise un appareil dit "appareil micronaire". Les essais de l'invention ont été menés avec une machine
SHEFFIELD, type FAM 60 P. Cette machine comporte une arrivée d'air (ou d'azote) sous pression, une vanne de réglage de cette pression, un débitmètre. une chambre cylindrique à axe vertical avec arrivée des gaz en partie inférieure.
Les fibres pesées, (le plus souvent, 5 grammes ±0,01 g) sont pressées au fond de la chambre par un bouchon calibré qui laisse échapper le gaz. Un essai préliminaire permet d'ajuster le débit d'air à une valeur donnée, toujours la même avant de commencer l'essai du tampon de fibres. La mesure du micronaire ou de l'indice de finesse, consiste à relever l'indication du débitmètre normalisé, lorsque la fibre est en place. Pour travailler dans la même gamme de pertes de charge, il est nécessaire d'adapter la quantité de fibres testées en diminuant la masse lorsque le diamètre diminue c'est pourquoi on mentionne celle-ci en même temps que le résultat du débit.
Un micronaire inférieur à 2 n'est pas souhaitable car implique un risque trop élevé de création de poussières au cours de l'opération d'insufflation, notamment lors du démottage, mais aussi au niveau des orifices d'évacuation du gaz d'insufflation où le contrôle des sorties de poussières deviendrait délicat. Le liant aqueux pulvérisé sur les flocons lors de l'insufflation est de préférence un liant minéral, tel qu'à base de silicate de métal alcalin, notamment de sodium ou potassium, ou à base de mono et/ou polyphosphate de métal alcalin. De tels liants sont décrits notamment dans FR-A-2 745 887, DE-A-39 1 8 485, FR-A-2 294 839, FR-A-2 294 840, FR-A-2 339 490 FR-A-2 339 491. II est avantageux d'utiliser un liant aussi concentré que possible afin de réduire le temps de séchage ultérieur, cependant que l'imprégnation des flocons par le liant, l'aptitude à la pulvérisation de celui-ci sont meilleures avec une dilution élevée.
Un bon compromis a été trouvé selon l'invention avec un liant aqueux renfermant de 30 à 40% en poids de silicate et de 60 à 70% en poids d'eau. Le silicate est avantageusement caractérisé par un rapport SiO2:M2O, où M représente un ou plusieurs métaux alcalins, de l'ordre de 2 à 2,5. Le taux de liant apporté sur les flocons est avantageusement de l'ordre de 7 à 15% de liant sec par rapport au poids de flocons.
L'invention a également pour objet des produits munis d'un nouveau type d'isolation, qui peuvent être obtenus par un procédé tel que décrit plus haut. A cet égard, l'invention porte sur un objet, tel qu'un moufle d'appareil de cuisson, comprenant un corps creux et des surfaces extérieures isolées par une couche à base de laine minérale, caractérisé en ce que la couche à base de laine minérale est formée de flocons de laine minérale liés entre eux par un liant minéral et est recouverte d'une enveloppe percée et/ou poreuse, telle qu'un voile de verre.
Elle porte aussi sur un objet, tel qu'un conduit pour cheminée, comprenant une double enveloppe sensiblement tubulaire renfermant une couche d'isolant à base de laine minérale, caractérisé en ce que la couche d'isolant est formée de flocons de laine minérale liés entre eux par un liant de préférence minéral et en ce qu'au moins une partie de l'enveloppe extérieure est munie d'orifices et en particulier au moins une face de bout est formée qui comprend une feuille perforée ou poreuse, telle qu'un voile de verre, délimitant la couche d'isolant.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description détaillée qui va suivre faite en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue en perspective d'un moufle d'appareil de cuisson isolé selon l'invention ;
- la figure 2 représente schématiquement un dispositif pour la fabrication du moufle de la figure 1 ; - la figure 3 représente un élément de conduit de cheminée isolé selon l'invention.
Le moufle 1 représenté sur la figure 1 est de forme parallélépipédique creuse avec deux brides 2, 3 qui débordent autour du corps du moufle respectivement à l'avant et à l'arrière de ce dernier. Le moufle est équipé d'une couche isolante 4 formée de flocons de laine minérale et d'un liant, et protégée par un voile de verre 5. Pour une représentation plus claire de ces éléments, une partie de la couche 4 a été arrachée en partie, et un coin du voile 5 a été décollé de la masse de flocons. Il est bien entendu que ce moufle est muni sur toutes les faces latérales de la couche isolante 4.
Le voile 5 est enroulé tout autour du moufle en prenant appui sur le pourtour des brides 2, 3, et peut être collé à celles-ci par exemple au moyen d'une colle minérale 6 à base de silicate alcalin.
La face arrière du moufle, non visible sur la représentation, est isolée de la même façon.
La fabrication de cet objet est illustrée schématiquement sur la figure 2 :
- après avoir obturé tous les orifices éventuellement présents sur le moufle (tel que trou de passage pour support de tourne-broche) on enroule le voile de verre 5 autour du moufle en le collant sur la bordure des brides 2, 3 ;
- on place ensuite le moufle équipé du voile dans un carter 7 en tôle perforée, dont les trous 8 peuvent par exemple avoir un diamètre de l'ordre de 10 mm et être espacés les uns des autres d'une distance de 5 à 20 mm. Le carter 7 a une forme adaptée pour que ses parois épousent quasiment la forme du voile 5.
Le carter 7 est muni d'orifices 9 dans deux angles opposés d'une même face qui coïncident avec l'espace 10 entre l'enveloppe de voile de verre 5 et la surface extérieure 1 1 du moufle 1. Le voile 5 a été préalablement percé de trous 12 correspondants.
On introduit en bordure ou à travers les ouvertures 9 et 12 alignées des buses 13 d'insufflation, reliées à une machine de soufflage 14.
La machine de soufflage 14 comporte une alimentation 15 en flocons de laine minérale 16, des organes 17,18 de démottage destinés à séparer les flocons qui sont usuellement commercialisés dans des sacs ou balles compactées et de convoyage des flocons vers des conduites 19, et une soufflerie 20 qui dirige dans les mêmes conduites un courant d'air sous pression.
La buse 13 est équipée de moyens 21 de pulvérisation d'un liant liquide aqueux 22 stocké en 23, par exemple une solution aqueuse de silicate de sodium (rapport SiO2:Na2O de l'ordre de 2 à 2,5) à environ 35% de poids sec de silicate. A cette concentration où la solution est visqueuse mais pulvérisable, l'apport d'eau à l'intérieur de la couche de flocons isolants peut être contrôlé pour un temps de séchage modéré. Les buses 13 étant agencées de manière sensiblement parallèle à une surface extérieure 1 1 du moufle 1 , on procède à l'insufflation d'un courant gazeux
24 porteur de flocons avec pulvérisation simultanée de liant à l'intérieur de l'enveloppe formée par le voile 5. Les parois du carter 7 maintiennent le voile 5 dans sa forme initiale. cependant que l'air d'insufflation s'évacue au dehors à travers les pores du voile 5 et les perforations 8 du carter. La porosité d'un voile de verre est telle qu'aucun flocons ni débris fibreux ne s'envole dans l'atmosphère du poste de travail à travers l'enveloppe. Dans un exemple particulier, on utilise un voile de verre 5 ayant une porosité de l'ordre de 2 mm de colonne d'eau. Pour un moufle standard, qui mesure environ 50 cm de côté (longueur de cavité à l'intérieur de l'enveloppe), on insuffle à l'entrée d'un orifice 9 un courant de vitesse d'insufflation de 40 à 70 m/s (mesurée dans la direction d'insufflation parallèlement à la surface 1 1 ). Dans ces conditions, on peut estimer que la vitesse de l'air à l'extrémité opposée de la cavité à l'intérieur de l'enveloppe est de l'ordre de 10 à 25 m/s.
On peut faire varier le débit d'air d'insufflation au fur et à mesure du remplissage de l'enveloppe, par exemple en commençant par un débit fort (vitesse de l'ordre de 70 m/s) puis en baissant le débit au bout d'un certain temps pour finir le remplissage des zones à combler dans des conditions douces (vitesse finale de l'ordre de 40 m/s).
On peut insuffler ainsi simultanément sur les quatre faces du moufle les flocons isolants, ainsi que sur l'arrière du moufle.
Lorsque la quantité souhaitée de flocons a été introduite (déterminée en fonction de la densité voulue pour la couche isolante 4), on interrompt l'insufflation.
On place alors le moufle 1 avec le carter métallique 7 dans une étuve, de préférence ventilée, à une température de 80 à 120X pendant le temps nécessaire à l'évaporation de l'eau du liant 22. Les pores du voile 5 et les perforations 8 du carter 7 permettent à la vapeur d'eau de s'échapper de la couche 4. Pendant cette opération, le liant sèche ou durcit et fige la forme de la couche 4 à l'intérieur du carter 7. En sortie d'étuve, on peut retirer le carter 7 et le produit de la figure 1 est obtenu. On observe en particulier que l'épaisseur de la couche 4 est très régulière, sans vides, avec une surface extérieure sans creux ni renflements, d'aspect très satisfaisant. Le contrôle de la densité de l'application de la couche permet une production d'une régularité améliorée.
La manipulation du moufle est également rendue très agréable par le voile 5 qui protège le manipulateur d'un contact avec les fibres. A l'inverse, la couche isolante est protégée par le voile 5 de toute dégradation accidentelle à la manipulation, ce qui rend le niveau de précaution à prendre par les opérateurs très acceptable.
Avec les paramètres suivants, le moufle 1 présente des performances de consommation électrique au moins équivalentes à celles d'un moufle isolé classiquement avec un feutre aiguilleté plaqué contre les parois du moufle.
Débit d'air Variable de 44 m3/h (70 m/s) à 29 m3/h (45m/s) du début à la fin de l'insufflation
Liant Silicate de sodium 35% Eau 65%
Apport de liant (en poids de liant sec par 10% rapport au poids de flocons)
Densité moyenne de la couche sèche 80 kg/m3
La figure 3 illustre l'application de l'invention à l'isolation d'un élément 25 de conduit de cheminée.
Cet élément est formé d'une double enveloppe métallique 26,27 qui renferme un garnissage isolant 28 protégé en bout 30 par un voile de verre 29.
Le garnissage de la double enveloppe peut se faire comme décrit précédemment en insufflant parallèlement à la génératrice des conduits 26,27, les pores du voile de verre 29 servant d'orifices d'évacuation du gaz d'insufflation.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour réaliser une couche isolante (4, 28) sur une surface (1 1) d'un objet (1 ,25), dans lequel on applique sur ladite surface (1 1 ,27) un matériau minéral fibreux (16) et un liant aqueux (22), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- on dispose en regard de la surface (1 1 ,27) de l'objet une enveloppe (5 ; 26,29) close munie d'au moins un orifice d'entrée (12) et d'au moins un orifice d'évacuation de gaz,
- on insuffle entre la surface (11 ,27) et l'enveloppe (5 ;26,29) des flocons(16) de laine minérale véhiculés par un courant gazeux (24) cependant qu'on dirige sur les flocons (16) au moins un jet de liant aqueux (22), pour former une couche délimitée par l'enveloppe,
- on sèche l'ensemble (1 ,7 ; 26,27,29) pour éliminer une partie substantielle de l'eau du liant.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'au moins une partie de ladite enveloppe (5,29) est perméable au gaz d'insufflation, notamment est percée d'une multiplicité de trous et/ou est poreuse (5,29) pour permettre l'évacuation du gaz d'insufflation.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins une partie de ladite enveloppe est formée d'une feuille perforée et/ou d'un voile de verre (5,29).
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une partie de l'enveloppe étant constituée d'un voile de verre (5), on place à l'extérieur de l'enveloppe (5) une paroi (7) perforée avant de procéder à l'insufflation, puis on sèche l'ensemble y compris la paroi (7), et on retire la paroi (7).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression de gaz d'insufflation est de l'ordre de 5000 à 12000 Pa.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. caractérisé en ce que l'on insuffle l'isolant en dirigeant le courant gazeux (24) sensiblement parallèlement à la surface (11 ,27).
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la vitesse linéaire du gaz d'insufflation (24) à l'intérieur de l'enveloppe est d'au moins 2 m/s.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liant (22) est un liant à base minérale, notamment à base de silicate de métal alcalin, ou de phosphate de métal alcalin.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les flocons de laine minérale (16) sont obtenus par broyage à partir d'un matériau à base de laine minérale dénué de liant organique, tel qu'un feutre ou matelas renfermant une très faible quantité d'additif ou un liant minéral.
10. Objet (1) comprenant un corps creux et des surfaces extérieures isolées par une couche (4) à base de laine minérale, caractérisé en ce que la couche à base de laine minérale est formée de flocons (16) de laine minérale liés entre eux par un liant minéral (22) et est recouverte d'une enveloppe percée et/ou poreuse, telle qu'un voile de verre (5).
11. Objet selon la revendication 11 , caractérisé en ce qu'il est un moufle d'appareil de cuisson.
12. Objet, tel qu'un conduit (25) pour cheminée, comprenant une double enveloppe (26,27) sensiblement tubulaire renfermant une couche d'isolant (28) à base de laine minérale, caractérisé en ce que la couche d'isolant est formée de flocons (16) de laine minérale liés entre eux par un liant de préférence minéral et en ce qu'au moins une partie de l'enveloppe extérieure (29) est munie d'orifices et en particulier comprend une feuille perforée ou poreuse, telle qu'un voile de verre (29), délimitant la couche d'isolant.
13. Objet selon la revendication 12, caractérisé en ce que au moins une face de bout (30) comprend une feuille perforée ou poreuse, telle qu'un voile de verre (29), délimitant en bout la couche d'isolant.
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