Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
~04(1t~65
La presente invention concerne l'obtention en continu, avec de haut~
rendements, d'hydrate~ des liants cimentiers hydrauliques, liants æiliciques,
6ulfatés ou alum~neux. En particulier la présente invention décrit un nOu~eau
procede pour preparer, sous forme de poudre fine, micronique, pouvant consti-
tuer des charges minérale~ inertes de base, des hydrates simples ou complexe~,
à partir de sels si~ples ou complexe~, dits "anhydres", obtenu~ en particulier
dans les industrie~ des liant~ cimentiers et/ou refractaires et/ou plâtriers.
On sait que les ciments ou liants hydrauliqueE siliceux, ou alumineux,
sônt destinés à être hydratés 80US des formes compactes et sont utili~és pour
10 leur carac~ère de liants et pour les hautes résistances que ces liants -
possèdent. Ces transformations réali~ées par tous les fabricant~ et utilisa-
teurs de béton~ divers contuisent à des produit6 recherchés pour leurs
caractéristiques de compacit~, dureté, résistance à la compression, caractère ~ -
liant, etc..... Les diverses études réalisées lors te ces emploiE montrent que -~
~i le6 grains de ciment s'hydratent d'abord rapitement aprè6 un temps de latence
dit temps de prise, pu18 de plus en plus lentement. L'hydratation ain~
réalisée conduit à des gels ou ~ des cristaux finement enchevêtrés qui
solidifient le milieu en diminuant les mouvements ioniques possibles, ce qui
; a pour effet de freiner régulièrement les réactions chimiques: l'hydratation
qui a ainsi démarré vivement est très longue à ~'achever, et des ciF~nts
3 alu~ineux constitués principalement d'aluminates hémi- et mono-calclques
connaissent encore dans leur sein des réactione d'hydratation après 6 is ou
un an. Qusnt aux cimants Portland, les réactions d'hy~ratation qu'ils
connaissent durent plu~ieurs dizaines d'ann~es.
On sait aussi réaliser en laboratoire, à des fins d'études ou d'examens,
des hydrates de liants hydrauliques finement divisés. Il sufflt pour cela de
r~aliser les hydratations habituelles en presence d'un excès d'eau, avec ou
sans agltation, broyage, etc.... A titre d'exemple de telles préparations
d'échantillons de laboratoire, on peut citer le "Journal of Chemistry Society"
30 1950, pp. 3682 à 3690 (~.F.~. TAYLOR~ ou "The Chemistry of Cement and Concrete",
3ième ~dition, F.M. LEA, p. 180
1 3~ ' :
., , . ~
., :
' ~ '
104~;65
Selon tous ces procédés, on disperse dans de l'eau, agitée ou non, des
grains de matière anhydre. Cette matièra se dis~out lentement et, par des
réactions chi~iques, des hydrates précipitent lentement. Ainsi dans l'ouvrage
cite de F.M. LEA, pp. 180 et 181, 11 est signalé qu'une hydratation complète
du ~ilicate tri-calcique peut être obtenue en broyeur à boulet~, en pré~ence
d'un excès d'eau, en u~ ou deux ~ours. Le silicate dicalcique, constitu~nt
important du ciment Portland, est signalé comme s'hydratant en 46 Jours dans
ces conditions.
Les procédés rappelés ci-dessus sont en fait utili~ables ~niquement -
en labcratoire; ils permettent à partir d'une certaine quantite de matière et
après des opérations appropriées, plu6 OU moins accélérées par des moyens
phy~iques (température...) ou chimiques (accélérateurs) connus, d'obtenir
tou~ours en discontinu, les hydrates issus de cette quan~ité d'anhydr~s. La
demanderesse a alor~ effectué de nombreux esgai~ et recherche~, qui lui ont
permis te constater que - comme les hydrate6 sont la synth~se de plusieurs
ions provenant des anhydres et d'eau tirée du milieu réactionnel - les hytrates
i for~és dans l'hydratation des liants hydraulique~ se formaient préférentiel-
lement ~ la surface des grains d'anhydres les moins solubles, lieu au vo~si-
nage duquel le produit de solubilité du sel ~ former est atteint le plus
rapidement. Ceci slgnifie que le~ surfaces des grains des anhydres les moins
réactifs ~ont de moins en moins en contact avec l'eau et que, de ce fait, 1A .
cinétlque de la réaction d'hydratation est elle-même dimlnuée et que la
réaction est freinée. La demanderesse a constaté en outre que seuls les
petits grains microniques de ciment s'hydratent très rapidement slors que les
grains plus grands se voient enrobés d'une couche d'hydrate ce qui fait que
leur dissolutiOn ultérieure eet régie par la dlffusion ionique ~ travers
cette couche d'hydrate. Cette dissolution est donc régie par les lois bien
connues de Fick et devient, dans le temps, indéfiniment lente.
.;
~ ' ' -
:~L04~ i65
Les mati~res utilisee3 à ce iour comme charges minérales 60nt genéra-
lement les kaolins, les kaolins pyrogénés, les silicates de calcium natursls
ou synthetiques tels que la ~ollastonite, le8 carbonates de calcium naturels
ou synthetiques, le ealO, la 5ilice ~ la d~lomie, le sulfate de baryum, etc-...
Ces produits sont soit obtenus directement sous forme micronique par la~7age
et sélections granulométriques, tel le kaolin. D~autres produit~ sont obtenus
par precipitation en solution à partLr d'ions obtenus par dis601ution te sels
forts très solubles, ~els les sllicate~ et aluminate~ de soude, la chaux, le
sulfate d'aluminium. D'autres enfin, et c'est le cas le plu8 courant, sont ~
obtenus par broyage jusqu'à l'obtention des fi~e~se~ désirées9 par voie seche ~ -
10 ou par voie humide, de roches naturelles. On obtient ainsi les poudres micro-
niques de carbonates, talcs, dolomies, silices, etc. destin~es à être utilisée~
comme, ou dans des charges. Lorsque l'on désire obtenir de grandes finesses
de l'ordre du micron, ces op~rations de broyage deviennent très onéreuses et
très délicates.
Partsn~ des enseignements et constatations précité6, la demanderesse a
eu l'idée d'utiliser, pour la fabrication de charges ~ni~érales de qualit~,
l'action de l'eau sur tes sel~ calciques anhydres peu solubles protuits d~ns
les industries des liants hydrauliques et/ou réfractalres et/ou plâtriers, ces
liants étant seulement broyés ~i des finesses moyennes non microniques, de
20 procurer la fine~se micronique requise pour les charges à base d'hydrates, en
utilisant l'action de l'eau sur les anhydres, de manière que l'eau provoque
une attaque de la surface des grains t'anhydre par dis~olution, et de maintenir
la cinétique d'hydratation très elevée des premiers instants des réactions
d'hydratation en soumettant au ins les plus grosses particule~ en cours
d'hydratation, pendant tout ou partie de leur hydratation, a une agitation
avantageu~ement violente, de préférence en présence d'éléments minéraux lnertes,
de manière à réali~er une attrition, qui élimine alors de la surface des grains
les hydrates formés et permet ainsi l'attaque continue par l'eau et sans
broyage, - donc économiquement - des grains d'anhydre ré6iduels.
~ ~L04~ti6S
Le proc~dé selon l'invention e~t caractérisé en ce que llon hydrate
entre 10 et 100 l'un au moins des aluminates calciques de synthèse préparés
- spécialement ou iRSus de la fabrication des liants hydrauliques aluminPux,
ou des ciments refractaires, ou des ciments Portland, ou un mélange deæ deux,
; broyés à de~ finesses moyennes, avec une quantité d'eau telle qu'il se forme
de6 pâtes, d'extraits secs compris entre 5 ~t 70% en poid~, que l'on soumet
à une agitation vigoureuse au moins les gro~ses particules en cours d'hydra-
tation, qu'on sèche la suæpen6ion formée et qu'on recueille le produit obtenu.
De la chaux est au besoin a~outée pour compléter la stoechiométrie
nécessaire aux réactions. Cette additio~ de chaux est général~ment inutile
lorsque l'on traite des ciments Portland ou leurs clinkers.
Comme matière6 premières, on peut utiliser:
- les aluminates calciques d~ synthèse, préparés aux fins de l'invention
~ ou i~sus de la fabrication des liants hydrauliques réfractaires, et obtenu~
¦ seuls ou en mélanges, a savoir:
3 CaO, A1203 - 12 CaO, 7 A1203 CaOr A1203 - CaO, 2 A1203
~ Lorsque l'aluminate calcique est trop pauvre en chaux par rapport à
j la quantité de chaux stoechlométrique nécessaire aux réactions précisées plus
loln, il y aurait lieu d'a~outer de la chaux, anhydre ou hydratée, pure ou
non, les lmpuretés étant conætitu~es habituellement de carbonates de calcium
et mag~sium. On peut aussi utiliser, comme source de chaux importante, les
silicates calciques, en particuller le ciment de Portland lequel, on le sait,
lib~re de la chaux lor~ de l'hydratation des silicates calcique~ qu'il
contient. On obtient alors des mélanges particuliers.
L'invention peut aussl s'appliquer à la fabrication d'hydrates issus
des ciments Portland, ou de leurs clinkers broyés, ou les ciments ou clinkers
broyés alumineux, constitués principalement d'aluminates calciques.
L'invention peut enfin s'appliquer à la fabricatlon d'hydrates mixtes
d'aluminates de calcium hydratés et de tobermorites provenant de l'hydratation
~. !
simulta~e d'aluminates anhydres et de ciment~ Portland.
,:
104~6S
De préference, on utilise des matières de depart qui soiens blanches.
On trouve dans le commerce de tel~ produits comme le ciment de Portland bl~nc,
des ciments alumlneux blancs tels que les ciments alumineux réfractaires,
etc... Touæ les produits blancs de ce~ types peuvent être utilises, mai~ on
prefère pour l'invention ceux dont le degre de blancheur atteint 9U depasse
75~ par rapport à l'étalon de magné6ie. L'invention permet aloræ de préparer
des poudres fines particulièrement blanches, dont les degr~s de blancheur
atteignent et ~e^me dépassent souvent 90Z par rapport ~ l'étalon de magnésie.
Ces poudres fines sont constituée~ principalement d'hydrate~ et peuvent ~tre
employées dans toutes le~ industries utlllsant de telles matières comme
charges ou fillers, par exemple les industries de peintures, papiers, matières
plastiques, caoutchouc, in~ecticlde~3 savonneries, produi~s lessi~iels, etc
La pré~e~te invention permet donc de préparer par co-précipitation,
des hydrates mlxtes, contenant principalement l'un au ins, ou des mélanges,
d'aluminates calciques, silicates calciques. A titre d'exemple, il e6t ai~é
de préparer rapidement selon l'invention les hydrates CaO, A1203, n H20
( 8 ~ n ~ 13 ), 4 CaO, A1203, n ~2 (n etant usuellement compris entre 10 et
19); 3 CaO, A1203, 6 H20; 2 CaO, Al203, 8 H20; ~ CaO, yS102 Z H20 tel8 que
3 CaO, 2 SiO2, 3 H20 ou CaO, SiO2 n H20 dits "tobermorites".
Tous ces produits peuvent être obtenus simples ou en méla~ge, selon
les puretés et proportions des ciment6 Portland ou alumineux employés. Les
réactions chimiques d'o~tention sont connues et décrites par exemple dans
l'ou~rage cité de F.M. LEA ou "High Alumina Cements" de T.D. ROBSON.
On a décrit ci-apr~s un certain hombre d'exemples non limitatifs de
, ~:
réalisation du proc~dé, appliqué à l'obtention de divers hydrate6 "charges".
Dans ce qui ~uit C désigne CaO, A désigne A1203, H désigne H20
EXEMPLE 1- Fabrication de C
On a décrit ici la fabrication d'une poudre micronique, inerte,
d'hydrate répondant à la composition chimique 2 CaO, A1203, 8 H20.
On a utilisé un ciment al~mlneu~ réfractaire de composition:
.~ ;-
: :
CaO: 35,3 partie~ en poids 104~665
A1203: 64,4 parties en poids
F~03: 0,06 partie en poids
matières volatiles: 0,24 partie en poids.
L'aluminium et le calcium étant combinés principalement 80U8 la forme
de CaO, A1203, dit alumlnate monoc~lcique anhydre, on réalise la réaction
chimique suivsnte:
CaO, A1203 ~ Ca(OH)2 t 7 H20 ~ 2 CaO, A1203, 8 H20 (1)
A cet effet, on a introduit dans une cuve munie d'un di~posltif
d'agitation lent, l'aluminate calcique 80US forme d'une poudre blanche, broyée
industriellement à sec dans un broyeur à boulèts ~usqu'à une finess~ de 3000
cm /g. On a aJouté de l'eau ~usqu'à obtenir une pâte à extralt sec de 40% et
l'ensemble des réaction~ a été conduit à une te~pérature inférieure à 35C.
Il y a lieu de noter icl que, comme on le savait, l'aluminate ~'hydrate très
lentement psr une réaction auto-freinée, ce ral~nti~sement étant du à la
~ formation de cristaux d'hydrates ~ la Qurface des grains d'anhydres et que si
j l'on attend l'hydratation totale de cette poudre fine, on constate, par¦ analyse par diffraction de rayon6 X par exemple, qu'après 4 Jours, cette
réactlon n'est pas achevée.
¦ 20 Suivant l'invention, o~ a fait passer la dispersion ainsi préparée
¦ dans un attriteur à micro-éléments, appareil connu sous le nom de broyeur à
s~ble. Cn a constaté que cet appareil, par passage tras rapide te la disper-
sion à travers lui, n'effectue pas de broyage des grains d'anhydre, ce que
l'on peut facllement vérifier, mals qu'll décape ces gralns de la couche
d'hydrates qul les entourent et renouvellent les surfaces d'anhydres exposées
à l'esu. Selon la dimension des particules lntrodultes, on falt passer la
dispersion dans autant de ces apparells qu'il faut pour obtenlr l'hydratation
totale. Dans le présent exemple, on a passé, après un temps moyen de 1 heure,
la dispersion dans un premier attriteur chargé de bille6 d'oxyde de zirconlum.
Après une autre de~i-heure, on a pa~sé la tispersion ainsl obtenue dans un
second appareil du même type, disposé en cascade. Noyennant une dépense éner-
gétique très falble et un temps d'hydratation de 2 heureæ, on a obtenu alnsi
une hydratation totale de CaO, A1203 en un mélange tlhydrates primaires.
1(~4~b~65
On a alors introduit un lait de ~haux (suspension à 40% de chaux industrielle)
de fa~on à ce que la quantite de chaux apportee soit celle necessaire ~ la
stoechiometrie précis~e dans la réaction (1). Cette chaux a été a~outée
progressivement de maniere que la quantité de CaO en solution soit tou~our~
inférieure à 0,5 gllitre. Cette opération a ét~ menée SOU8 une simple
agitation et, apres 1 heure de réaction, on a constaté par analy~e par
diffractioll de rayon6 X l'obtention d'lme suspension de poudre blanche.
Cette suspension peut être filtr~e sur un filtre-presse, SOU8 une
pression de lO bars, et ~quipe de filtres de polypropylene, de fa~on a
obtenir une pâte epaisse. P1UB ava~tageusement, dans l'exemple, la 6uspens~0n
a été séchée directement par atomisation, ce qui a donné une poudre fine
pos6édant les caractéristiques sulvantes:
aspect: poudre blanche impalpable
constitution: 2 CsO, A1203, 8 H20
morphologie: particules microniques 80US forme te petites plaquettPs
j~ hexagonales
finesse: granulométrie comprise entre O et 9
`~ diamètre moyen des particules 2 ~t
~I blancheur (au photovolt): B = 94,2æ
;' 20 pH des solutions aqueuses à 10%: 10,5
perte au feu à 1000 C: 40% en poids
lntice de réfraction: n = 1,52
poids spéciflque: 1,97 g/cm
EXEk[PLE 2 -
. . ~
Fabrication de C3~6.
Pour fabrlquer selon l'invention, l'hydrate de formule chimique: ~,
CaO, A1203, 6 H20, on a utilisé les matières premières suivantes: l'un ou
plusleurs tes aluminates calciques CaO, 2 A1203; CaO, A1203; 12 CaO, 7 A1203; -
`I
3 CaO, A1203, comme source d'alumine, la formulation étant au besoin complétée
par un aJout de chaux vive ou hydrat~e ou par un corps susceptible de libérer
de la chaux. Enfin, on a utili~é de l'eau.
-`'' '
:: ..
-
~040~;65
Dsn~ le pr~sent exemple, on a utilise comme aluminste calcique un
ciment réfractalre alumineux de composition chimique ~uivante:
SiO2 :0,1 partie en poids
A123 total :72,34 parties en poids
CaO ;26,7 parties en poid~
Fe203 :0~03 partie en poids
C2 :0,25 partie en poids
~a20 t K20 :0,27 partie en poid~
l'alumine et la chaux etant combin~es sou6 la forme des aDhydres CaO~
A1203 et CaO, 2 A1203.
On a mélangé une poudre induRtrielle de ce ci~ent, broyé ~ la fines6e
de 3000 cm2/g (surface spécifique BLAIN~) à ral60n de 450 partles en poid~,
avec 550 parties en poids d'hydroxide te chaux industriel Ca(OH)2 tel qu'on
le trouve dans le commerce. On a obtenu ainsl 1000 partles d'un mélange dit
j "anhydre", qul fournit 1154 par~ies d'hydrate aprè6 réaction avec l'eau. On
¦ a empâté ce melange d'anhydres avec de l'eau de façon ~ former une pâte fluide
¦ ayant u~ extrait sec de 35% en poids. On a introduit cette pâte dans une
cuve en acier inox, munie d'un dispositif d'agitation lente cla6sique, par
exemple des pales tournant ~ 5 tours/minute. La cuve était Lunie d'une double
paroi, et l'ensemble a éte porte à une temperature comprise entre 70 et 80C.
Ici également on a, dans une première opération, laisse le mélange
elmplement aglté et on a sulvi l'évolutlon de6 réactlons chimiques. On a
constaté que, ~ cette température, a~rès 12 heures de réaction, l'hydratation
n'était pas parfaitement achevée: on a ubservé en effet, par examen de diffrac-
tion de rayons g, un petit pic indiquant la présence d'aluminate dicalcique.
Selon l'inventlon on a, après 15 mlnutes, versé la pâte obtenue dans
un broyeur du type Jarre en corindon, rempli te billes de corindon. On sait
que, aux finesses ainsi obtenues, le broyeur ~arre est extrêmement peu efficace
ccmme broyeur; cependant il produit des frottements entre les particules, ce -~
qul~ ainsi qu'on l'a indiqué, permet le deblocage des reaction6 chimiques:
-
104~}665
en effet, après 5 heures d'hydratation, on a constaté, par analy~e radio-
cri~tallographique aux rayonnements x, que les anhydres ont eté totalement
hyd~atés. Le produit final était principalement constitué de l'hydrate
3 CaO, A1203, 6 H20 recherché.
Selon u~e variante, on a utilisé, en vue d'augmenter le phénomène
d'attrition, un lit fluidisé de micro-billeR. A cet effet on peut utiliser
des broyeurs du type à ~able ou broyeur vibrant: dans le présent exemple, on
a utili6é un broyeur ayant une cuve en acier inox ae 250 litres et u~ilisant
l'oxyde de zirconium comme agent d'attrition.
le temps d'attente moyen de la pâte préparée a été de 1 heure
le temps de passage moyen dans le lit fluidisé a été de 4 mn ~-
le temps d'attente des produits a été de 20 mn
! le temps de pa6sage moyen dans un second appareil du même modèle
a été de 4 mn.
~ Au terme de ces opérations, on a constaté par les ~êmes yens
-1 d'analyse, que l'on a~ait obtenu l'hydratation totale des produits introduits.
Le procédé selon l'invention a donné une suspension de poudre blanche ~-
pouvant être filtrée et s~chée par des procédés traditionnels. Le produit
obtenu selon l'invention a partir des liants cités avait les caractéristiques
suivantes:
composltion: aluminate tricalcique hexahydraté 3CaO, A1203, 6 H20
aspect: poutre blanche micronique
morphologie: micro-cri~taux cubiques
granulométrie: diamètre moyen des particules: 1,6 ~ ;
blancheur ~Photovolt) : 94.4% pour : 495
perte au feu à 1000C: 24,6 %
poids spécifique de la charge: 2,49 g/cm3
i~dice de réfraction: 1,60
surface epécifique (méthode B.E.T.): 10,9 cm2/g
¦ 30 Il faut noter que ces caractéristiqueZ correspondent ~ celles d'une
très bonne charge min~rale blanche.
`,. .
E~LF 3 - 104~665
Fabr~l
On a fait r~agir le melange d'anhydre CaO, A1203 et 12 CaO~ 7 A1203,
obtenu industriellement connne ciment refractaire, et broye à la fine~se
lndustrielle de 2800 cm2/g (methode Blaine), avec de l'eau et de la chaux,
de façon à réali~er les réactions:
CaO, A1203 ~ 3 Ca(OH)2 t eau (4 CaO, A1203, 13 ~2)
12 CaO, 7 A1203 f 16 Ca(OH)2 t eau ~.7 t4 CaO~ A1203, 13 H20~
L'hydrate d'aluminate calcique obtenu est en fait caractérisé par la formule:
4 CaO, A1203, n H20 dans laquelle n, habituellement = 13, peut varier entre
10 et 20. L'eau a ~té ajout~e de façon à obtenir un extrait ~ec total de
20%.
On a opéré comme dans l'e:~emple 1, ~ des temp~ratures inférieures à .
35C, mal~ on a introduit cette fois la dispersion de chaux au d~but du
mélange, de fa~on que les solutions aqueuses contiennent une concentration en
en CaO dissous supérieure à 0,5 g/l.
On a opéré dans le même dispositif qu'à l'exemple 1 et on a constaté
que, après 2 passages en attriteur et un temp~ total de 3 heures, l'hydra-
tation totale des anhydres introduits était obtenue. On a séché alors la
poudre obtenue en suspenslon par atomisation à basse température, et on a .
constaté qu'elle avait les caractéristiques suivantes:
aspect: poutre blanche micronique
constltutlon: prlnclpalement de l'hydrate 4 CaO, A1203, 13 HzO
morphologie: plaquettes mlcroniques hexagonales
flnesse: 51% passant à 2
95~ passant à 8 ~
blancheur (au Photovolt):B = 93,8%
pPI de~ solutlons aqueuses à 10% = 11,3
perte au feu a 1000C: 42~ - ~
lndlce te réfractlon: n 1,53 : -
polds spéciflque: d ~ 2,02 glcm3.
11 104~!66S
On con~tate que les dispersions aqueuses de rette charge ont des
caracteristi~ue~ rheologiques importantes par leur viscosite elevee.
EgEMPLE 4 -
On a decrit ici la fabrication acceleree des hydrates intermediairespouvant être utilisés à la fabrication de charges à base de Tobermorites.
On a hydra~e un ciment Portland blanc de composition:
S102 : 23,7 % Fe203 : 0,28 % S03 : 1,2 %
A1203 : 2,7 % CaO : 69,3 ~ divers : 2,82 %
dont la finesse repond aux repères granulometriques suivants:
inferieur ~ : 2 ~ : 4 ~ : 8 ~ : 16 ~ : 32r : 64
. .
% 14 : 22 : 36 : 57 : 80 : 97
Cette hydratation a 8te reallsée danR une cuve ~usceptib~e d'être
alimentee en continu par le ciment anhydre. On a ajoute une quantité d'euu
telle que la concentration en ciment anhydre Boit de 20%, et la p~te obtenue
a eté maintenue en su~pension. La réaction a été conduite entre 60 et 70 C.
On notera que, si l'on attendait à ce stade que l'hydratation des
anhydres soit totale dans ce dlsposltif, il faudrait patienter plusieurs mois
tout en agitant, et le procédé ne serait pa~ rentable.
Selon l'invention, on a attendu que la réaction ait demarré, par
exemple pendant 4 heures, tout en empêchant les particules de sédimenter.
Puis on a passé la suspenslon aqueuse dans un dispositif t'attrition tel que
décrlt à l'exemple l; on a constaté, après un temps total de 3 heures, qu'on
avait obtenu une poudre fine blanche d'hydrates, ne contenant plus d'anhydres.
Cette poudre était compos~e d'un mélange de Tobermorites et de chaux.
L'analyse thermique différentielle a montré que 100 parties de ciment Portland
blanc ont donné ici 130,5 parties d'hydrates répartis entre 75 parties de ~ :
Tobermorites et 55 parties de chaux, soit un mélange de 57,5% de Tobermorites
et de 42,5% de chaux.
On a do~c obtenu très rapidement le mélange d'hydrate~ intermédiaires
utili~ables pour la préparation de charges.
EMPLE 5 -
0~ a repris le même méla~ge d'aluminates calcique~ et le même dispositif
-1 que ds~s l'exemple 2 mais, comme source de chau2, on a util~sé du ciment
Portland blanic, tel que mis en oeuvre dans l'exemple 4.
On a préparé comme danR l'e~emple 4 le mélange d'aluminates cités,
- auquel on a a~outé un mélan~e de 75 partie~ de Tobermorites et de 55 parties
~ de chaux issus de 100 parties de ci~ent blanc hytrat~; on a opéré exactement
', dans les me^imes conditions, et on a constaté l'obtention d'un mélange de 592
de 3 CaO, A1203, 6 H20 et de 41% de Tobermorites.
Les exemples suivants, décrivent diverses charge~ constituees par les
hydrates selon l'invention.
3 E~EMpLE 6 -
L'hydrate 2 CaO, A1203, 8 H20 (al~nate dicalclque octa-hydraté) se
psésente 80u8 la forme de plaquettes microniques cristallisant d~ns le système
hexsgonal. Le produit obtenu selon l'exemple l est une charge lamellaire
~icronique particulièrement intéressante par sa morphologle, sa blancheur, sa
douceur.
Parml les appllcatlons posslbles, l'utilisation de la charge dans le
couchage du papier est avantageuse.
On a prepare deu~ sauces 1 et 2 te couchage répondant à la ormulatlon
sulvante:
pigment : 100 partles en polds
~midon : 10 partles en polds
latex : 10 parties ea poids
Dans la formule 1, on a e~ploye comme matlère de charge un bon kaolin
usuel de couchage. Dans la formule 2, on a employé la charge selon l'lnvention:
Formules 1 2
:Extrait~ secs : 58 % : 55 2
:p~ : 6,3 : 11,1
:Finesse : lOOZ~8 ~ : 100%c~8
:Viscoslt~s : :
:Brookfield : : -
10 tr/~i : 9500 cp : 9200 cp
100 tr/mn 1350 cp : 1280 cp
13 104~J665
On a couché une face en papier AFNOR VII. Les résultats obte~us ont
été les sulvants:
(1) (2)
:Poids de couche g/m /
face 15 15
:Opacite 97 3 97 9
:Blancheur 80,2 87,1
:A~pect satiné satine
Les ré~ultats mettent en évidence les qualités de la charge de
llinventlon, qui 1~ placent avantageusement par rapport au kaolin dans le
couchage du papier.
~ blancheur exceptionnelle
- bonne opacite, superieure ~ celle tu kaolin
- caractère basique de la charge favorable à l'utlli6ation des
dlspersants.
- faible densité de la charge.
Une autre application de l'hydrate 2 CaO, A1203, 8 H20 est 80n
utilisation dans les peintures:
a) On a préparé un enduit gras de surfacage pour bois, agglomérés,
etc.... qui pré~ente un bon durcissement, une bonne adhérence, facile à
appliquer. On a réalisé l'empâtage par dispersion. Aucun broyage, par
microéléments par exemple, n'est utile, grâce à la finesse de la charge,
ob~et de l'invention.
Formule:
.
Glycéro Lin ~ 65% E.S. 15,4
) Octoate de plomb 0,05
siccatif8) octoate de cobalt 0,1
Antipeau O,05
Whlte spirit lO
~harge selon l'inventlon 55
Microtalc ~ 40 ~ 5
Es~ence de térébenthine 0,4
Diotylphtalate 2
Solvant Solves~o 150 (ESSO)* 10
White spirit 2
Total 100
14 ~04066S
* "SOLVESSo" est une marque de commerce; il s'agit d'un solvant naph~enique
de point d'ébullition 150 C - ESSO est la Société qui fabrique ce produit.
; Extrait sec 70
Pigment/liant : P/L 6/1
b) On a aussi prépare une peinture emulsion blanche satinée.
Fozmule:
Dispersant anionique ~ 10~ E.S. 4,1
Collacral VL (BASF) à 20Z E.S. 6,7
Mrethylcellulose en solution a 4% 6
E~ter d'acide gras émulsifié à 20% 8
Anti usse 0,8
Eau 10
Charge selon l'invention 30
Oxyde de titane 10
Acétate d'éthylglycol 2
Hulle de pin
White spirit
Emulslon vinylique ~ 50% E.S. 50
~au pour l'application Q.S.
* "COLLACRAL VL" est une marque de commerce; il s'agit d'une émulsion
acrylique.
Caractérlstiques obtenues:
~xtrait sec 52,4 %
Plgment¦llant: P/L 1,43/1
La rhéologie de 18 peinture est du type thixotrope.
L'application est facile et se fait sans coulures. La blancheur et l'opacité
sont très favorables.
EgENPL~ 7 -
Application de 4 CaO, A1203, 13 ~2-
1 30 Cette charge se présente ~ou8 forme de particules micron~ques
I lamellaires qui, en di~persion6 aqususes, donnent des viscosites élevees
pour de falblen extraltn necn.
15 ~.04~)6~5
La charge obtenue dansi l~exemple 3 a été dispersée dans lleau, à
raison de 20 par~ies en poids pour 100 parties d'eau. On a obtenu une pâte
epsisse dont la viscosité est:
pour 10 tours/mn (Brookfield): 11.050 cp
pour 100 tours/~n (Brookfield): 2.500 cp
i~ Ce produit peut donc remplacer les bentones et bentonites et autres
, épaississants dan~ tou~ lesi usages de ces produits: peintures, encres,
9 épaissisæiement des boues de forage, épaississement anti-déposant, etc
On a préparé une peinture-entuit grasse, non coulante, de composition:
' 10 dioxyde de titane rutile : 10
. .
dolomie micronisée : 10
ulfate de baryum : 10
charge selon l'i~vention
(4 CaO, A1203, 13 H20) : 10
résine glycérophtalique
difiée par huiles siccatives : 10 ~ -
j white spirit : 8
huile de pin : 1,5
éthylène glycol : 0,5
siccatif et antipeau : 0/2 ```
white spirit : pour visco6ité.
Cette peinture peut être appliquée épaisse par proJectlon 80u8 forme
d~une peinture ~nduit, ou plus diluée comme pelnture sous-couche. Elle est
d'un e~ploi facile et ne coule pas, m~me appliqu~e en forte6 épaisseurs.
EXEMPLE 8 -
Utllisatlon de 3 CaO, A1203, 6 H20.
¦ 1) a : Selon les techniques traditionnelles utillsées pour la prépara-
¦ tion des sauces te couchage, la sauce suivante a été testée:
- charge selon l'invention
~3 CaO, A1203, 6 H20) loO
eau 100 :
emulsion latex à 50% E.S. 20 -~
: '
i6S
a~idon à 25~ E. S . 40
stearate de calclum
anticryptogamique 0,1
c'est-à-dire une sauce à 46,2~ de matière sèche, avec un pH de ll, sans a~out
de correcteur de pH.
Viscoslté à lO t/mn au Brookfield : 1550 cp
Viscosi~é à 100 t/mn au Brookfield : 120 cp
Après application par couchage sur papier 70 g le poids de couche
déposé est de 12 g/m /face
Opacité du papler Elrepho (couché sur une seule face): 88,2%
Blancheur Elrepho : 90,7%
b: A titre de comparaison on a preparé troi~ formules de couchage,
afin de comparer à un kaolin classique du commerce la charge de l'invention.
Les charges suivantes ont été réalisée~:
Formules : 1 : 2 : 3
:Kaolln "Dinkie A": 100 : 80 :
:Charge de l'invention: 0 : 20 : 100
. -
La formulation de la sauce a été la suivante dans les trois cas: ~ -
- pigment 100 parties en poids
- amldon 10 parties en poids sec
- latex 12 partles en polds sec.
Les ré~ultats sont conslgnés dans le tableau tl-après:
Formules :1 : 2 : 3
~ ~xtralt~ sec8: 58Z : 55% : 55%
¦ pH :6,3 : 10 : 11,1
¦ Flnesse :~00% ~ 8 ~ :100~ ~ 8 ~ : 100% C 8 r
li Viscosités:
::: ::: .
8rookfield) lOt/mn:9500 8500 : 3000
) ~00 t/~n~1350 : 1500 : 700
i' ,'~ '
- . .
. ' ~ . .
17 ~ 6;65
Papier couché
Poids de couche dépo~é~
g/m /face : 16,9 : 17 : 17
Opacite : 97,40 : 97,75 : 97,9
blancheur : 79,7 : 81,3 : 83
'
aspect : neutre : brillsnt : mat
~; Les r~sultats illustrent les qualites de la charge ae l'invention, qui
- la placent donc ava~tageusement dans le couchage du papler par rapport au
kaolin.
- blancheur exceptionnelle
- bonne opacité, meilleure que le kaolin
- caractère bs~lque de la charge favorable aux dispersant~
- demande de :Liant reduite
- viscosité favorable: la sauce de couchage e~t en effet thixotropique
- aspect mat tu papier couché
- teneur en matière sèche de la sauce élevée.
2~ La charge synthétique selon l'~nventlon, peut aussi etre appliquée
~ dans des pelntures, compte-tenu de ses performances intéressantes (rhéologie
;I des tl~persions-blancheur - opacité - matité).
La demanderesse a réalisé une peinture de revêtement mat pour interieur
I qui permet de tlmlnuer la teneur en oxyde te titane et a créé une peinture
très favorable à l'application car elle ne coule pas.
¦ Formule retenue:
- Eau 18 p. pondérale
,:, .... .
- Hydroxyéthylcellulose basse viscosité
(solution a 7Z) 4
Z ~ Antimousse 0,2
- Butylglycol
~ - Charge selon l'invention 32
I - Oxyde de tieane 9
3~ - Emulsion vinylique à 50% E.S. 30
'I . ~, .
,, ~'' .,
18 ~4q~t~65
- White spirit 19 3
- H~O pour ameliorer la viscosite 4
Total 99,5
La peinture obtenue presente les caracteristiques suivantes:
- Viscosite Brookfield:
10 t / mn. : 2300 cp
100 t / mn. : 5~0 cp
- Rapport Pigment/liant: P/L = 2,68/1
- pH : 10,5
- Extrait sec : 56,5%
- Densité : 1,35
- Blancheur Elrepho : 91
La préparation de cette formule ne nécessite aucun broyage du fait
de la très grande finesse de la charge objet de l'invention, la seule opéra-
tion étant une dispersion rapide à son introduction, puis lente lorsqu'on
introduit l'émulsion vinylique.
Ces exemples montrent que les charges préparées selon l'invention
sont particulièrement aptes aux emplois dans le couchage du papier, en
mélange avec les kaolins usuels et dans les formulations les plus classiques.
Le caractère basique de la charge permet d'éviter les réglages de pH et
assure aux émulsions employées une bonne stabilité. Les caractères d'opacité
et de blancheur obtenus mettent en évldence l'intéret des charges de
l'invention.
On voit bien que les produits minéraux obtenus selon l'invention,
qu'ils soient connus chimiquement Otl nouveaux, constituent des matières
minérales blanches, microniques, inertes formant des charges avantageuses
pour de nombreuses industries.
