<Desc/Clms Page number 1>
BRIQUES INCORPORANT DE LA LAINE DE VERRE
L'invention est relative à des briques à base d'argiles cuites incorporant une certaine quantité de laine de verre.
La production de briques, bien que faisant l'objet de techniques éprouvées, reste soumise à la nécessité d'améliorations notamment dans les coûts de production et/ou dans les caractéristiques des produits préparés.
Un poste important dans le coût de production est celui de l'énergie nécessaire pour la cuisson. Toute opération qui permet de réduire ce coût sans entraîner d'autres charges est donc particulièrement souhaitée.
Dans ce sens, l'usage de fondants dans la composition des briques est une mesure qui permet d'opérer la cuisson à température plus basse qu'avec l'argile seule. Le coût des matériaux habituellement susceptibles de servir de fondants ne conduit pas à un ensemble économiquement avantageux.
Les inventeurs ont mis en évidence que l'utilisation de sousproduits et déchets de l'industrie de la laine de verre pouvait conduire, lorsque ceux-ci sont incorporés en quantités adéquates, à des économies d'énergie pour la cuisson des briques. Les inventeurs ont aussi montré que cette même utilisation avait également d'autres effets secondaires avantageux comme de limiter le retrait au séchage ou de conduire à des
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
produits de masse volumique allégée pour des performances mécaniques inchangées.
Dans la pratique, les sous-produits ou déchets de l'industrie de la laine de verre qui sont utilisables peuvent être très divers. Ils doivent essentiellement permettre une incorporation commode dans l'argile et conduire à une pâte non friable facilement travaillable. De tels produits sont notamment les fibres récupérées dans l'eau de lavage qui est utilisée en permanence dans les installations de production, notamment sur les convoyeurs et sur les parois des enceintes dans lesquelles les fibres nouvellement formées sont recueillies. Les fibres entraînées par ces eaux de lavage sont récupérées notamment par décantation ou filtration sous forme de gâteaux humides.
En dehors de ces produits provenant directement des lignes de production, tout matériau de laine de verre, pour autant que les dimensions aient été ajustées comme indiqué plus loin, convient pour la mise en oeuvre de l'invention. Ce sont très largement les produits isolants eux-mêmes ou des fragments de ceux-ci qui constituent une fraction significative des laines produites. Dans ce cas, la possibilité d'incorporation est fonction principalement des dimensions des particules introduites dans l'argile. Intervient également dans la possibilité d'incorporation la teneur en fibres introduites.
Si l'industrie de production des laines de verre constitue la source de matériau la plus importante pour la mise en oeuvre de l'invention, une autre source est constituée par des matériaux usagés, en particulier les substrats horticoles en laine de verre. Ces produits, qui sont abondamment utilisés pour les cultures sans sol, sont renouvelés périodiquement, entre autres tous les ans ou tous les deux ans. Après une ou plusieurs cultures, ils ne présentent plus les qualités nécessaires notamment de stérilité. Les utilisateurs doivent être débarrassés de ces
<Desc/Clms Page number 3>
matériaux très volumineux dont ils n'ont plus l'usage. Jusqu'à présent, ces produits étaient mis en décharge ou servaient comme remblais industriels.
Leur capacité à s'intégrer dans une pâte d'argile-ils sont en effet très facilement mouillables-en fait des produits bien adaptés pour la mise en oeuvre de l'invention.
Dans la pratique, les fibres de verre sont mélangées à l'argile humide sous forme soit de fibres non liées, comme celles récupérées dans les eaux de lavage, soit sous forme de particules de feutres de faibles dimensions. Ce dernier cas est notamment celui des produits récupérés après usage et qui sont à l'origine sous forme de feutres. Le feutre est, dans ce cas, déchiqueté ou broyé pour constituer des particules dont les dimensions sont telles qu'elles ne s'opposent pas à un mélange homogène avec l'argile en présence d'eau en quantité adéquate. Pour les produits habituellement déchiquetés, les dimensions des particules convenables sont ordinairement inférieures à 20 mm et, de préférence, inférieures à 10 mm.
Dans ces conditions, indépendamment de leur structure initiale, le malaxage dans la pâte d'argile qui a pour but une bonne homogénéisation, aboutit à une bonne dissociation de ces particules.
Le taux de laine de verre introduite dans l'argile peut varier sensiblement selon l'importance de l'effet recherché, la nature exacte du matériau fibreux, les éventuels éléments étrangers qu'il contient, le taux d'humidité de la pâte mise en oeuvre, la nature de l'argile utilisée et le type de brique à obtenir, etc... Dans la pratique, pour obtenir une pâte qui se travaille convenablement et notamment qui ne soit pas trop friable et/ou ne nécessite pas une trop forte teneur en eau, le poids de matériau en fibres de verre ne dépasse pas 25 % du poids total à sec du mélange.
De préférence, ce pourcentage est inférieur à 15 %.
<Desc/Clms Page number 4>
Bien entendu, si des quantités très faibles de matériau fibreux peuvent être introduites, les effets obtenus seront également faibles. Pour cette raison, la teneur en fibres n'est normalement pas inférieure à 2 % et, de préférence, pas inférieure à 4 % en poids.
Pour obtenir une baisse significative de la température de cuisson, les inventeurs ont constaté par ailleurs l'intérêt dans la composition des fibres de verre utilisées d'avoir une certaine quantité de bore. La teneur en bore de ces fibres est au moins égale à 0.5 %. Dans la pratique, les compositions verrières mises en oeuvre dans la fabrication de laine d'isolation renferment des teneurs en bore de l'ordre de 2 à 20 % et, le plus fréquemment, de 4 à 15 % et sont bien adaptées à l'utilisation correspondant à l'invention. Dans les produits destinés à la culture horssol, le taux de bore est de l'ordre de 0.5 %.
La préparation du mélange argile/fibres de verre ne requiert qu'un malaxage des constituants. L'incorporation peut être faite progressivement pour assurer une meilleure homogénéité de la pâte.
Par rapport à l'utilisation d'argile seule, le mélange argile/fibres peut nécessiter une teneur en eau légèrement supérieure pour maintenir la plasticité adéquate.
L'invention est décrite de manière détaillée en faisant référence aux exemples de mise en oeuvre.
Trois séries d'essais ont été effectués avec respectivement : (A) de l'argile de rivière (de couleur bronze après cuisson), (B) la même argile additionnée de 10 % en poids de laine de verre d'isolation ne contenant pas de silicone, (C) la même argile additionnée de 10 % en poids de déchets de substrats horticoles.
Les compositions de ces verres peuvent être, par exemple, les suivantes :
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
<tb>
<tb> Verre <SEP> isolation <SEP> Verre <SEP> horticole
<tb> SiO2 <SEP> 64. <SEP> 1 <SEP> % <SEP> 5i02 <SEP> 61. <SEP> 63 <SEP> %
<tb> Al2O3 <SEP> 3. <SEP> 4 <SEP> % <SEP> SO3 <SEP> 0. <SEP> 28%
<tb> CaO <SEP> 7. <SEP> 2 <SEP> % <SEP> Fe203 <SEP> 0. <SEP> 19%
<tb> MgO <SEP> 3 <SEP> % <SEP> AI203 <SEP> 6. <SEP> 6 <SEP> %
<tb> Na20 <SEP> 15. <SEP> 75 <SEP> % <SEP> CaO7. <SEP> 4 <SEP> %
<tb> K20 <SEP> 1. <SEP> 15 <SEP> % <SEP> MgO <SEP> 2.45%
<tb> 8203 <SEP> 4. <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 1 <SEP> Na20 <SEP> 17. <SEP> 6 <SEP> %
<tb> 503 <SEP> + <SEP> Fe203 <SEP> 0. <SEP> 9 <SEP> % <SEP> K20 <SEP> 1. <SEP> 4 <SEP> %
<tb> B2O3 <SEP> 0. <SEP> 4 <SEP> %
<tb> Ti02 <SEP> 2.
<SEP> 05%
<tb>
Les produits préparés ont fait l'objet d'une étude sur leur comportement au séchage.
Une première détermination est celle du coefficient de diffusion d'humidité (K) par le test de Pfefferkorn . Cette mesure permet de comparer l'aptitude des produits à sécher. Plus le coefficient est élevé, plus facile est le séchage des produits. Les taux respectifs de A, B et C sont : 4, 1 ; 4, 7 et 4, 9.
La mesure de la porosité des produits fait également ressortir une plus forte porosité pour les produits chargés de laine de verre.
La masse volumique des produits secs est également sensible à l'incorporation des fibres. Elle s'établit, toujours pour les produits A, B et
EMI5.2
3 C, à 1975, 1645 et 1800 kg/m3. Les produits préparés avec la laine de verre sont donc sensiblement de plus faible masse volumique.
La présence de laine de verre dans l'argile modifie aussi la stabilité dimensionnelle au séchage. Le retrait du produit sec par rapport à ses dimensions à l'état humide en % est respectivement de 7,8 ; 3,7 et 5,5.
<Desc/Clms Page number 6>
Les produits obtenus par l'incorporation de fibres de verre se déforment moins, en dépit du fait indiqué précédemment que la pâte à l'origine renferme plus d'eau.
Globalement, les mélanges argile/fibres de verre conduisent donc à un meilleur séchage et à un moindre risque de déformation ou fissuration.
Des éprouvettes des trois produits ont été préparées pour étudier leurs caractéristiques mécaniques. Cet essai a été effectué sur des produits secs et n'ayant pas subi de cuisson. La résistance à la rupture à la flexion trois points s'établit respectivement à 1510,1860 et 1760 N. La présence des fibres accroît donc de manière très sensible la résistance à la flexion.
Des éprouvettes analogues sont cuites dans un four à gaz de laboratoire à 1050 C. La masse volumique après cuisson est encore une fois sensiblement plus faible pour les produits selon l'invention. Les résultats sont 1780,1715 et 1690 kglm3.
Les produits sont enfin observés par analyse thermo-mécanique dans le courant de la cuisson. Pour cet essai, les échantillons sont placés dans un four auquel on applique une température croissant dans le temps à raison de 1 C/min.
Les variations dimensionnelles suivent l'évolution de la cuisson.
On compare le degré de cuisson par le taux de retrait. On se fixe une valeur de retrait de 1 % et on compare les températures correspondant à ces retraits.
Pour ces produits et par comparaison avec deux formés d'argile seule, le retrait de 1 % de B est atteint 40 C plus bas et pour C 250C plus bas. Cette différence sensible montre l'aptitude des produits selon l'invention à une cuisson dans des conditions plus économiques.
<Desc / Clms Page number 1>
BRICKS INCORPORATING GLASS WOOL
The invention relates to bricks based on baked clay incorporating a certain amount of glass wool.
The production of bricks, although subject to proven techniques, remains subject to the need for improvements, particularly in production costs and / or in the characteristics of the products prepared.
An important item in the cost of production is that of the energy required for cooking. Any operation which makes it possible to reduce this cost without causing other charges is therefore particularly desired.
In this sense, the use of fondants in the composition of the bricks is a measure that allows cooking to be carried out at a lower temperature than with clay alone. The cost of materials usually capable of serving as fluxing agents does not lead to an economically advantageous assembly.
The inventors have shown that the use of by-products and waste from the glass wool industry could lead, when these are incorporated in adequate quantities, to energy savings for the firing of bricks. The inventors have also shown that this same use also has other advantageous side effects such as limiting shrinkage on drying or leading to
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
lightweight products for unchanged mechanical performance.
In practice, the by-products or waste from the glass wool industry which can be used can be very diverse. They must essentially allow a convenient incorporation in the clay and lead to an easily crumbly non-friable dough. Such products are in particular the fibers recovered in the washing water which is used permanently in the production installations, in particular on the conveyors and on the walls of the enclosures in which the newly formed fibers are collected. The fibers entrained by these washing waters are recovered in particular by decantation or filtration in the form of wet cakes.
Apart from these products coming directly from the production lines, any glass wool material, provided that the dimensions have been adjusted as indicated below, is suitable for implementing the invention. It is very largely the insulating products themselves or fragments thereof which constitute a significant fraction of the wool produced. In this case, the possibility of incorporation depends mainly on the dimensions of the particles introduced into the clay. There is also the possibility of incorporating the content of fibers introduced.
If the glass wool production industry constitutes the most important source of material for the implementation of the invention, another source consists of used materials, in particular horticultural glass wool substrates. These products, which are abundantly used for crops without soil, are renewed periodically, inter alia every year or every two years. After one or more cultures, they no longer have the necessary qualities, in particular sterility. Users should be rid of these
<Desc / Clms Page number 3>
very bulky materials which they no longer use. Until now, these products have been landfilled or used as industrial fill.
Their ability to integrate into a clay paste-they are indeed very easily wettable-makes them products well suited for the implementation of the invention.
In practice, the glass fibers are mixed with the wet clay in the form of either unbound fibers, such as those recovered in the washing water, or in the form of small felt particles. The latter case is notably that of products recovered after use and which are originally in the form of felts. The felt is, in this case, shredded or ground to form particles whose dimensions are such that they do not prevent a homogeneous mixture with the clay in the presence of water in an adequate quantity. For usually shredded products, suitable particle sizes are usually less than 20 mm and preferably less than 10 mm.
Under these conditions, regardless of their initial structure, kneading in the clay paste which aims at good homogenization, results in good dissociation of these particles.
The rate of glass wool introduced into the clay can vary appreciably depending on the importance of the desired effect, the exact nature of the fibrous material, the possible foreign elements it contains, the moisture content of the pulp put in work, the nature of the clay used and the type of brick to obtain, etc ... In practice, to obtain a paste which works properly and in particular which is not too brittle and / or does not require too strong water content, the weight of glass fiber material does not exceed 25% of the total dry weight of the mixture.
Preferably, this percentage is less than 15%.
<Desc / Clms Page number 4>
Of course, if very small amounts of fibrous material can be introduced, the effects obtained will also be small. For this reason, the fiber content is normally not less than 2% and preferably not less than 4% by weight.
To obtain a significant drop in the baking temperature, the inventors have also noted the advantage in the composition of the glass fibers used to have a certain amount of boron. The boron content of these fibers is at least 0.5%. In practice, the glass compositions used in the manufacture of insulation wool contain boron contents of the order of 2 to 20% and, most frequently, from 4 to 15% and are well suited to use corresponding to the invention. In products intended for soilless cultivation, the boron level is around 0.5%.
The preparation of the clay / glass fiber mixture requires only a mixing of the constituents. The incorporation can be done gradually to ensure better homogeneity of the dough.
Compared to using clay alone, the clay / fibers mixture may require a slightly higher water content to maintain adequate plasticity.
The invention is described in detail with reference to the examples of implementation.
Three series of tests were carried out with respectively: (A) river clay (bronze in color after firing), (B) the same clay added with 10% by weight of insulation glass wool not containing silicone, (C) the same clay with 10% by weight of horticultural substrate waste.
The compositions of these glasses can be, for example, the following:
<Desc / Clms Page number 5>
EMI5.1
<tb>
<tb> Glass <SEP> insulation <SEP> Glass <SEP> horticultural
<tb> SiO2 <SEP> 64. <SEP> 1 <SEP>% <SEP> 5i02 <SEP> 61. <SEP> 63 <SEP>%
<tb> Al2O3 <SEP> 3. <SEP> 4 <SEP>% <SEP> SO3 <SEP> 0. <SEP> 28%
<tb> CaO <SEP> 7. <SEP> 2 <SEP>% <SEP> Fe203 <SEP> 0. <SEP> 19%
<tb> MgO <SEP> 3 <SEP>% <SEP> AI203 <SEP> 6. <SEP> 6 <SEP>%
<tb> Na20 <SEP> 15. <SEP> 75 <SEP>% <SEP> CaO7. <SEP> 4 <SEP>%
<tb> K20 <SEP> 1. <SEP> 15 <SEP>% <SEP> MgO <SEP> 2.45%
<tb> 8203 <SEP> 4. <SEP> 5 <SEP>% <SEP> 1 <SEP> Na20 <SEP> 17. <SEP> 6 <SEP>%
<tb> 503 <SEP> + <SEP> Fe203 <SEP> 0. <SEP> 9 <SEP>% <SEP> K20 <SEP> 1. <SEP> 4 <SEP>%
<tb> B2O3 <SEP> 0. <SEP> 4 <SEP>%
<tb> Ti02 <SEP> 2.
<SEP> 05%
<tb>
The prepared products were the subject of a study on their drying behavior.
A first determination is that of the humidity diffusion coefficient (K) by the Pfefferkorn test. This measure compares the ability of the products to dry. The higher the coefficient, the easier the drying of the products. The respective rates of A, B and C are: 4, 1; 4, 7 and 4, 9.
The measurement of the porosity of the products also reveals a higher porosity for the products loaded with glass wool.
The density of dry products is also sensitive to the incorporation of fibers. It is established, always for products A, B and
EMI5.2
3 C, at 1975, 1645 and 1800 kg / m3. The products prepared with glass wool are therefore appreciably of lower density.
The presence of glass wool in the clay also changes the dimensional stability on drying. The shrinkage of the dry product relative to its dimensions in the wet state in% is respectively 7.8; 3.7 and 5.5.
<Desc / Clms Page number 6>
The products obtained by incorporating glass fibers are less deformed, despite the fact indicated above that the paste originally contains more water.
Overall, clay / glass fiber mixtures therefore lead to better drying and a lower risk of deformation or cracking.
Test pieces of the three products were prepared to study their mechanical characteristics. This test was carried out on dry products which have not undergone cooking. The breaking strength at three-point bending is established respectively at 1510.1860 and 1760 N. The presence of the fibers therefore very significantly increases the resistance to bending.
Similar test pieces are baked in a laboratory gas oven at 1050 C. The density after cooking is once again substantially lower for the products according to the invention. The results are 1780, 1715 and 1690 kglm3.
The products are finally observed by thermo-mechanical analysis in the course of cooking. For this test, the samples are placed in an oven to which a temperature increasing over time is applied at the rate of 1 C / min.
The dimensional variations follow the evolution of cooking.
The degree of cooking is compared by the withdrawal rate. We set a withdrawal value of 1% and compare the temperatures corresponding to these withdrawals.
For these products and by comparison with two formed of clay alone, the shrinkage of 1% of B is reached 40 C lower and for C 250C lower. This significant difference shows the aptitude of the products according to the invention for cooking under more economical conditions.