"Procédé de fabrication de plaques de plâtre renforcées et plaques en résultant"
La présente invention est relative à des plaques de construction cimentaires, telles que des panneaux de revêtement de parois, et elle se rapporte plus particulièrement à un nouveau procédé de fabrication de plaques cimentaires à renforcement par fibres de verre, sans papier, telles que des plaques de plâtre, et l'uti-lisation de ces plaques avec un noyau de pâte cimentai:ce tradition-
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se rapportant évidemment aussi aux produits ainsi formés.
Les panneaux de revêtement de parois, réalisés en platre de moulage réhydraté, comprennent traditionnellement un noyau de plâtre de densité uniforme, pris en sandwich entre deux feuilles de revêtement en papier. De tels panneaux peuvent être produits en série et dressés de manière si peu coûteuse qu'ils ont dans une grande mesure remplacés les techniques antérieures de la construction, prévoyant l'utilisation de panneaux: de bois ou un platrage. Au fur et à mesure que l'utilisation de tels panneaux de construction s'est répandue, les utilisations particulières, par exemple dans le cas de parois pour constructions à appartements et de constructions de bureaux de haut niveau, ont imposé des conditions quant à certaines propriétés.
En particulier, les parois de colonnes creuses, telles que, par exemple, les cages d'ascenseur, les cheminées de retour d'air et les cages d'escalier, sont sujettes dans certains cas à des réglements très stricts en ce qui concerne l'incendie. C'est ainsi qu'il existe une tendance à ce que les codes municipaux concernant l'incendie exigent une cote d'incendie 0-0-0 pour la surface exposée des cages d'ascenseur, c'est-à-dire une cote de zéro pour l'étalement de flamme, une
cote de zéro pour la fumée et une cote de zéro pour la formation
de gaz toxiques. Il n'a pas été possible d'atteindre de telles cotes aussi longtemps que l'on a utilisé des panneaux de revêtement recouverts de papier, du fait de la combustibilité ou tout au moins de la capacité de formation de fumée des feuilles de revêtement en papier. De telles feuilles en papier sont en outre g�nantes en ce sens qu'elles retardent de façon importante la durée de séchage des panneaux durant leur fabrication.
Un autre problème caractéristique de certaines cages d'ascenseur est que la charge de gauchissement provoque une flexion <EMI ID=2.1>
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.
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ter une bonne résistance à la flexion, c'est-à-dire une propriété physique que ne montre pas le platre de moulage réhydraté seul du
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Certains panneaux de revêtement de parois, fabriqués ac�
1 tuellement englobent divers ingrédients qui leur impartissent une résistance au feu. A titre d'exemple, des fibres de verre d'une longueur de l'ordre de 12,5 mm ont été incorporées dans la totalité
du noyau du panneau de revêtement en platre recouvert de papier, utilisé pour garnir les parois de cages d'ascenseur, ces fibres
étant incorporées sur une base d'environ 0,25% en poids par rapport au poids du panneau. Toutefois, de telles fibres ne sont pas suffisamment longues pour contribuer de façon significative à la résistance à la flexion du panneau, car leur concentration est insuffisante et, à cette longueur, la résistance d'arrachement des fibres est insuffisante.
On a conçu au cours des ans de nombreux procédés pour com- biner des fibres de verre et du plâtre afin de créer divers articles, tels que des panneaux de revêtement de parois en plâtre à renforcement. On a constaté antérieurement que, pour présenter de bonnes propriétés de résistance, les fibres de verre doivent être dispersées de façon uniforme et que l'on doit utiliser une matrice
de plâtre présentant une haute résistance ou solidité.
Lorsqu'on mélange des fibres de verre et du plâtre sous
la forme d'une pâte aqueuse, la longueur et la quantité des fibres que l'on peut ajouter sont limitées afin d'empêcher une agglomération de ces fibres durant l'opération de mélange. Il faut également prévoir un excès d'eau pour rendre la pâte suffisamment fluide afin qu'on puisse la transformer en l'article désiré. L'utilisation d'un excès d'eau réduit la résistance de la matrice de plâtre.
Ceci a été spécifié dans le brevet britannique n[deg.] 1.204.541. Pour séparer l'excès d'eau, on a prévu un dispositif d'application d'une aspiration et d'une pression aux panneaux formés. Ce procédé est incommode et coûteux et il n'est pas bien adapté à une production
à grande vitesse.
Une proposition similaire a été faite dans le brevet de Nouvelle Zélande n[deg.]155.679, qui prévoit un panneau de plâtre construit avec des fibres de verre de différentes longueurs, dispersées d'une manière générale dans la totalité du plâtre de moulage,réhydraté. Une telle construction a éliminé la nécessité d'une feuille de revêtement en papier. Toutefois, le procédé de fabrication de tels panneaux est difficile, long, et il implique l'utilisation d'une grande proportion de fibres de verre étant donné qu'elles sont distribuées de façon plus ou moins uniforme dans la totalité du panneau.
Un autre procédé antérieur de production de panneaux de plâtre contenant des fibres de verre implique la pulvérisation simultanée de fibres de verre discontinues et de plâtre sous forme d'une pâte aqueuse sur une courroie mobile. On utilise un plâtre d'une exigence spécialement faible en eau ou bien on utilise une aspiration pour supprimer l'excès d'eau. Les désavantages principaux de ce procédé sont que les brins de fibres ne sont pas dispersés en les filaments individuels dont ils sont formés, ce qui réduit ainsi l'efficacité des fibres à titre d'agent de renforcement, et aussi que les fibres ne sont pas suffisamment mélangées avec le plâtre.
On a également utilisé des mattes de fibres de verre pour renforcer le plâtre. Ces mattes peuvent se présenter sous la forme de fibres continues ou discontinues, orientées au hasard, ou sous forme de mattes tissées. Les mattes sont saturées de plâtre en utilisant divers dispositifs et procédés. Un procédé a été décrit dans le brevet canadien n[deg.] 993.773. Les mattes sont fabriquées de brins de fibres de verre, consistant chacune en une série de filaments fibreux de verre. La pâte de plâtre ne sature pas les brins de fibres et, par conséquent, l'efficacité du renforcement
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tre, il faut utiliser un plâtre d'une exigence spécialement faible en eau, tel que du sulfate de calcium de type alpha hémihydraté.
A titre de variante, l'excès d'eau doit être séparé grâce à une aspiration.
Dans un autre brevet, la demanderesse a décrit un panneau de plâtre renforcé, comprenant un noyau de densité relativement faible et exempt de fibres de verre, ce noyau étant garni sur ses deux surfaces de couches pelliculaires formées d'un plâtre réhydraté dans lequel sont dispersées des fibres de verre. Les couches externes sont de préférence formées d'un platre ayant une densité supérieure à celle du plâtre du noyau. La matière préférée pour la fabrication des couches extérieures de plus haute densité est le sulfate de calcium alpha hémihydraté. Chaque couche extérieure est de préférence liée au noyau par croissance intercristalline du- rant le procédé de formage.
Au cours de la réalisation d'un tel produit, une pâte aqueuse de plâtre de moulage contenant des fibres de verre est déposée sur une surface plane mobile pour constituer une couche extérieure, une couche aqueuse de faible densité de sul-
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che extérieure pour créer un noyau, et une seconde couche extérieure d'une pâte aqueuse de sulfate de calcium hémihydraté contenant des fibres de verre est déposée par-dessus la couche formant noyau. On n'applique aucune feuille de revêtement en papier aux faces extérieures du panneau. Le panneau de revêtement de plâtre résultant est relativement léger car on utilise un plâtre de faible densité pour le noyau et il est relativement robuste du fait des fibres de verre contenues dans les couches extérieures. Un avantage supplémentaire de ce produit est qu'il n'y aura pas de feuilles de revêtement entravant l'évaporation de l'excès d'eau dans le four de séchage, de sorte que l'on arrive ainsi à une réduction du temps opératoire et du coût de combustible pour le séchage. Le panneau résultant a également une haute résistance à la flexion.
De plus, du fait du plan central de symétrie du panneau, la résistance est la même quelle que soit la face depuis laquelle elle est mesurée.En raison de l'utilisation d'un platre de relativement basse densité pour le noyau et d'un plâtre de relativement haute densité pour les couches extérieures minces, on arrive à l'augmentation de résistance sans augmentation concomitante du poids global. Le produit est considéré comme excellent pour l'utilisation comme parois de cages d'ascenseur et comme parois de cheminées de retour d'air, ainsi que pour les cages d'escalier, c'est-à-dire des endroits où on doit utiliser un produit soumis à des réglements très stricts
en ce qui concerne l'incendie, et où il subit une flexion considérable du fait de la charge de gauchissement.
Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.632.670, on a décrit un procédé de préparation de produits de platre contenant des fibres, dans lesquels on écharpe de la laine de verre et/ou
de la laine de roche, on ajoute une poudre de platre aux fibres
au fur et à mesure qu'elles sont écharpées pour former une composition sèche, et le mélange sec est ensuite introduit dans un excès d'eau pour former une pâte qui est coulée sous la forme de panneaux. Toutefois, ce procédé est quelque peu déficient en ce sens qu'un excès important d'eau est introduit, que l'on doit ensuite séparer par séchage. De plus, le procédé consistant à écharper de la laine de verre ou de roche ne donne pas un bon mélange uniforme des fibres et du plâtre.
Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 1.862.318, on a décrit un procédé de production d'un panneau de plâtre contenant des linters de coton, ce procédé comprenant d'abord le dépôt d'une couche de platre sur und courroie mobile.- le dépôt ensuite des linters de coton par-dessus en les écharpant, et finalement la pul- <EMI ID=8.1>
sion de celle-ci par cylindrage. Dans ce procédé, comme le plâtre et les fibres ne sont pas préalablement mélangés mais simplement
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couche uniforme.
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voir un nouveau procédé de préparation de plaques de construction cimentaires dans lesquelles des fibres de renforcement sont dispersées.
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se de ces plaques.
Un autre but encore est de prévoir un procédé de fabrica- tion de panneaux de revêtement de parois, ne comportant pas de feuilles de recouvrement en papier, par combinaison d'une paire de plaques de construction cimentaires du type décrit, avec un noyau cimentaire durcissable. !
Un autre but encore de l'invention est de prévoir un pro- cédé tel que décrit, dans le,quel on n'ajoute qu'une quantité suffi- sante d'eau pour provoquer la prise de la matière cimentaire des couches extérieures afin d'assurer un durcissement approprié, sans
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excès d'eau durant la phase de séchage.
Ces buts et d'autres encore, ainsi que les avantages de l'invention apparaîtront de la description suivante donnée avec référence aux dessins annexés qui illustrent les formes de réalisa- tion préférées de l'invention.
Suivant l'invention, de minces couches d'une matière ci-
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telles que des fibres de verre, sont préparées en mélangeant ensemble, dans un courant mobile de gaz, tel que de l'air, une ma- <EMI ID=15.1>
l'eau, tel que du sulfate de calcium hémihydraté, et des fibres, telles que des fibres de verre. Le mélange sec est déposé grâce
au courant de gaz en circulation, tel qu'un courant d'air, sur la surface d'une courroie mobile qui est de préférence foraminée ou perforée, par exemple un treillis, pour permettre au gaz de traverser cette courroie, tout en déposant la matière solide sous la forme d'une feuille. Ensuite, on pulvérise de l'eau sur la feuille sèche en une quantité suffisante pour assurer une plasticité appropriée et pour faire durcir complètement le sulfate de calcium hémihydraté. On utilise l'eau légèrement en excès de la quantité stcechiométrique pour assurer le durcissement complet et pour apporter la plasticité appropriée, et sans prévoir pour autant un grand excès d'eau. La feuille ainsi formée passe entre des cylindres de compression.
Une pâte aqueuse de sulfate de calcium hémihydraté peut alors être déposée par-dessus cette couche comprimée et une seconde couche comprimée de plâtre, identique à la couche inférieure,. est placée par-dessus la pâte susdite. Le plâtre des deux couches extérieures et du noyau est alors admis à faire prise et on sèche ensuite dans un four. Le produit résultant est résistant au feu, robuste et relativement léger.
Dans la description et les revendications, lorsqu'on uti-
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cation qui lui est attribuée par les spécialistes dans le domaine du
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moulage " désigne du gypse calciné ou du sulfate de calcium hémihydraté, dans la forme alpha ou bêta.
La Figure 1 est une vue schématique en élévation latérale d'un appareil utilisé pour produire des plaques de plâtre à renforcement par fibres de verre suivant la présente invention. La Figure 2 est une vue en coupe transversale agrandie d'une partie de l'appareil de la Figure 1. La Figure 3 est une vue schématique en élévation latérale montrant l'appareil utilisé pour la production d'un panneau de pla- tre comportant des couches extérieures renforcées par fibres de ver- <EMI ID=18.1> La Figure 4 est une vue en coupe transversale d'un pan- neau de plâtre à renforcement par fibres de verre, produit suivant la présente invention. La Figure 6 est une vue schématique en élévation latéra- le montrant l'appareil permettant d'augmenter la densité de la plaque formée.
La Figure 6 est une vue en bout d'un moule que l'on peut utiliser pour densifier et conformer la plaque de plâtre à renforcement par fibres de verre. La Figure 1 présente un appareil pour la mise en oeuvre du procédé de la présente invention en vue de la fabrication d'une plaque de plâtre à renforcement par fibres de verre, cet appareil
10 étant destiné à la préparation des fibres de verre et à leur mélange avec du stuc ou du sulfate de calcium hémibydraté, avec ensuite dépôt de ce mélange sur un treillis grâce à un courant d'air, un appareil 11 transférant la couche de fibres de verre et de stuc, appliquant une pulvérisation d'eau sur cette couche et soumettant
la couche humide à un cyl.indrage pour augmenter sa densité.
L'appareil de préparation des fibres de verre et de mélange avec le stuc 10 est, d'une manière générale, un appareil existant sur le marché, notamment l'appareil produit par la société
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que "Rando". L'appareil est constitué de plusieurs sections comprenant un dispositif de préalimentation 12,un mélangeur-ouvreur
13, un dispositif d'alimentation 14, et un appareil mélangeur et de dépôt à air 15.
Le dispositif de préalimentation 12 comprend, un carter
16, un transporteur inférieur 17 constitué d'une paire de cylindres 13 et 19 et d'une courroie sans fin 20 montée sur ces cylindres.
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i
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de la chambre et comprend une paire de cylindres 29 et 30 et une
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transporteur de levage 24 afin de séparer les fibres de verre de la
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risation antistatique 34 et des appareillages associés (représen-- tés) sont prévus pour empêcher la formation de charges statiques qui pourraient provoquer l'agglutination des fibres de verre.
Le mélangeur-ouvreur de fibres 13 comprend un carter 36 dans lequel est prévu un transporteur inférieur 37 constitué de cylindres 38, 39 et 40 et d'une courroie sans fin 41 montée sur ces cylindres. Des cylindres de travail 42 et 43 garnis de pointes coopèrent avec un cylindre-séparateur 44 pour ouvrir les brins de verre coupés et les séparer en fibres individuelles. Un couvercle-trémie 45 empêche les fibres divisées de s.'échapper. Un cylindre principal 46 coopère avec de petits cylindres de travail 47 et de petits cylindres-séparateurs 48 pour séparer encore les fibres de verre et les transporter à une brosse à air 49. Des moteurs 50 sont connectés aux divers cylindres pour leur apporter la puissance motrice nécessaire. Un ajutage de pulvérisation antistatique 51 et des appareillages associés (non représentés) empêchent une accumulation de charges statiques.
Le dispositif d'alimentation 14 comprend un séparateur de fibres 52 et un transporteur inférieur 53 constitué de cylindres
54 et 55 et d'une courroie sans fin 56 montée sur ces cylindres.
Un transporteur-élévateur d'allure verticale 57 comprend une paire
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de cylindres 58 et 59 et uns courroie transporteuse sans fin 60 montée sur ces cylindres, en vue du transfert des fibres vers une
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de pointes.
Comme illustré plus en détails par la Figure 2, un pont
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66. Un transporteur à cylindres 68 coopère avec une plaque d'ali- mentation 69 et des cylindres d'alimentation 70 pour transférer les
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,
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chambre ou conduit à venturi 74, où un dispositif d'alimentation
77 alimente du stuc ou autre matière cimentaire 78 dans cette chambre à venturi 74, le stuc y étant intimement mélangé avec les fibres.. à l'intervention du courant d'air traversant cette chambre
74. Un treillis-condenseur 79 sous forme d'une courroie sans fin montée sur des cylindres est prévu pour récolter le mélange, chassé par air, de fibres de verre et de matière cimentaire et pour trans- férer la bande ou pièce formée 87 vers un transporteur de traitement par eau 83. Le courant d'air destiné au mélange du stuc et des fibres dans la chambre à venturi 74 et assurant le dépôt du mélange sur le treillis-condenseur 79 est fourni par des souffleries 80
et 81. L'air est transféré, par un conduit 95, à un collecteur de poussière 82 destiné à séparer le stuc et les fibres qui peuvent avoir traversé le treillis-condenseur 79.
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ment par eau 83 comprenant des cylindres 84 et 85 et une courroie sans fin 86 montée sur ces cylindres. Une pulvérisation d'eau 92 est fournie grâce à un conduit d'eau 90 et un ajutage 91. La bande traitée par eau 87 passe alors par des cylindres de densification
93 pour former une plaque de plâtre 94 densifiée et renforcée par <EMI ID=34.1>
fragmentées ou coupées sont introduites dans le dispositif de pré-
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voyées dans le mélangeur-ouvreur de fibres 13. Là les divers cylindres à pointes ouvrent les mèches de fibres de verre et libèrent les fibres individuelles. Ces fibres sont alors transférées au dispositif d'alimentation 14 où elles sont finalement introduites dans le conduit à venturi 74. Le mélange cimentaire, tel que le stuc
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d'air avec les fibres de verre. Le mélange obtenu est ensuite déposé sur le treillis-condenseur 79. Un vide est entretenu en dessous du treillis pour assurer la direction du courant d'air à travers ce treillis. La bande ou pièce déposée comprenant les fibres de verre et le stuc est ensuite transportée par le treillis-condenseur
79 au système transporteur de traitement par eau 83, où de l'eau est pulvérisée sur la pièce en une quantité juste suffisante pour permettre l'hydratation du stuc et pour former du gypse ou sulfate de calcium dihydraté. Un très léger excès de solvant, s'il en est besoin, doit être utilisé pour assurer la plasticité appropriée.
La bande ou pièce traitée par eau passe ensuite par les cylindres de densification et elle fait ensuite prise en une feuille dense
et très dure de gypse renforcé par fibres de verre, le tout étant suivi d'un séchage.
La Figure 3 représente un appareil qui est utilisé pour appliquer deux feuilles renforcées par fibres de verre 94 aux surfaces supérieure et inférieure d'une pâte de gypse déposée. L'appareil comprend une courroie sans fin mobile 100 montée sur des cylindres 101, 102 et 103. En outre, un cylindre de compression 104 est monté pour comprimer les deux feuilles à renforcement par fibres de verre 94 contre la pâte de gypse.
En fonctionnement effectif, deux feuilles à renforcement de fibres de verre 94, telles que formées par l'appareil de la Fi-gure 1, sont introduites dans l'appareil de la Figure 3, une feuil- le étant supportée par la courroie mobile 100. Une pâte de stuc traditionnelle 98 est versée sur la feuille inférieure depuis un mélangeur de pâte 99 et ensuite la feuille supérieure 94 est comprimée contre la pate 98 grâce aux cylindres 102 et 104. La structure à trois couches peut alors durcir et l'excès d'eau est ensuite évaporé dans un four.
La Figure 4 présente en coupe transversale une portion d'une structure à trois couches 105, cette structure comprenant un noyau 106 et des couches ou feuilles extérieures 107 et 108, à renforcement par fibres de verre, semblables à la feuille 94 illustrée par la Figure 3. Suivant un aspect de l'invention, le- noyau 106 a une densité relativement inférieure et est essentiellement
exempt de fibres de verre, tandis que les couches ou feuilles renforcées 107 et 108 comportent des fibres de verre 109 dispersées dans leur ensemble et ont une densité relativement plus élevée. Suivant une forme de réalisation préférée, le noyau est formé de sulfate de calcium de type alpha hémihydraté en mousse, tandis que
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et sont faites de sulfate de calcium alpha ou bêta hémihydraté. Comme signalé précédemment, les couches extérieures sont soumises
à un cylindrage pour augmenter leur densité. Les surfaces externes
110 et 111 des couches extérieures 107 et 108 ne comportent pas
de feuilles de revêtement en papier puisque, à la suite de la phase.de cylindrage pour la densification, elles deviennent des surfaces très dures et résistantes. Le panneau entier est très résistant au feu et à la fumée, il est relativement léger et il présente une excellente résistance à la flexion.
La Figure 5 illustre un sous-ensemble de production d'une surface gaufrée ou texturée sur l'extérieur de la feuille. La feuille humidifiée 87 passe d'abord par des cylindres de densifica- tion 93 et un cylindre de gaufrage 112 présentant un dessin sur sa .surface et agissant contre un cylindre traditionnel 93. La feuil-le résultante 94 présente un dessin gaufré sur la surface qui doit: devenir la surface extérieure d'un panneau de plâtre terminé. La Figure 6 illustre un dispositif pour donner aux feuilles finies 87 une forme désirable quelconque. La feuille 87 est placée entre deux formes de moule complémentaires 113 et 114 supportées par des plateaux de compression 115 et 116. L'ensemble est placé dans une presse et la feuille 87 est humidifiée et moulée pour lui donner la forme voulue, puis on la laisse durcir et sécher.
Exemples
Les Exemples suivants sont présentés pour des raisons d'illustration seulement et ne constituent donc nullement une limitation quelconque du cadre de l'invention.
Exemple 1
Préparation de plaques de plâtre à renforcement par fibres de verre
Des mèches de fibres de verre découpées à une longueur de 12,5 mm sont traitées pour séparer ces mèches en fibres individuelles d'un diamètre d'environ 0,006 mm. Les fibres de verre sont mélangées, dans un courant d'air, avec du sulfate de calcium bêta hémihydraté dans une proportion telle que ces fibres de verre soient présentes en une quantité de 10% du poids total du verre et
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dans un courant d'air et le mélange est . déposé sur une courroie tamis mobile. La feuille déposée sèche est humidifiée par une pulvérisation d'eau dans laquelle on utilise environ 35 litres d'eau pour 100 kg de sulfate de calcium hémihydraté. La feuille est densifiée par passage entre deux jeux de cylindres présentant
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l'hémibydrate de la feuille peut s'hydrater ou durcir. La feuille est ensuite séchée à un poids constant à 43[deg.]C. Le poids spécifique de la feuille est d'environ 1210 kg/m<3> et l'épaisseur est d'environ <EMI ID=41.1>
vue de l'estimation de la résistance à la traction. Les spéci-
mens préparés ont une longueur de 30,5 cm et une largeur de 7,5 cm à chaque extrémité. Ils sont rétrécis à une largeur de 5 cm sur
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d'essai Instron. Les spécimens sont mis en place dans l'accessoire de la. machine de manière que la charge soit appliquée à la zone d'une largeur de 5 cm, un allongement de 2,77 mm étant nécessaire pour provoquer une défaillance du matériau. Une charge de traction d'environ 73,8 kg avec un allongement de 1,8 mm était nécessaire pour provoquer la défaillance d'un spécimen provenant d'un panneau de paroi normal avec papier, préparé' de la même manière.
Exemple 2
Préparation de panneaux de revêtement de parois en plâtre
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la prise du plâtre de moulage ou stuc, une feuille est placée
s
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nel en sulfate de calcium bêta hémihydraté.. comportant des ad- diti[pound]s plastiques, notamment un agent de formation de mousse, est versée sur la feuille de plâtre. La seconde feuille est alors pla- cée sur le haut de la pâte et la structure est raffermie entre des cylindres. Le panneau terminé a une épaisseur d'environ 12,7 mm.
Le poids spécifique du noyau à sec est de 726 kg/m . On utilise
des matières traditionnelles formant accélérateur et agent de retardement dans les deux feuilles de plâtre contenant les fibres
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i
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u tanée du sulfate de calcium hémihydraté à la fois dans le noyaux et dans les feuilles extérieures. De cette manière, on obtient une très bonne liaison entre les couches à la suite de la croissance interne de cristaux aux interfaces des couches. Après hydratation ou prise, le panneau est séché.
Des spécimens de 15,2 x 35,5 cm sont découpés du panneau. Ces spécimens sont conditionnés à 24[deg.]C et à une humidité relative de 50% avant l'essai. La résistance à la flexion ou au transfert est ensuite déterminée en plaçant le spécimen sur des supports écartés de 30,5 cm. Une charge est appliquée depuis le haut au centre de la portée, en amenant le matériau à fléchir jusqu'à défaillance. Une charge de 58,9 kg provoquant une déformation d'environ 9,75 mm a été appliquée avant défaillance du spécimen.
Exemple 3 - Exemple comparatif
On a préparé un panneau de plâtre traditionnel comportant des feuilles de revêtement en papier mais pas de renforcements en fibrcs de verre. Le plâtre de moulage a été amené à faire prise
et à sécher comme dans les Exemples précédents et on a procédé à un essai pour la résistance de transfert.
Avec ce panneau traditionnel, une charge de flexion de
48,9 kg seulement avec une déformation de 5,9 mm a été nécessaire pour provoquer une défaillance du panneau. L'essai en charge a été réalisé dans le sens robuste du panneau.
Exemple 4
Essai sous haute humidité
Des panneaux réalisés suivant les Exemples 2 et 3 ont été essayés pour déterminer leur résistance à la déformation sous des conditions humides. Les spécimens de 30,5 x 61 cm sont dans chaque cas supportés en travers de leur extrémité de 30,5 cm et maintenus à 32[deg.]C et sous une humidité relative de 90%. Après 10 jours, la déformation ou fléchissement de chaque panneau est vérifié. Le panneau préparé avec les feuilles extérieures renforcées par fibres <EMI ID=51.1>
neau traditionnel comportant des feuilles de revêtement en papier présentait une déformation d'environ 4,95 mm.
Bien que l'invention ait été décrite en considérant l'utilisation de sulfate de calcium bêta hémihydraté à titre de matière cimentaire durcissable, on peut également utiliser la forme alpha qui, pour certains besoins, peut donner des produits supérieurs. De plus, on peut employer d'autres matières cimentaires durcissables, telles qu'un mélange de sulfate de calcium alpha hémihydraté et de ciment, du ciment hydraulique traditionnel, tel que du ciment Portland, de l'oxychlorure de magnésium et des matières apparentées. On peut également utiliser des ciments Portland à résistance rapide élevée. Il est uniquement nécessaire d'utiliser un matériau
qui soit compatible avec les fibres particulières employées. A titre d'exemple, si on utilise un ciment Portland, il faut employer des fibres de verre résistant aux alcalis.
L'invention a également été décrite en considérant son utilisation avec des fibres de verre à titre de renforcement. Toutefois, on peut utiliser d'autres fibres, telles que des fibres de polyester, acryliques, de Nylon, de carbone, de la laine de roche, des fibres d'amiante, etc. Des longueurs de fibres peuvent être de l'ordre de 12,5 mm à 15 cm, de préférence de l'ordre de 12,5 mm
à 5 cm. Lorsqu'on utilise des mèches de fibres de verre, les fibres devraient d'abord être ouvertes dans une machine 13 telle que décrite précédemment et ensuite transférées au dispositif d'alimentation de fibres 14 qui débite ces fibres dans le courant d'air de l'appareil de formage de bande. L'appareil d'alimentation 77 débite alors les matières cimentaires, telles que le sulfate de calcium hémihydraté, dans le courant d'air. Avec l'appareil illustré et décrit, il est commode d'introduire des fibres de verre dans le courant d'air d'abord, et d'introduire ensuite le sulfate de calcium hémihydraté en aval par rapport à l'introduction des fibres de <EMI ID=52.1>
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cium hémihydraté doivent être uniformément mélangés dans le courant
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la bande est formée.
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brique, etc, peuvent être réalisés par gaufrage dans la surface de
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hydrate. Ensuite, la matière est hydratée et séchée. Si la feuille gaufrée doit être utilisée pour fabriquer un panneau stratifié, après gaufrage cette feuille est appliquée à une pâte de sulfate de calcium hémihydraté pour la formation d'un noyau, et ensuite la feuille et le noyau sont hydratés et séchés ensemble.
La densification de la feuille à renforcement de fibres de verre peut être réalisée par d'autres moyens que par des cylindres. Comme illustré par la Figure 6, la feuille sèche de fibres
de verre et de plâtre de moulage peut être retirée du treilliscollecteur, placée sur la base d'un moule et soumise à une pulvérisation par une quantité suffisante d'eau pour hydrater le plâtre
de moulage et pour rendre la feuille quelque peu plastique. Une section correspondante de moule est ensuite placée par-dessus la feuille humidifiée, l'ensemble est mis entre des plateaux de presse 115 et 116 et une charge est appliquée poux rendre les feuilles compactes. Une force d'environ 3,5 kg/cm <2> est satisfaisante, mais la force peut varier pour développer la densité désirée. Avec ce procédé, la feuille est simultanément densifiée et moulée en diver- ses formes désirées.
Le procédé de la présente invention présente de nombreux avantages par rapport aux procédés antérieurs. En premier lieu, comme les fibres et la matière cimentaire sèche sont mélangées dans un courant d'air, on réalise un excellent mélange sans agglo-
,.
mération quelconque des fibres. Le problème de la séparation des mèches ou touffes de fibres en filaments individuels est surmonté
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et ensuite mise en suspension des filaments dans un courant d'air. Lorsque le plâtre de moulage ou stuc est ensuite alimenté dans le courant d'air, un mélange total des fibres et du plâtre est réali- sé sans agglutination quelconque.
Comme la feuille de fibres de verre et de plâtre de mou- lage est formée à l'état sec, il n'est pas nécessaire d'utiliser
<EMI ID=59.1>
quantité suffisante d'eau doit être utilisée pour hydrater de manie- ! re stoechiométrique le plâtre de moulage et pour le rendre suffisam- ment plastique pour qu'il puisse être densifié. La possibilité d'utiliser des quantités variables d'eau et de densifier la feuille
<EMI ID=60.1>
met la production de plaques de plâtre à renforcement par fibres
de verre présentant une large gamme de propriétés. Si on désire de hautes résistances à la traction, la feuille à matrice de plâtre doit être densifiée jusqu'à un degré élevé. Par contre, pour cer- laines applications, comme par exemple dans la fabrication d'objets d'art, il ne faut pas une haute résistance à la traction mais on peut produire un article de faible poids spécifique et plus avanta- geux, présentant une bonne résistance au choc et aux craquelures. Pour atteindre ceci, on peut utiliser des quantités plus élevées
d'eau et une pression plus basse de densification. Dans la fabri- cation de feuilles en sulfate de calcium dihydraté ou gypse, on ajoute couramment des additifs pour régler le degré d'hydrata- tion. En outre, on peut employer des additifs pour augmenter la plasticité du mélange. On peut également utiliser des polymères pour augmenter la dureté de l'article ou pour améliorer les pro- priétés à la peinture. On peut utiliser tous les additifs tradi- tionnels dans le présent procédé pour autant qu'ils soient compati- blés avec les fibres particulières employées. Les additifs peuvent être mélangés avec le platre de moulage ou stuc sec ou bien, dans le cas de ceux qui sont solubles dans l'eau, on peut les ajouter
à l'eau utilisée pour humidifier la feuille.
Dans l'obtention de produits suivant la présente inven- tion, on peut employer divers paramètres de fibres de verre. A titre d'exemple, les quantités de fibres de verre utilisées peuvent être de 3 à 25% par rapport au poids de la feuille formée sèche.
La gamme préférée va de 6 à 10%. La longueur des fibres de verre peut aller de 12,5 mm à 15 cm environ. Une longueur préférée va
de 2,5 à 7,5 cm environ. On peut utiliser des fibres de verre d'un diamètre de l'ordre de 0,0058 à 0,0096 mm, avec une préférence pour une gamme allant de 0,0063 à 0,0096 mm. Le rapport entre l'eau et le plâtre hémihydraté va de 0,25 à 0,60 en poids, avec un rapport préféré de 0,30 à 0,45.
La présente invention présente donc de nombreux avantages par rapport aux procédés antérieurs et par rapport aux produits obtenus par ces procédés. En premier lieu, l'introduction des fibres qui ont été traitées pour les transformer en filaments individuels et l'introduction de ces filaments dans un courant d'air créent
une excellente séparation des fibres et empêchent une agglutination. L'introduction de la matière cimentaire devant faire prise dans le courant d'air donne un excellent mélange uniforme des fibres et de cette matière cimentaire. Finalement, le dépôt simultané du mélange contenu dans le courant d'air sur un treillis foraminé mobile donne une bande de fibres et de matière cimentaire à répartition très uniforme. Un avantage est que, en raison du vide appliqué du côté aval du courant d'air, les fibres peuvent être déposées avec une orientation suivant laquelle elles sont quelque peu obliques par rapport au plan de la bande, ceci créant un entremêlement vertical des fibres pour créer une matière d'une plus haute résistance à la traction dans la direction perpend iculaire.
De plus, la phase de pulvérisation d'eau sur la bande mobile en une quantité qui n'est pas fortement supérieure à la quantité stoechiométrique économise l'énergie nécessaire pour le séchage du matériau et donne un matériau d'une plus grande résistance car de grands excès d'eau ne sont pas nécessaires pour donner la fluidité traditionnelle nécessaire du mélange, puisque la feuille est formée à sec et peut être densifiée ou conformée d'une autre manière en utilisant des quantités relativement faibles d'eau. En outre, lorsque deux feuilles suivant la présente invention sont liées à un noyau de plâtre, il ne faut pas utiliser d'amidon pour la liaison.
Il sera évidemment entendu que l'invention est nullement limitée aux détails précis de compositions, de matériaux ou de fonctionnements décrits ou illustrés, car de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre du présent brevet.
REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication de plaques de construction cimentaires, dans lesquelles sont dispersées des fibres de renforcement, caractérisé en ce qu'il comprend:
(a) le mélange, dans un courant d'air en circulation, d'une matière cimentaire essentiellement sèche, durcissable sous l'action de l'eau, sous la forme de fines particules, avec des fibres de renforcement;
(b) la prévision d'une surface mobile foraminée;
(c) le dépôt du mélange de matière cimentaire et de fibres sur cette surface foraminée pour former une feuille;
(d) l'application d'eau sur cette feuille;
(e) la prise de la matière cimentaire; et
(f) le séchage de la feuille ou plaque pour l'enlèvement de tout excès d'eau quelconque.
"Manufacturing process for reinforced plasterboard and resulting sheets"
The present invention relates to cementitious building plates, such as wall cladding panels, and it relates more particularly to a new method of manufacturing cementitious plates reinforced with glass fibers, without paper, such as plates. of plaster, and the use of these plates with a core of cement paste: this tradition
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obviously also relating to the products thus formed.
Wall cladding panels, made of rehydrated molding plaster, traditionally include a plaster core of uniform density, sandwiched between two sheets of paper cladding. Such panels can be mass produced and erected so inexpensively that they have to a large extent replaced the prior techniques of construction, providing for the use of panels: wood or plastering. As the use of such building panels has spread, particular uses, for example in the case of walls for apartment buildings and high-level office buildings, have imposed conditions on certain properties.
In particular, the walls of hollow columns, such as, for example, elevator shafts, return air chimneys and stairwells, are in some cases subject to very strict regulations as regards the 'fire. For example, there is a tendency for municipal fire codes to require a 0-0-0 fire rating for the exposed area of elevator shafts, i.e. a rating zero for the flame spread, a
zero rating for smoke and zero rating for training
of toxic gases. It has not been possible to achieve such ratings as long as paper-covered cladding panels were used, due to the combustibility or at least the smoke-forming ability of the paper-covered cladding sheets. paper. Such paper sheets are further annoying in that they significantly delay the drying time of the panels during their manufacture.
Another problem characteristic of some elevator shafts is that the buckling load causes bending <EMI ID = 2.1>
<EMI ID = 3.1>
.
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good flexural strength, that is to say a physical property that does not show the rehydrated molding plaster alone of the
<EMI ID = 5.1>
Some wall cladding panels, manufactured ac �
1 tally encompass various ingredients which give them fire resistance. For example, glass fibers with a length of the order of 12.5 mm have been incorporated in the whole.
the core of the paper-covered plaster board used to line the walls of elevator shafts, these fibers
being incorporated on a basis of about 0.25% by weight based on the weight of the panel. However, such fibers are not long enough to contribute significantly to the flexural strength of the panel because their concentration is insufficient and, at this length, the tear strength of the fibers is insufficient.
Many methods have been devised over the years to combine fiberglass and plaster to create various articles, such as reinforcing plaster wall cladding panels. It has previously been found that, in order to exhibit good strength properties, the glass fibers must be uniformly dispersed and that a matrix must be used.
plaster with high strength or solidity.
When mixing fiberglass and plaster under
In the form of an aqueous paste, the length and amount of fibers which can be added are limited in order to prevent agglomeration of these fibers during the mixing operation. It is also necessary to provide an excess of water to make the paste sufficiently fluid so that it can be transformed into the desired article. The use of excess water reduces the strength of the plaster matrix.
This has been specified in British Patent No. [deg.] 1,204,541. To separate excess water, a device for applying suction and pressure to the formed panels is provided. This process is inconvenient and expensive, and it is not well suited to production.
high speed.
A similar proposal has been made in New Zealand Patent No. 155,679, which provides for a plasterboard constructed from glass fibers of different lengths, generally dispersed throughout the rehydrated molding plaster. . Such a construction eliminated the need for a paper liner sheet. However, the manufacturing process for such panels is difficult, time consuming, and involves the use of a large proportion of glass fibers since they are distributed more or less uniformly throughout the panel.
Another prior method of producing gypsum board containing glass fibers involves the simultaneous spraying of staple glass fibers and plaster in the form of an aqueous paste on a moving belt. A plaster with an especially low water requirement is used or suction is used to remove excess water. The main disadvantages of this process are that the fiber strands are not dispersed into the individual filaments from which they are formed, thus reducing the effectiveness of the fibers as a reinforcing agent, and also that the fibers are not. sufficiently mixed with the plaster.
Glass fiber mattes were also used to reinforce the plaster. These mattes can be in the form of continuous or discontinuous fibers, oriented at random, or in the form of woven mattes. The mattes are saturated with plaster using various devices and methods. A process has been described in Canadian Patent No. [deg.] 993,773. The mattes are made from strands of glass fibers, each consisting of a series of fibrous glass filaments. Plaster paste does not saturate the fiber strands and, therefore, the effectiveness of reinforcement
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Tre, a plaster with an especially low water requirement, such as calcium sulfate of the alpha hemihydrate type, should be used.
As an alternative, excess water should be removed by suction.
In another patent, the applicant has described a reinforced plasterboard, comprising a core of relatively low density and free from glass fibers, this core being lined on its two surfaces with film layers formed of a rehydrated plaster in which are dispersed glass fibers. The outer layers are preferably formed of a plaster having a density greater than that of the core plaster. The preferred material for making the higher density outer layers is calcium sulfate alpha hemihydrate. Each outer layer is preferably bonded to the core by intercrystalline growth during the forming process.
During the production of such a product, an aqueous molding plaster paste containing glass fibers is deposited on a movable flat surface to form an outer layer, an aqueous layer of low density of sulfur.
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outer layer to create a core, and a second outer layer of an aqueous paste of calcium sulfate hemihydrate containing glass fibers is deposited over the core layer. No paper covering sheet is applied to the exterior faces of the panel. The resulting gypsum cladding panel is relatively light because a low density plaster is used for the core and is relatively strong due to the glass fibers contained in the outer layers. An additional advantage of this product is that there will be no coating sheets hindering the evaporation of excess water in the drying oven, so that a reduction in operating time is achieved. and the cost of fuel for drying. The resulting panel also has high flexural strength.
In addition, due to the central plane of symmetry of the panel, the resistance is the same regardless of which face it is measured from. Due to the use of a relatively low density plaster for the core and a Relatively high density plaster for thin outer layers, the increase in strength is achieved without a concomitant increase in overall weight. The product is considered excellent for use as walls in elevator shafts and as walls in return air chimneys, as well as for stairwells, i.e. places where one must use a product subject to very strict regulations
with regard to fire, and where it undergoes considerable bending due to the warping load.
In US Pat. No. 3,632,670, a process for the preparation of fiber-containing plaster products has been described in which glass wool is sloped and / or
rock wool, add a plaster powder to the fibers
as they are shredded to form a dry composition, and the dry mixture is then introduced into excess water to form a paste which is cast in the form of panels. However, this process is somewhat deficient in that a large excess of water is introduced, which must then be separated by drying. In addition, the process of scarifying glass wool or rock wool does not give a good uniform mixture of fibers and plaster.
In US Pat. No. 1,862,318, a process for producing a plasterboard containing cotton linters has been described, this process first comprising the deposition of a layer plaster on a moving belt - then depositing cotton linters over them by splitting them, and finally the pul- <EMI ID = 8.1>
sion thereof by rolling. In this process, as the plaster and fibers are not previously mixed but simply
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uniform layer.
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see a new method of preparing cementitious building boards in which reinforcing fibers are dispersed.
<EMI ID = 11.1>
<EMI ID = 12.1>
se of these plates.
Yet another object is to provide a method of manufacturing wall cladding panels, not including paper cover sheets, by combining a pair of cementitious building boards of the type described, with a hardenable cementitious core. . !
Yet another object of the invention is to provide a process as described, in which only a sufficient quantity of water is added to cause the setting of the cementitious material of the outer layers in order to '' ensure proper hardening without
<EMI ID = 13.1>
excess water during the drying phase.
These and other objects as well as the advantages of the invention will become apparent from the following description given with reference to the accompanying drawings which illustrate the preferred embodiments of the invention.
According to the invention, thin layers of a material
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such as glass fibers, are prepared by mixing together, in a moving stream of gas, such as air, a ma- <EMI ID = 15.1>
water, such as calcium sulfate hemihydrate, and fibers, such as glass fibers. The dry mixture is deposited thanks to
to the stream of circulating gas, such as an air stream, over the surface of a moving belt which is preferably foraminous or perforated, for example a trellis, to allow gas to pass through that belt, while depositing the solid material in the form of a sheet. Then, water is sprayed onto the dry sheet in an amount sufficient to ensure proper plasticity and to completely harden the calcium sulfate hemihydrate. Water is used slightly in excess of the stoichiometric amount to ensure complete cure and to provide the proper plasticity, and without providing for a large excess of water. The sheet thus formed passes between compression rolls.
An aqueous paste of calcium sulfate hemihydrate can then be deposited on top of this compressed layer and a second compressed layer of plaster, identical to the lower layer. is placed on top of the aforementioned dough. The plaster of the two outer layers and of the core is then allowed to set and is then dried in an oven. The resulting product is fire resistant, robust and relatively light.
In the description and claims, when
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cation attributed to it by specialists in the field of
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molding "means calcined gypsum or calcium sulfate hemihydrate, in the alpha or beta form.
Figure 1 is a schematic side elevational view of an apparatus used to produce glass fiber reinforced plasterboard according to the present invention. Figure 2 is an enlarged cross-sectional view of part of the apparatus of Figure 1. Figure 3 is a schematic side elevational view showing the apparatus used for the production of a plasterboard comprising Worm Fiber Reinforced Outer Layers <EMI ID = 18.1> Figure 4 is a cross sectional view of a panel of glass fiber reinforced plaster produced in accordance with the present invention. Figure 6 is a schematic side elevational view showing the apparatus for increasing the density of the formed plate.
Figure 6 is an end view of a mold which can be used to densify and shape the glass fiber reinforced plasterboard. Figure 1 shows an apparatus for carrying out the method of the present invention for the manufacture of a plasterboard reinforced with glass fibers, this apparatus
10 being intended for the preparation of glass fibers and for their mixing with stucco or calcium sulphate hemibydrate, with then depositing this mixture on a mesh by means of a current of air, an apparatus 11 transferring the layer of fibers of glass and stucco, applying a spray of water to this layer and subjecting
the wet layer to an indrage cylinder to increase its density.
The apparatus for preparing the glass fibers and mixing with the stucco 10 is, in general, an apparatus existing on the market, in particular the apparatus produced by the company
<EMI ID = 19.1>
than "Rando". The apparatus consists of several sections comprising a pre-feed device 12, a mixer-opener
13, a feed device 14, and an air mixing and deposition apparatus 15.
The pre-supply device 12 comprises a casing
16, a lower conveyor 17 consisting of a pair of cylinders 13 and 19 and an endless belt 20 mounted on these cylinders.
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i
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chamber and comprises a pair of cylinders 29 and 30 and a
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lifting conveyor 24 in order to separate the glass fibers from the
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antistatic risation 34 and associated apparatus (shown) are provided to prevent the formation of static charges which could cause agglutination of the glass fibers.
The fiber mixer-opener 13 comprises a housing 36 in which is provided a lower conveyor 37 consisting of cylinders 38, 39 and 40 and an endless belt 41 mounted on these cylinders. Tip-lined work rolls 42 and 43 cooperate with a separator roll 44 to open the cut strands of glass and separate them into individual fibers. A hopper cover 45 prevents the divided fibers from escaping. A main cylinder 46 cooperates with small working cylinders 47 and small separator cylinders 48 to further separate the glass fibers and transport them to an air brush 49. Motors 50 are connected to the various cylinders to provide motive power to them. necessary. An antistatic spray nozzle 51 and associated apparatus (not shown) prevent build-up of static charges.
The feed device 14 comprises a fiber separator 52 and a lower conveyor 53 made up of cylinders.
54 and 55 and an endless belt 56 mounted on these cylinders.
A vertical-looking elevator conveyor 57 includes a pair
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of rolls 58 and 59 and an endless conveyor belt 60 mounted on these rolls, for the transfer of fibers to a
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of spikes.
As illustrated in more detail by Figure 2, a bridge
<EMI ID = 30.1>
66. A roll conveyor 68 cooperates with a feed plate 69 and feed rolls 70 to transfer the materials.
<EMI ID = 31.1>
,
<EMI ID = 32.1>
chamber or venturi pipe 74, where a supply device
77 feeds stucco or other cementitious material 78 into this venturi chamber 74, the stucco therein being intimately mixed with the fibers .. to the intervention of the air current passing through this chamber
74. A condenser mesh 79 in the form of an endless belt mounted on cylinders is provided to collect the air-driven mixture of glass fibers and cementitious material and to transfer the strip or formed part 87 to a water treatment conveyor 83. The air stream intended for the mixing of the stucco and the fibers in the venturi chamber 74 and ensuring the deposition of the mixture on the mesh-condenser 79 is supplied by blowers 80
and 81. The air is transferred, through a duct 95, to a dust collector 82 intended to separate the stucco and the fibers which may have passed through the mesh-condenser 79.
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ment by water 83 comprising cylinders 84 and 85 and an endless belt 86 mounted on these cylinders. A water spray 92 is supplied through a water conduit 90 and a nozzle 91. The water-treated strip 87 then passes through densification cylinders.
93 to form a plasterboard 94 densified and reinforced by <EMI ID = 34.1>
fragmented or cut are introduced into the pre-
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seen through the fiber mixer-opener 13. There the various spiked cylinders open the strands of glass fibers and release the individual fibers. These fibers are then transferred to the feed device 14 where they are finally introduced into the venturi duct 74. The cementitious mixture, such as stucco
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air with the glass fibers. The mixture obtained is then deposited on the mesh-condenser 79. A vacuum is maintained below the mesh to ensure the direction of the air flow through this mesh. The strip or deposited part comprising the glass fibers and the stucco is then transported by the mesh-condenser
79 to the water treatment conveyor system 83, where water is sprayed onto the workpiece in an amount just sufficient to hydrate the stucco and to form gypsum or calcium sulfate dihydrate. A very slight excess of solvent, if needed, should be used to ensure proper plasticity.
The water-treated strip or part then passes through the densification cylinders and then sets into a dense sheet
and very hard glass fiber reinforced gypsum, followed by drying.
Figure 3 shows an apparatus which is used to apply two glass fiber reinforced sheets 94 to the top and bottom surfaces of a deposited gypsum paste. The apparatus includes a movable endless belt 100 mounted on rollers 101, 102 and 103. Further, a compression roll 104 is mounted to compress the two glass fiber reinforced sheets 94 against the gypsum paste.
In actual operation, two glass fiber reinforced sheets 94, as formed by the apparatus of Figure 1, are fed into the apparatus of Figure 3, one sheet being supported by the moving belt 100. A traditional stucco paste 98 is poured onto the bottom sheet from a paste mixer 99 and then the top sheet 94 is pressed against the paste 98 by means of the rolls 102 and 104. The three-layer structure can then harden and excess. of water is then evaporated in an oven.
Figure 4 shows in cross section a portion of a three-layer structure 105, this structure comprising a core 106 and outer layers or sheets 107 and 108, reinforced with glass fibers, similar to the sheet 94 shown in Figure 3. In accordance with one aspect of the invention, the core 106 has a relatively lower density and is essentially
fiberglass free, while the reinforced layers or sheets 107 and 108 have glass fibers 109 dispersed throughout and have a relatively higher density. In a preferred embodiment, the core is formed from foamed alpha hemihydrate calcium sulfate, while
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and are made of alpha calcium sulfate or beta hemihydrate. As previously reported, the outer layers are subject
rolling to increase their density. External surfaces
110 and 111 of the outer layers 107 and 108 do not include
paper liner sheets since, as a result of the rolling phase for densification, they become very hard and resistant surfaces. The whole panel is very fire and smoke resistant, it is relatively light, and it has excellent flexural strength.
Figure 5 illustrates a subassembly for producing an embossed or textured surface on the exterior of the sheet. The moistened sheet 87 first passes through densification cylinders 93 and an embossing cylinder 112 having a pattern on its surface and acting against a conventional cylinder 93. The resulting sheet 94 has an embossed pattern on the surface. which must: become the exterior surface of a finished plasterboard. Figure 6 illustrates a device for shaping the finished sheets 87 into any desirable shape. The sheet 87 is placed between two complementary mold forms 113 and 114 supported by compression plates 115 and 116. The assembly is placed in a press and the sheet 87 is moistened and molded to give it the desired shape, then it is formed. leaves to harden and dry.
Examples
The following Examples are presented for illustrative purposes only and therefore do not constitute any limitation on the scope of the invention.
Example 1
Preparation of fiberglass reinforced plasterboard
Strands of glass fibers cut to a length of 12.5 mm are processed to separate these strands into individual fibers with a diameter of about 0.006 mm. The glass fibers are mixed, in an air stream, with beta calcium sulfate hemihydrate in a proportion such that these glass fibers are present in an amount of 10% of the total weight of the glass and
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in a draft and the mixture is. deposited on a moving screen belt. The dry deposited sheet is moistened with a water spray in which approximately 35 liters of water are used per 100 kg of calcium sulfate hemihydrate. The sheet is densified by passing between two sets of cylinders presenting
<EMI ID = 40.1>
the leaf hemibydrate may hydrate or harden. The sheet is then dried to a constant weight at 43 [deg.] C. The specific weight of the sheet is about 1210 kg / m <3> and the thickness is about <EMI ID = 41.1>
view of the tensile strength estimate. The speci-
prepared mens have a length of 30.5cm and a width of 7.5cm at each end. They are narrowed to a width of 5 cm on
<EMI ID = 42.1>
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<EMI ID = 44.1>
Instron test. The specimens are set up in the accessory of the. machine so that the load is applied to the 5cm wide area, an elongation of 2.77mm being required to cause material failure. A tensile load of about 73.8 kg with an elongation of 1.8 mm was required to cause failure of a specimen from a normal wall panel with paper, prepared in the same manner.
Example 2
Preparation of plaster wall cladding panels
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<EMI ID = 46.1>
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taking of the molding plaster or stucco, a sheet is placed
s
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Calcium sulfate beta hemihydrate containing plastic additives, including a foaming agent, is poured onto the plaster sheet. The second sheet is then placed on top of the dough and the structure is firmed between rolls. The finished panel is approximately 12.7mm thick.
The specific gravity of the dry core is 726 kg / m. We use
traditional materials forming accelerator and retarder in the two sheets of plaster containing the fibers
<EMI ID = 49.1>
i
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u taneous of calcium sulfate hemihydrate both in the pit and in the outer leaves. In this way, a very good bond between the layers is obtained as a result of the internal growth of crystals at the interfaces of the layers. After hydration or setting, the panel is dried.
15.2 x 35.5 cm specimens are cut from the panel. These specimens are conditioned at 24 [deg.] C and at a relative humidity of 50% before testing. Resistance to flexion or transfer is then determined by placing the specimen on supports 30.5 cm apart. Load is applied from the top center of the span, causing the material to flex until failure. A load of 58.9 kg causing a deformation of approximately 9.75 mm was applied before failure of the specimen.
Example 3 - Comparative example
A traditional plasterboard was prepared having paper facing sheets but no glass fiber reinforcements. The casting plaster was brought to set
and drying as in the previous Examples and a test for transfer resistance was carried out.
With this traditional panel, a bending load of
Only 48.9 kg with a deformation of 5.9 mm was required to cause panel failure. The load test was carried out in the robust direction of the panel.
Example 4
High humidity test
Panels made according to Examples 2 and 3 were tested to determine their resistance to deformation under humid conditions. The 30.5 x 61 cm specimens were in each case supported across their 30.5 cm end and maintained at 32 [deg.] C and 90% relative humidity. After 10 days, the deformation or sagging of each panel is checked. Panel prepared with fiber reinforced outer sheets <EMI ID = 51.1>
A traditional wire with paper liner sheets exhibited a deformation of about 4.95 mm.
Although the invention has been described by considering the use of calcium sulfate beta hemihydrate as a hardenable cementitious material, the alpha form can also be used which, for certain purposes, can give superior products. In addition, other curable cementitious materials, such as a mixture of calcium sulfate alpha hemihydrate and cement, conventional hydraulic cement, such as Portland cement, magnesium oxychloride and the like, can be employed. High rapid strength Portland cements can also be used. It is only necessary to use a material
which is compatible with the particular fibers used. For example, if Portland cement is used, alkali resistant glass fibers should be used.
The invention has also been described considering its use with glass fibers as reinforcement. However, other fibers can be used, such as polyester, acrylic, nylon, carbon fibers, rock wool, asbestos fibers, etc. Fiber lengths can be of the order of 12.5 mm to 15 cm, preferably of the order of 12.5 mm
at 5 cm. When using glass fiber rovings, the fibers should first be opened in a machine 13 as previously described and then transferred to the fiber feeder 14 which feeds these fibers into the air stream of the glass. tape forming apparatus. The feed apparatus 77 then delivers the cementitious materials, such as calcium sulfate hemihydrate, into the air stream. With the apparatus illustrated and described, it is convenient to introduce glass fibers into the air stream first, and then to introduce the calcium sulfate hemihydrate downstream from the introduction of the fibers of < EMI ID = 52.1>
<EMI ID = 53.1>
<EMI ID = 54.1>
cium hemihydrate must be evenly mixed in the current
�
<EMI ID = 55.1>
the band is formed.
<EMI ID = 56.1>
brick, etc., can be made by embossing into the surface of
<EMI ID = 57.1>
hydrate. Then the material is hydrated and dried. If the embossed sheet is to be used to make a laminate board, after embossing this sheet is applied to a paste of calcium sulfate hemihydrate to form a core, and then the sheet and core are hydrated and dried together.
Densification of the glass fiber reinforced sheet can be accomplished by means other than cylinders. As shown in Figure 6, the dry sheet of fibers
glass and plaster cast can be removed from the collector mesh, placed on the base of a mold and sprayed with a sufficient amount of water to hydrate the plaster
molding and to make the sheet somewhat plastic. A corresponding section of mold is then placed on top of the moistened sheet, the assembly is placed between press plates 115 and 116 and a load is applied to compact the sheets. A force of about 3.5 kg / cm <2> is satisfactory, but the force may vary to develop the desired density. With this process, the sheet is simultaneously densified and molded into various desired shapes.
The method of the present invention has many advantages over the prior methods. First, since the fibers and the dry cementitious material are mixed in a current of air, an excellent mixing is achieved without clumping.
,.
any meration of fibers. The problem of separating the strands or tufts of fibers into individual filaments is overcome
<EMI ID = 58.1>
and then suspending the filaments in an air stream. When the molding plaster or stucco is then fed into the air stream, a total mixture of the fibers and the plaster is made without any clumping.
As the sheet of glass fibers and casting plaster is formed in a dry state, it is not necessary to use
<EMI ID = 59.1>
Sufficient amount of water should be used to hydrate mania-! re stoichiometrically the plaster and to make it sufficiently plastic to be densified. The possibility of using varying amounts of water and densifying the sheet
<EMI ID = 60.1>
starts production of fiber-reinforced plasterboard
glass with a wide range of properties. If high tensile strengths are desired, the gypsum matrix sheet must be densified to a high degree. On the other hand, for certain applications, as for example in the manufacture of works of art, it is not necessary to have a high tensile strength but an article of low specific weight and more advantageous, having a high tensile strength, can be produced. good resistance to impact and cracking. To achieve this, higher amounts can be used
of water and lower densification pressure. In the manufacture of calcium sulfate dihydrate or gypsum sheets, additives are commonly added to control the degree of hydration. In addition, additives can be employed to increase the plasticity of the mixture. Polymers can also be used to increase the hardness of the article or to improve the paint properties. Any of the conventional additives can be used in the present process as long as they are compatible with the particular fibers employed. The additives can be mixed with the molding plaster or dry stucco or, in the case of those which are soluble in water, they can be added.
with water used to moisten the leaf.
In obtaining products according to the present invention, various parameters of glass fibers can be employed. By way of example, the amounts of glass fibers used can be from 3 to 25% based on the weight of the dry formed sheet.
The preferred range is 6-10%. The length of the glass fibers can range from about 12.5 mm to 15 cm. A preferred length goes
approximately 2.5 to 7.5 cm. Glass fibers with a diameter of the order of 0.0058 to 0.0096 mm can be used, with a preference for a range of 0.0063 to 0.0096 mm. The ratio of water to plaster hemihydrate ranges from 0.25 to 0.60 by weight, with a preferred ratio of 0.30 to 0.45.
The present invention therefore has many advantages over previous processes and over the products obtained by these processes. In the first place, the introduction of fibers which have been treated to transform them into individual filaments and the introduction of these filaments in a current of air create
excellent fiber separation and prevent clumping. The introduction of the cementitious material to be taken into the air stream gives an excellent uniform mixture of fibers and this cementitious material. Finally, the simultaneous deposition of the mixture contained in the air current on a mobile foraminous mesh gives a band of fibers and cement material with very uniform distribution. One advantage is that, due to the vacuum applied on the downstream side of the air stream, the fibers can be laid with an orientation in which they are somewhat oblique to the plane of the web, thereby creating vertical entanglement of the fibers for create a material of higher tensile strength in the perpendicular direction.
In addition, the phase of spraying water on the moving belt in an amount which is not much greater than the stoichiometric amount saves the energy necessary for drying the material and gives a material of greater strength because of large excesses of water are not required to provide the necessary traditional fluidity of the mixture, since the sheet is dry formed and can be densified or otherwise shaped using relatively small amounts of water. Further, when two sheets according to the present invention are bonded to a plaster core, starch should not be used for the bond.
It will obviously be understood that the invention is in no way limited to the precise details of the compositions, materials or operations described or illustrated, since numerous variants can be envisaged without thereby departing from the scope of the present patent.
CLAIMS
1. A method of manufacturing cementitious building plates, in which reinforcing fibers are dispersed, characterized in that it comprises:
(a) admixing, in a circulating air stream, a substantially dry, water-curable cementitious material in the form of fine particles with reinforcing fibers;
(b) predicting a mobile foraminous surface;
(c) depositing the mixture of cementitious material and fibers on this foraminous surface to form a sheet;
(d) applying water to this sheet;
(e) setting the cementitious material; and
(f) drying the sheet or plate to remove any excess water.