Brevet FR2318980A1 — publié le 19770218

La présente invention concerne des matériaux convenant pour l'isolation thermique, particulièrement de bâtiments, ainsi qu un procédé de fabrication de ces matériaux. Les granules de vermiculite expansée et les nappes de fi zabres de verre sont largement utilisés pour réduire la transmission de la chaleur à travers des surfaces horizontales, par exemple des plafonds. Dans ce but, ces matériaux sont normalement posés libre ment sur la surface horizontale. Par exemple, dans le cas de plafonds, ils sont habituellement posés sur le plafond entre les solives de la toiture. Toutefois, ces deux matériaux présentent des inconvénients et, en particulier, des problèmes de manipulation. Ainsi, la vermiculite, qui se présente sous la forme de petites particules de très faible densité, a tendance a être déplacée par les courants d'air si bien que les isolations à la vermiculite perdent leur uniformité et leur efficacité au cours du temps. Par ailleurs, les nappes de fibres de verre sont manifestement peu commodes à manipuler et ont tendance a se comprimer a la longue, ce qui leur fait perdre une partie de leurs propriétés isolantes. La présente invention vise a pallier les inconvénients précités et à fournir une isolation thermique bon marché, efficace et de manipulation facile, qui ne présente en outre aucun risque d' incendie ni de toxicité. A cette fin, la présente invention prévoit des matériaux d' isolation thermique comprenant des granules d'une résine synthétique mousseuse a base de formaldéhyde enfermés dans un sac flexible. L'invention concerne aussi des bâtiments dans lesquels l'isolation thermique est réalisée au moins partiellement par un ou plusieurs de ces sacs. Bien que l'invention trouve un champ dlappli- cation particulier pour la réduction de la transmission de chaleur a travers des surfaces horizontales par placement d'un ou de plusieurs des dits sacs sur ces surfaces, d'autres applications sont également prévues, par exemple le rembourrage de l'espace mort entre les deux éléments des parois des réserves réfrigérées. Les résines synthétiques mousseuses å base de formaldéhyde possèdent de très bonnes propriétés d'isolation thermique. Elles ont aussi, en général, l'avantage d'être peu coûteuses et d'être douées d'une résistance à la flamme bonne en soi par inhérence et susceptible d'être améliorée par incorporation de retardateurs de la flamme suivant un procédé connu. Pour la réalisation de la présente invention, la résine urée-formaldéhyde est la résine préférée. Des granules mousseux de cette résine possèdent de très bonnes propriétés d'isolation thermique. On a constaté également que les gaz provenant de la décomposition thermique de cette résine éteignent la flamme, si bien que la présence de cette résine dans les bâtiments ne constitue pas un risque d'incendie et pourrait même plutôt être avantageuse du point de vue du retardement des flammes. Il est désirable que les granules aient des dimensions telles que le plus grand nombre d'entre eux possède une grandeur maximale d'au moins 2 mm et comprise de préférence entre 2 mm et 20 mm, plus particulièrement entre 3 mm et 15 mm. I1 est spécialement désirable d'éviter la présence de fines ou de poussières dans les sacs car ces matières ne contribuent pas utilement aux propriétés isolantes conférées par les sacs. Pour assurer les meilleures propriétés d'isolation thermique, les granules doivent avoir un rapport surface/volume élevé, équivalent de préférence a un poids spécifique apparent d'environ 3 6 à 12 kg/m3 (calculé sur les granules de résine secs). La Deman- deresse a constaté que l'on obtient une très bonne isolation thermique au moyen des sacs prévus par la présente invention quand les granules ont approximativement une forme que l'on peut le mieux qualifier comme ressemblant à du mais éclaté duveteux. I1 est prBférable que les granules ne contiennent pratiquement pas d'humidité libre car cela tend à augmenter le poids des sacs et à accroitre, de ce fait, le coût du transport. En outre, sous certaines conditions d'emploi, l'humidité peut se condenser dans les sacs ce qui provoque la formation d'un dépôt d'hu- midité peu agréable à la vue sur la surface intérieure des parois des sacs et, éventuellement, la croissance de moisissures dans les sacs. En vue d'éviter une accumulation indésirable d'humidité dans les sacs, ceux-ci peuvent être formés à partir d'une matière substantiellement imperméable à l'air et les fermetures peuvent être substantiellement hermétiques. Toutefois, en variante et suivant un mode préféré, les sacs sont perméables à l'air et à la vapeur d'eau. De cette façon, non seulement on empêche la formation d'un dépôt d'humidité sur la surface intérieure du sac, mais encore on réduit le danger de voir une couche de sacs former une barrière d'humidité indésirable quand ils sont mis en place, par exemple entre les solives du toit au dessus du plafond. Les granules -de résine mousseuse ont tendance à être très fragiles et facilement réduits en poussière, particulièrement quand la résine consiste en la résine urée-formaldéhyde préférée et spécialement quand les granules ont le poids spécifique appa 3 rent préféré de 6 à 12 kg/m3. Pour ce motif, quand on emploie un sac imperméable à l'air, il est désirable de retenir suffisamment d'air dans le sac scellé pour former un coussin qui empêche les granules du sac d'être écrasés sous l'effet d'une charge ap pliquée au sac, par exemple a la suite de l'empilement des sacs l'un sur l'autre pour le stockage ou le transport. Par ailleurs, il convient d'éviter l'admission d'une trop grande quantité d'air car cela pourrait conférer au sac une tendance a éclater sous 1' effet de la charge appliquée.Il est utile que la quantité d'air soit tout juste suffisante pour former le coussin nécessaire Toutefois, quand le sac est perméable a l'air, le réglage de la quantité d'air dans le sac n'est pas nécessaire. Le sac est constitué, de préférence, en une matière thermoplastique scellable à la chaleur, par exemple en polyéthylène. Si on désire que le sac soit perméable a l'air et a la vapeur d'eau et s'il est formé en une matière imperméable a l'air, par exemple en une matière thermoplastique scellable a la chaleur, on peut y arriver en pratiquant des-perforations dans la matière. Il est évident que les perforations ne doivent pas être assez grandes pour permettre au contenu du sac de s'échapper et, par contre, on peut avoir recours a une microperforation obtenue par passage d'aiguilles a travers la matière. En variante, le sac peut être formé en une matière qui est perméable en soi, par exemple une matière textile tissée ou non-tissée, notamment du nylon ou du polyester tissé ou du papier. Les dimensions du sac sont de préférence telles qu'il soit facile a manipuler. Pour l'isolation thermique de plafonds par placement entre les solives de la toiture de bâtiments, les sacs mesurent utilement 40, 50 ou 61 cm (car ces dimensions sont l'espace normal séparant les solives du toits ou toute autre longueur; une longueur d'environ 120 cm est particulièrement appropriée pour le stockage et le transport, Les autres dimensions du sac, c'est-àdire la largeur ou l'épaisseur, sont de préférence égales a au moins 4 cm pour obtenir une isolation thermique efficace. La profondeur préférée de 5 a 6 cm est équivalente, en isolation thermique, a une nappe de fibres de verre d'environ 7,62 cm. Les materiaux d'isolation thermique de la présente invention peuvent être fabriqués de diverses manières. Suivant l'un des procédés, les granules de résine mousseuse sont placés dans un sac flexible'puis le sac est fermé. Suivant un autre procédé,les granules sont placés dans une certaine longueur de tube flexible et chaque extrémité de cette longueur peut ensuite être scellée de manière à constituer le sac fermé contenant les granules.Selon encore un autre mode de réalisation, on pose une charge de granules sur la surface d'une feuille de matière flexible, on plie la feuille pour former un tube qui contient les granules ou particules et finalement on scelle chaque extrémité du tube ainsi formé et les bords longitudinaux du tube opposés au pli, de manière a constituer le sac contenant les granules. Les granules de résine mousseuse peuvent être préparés de n'importe quelle manière adéquate. Ainsi, on peut envisager de fabriquer les granules en une seule opération a partir d'un mélange de réaction moussant comprenant les ingrédients de formation de la résine et un agent moussant. Toutefois, suivant un procédé, on forme d'abord un bloc de résine mousseuse puis on réduit le bloc en granules, par exemple par morcellement. Quand on emploie ce procédé, il est important de ne pas effectuer le morcellement avant que le durcissement de la résine en bloc mousseux soit substantiellement terminé.D'une manière générale, cela signifie que le bloc doit être laissé au repos pour une période d'au moins plusieurs heures, de préférence 24 heures, a la température ambiante, ayant de le morceler; des périodes plus courtes sont acceptables si les températures sont plus élevées. Si le durcissement du bloc n'est pas suffisamment avancé, le morcellement - par tous les procédés techniques praticables essayés - conduit à une réduction substantielle ou totale du bloc en fines ou en poussière qui ne sont ni les unes ni l'autre appropriées I la production des matériaux isolants de la présente inyention. Même quand le durcissement du bloc est substantiellement terminé, la résine mousseuse est extrêmement fragile et de la prudence est nécessaire pour la manipuler et la morceler si l'on veut éviter la production de grandes quantités de fines ou de poussière inutiles, Un procédé preféré pour le morcellement du bloc, qui conduit à la production de granules ayant les dimensions et la con figuration préférées, c'est-à-dire ressemblant a du mais éclaté duveteux ayant une dimension de particules généralement de l'ordure de 2 mm à 15 mm, consiste à pousser le bloc, ou des sections coupées dans le bloc si celui-ci est passablement grand, entre les lames coupantes rotatives et au moins une lame stationnaire co-o perdante d'un appareil de morcellement, puis de faire passer le produit dans un tamis.Un morcellement exagéré conduit a la production de quantités indésirables de poussière ou de fines. Des machines de morcellement usuelles, par exemple telles que celles qui sont employées pour faire de petits cubes à partir de matières plastiques de rebut, peuvent convenir à condition que le nombre de lames coupantes et/ou stationnaires soit réduit de manière à limiter le morcellement dans la mesure acceptable. La Demanderesse a constaté que la conformation du tamis est, elle aussi, importante. L'emploi de tamis dont les perforations forment des angles aigus favorise la production indésirable de poussière ou de fines et on préfère, par conséquent, utiliser des tamis dont les perforations sont exemptes d'angles aigus,par exemple des tamis à perforations circulaires, Les dimensions des perforations sont également importantes. La Demanderesse a constaté qu'il est difficile d'obtenir de bons résultats en permanence si les perforations du tamis ont un diamètre égal ou inférieur I 25 mm. Un diamètre de 30 å 32 mm convient très bien. Les granules ont tendance I être très fragiles et doivent être manipulés avec soin. En particulier, il y a lieu d'éviter 1' abrasion des granules l'un contre l'autre-ou bien contre d'autres surfaces car cela conduit aussi aisément I la réduction des granules en poussière ou en fines. Ainsi, par exemple, le transport des granules dans un courant d'air a été reconnu inacceptable. Par contre, le transport au moyen d'un transporteur godets ou simi laire a 6té reconnu praticable. Comme indiqué plus haut, les granules utilisés dans les matériaux isolants de la présente invention sont de préférence secs, c'est-à-dire qu'ils ne contiennent pas d'humidité libre. Suivant un procédé de formation de granules préféré, on les prépare à partir d'un bloc de résine mousseuse qui est fabriqué lui-même I partir d'un mélange de réaction aqueux, L'eau ne prend aucune part chimique I la réaction et il est par conséquent nécessaire de l'é- liminer avant d'ensacher les granules. Il est possible aussi que les blocs mousseux absorbent de l'eau au cours du stockage. La Demanderesse a trouvé, de façon surprenante, qu'il est plus difficile d'éliminer efficacement l'humidité libre des granules que du bloc mousseux partir duquel les granules sont formés. L'emploi d'un gaz de dessiccation I faible vitesse ne donne généralement qu'un séchage incomplet des granules en une période de temps économique. D'autre part, l'accroissement de la vitesse du gaz de dessiccation jusqu'S un niveau auquel le séchage s'effectue I une vitesse acceptable a tendance à donner lieu 1 un effet de cheminée dans les granules en sorte qu'une petite proportion seulement de ceux-ci est exposée au gazq Il est dès lors préféra- ble d'eliminer l'humidité libre éventuelle du bloc avant de morceler celui-ci.Cela peut être effectué efficacement, en une pério- de de temps économique, en exposant le bloc I un courant de gaz sec et chaud dans un espace confiné. Comme le séchage a tendance a éliminer de la vapeur du formaldéhyde qui est un produit irritant, il est opportun que les parois entourant l'espace soient imperméa- bles I ce gaz. L'air constitue un gaz approprié pour effectuer le séchage. Les matériaux d'isolation thermique suivant la présente invention conviennent particulièrement bien pour réduire les pertes de chaleur à travers les toits des maisons, usage pour lequel ils sont opportunément placés entre les solives au-dessus du plafond, immédiatement en dessous du toit. D'autres applications sont également possibles; par exemple, les matériaux peuvent être utilisés pour améliorer l'isolation des réserves réfrigérées en rembourrant l'espace mort entre les parois de la cavité. On peut également les mettre en oeuvre pour réduire la perte de chaleur I travers les toits d'anciens bâtiments, par exemple des toits comprenant des tuiles posées sur un support de lattes et de plâtre, en plaçant les sacs contre la surface inférieure du support latté et plâtré, par exemple au moyen de liteaux enjambant les armatures du toit. Les matériaux d'isolation thermique de la présente invention ne présentent pas les inconvénients de manipulation inhérents aux nappes de fibres de verre et ne sont pas susceptibles d'être déplacés par des courants d'air. Ils sont faciles a manipuler et I transporter et présentent en outre l'avantage de pouvoir être retirés si des réparations doivent entre effectuées, puis remis en place sans que leur efficacité isolante s'en trouve affectée L'invention est présent illustrée par l'exemple ci-après, sans que la portée de l'invention en soit limitée. Exemple 136,2 litres d'une solution, formée par mélange de 100 parties en poids d'un prépolymère urée-formaldéhyde (résine Borden UL 28) avec 150 parties en poids d'eau, ont été mélangés avec 136,2 litres d'une autre solution formée par mélange de 1 partie de catalyseur acide (Borden UXJ 40) avec 30 parties d'eau, pour former 272,4 litres d'un mélange de réaction résineux. Ce mélange a été versé dans un moule et a réagi, au repos, température ambiante pour former un bloc de 7,25 m3 (256 pieds cubes) d'une résine moussante pesant environ 272 kg et contenant de l'humidité libre. Le bloc ainsi formé a été séché jusqu'a poids constant d' 3 environ 0,5 kgzm3 en l'exposant un courant d'air chauffé dans un espace confiné pendant au moins 24 heures. Le bloc séché a ensuite été coupé en sections convenables et celles-ci ont été introduites dans une machine déchiqueter comprenant un dispositif de morcellement PSI CUMBERLAND modifié de manière que son rotor cylindrique porte cinq lames également espacées autour de sa circonférence et que ces lames co-opèrent avec une seule lame fixe (stator). Entre les lames était placé un tamis métallique comprenant des perforations circulaires étroitement espacées et mesurant chacune de 30 a 32 mm de diamètre.Le matériau recueilli de la déchi- queteuse comprenait essentiellement des granules mesurant tous de 3 mm 15 mm au maximum et ressemblant I du mais éclaté duveteux. Les granules ont été transportés dans un transporteur a godets vers une trémie de stockage puis chargés dans des sacs de polyéthylène imperméable a l'air de 120 cm x 50 cm, chaque sac contenant environ 0,5 kg de granules part3. La face de chaque sac a alors été soumise I une légère pression pour enlever l'air en excès mais laisser suffisamment d'air pour former un coussin pour les particules, dans le sac après scellage, puis l'ouverture du sac a été scellée a la chaleur, Le sac obtenu mesurait approximativement 120.cm de longueur, 40 cm de largeur et environ 5 cm de profondeur, Sa conductibilité thermique mesurée en travers de l'épaisseur, conformément a la norme britannique BS874, a été estimée a 0,035 W/m. K. Soumis I la flamme, le sac a d'abord commencé I brûler puis la flamme-s'est éteinte en raison de l'action des gaz provenant de la dégradation thermique de la résine. Si l'on emploie des sacs en polyéthylène convenablement perforés, par exemple des sacs en polyéthylène microperforés, il n'est pas nécessaire de régler la quantité d'air retenue dans le sac comme il a été décrit ci-dessus. Au lieu d'employer des sacs en polyéthylène, on peut introduire les granules de résine urée-formaldéhyde mousseuse dans des sacs de papier Kraft 80 gm retardateur de la flamme. Les sacs en papier peuvent être non-perforés ou perforés comme pour les sacs en polyéthylène. REVENDICATIONS 1 Matériaux -d'isolation thermique, caractérisés en ce qu'ils comprennent des granules d'une résine synthétique mousseuse I base de formaldéhyde enfermés dans un sac flexible. 2. Matériaux d'isolation thermique suivant la revendication 1, caractérisés en ce que la résine synthétique est une résine urée-formaldéhyde. 3. Matériaux d'isolation thermique suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisés en ce que le sac est formé en une matière thermoplastique scellable I la chaleur. 4. Matériaux d'isolation thermique suivant l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisés en ce que le sac est formé en une matière perméable b l'air et a la vapeur d'eau. 5. Matériaux d'isolation thermique suivant l'une quelconque des revendications 1 3, cayactérisés en ce que le sac est formé en une matière imperméable et est perforé. 6, Matériaux d'isolation thermique suivant l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisés en ce que le sac estimperméable a l'air et a la vapeur d'eau et contient une quantité d'air suffisante pour former un coussin qui empêche les granules du sac d'être écrasés sous l'effet d'une charge appliquée au sac. 7. Matériaux d'isolation thermique suivant 1'une quelconque des revendications 1 a 6 caractérisés en ce que la profondeur du sac rempli est d'au -moins 50 ma 8. Matériaux d'isolation thermique suivant l'une quelconque des revendications 1 a 7, caractérisés en ce que les granules ne contiennent pratiquement pas d'humidité libre. 9. Matériaux d'isolation thermique suivant l'une quelconque des revendications 1 a 8, caractérisés en ce que le plus grand nombre des granules possède une grandeur maximale comprise entre 2 mm et 85 , les granules étant substantiellement exempts de fines ou de poussière, 10. Matériaux dtisolation thermique suivant l'une quelconque des revendications 1 a 9, caractérisés en ce que les granules prennent substantiellement une forme ressemblant I du mais éclaté duveteux. 11. Matériaux d'isolation thermique suivant l'une quelconque des revendications 1 a 10, caractérisés en ce que les granules ont un poids spécifique apparent de 6 I 12 kg/m3. 12. Procédé de fabrication de matériaux d'isolation thermi que tels que ceux décrits aux revendications 1 à 11,caractérisé en ce qu'on introduit les granules de résine synthétique mousseuse à base de formaldéhyde dans un sac flexible puis en ce qu'on ferme le sac. 13. Procédé de fabrication de matériaux d'isolation thermique tels que ceux décrits aux revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'on introduit les granules de résine synthétique mousseuse à base de formaldéhyde dans une longueur de tube flexible et en ce qu'on scelle chaque extrémité de ladite longueur pour former un sac scelle contenant les granules. 14. Procédé de fabrication de matériaux d'isolation thermique tels que ceux décrits aux revendications 1 a 11, caractérisé en ce qu'on place des granules de résine synthétique mousseuse à base de formaldéhyde sur une feuille flexible, en ce qu'on plie la feuille pour former un tube contenant lesdits granules et en ce qu'on scelle chaque extrémité du tube et la longueur du cOté ouvert du tube opposé au pli de manière å former un sac scellé contenant les granules. 15. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 12, 13 ou 14, caractérisé en ce que le sac est perméable a l'air et I la vapeur d'eau. 16. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 12 à 15,caractérisé en ce que la résine mousseuse est formée a partir d'un mélange de réaction aqueux et en ce que l'humidité libre est séparée de la résine mousseuse avant d'introduire les granules dans le sac. 17. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 12 à 16, caractérisé en ce que les granules sont préparés en formant un bloc de résine mousseuse puis en morcelant le bloc, l'hu midité libre éventuelle étant séparée du bloc de résine mousseuse avant de morceler celui-ci. 18. Procédé suivant la revendication 17, caractérisé en ce que l'humidité libre est éliminée du bloc en soumettant ce dernier à un courantdegaz sec et chauffé dans un espace confiné. 19. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 12 à 18, caractérisé en ce que les granules sont produits I partir d'un bloc de résine mousseuse en poussant le bloc entre les lames rotatives et au moins une lame stationnaire co-opérante d'une déchiqueteuse et en faisant passer le produit dans un tamis. 20. Procédé suivant la revendication 19, caractérisé en ce que les perforations du tamis sont exemptes d'angles aigus 21. Procédé suivant la revendication 20, caractérisé en ce que les perforations du tamis sont circulaires. 22. Procédé suivant la revendication 21, caractérisé en ce que les perforations du tamis ont plus de 25 mm de diamètre. 23. B timent dans lequel l'isolation thermique est réalisée au moyen d'au moins un sac flexible scellé contenant des granules de résine synthétique mousseuse a base de formaldéhyde comme il est revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 a 11.