Brevet FR2496144A1 — publié le 19820618

L'invention se rapporte à un panneau d'isolation thermique, utilisable en doublage de murs ou de sous-faces de toitures et de planchers, du type comportant une plaque d'un isolant en une matiere plastique alvéolaire rigide sur au moins l'une des faces de laquelle est collée une plaque de plâtre. Elle concerne encore les structures, notamment murs et sous-faces de toitures ou de planchers, pourvues d'un doublage isolant formé en faisant appel à un tel panneau. Les panneaux isolants du type comportant une plaque d'un isolant consistant en une matiere plastique alvéolaire rigide, sur au moins lune des faces de laquelle est collée une plaque de plâtre trouvent actuellement une utilisation pour l'isolation thermique des cloisonnements verticaux de bâtiments individuels et collectif ainsi que des sous-faces de toitures et de planchers de tels bâtiments. Ces panneaux isolants sont dénommés "complexes" lorsqu'ils sont constitués d'une plaque d'isolant collée sur une plaque de plâtre ou bien "sandwiches" lorsqu'une plaque d'isolant est disposée entre deux plaques de plâtre.Les panneaux dits complexes conviennent dans la plupart des cas de doublage de murs ainsi que pour le doublage des sous-faces de toitures ou de planchers, tandis que les panneaux dits sandwiches s'utilisent surtout en redressement contre des murs non droits ou encore entre locaux chauds et locaux froids (cages d'escaliers, locaux communs ou de service). Des essais de tenue au feu de tels panneaux, effectués par des organismes spécialisés, ont montré que, si les panneaux pour lesquels la plaque d'isolant est à base de polystyrene expansé, de mousse phénolique ou de mousse de polyisocyanurate présentaient une tenue au feu suffisante pour une utilisation sans risque tant dans les habitations individuelles que dans les habitations collectives, les panneaux pour lesquels la plaque d'isolant consiste en mousse de polyuréthanne ou de polychlorure de vinyle possédaient par contre une tenue au feu seulement suffisante pour une utilisation dans les habitations individuelles. Les défauts ayant amené les organismes compétents à imposer cette restriction d'utilisation aux panneaux à base de mousse de polyuréthanne ou de polychlorure de vinyle sont de deux ordres, à savoir, d'une part, une trop grande émission de fumée noire, et, d'autre part, un degré coupe-feu trop faible de l'écran plaque de plâtre durant l'essai feu normalisé (norme ISO 834) effectué sur des panneaux d'étage. La présente invention propose une modification des panneaux isolants du type précité, à savoir complexes ou sandwiches plaque d'isolant/plaque de plâtre, qui confère aux panneaux pour lesquels l'isolant consiste en mousse rigide de polyuréthanne ou de polychlorure de vinyle une tenue au feu telle qu'ils satisfont à l'essai feu normalisé et deviennent alors utilisables dans toutes les classes d'habitations, ladite modification augmentant également la tenue au feu des panneaux pour lesquels l'isolant est une matière plastique alvéolaire rigide telle que polystyrène expansé, mousse phénolique, mousse de polyisocyanurate, qui sont déjà considérés comme utilisables aussi bien dans les habitations individuelles que dans les habitations collectives. Le panneau d'isolation thermique modifié, suivant l'invention, est du type comportant-ure plaque d'un isolant en une matière plastique alvéolaire rigide sur au moins l'une des faces de laquelle est collée une plaque de plâtre, et il se caractérise en ce qu'une couche d'un silicate de métal alcalin est présente sur au moins l'une des faces en regard des plaques d'isolant et de plâtre collées l'une à l'autre. La plaque de matière plastique alvéolaire rigide joute le rôe d'isolant thermique ou d'isolant thermique et phonique. Cette matière plastique alvéolaire rigide peut être telle que mousse rigide de polyuréthanne, mousse de polychlorure de vinyle, mousse phénolique, mousse de polyisocyanurate, polystyrone expansé extrudé ou moulé. La plaque de matière plastique alvéolaire rigide peut être limitée par deux parernts comme il est bien connu dans l'art, par exemple en voile de verre ou en carton bitumineux, et elle peut inclure également une armature et/ou des fibres.L'épaisseur de la plaque de matière plastique alvéolaire rigide n'est pas critique, elle peut aller notamment de 15 millimètres à 100 millimètres et même avoir des valeurs supérieures. La plaque de plâtre peut être choisie parmi les plaques de plâtre connuesdans l'art qui sont soit du type à parements ou au contraire exemptes de parement. On peut en particulier utiliser une plaque de plâtre exempte de parement connue sous le nom de plaque de plâtre fibré, c'est-à-dire consistant en plâtre renfermant des fibres cellulosiques ou minérales. On peut également employer une plaque de plâtre cartonné, c'est-à-dire une plaque pour laquelle la couche de plâtre est limitée par deux parements de carton.L'épaisseur de la plaque de plâtre peut varier assez largement et pour les plaques de plâtre existant dans le commerce, ladite épaisseur est notamment 10 millimètres, 13 millimètres ou 15 millimètres La couche de silicate de métal alcalin présente sur au moins l'une des faces en regard des plaques d'isolant et de plâtre collées l'une à l'autre peut être avantageusement constituée d'un silicate de potassium ou de sodium. En particulier on peut constituer ladite couche par un silicate choisi parmi les silicates de potassium pour lesquels le rapport pondéral SiO2:K2O est compris entre 0,6 et 3, et de préférence entre 1,5 et 2,5, ou encore parmi les silicates de sodium pour lesquels le rapport pondéral SiO2:Na2O est compris entre 1 et 4, et de préférence entre 2 et 4. La couche de silicate de métal alcalin peut renferme une charge minérale pulvérulente compatible avec le silicate de métal alcalin utilisé, et plus particulièrement une charge siliceuse comme le talc, le kaolin, ou la vermiculitess La proportion de charge représente avantageusement 2 à 40 %, et de préférence 5 à 20 %, du poids de silicate de métal alcalin. Dans les panneaux suivant l'invention, les plaques d'isolant et de plâtre, dont l'une au moins des faces en regarc comporte la couche de silicate de metal alcalin, peuvent être collées l'une à l'autre au moyen d'une colle classique comme dans le cas des panneaux plaque d'isolant/plaque de plâtre traditionnels ne comportant pas la couche de silicate.Toutefois, dans une forme de réalisation préférée des panneaux suivant l'invention, qui s'applique lorsque l'on utilise des plaques de plâtre cartonné, les plaques d'isolant et de plâtre sont collées l'une à l'autre directement par la couche de silicate. Dans ce cas le silicate de métal alcalin peut renfermer un agent compatible avec ledit silicate et améliorant son pouvoir collant, notamment une carboxyméthylcellulose, ledit agent représentant avantageusement 0,1 à 2 %, et de préférence 0,2 à 0,8 % , du poids du silicate sec. Lorsque dans les panneaux suivant l'invention les plaques d'isolant et de plâtre, dont l'une au moins des faces en regard comporte la couche de silicate de métal alcalin, sont collées l'une à l'autre au moyen d'une colle classique, ladite couche de silicate a une épaisseur correspondant à une quantité de silicate sec allant de 30 g à 500 g, et de préférence de 5O g à 150 g, par mètre carré de surface couverte par cette couche. Lorsque les plaques d'isolant et de plâtre sont collées l'une à l'autre par la couche de silicate de métal alcalin, ladite couche de silicate présente une épaisseur correspondant à une quantité de silicate sec allant de 50 g à 800 g, et de préférence de 100 g à 400 g, par mètre carré de surface couverte par cette couche. Pour fabriquer les panneaux suivant l'invention, on peut partir des plaques d'isolant en matière plastique alvéolaire rigide et de plâtre , produites de manière connue en soi chacune de leur côté, et appliquer une couche de silicate de métal alcalin liquide, renfermant une charge ou non, sur l'une des faces en regard des plaques à coller l'une à l'autre, et de préférence sur la face de la plaque d'isolant en matière plastique alvéolaire rigide dans le cas de production d'un panneau du type complexe ou sur les deux faces de la plaque d'isolant en matière plastique alvéolaire rigide dans le cas de production d'un panneau du type sandwich. La quantité de silicate utilisée doit correspondre à l'épaisseur désirée de la couche de silicate.Le silicate peut être appliqué sur la surface de la plaque qui doit le recevoir par toute méthode connue, et notamment par enduction ou par pulvérisation. Après séchage du silicate on colle la plaque revêtue de silicate à la plaque exempte de silicate au moyen de la colle choisie, par exemple une colle contact classique à base de polychlorobutadiène, de telle sorte que la couche de silicate constitue une couche intermédiaire entre la plaque d'isolant et la plaque de plâtre. Le panneau ainsi formé est ensuite calandré, puis soumis à une opération de découpe aux dimensions appropriées. Les panneaux mis aux dimensions sont alors dirigés vers une zone de stockage où ils sont empilés et stockés quelques jours généralement au moins sept jours, avant leur utilisation. Lorsque les plaques d'isolant en matière plastique alvéolaire rigide ou les plaques de plâtre sont limitées par des parements, on peut encore appliquer la couche de silicate de métal alcalin sur le parement de la plaque de matière plastique alvéolaire rigide ou sur le parement de la plaque de plâtre préalablement à la fabrication de la plaque correspondante, puis former le panneau suivant l'invention comme décrit précédemment à partir des plaques d'isolant et de plâtre , dont l'une au moins a eu un parement traité par le silicate. Pour produire les panneaux suivant l'invention pour lesquels les plaques d'isolant en matière alvéolaire rigide et de plâtre sont collées l'une à l'autre par la couche de silicai on part de plaques de plâtre cartonné et de plaques d'isolant fabriquées de manière connue en soi chacune de leur côté, et applique une couche de silicate de métal alcalin liquide, renfermant une charge ou non et éventuellement un agent augmentant le collant comme indiqué précédemment, sur l'une des faces en regard des plaques à coller l'une à l'autre, et en particulier sur l'une des faces de la plaque de plâtre à associer à la plaque d'isolant dans le cas de production d'un panneau du type complexe ou sur l'une des faces de chacune des deux plaques de plâtre à associer à la plaque d'isolant dans 1( cas de production d'un panneau du type sandwich. La quantité de silicate liquide, éventuellement chargé, utilisée est choisie pour correspondre à l'épaisseur désirée pour la couche de silicate sec dans le panneau produit. L'application du silicate peut être réalisée par toute technique appropriée et en particulier par enduction ou par pulvérisation.Dès la fin de l'application du silicate et avant que ce dernier ne commenc à gélifier en surface, on applique la plaque non revêtue de silicate sur la plaque portant la couche de silicate de manière à ce que ladite couche de silicate forme une couche intermédia unissant lesdites plaques, et on soumet le panneau ainsi formé à un calandrage, puis à une opération de découpe aux dimension souhaitées. Les panneaux mis aux dimensions sont alors empilés et stockés comme indiqué plus haut. Les panneaux suivant l'invention peuvent être fabriqués sur les chaînes de rabrication utilisées pour produire les panneaux plaque d'isolant/plaque de plâtre du type complexes ou sandwiches en modifiant légèrement lesdites chaînes, par exemple en substituant un poste de collage au silicate au poste de collage par colle classique, ou encore en disposant un poste de revêtement par le silicate en amont du poste de collage par colle classique. Si besoin est les panneaux produits peuvent inclure un écran pare vapeur. Un tel écran est disposé avantageusement sur la face de la plaque d'isolant en regard de la plaque de plâtre. Les panneaux suivant l'invention peuvent être substitués aux panneaux d'isolation thermique traditionnels du type complexes ou sandwiches plague d'isolant en matière plastique alvéolaire rigide/plaque de plâtre pour la réalisation de aoublages isolants de murs ou de sous-faces de toitures ou de planchers. Cori.me les panneaux isolants traditionnels correspondants, les panneaux suivant l'invention peuvent se poser par collage irect ou encore par vissage sur fourrures ou chevrons lorsqu'ils sont du type complexes ou encore se monter comme des cloisons sèches entre lisse haute et lisse basse lorsqu'ils sont du type sandwiches.Pour plus de détails sur les conditions de pose des panneaux suivant l'invention on peut se reporter au document "Condntions générales d'emploi et de mise en oeuvre des complexes et sandwiches drisolation thermique intérieure plique de plâtre-isolant" publié dans CAHIERS DU CENTRE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE DU BATIMENT, N 207, Mars 1980 (cahier 1637), qui décrit les conditions d'utiiisation des panneaux traditionnels correspondants. L'invention est illustrée par l'exemple ci-après donné à titre non limitatif. EXEMPLE On réalisait trois séries de panneaux isolants plaque de plâtre/plaque d'isolant en matière plastique alvéolaire rigide du type complexes, à savoir une série de panneaux témoins (série I) et deux séries de panneaux suivant llinven- tion (séries II et III), à partir de plaques de mousse de polyuréthanne (masse volumique égale à 31 kg/m3) comportant deux parements en voile de verre, lesdites plaques ayant une épaisseur de 0,05 mètre, et de plaques de plâtre cartonné commercial d'épaisseur égale à 0,01 mètre. Série I (témoin) Pour préparer chaque panneau témoin on collait une plaque de plâtre sur l'une des faces d'une plaque de mousse de polyuréthanne en utilisant une colle au polychlorobutadiène appliquée sur ladite face de la plaque de mousse de polyuréthanne à raison de 150 g par mètre carré de surface. Le complexe formé par les deux plaques collées l'une à l'autre était ensuite soumis à une opération de calandrage puis découpé pour former un panneau de 2,60 mètres de longueur et 1,20 mètre de largeur. Les panneaux témoins ainsi obtenus étaient alors stockés pendant 7 jours avant de déterminer leurs caractéristiques. Série II On préparait une suspension de kaolin dans du silicate de potassium liquide présentant une densité de 1,32 et un rapport pondéral SiO2:K2O égal à 2,3, ladite suspension renfermant environ 10 % en poids de kaolin par rapport au silicat sec. On pulvérisait cette suspension, en quantité correspondant à 80 g de silicate sec par mètre carré de surface couverte, sur l'une des faces de plaques de mousse de polyuréthanne ayant les caractéristiques données plus haut, puis on laissait sécher la couche de silicate ainsi formée. Pour préparer chaque panneau isolant on collait ensuite une plaque de plâtre ayant les caractéristiques précitées sur la face revêtue de silicate de l'une des plaques de mousse de polyuréthanne, au moyen de la même quantité de la colle au polychlorobutadiène employée dans la serie I. Le complexe formé par les deux plaques collées l'une à l'autre était ensuite calandré puis soumis à une opération de découpe aux dimensions données pour le panneau témoin. Les panneaux obtenus étaient stockés comme indiqué pour la préparation des panneaux témoins. Série III On préparait une suspens ion de kaolin dans du silicate de potassium liquide, ladite suspension ayant les mêmes caractéristiques que la suspension utilisée dans la série II. Pour produire chaque panneau, on pulvérisait ladite suspension, en quantité correspondant à 225 g de silicate sec par mètre carré de surface couverte, sur l'une des faces d'une plaque de plâtre, puis, alors que le silicate était encore liquide et n'avait pas commencé à gélifier en surface, on appliquait la plaque de mousse de polyuréthanne sur la face revêtue de silicate de la plaque de plâtre, et soumettait ensuite le complexe formé par les deux plaques unies par la couche de silicate à un calandrage puis à une opération de découpe aux dimensions précitées. Les panneaux obtenus étaient stockés comme indiqué pour la préparation des panneaux témoins Sur les divers panneaux ainsi produits, et stockés pendant 7 jours, on déterminait les caractéristiques suivantes: - adhérence par traction perpendiculaire (obtenue à partir de la résistance à l'arrachement) - planéité - tenue au feu. Essai de déterminationde la résistance à l'arrachement Une éprouvette de 5x5 cm prélevée dans le panneau estcollée sur les faces entre deux plaques parallèles, planes, indéformables, l'une de ces plaques étant fixe et l'autre mobile. On écarte la plaque mobile de la plaque fixe dans une direction perpendiculaire aux plaques sous la'action d'une force d'intensité croissante jusqu'à obtenir la rupture de 1' éprouvette. L'adherence par traction perpendiculaire est définie comme correspondant à la force de rupture par unité de surface de l'éprouvette. Essai de contrôle de la planéité On déplace une règle de 2 mètres sur la surface du panneau et mesure au millimètre près l'écart (flèche) entre la règle et la surface, et on note l'écart maximal relevé. Essai de tenue au feu (Recommandation ISO 834) Dans cet essai on soumet le panneau à un chauffage normalisé sur la face libre de la plaque de plâtre et on détermine le temps au bout duquel la température à l'interface isolant/plâtre atteint la valeur 1400C ou encore le temps au bout duquel il y a rupture du plâtre si ce dernier temps est plus court, et d'autre part on apprécie qualitativement l'in tensité des fumées émises. Un panneau plaque dtisolant/plaque de plâtre soumis à cet essai est considéré comme présentant une tenue au feu satisfaisante si le temps au bout duquel la température à l'interface plâtre/isolant atteint 1400C est au moins égal à 15 minutes et si pendant cet intervalle il n'y a pas émission d'une quantité importante de fumées. Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau ci-après (les valeurs indiquées sont des valeurs moyennes) TABLEAU Série t (140 C) Intensité des Adhérence Planéité (minutes) fumées par traction (mm) perpendiculaire (bars) I 14 Fumées très 1,3 - 1,5 A *) 14 à 1,3 - 1,5 A (témoin) partir de 14,5 minutes II 17,15 Fumées abon- 1,3 - 1,5 A dantes à partir de 17,15 minutes III 18,45 Fumées peu abon- 1,5 - 2 A dantes à partir de 20 minutes ) A = pas de flèche mesurable En comparant les résultats de ce tableau il apparait clairement que le silicate améliore le rôle d'écran du plâtre puisque la valeur de t(1400C), c'est-à-dire du temps mis pour atteindre la température de 140 C à l'interface isolant/plâtr est améliorée de 20 à 30 % environ lorsque la couche de silica est présente. En outre lorsque le plâtre tombe partiellement totalement, le silicate forme une membrane qui recule le début d'émission des fumées et diminue le volume de celles-ci. Enfin on peut voir que le silicate peut remplacer totalement la colle classique sans nuire à la tenue mécanique du doublage voire même en l'améliorant. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation données ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes. Ainsi la charge pulvérulente que peut renfermer la couche de silicate pourrait être remplacée par une charge fibreuse. REVENDICATIONS 1 - Panneau d'isolation thermique du type comportant une plaque d'un isolant en une matière plastique alvéolaire rigide sur au moins l'une des faces de laquelle est collée une plaque de plâtre, caractérisé en ce qu'une couche d'un silicate de métal alcalin est présente sur au moins l'une des faces en regard des plaques d'isolant et de plâtre collées l'une à l'autre. 2 - Panneau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le silicate de métal alcalin est un silicate de potassium ou de sodium. 3 - Panneau suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le silicate de métal alcalin est un silicate de potassium pour lequel le rapport pondéral SiO2:K2O est compris entre 0,6 et 3, et de préférence entre 1,5 et 2,5. 4 - Panneau suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le silicate de métal alcalin est un silicate de sodium pour lequel le rapport pondéral SiO2:Na2O est compris entre 1 et 4, et de préférence entre 2 et 4. 5 - Panneau suivant l'une des revendications 1 à 4, caracté risé en ce que la couche de silicate renferme une charge minérale pulvérulente compatible avec le silicate de métal alcalin, et plus particulièrement une charge siliceuse comme le talc, le kaolin, ou la vermiculite. 6 - Panneau suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la charge représente 2 à 40 %, et de préférence 5 à 20 %, du poids du silicate de métal alcalin. 7 - Panneau suivant l'une des revendications 1 à 6, pour lequel les plaques d'isolant et de plâtre sont collées l'une à l'autre par une colle contact classique, caracté risé en ce que l'épaisseur de la couche de silicate corres pond à une quantité de silicate sec allant de 30 g à 500 g et de préférence de 50 g à 150 g, par mètre carré de surface couverte par ladite couche. 8 - Panneau suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisS en ce que les plaques d'isolant et de plâtre sont collées l'une à l'autre directement par la couche de silicate de métal alcalin, la ou les plaques de plâtre étant choisies parmi les plaques de plâtre cartonné. 9 - Panneau suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la couche de silicate renferme un agent améliorant le pouvoir collant du silicate et compatible avec ledit sili cate, et notamment une carboxyméthylcellulose. 10- Panneau suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la quantité dudit agent représente 0,1 à 2 %, et de pré férence 0,2 à 0,8 %, du poids de silicate sec 11- Panneau suivant l'une des revendications 8 à 10, caracté risé en ce que l'épaisseur de la couche desilicate correspond à une quantité de silicate sec allant de 50 g à 800 g, et de préférence de 100 g à 400 g, par mètre carré de surface couverte par ladite couche. 12- Panneau suivant l'une des revendications 1 à 11, caracté- risé en ce que la matière plastique alvéolaire rigide constituant l'isolant est telle que mousse rigide de poly uréthanne, mousse de polychlorure de vinyle, mousse phéno lique, mousse de-polyisocyanurate, polystyrène expansé extrudé ou moulé. 13- Panneau suivant l'une des revendications 1 à 7, caracté risé en ce que la ou les plaques de plâtre sont des plaques de plâtre fibré ou des plaques de plâtre cartonné. 14- Structures, notamment murs et sous-faces de toitures-ou de planchers présentant un doublage isolant formé de panneaux isolants du type plaque d'isolant/plaque de plâtre, caractérisées en ce que lesdits panneaux consistent en panneaux suivant l'une des revendications 1 à 13.