Brevet FR2488639A1 — publié le 19820219

La présente invention se rapporte à l'isolation thermique dans des cas, par exemple dans des structures de bâtiments, o on désire réduire la conductivité thermique entre des surfaces espacées les unes des autres ayant entre elles un espace vide occupé par de l'air. On peut obtenir ce résultat en remplissant l'espace vide entre les sur- faces avec une matière ayant des caractéristiques appropriées de conductivité thermique et, dans le cas de structures de bâtiments d'une construction en murs à cavité, il est connu de remplir la cavité de matières isolantes telles que, par exemple, de la vermiculite expansée, de la laine minérale, du polystyrène alvéolaire ou de la mousse de polyuréthane. Les- perles de polystyrène expansé ont une structure alvéolaire et ainsi conviennent bien en principe pour l'isolation de cavités. Toutefois, leur très faible masse volumique apparente et leurs caractéristiques de poudre qui roule rendent souvent difficile d'assurer qu'elles soient retenues dans les cavités et ne s'échappent pas par les joints ou les défectuosités des murs à cavité. Une solution à ce problème décrite dans le brevet français No 78 21 049 consiste à revêtir les perles de polystyrène expansé d'un liant de latex de polymère synthétique. La présence de ce liant de latex empêche l'écoulement des perles de polystyrène par toutes ouvertures à travers les murs à cavité dans une mesure telle que tout écoulement se trouve arrêté avant le passage d'une quantité importante de perles. Dans ce cas antérieur, il est spécifié que le latex de polymère synthétique utilisé comme liant peut être n'importe quelle suspension colloïdale aqueuse de particules d'un polymère obtenu par polymérisation d'addition. Les latex cités comme étant utilisables comprennent ceux à base, par exemple, de copolymère styrène-butadiène, de copoly- mères acryliques, de polymères butadiène-acrylonitrile, de -2- copolymères de chlorure de vinylidène, de caoutchouc butyle, d'isoprène ou, de préférence, de polymères ou co- polymères d'alcanoates de vinyle, comme l'acétate de vinyle ou le propionate de vinyle. La classe de latex indiquée comme étant préférée est à base de copolymères d'acétate de vinyle, en particulier de copolymères d'acétate de vinyle avec des esters supérieurs comme le caproate de vinyle, le- laurate de vinyle et l'alpha,alpha-diméthyloctanoate de vinyle. Toutefois, dans l'isolation de cavités, le remplis- sage des cavités s'effectue souvent par l'extérieur et aux températures ambiantes, et quand on utilise dans ces opé- rations un polymère alvéolaire lié par latex, il est sou- haitable que le liant de latex fournisse une prise rapide à de basses températures ambiantes. On a trouvé que cela peut être obtenu quand le latex a une température minimale de formation de feuil de pas plus de 00C et la présente invention concerne donc un procédé pour réaliser une isolation thermique entre une multiplicité de surfaces espacées les unes des autres ayant entre elles une cavité remplie d'air, selon lequel on introduit dans la cavité des particules alvéolaires de polymère expansé et un liant de latex de polymère synthétique, caractérisé en ce que le le liant de latex a une température minimale de formation de feuil de pas plus de 0C. Tout latex ayant cette pro- priété fournira les résultats avantageux de la présente invention, mais on a trouvé que des latex particulièrement utilisables sont des copolymères d'acétate de vinyle et d'éthylène, et spécialement de tels copolymères dans lesquels la teneur en éthylène est au moins 12 % du poids du copolymère. Des perles de polystyrène expansé sont particuliè- rement utilisables comme particules de polymère alvéolaire dans le procédé selon la présente invention, mais on peut aussi utiliser d'autres types de polymères expansés alvéo- laires. Ainsi qu'il est bien connu, des particules de -3- polystyrène alvéolaire sont préparées commodément à partir de particules expansibles fabriquées sous la forme de perles par des techniques de polymérisation en suspension ou en émulsion, l'agent d'expansion tel que du pentane étant incorporé pendant ou après la polymérisation. Lors du chauffage des perles expansibles, une "pré-expansion" se produit,-donnant les particules de polystyrène alvéolaire utilisables dans le procédé selon la présente invention. La pré-expansion, une étape bien connue dans la technique du polystyrène alvéolaire, comprend le traitement par la vapeur d'eau des perles expansibles de manière à produire une expansion à environ 20 ou 30 fois leur volume initial et, durant le refroidissement, on laisse entrer de l'air dans les alvéoles individuels de manière à porter la pression interne à la pression atmosphérique. Ces parti- cules de polystyrène alvéolaire expansé ont une forme sphérique et une masse volumique apparente, à l'état tassé, de 6 à 100 grammes par litre, et des propriétés de poudre qui roule. Pour le remplissage de cavités de murs, les grosseurs de particules des perles sont comprises de ma- nière appropriée entre 1 et 10 mm, et pour cette appli- cation il est avantageux d'utiliser des perles de polysty- rène de types à auto-extinction. Un certain nombre d'additifs sont connus à cet effet, tels que des composés organiques bromés ou chlorés. Avantageusement, les particules alvéolaires de polymère expansé peuvent être introduites dans la cavité au moyen d'un pistolet mélangeur dans lequel les courants des particules et du liant de latex sont combinés dans le rapport désiré et le mélange résultant est délivré dans la cavité par la buse du pistolet. Un tel pistolet mélangeur comprend de manière appropriée un tube ou un dispositif du même genre prévu pour être relié à un réservoir à particules, tel qu'une trémie d'alimentation, et dans lequel est inséré un jet principal par lequel de l'air ou un autre fluide gazeux sous pression peut être introduit en vue d'aspirer -4- les particules le long du tube ou l'équivalent à partir du réservoir, et aussi un ou plusieurs jets supplémentaires par lesquels le latex utilisé comme liant est introduit. Un mode de réalisation particulier préféré d'un tel pis- tolet est décrit et revendiqué dans la demande de brevet hollandais N0 77 09 666. Pour le remplissage de cavités de murs,-la quantité de latex est, d'une manière appropriée, telle qu'elle fournisse 5-10 %, de préférence 6-8 O en poids de matières solides de latex, par rapport au poids des particules de polymère. La teneur en matières solides du latex lui-même peut être de 10 à 20 U en poids, tandis que le rapport en poids total des particules de polymère au latex est compris habituellement entre 10:1 et 10:10 pour ces types d'applications. Après que la cavité a été remplie par le procédé selon la présente invention, on laisse sécher et se prendre en masse le remplissage résultant. Après une évaporation suffisante d'eau, il y aura coalescence du polymère de latex sur les particules de polystyrène alvéolaire et il jouera le rôle de liant permanent. Après humidification des particules de polystyrène par le latex, avant la prise en masse, la caractéristique de poudre qui roule des par- ticules est un peu réduite, ce qui empêchera un écoulement excessif des perles. Le temps de prise de la composition - habituellement de 1/2 heure à 3 heures - dépend d'un certain nombre de facteurs, tels que la température ambiante et l'humidité relative, le libre passage de l'air et la composition et la quantité du latex que l'on utilise. En utilisant les liants de latex de polymère de la technique antérieure, la température nécessaire pour la prise était normalement d'au moins 15'C. Elle pouvait être abaissée à au moins 50C par l'addition de petites quantités, par exemple 1 à 5 % en poids par rapport au latex, d'alcools de poids moléculaire élevé comme agents de coalescence, des alcools utilisables -5étant des polyéthylène-glycols, des polypropylène-glycols et des estersalcools. Toutefois, en utilisant les latex de polymères selon la présente invention, une prise d'une rapidité acceptable est obtenue à des températures aussi basses que de 0C sans la nécessité de l'addition d'agents de coalescence. On comprendra que le procédé selon la présente invention est utilisable pour l'isolation d'une cavité quelconque limitée par au moins deux surfaces. Une appli- cation importante est l'isolation de cavités dans des bâtiments existants comportant une construction en murs à cavité par l'injection de polymère alvéolaire et de liant dans la cavité. Une autre application concerne les parpaings ou panneaux utilisés dans la construction de bâtiments qui sont formés avec des cavités de manière que leur poids soit réduit; on peut utiliser le procédé selon la présente invention pour remplir ces cavités et améliorer les pro- priétés d'isolation thermique du produit. D'autres appli- cations, y compris de nombreuses applications à l'extérieur du domaine de la construction, seront évidentes pour l'homme de l'art. L'invention est illustrée dans l'exemple-suivant. Exemple On a comparé le comportement de deux liants polymères dans le remplissage de parpaings creux avec des perles de polystyrène expansé. Le liant A était une solution aqueuse à 25 % en poids de "VeoVa" 10 ("VeoVa" est une marque déposée de Shell) contenant 4 % en poids de Texanol. "VeoVa" 10 est un ester de vinyle d'acide alpha,alpha- diméthyloctanoique d'un rapport en poids des monomères de :30, contenant 3 % en poids d'un émulsionnant anionique et ayant une teneur en matières solides de 17 % en poids et un pH de 4-4,5. Texanol est du 2,2,4-triméthyl pentane- diol-1,3-monoisobutyrate. Le liant B était un copolymère acétate de vinyle/ éthylène vendu par Vinyl Products Ltd. sous le nom -6- commercial. "Vinamul" 3252. Ce produit a une température minimale de formation de feuil de 00C, une teneur en éthy- lène de 12 % en poids, une teneur en substances non volatiles de 54-56 % et un pH de 4,5-5,0. Des échantillons des liants A et B, donc certains avaient été soumis à des cycles de congélation-décongélation, ont été dilués avec de l'eau dans le rapport de 1:1. Certains des échantillons ont été modifiés au moyen d'alcool dénaturé industriel à raison de 15 % en poids par rapport à l'eau de manière à abaisser le point de congé- lation au-dessous de -60C. (Il y a lieu de noter que l'alcool dénaturé et l'eau ont été prémélangés avant addition à l'émulsion de manière à empêcher une gélifi- cation). Enfin, des essais ont été effectués aussi sur des échantillons dilués à un rapport de 1:2 (émulsion:eau). Tous les échantillons de liants adhésifs ont été filtrés à travers un tamis en Nylon de 0,149 mm d'ouverture de maille avant les essais et, quand il y avait eu congé- lation de l'émulsion, une petite quantité de particules gélatineuses étaient éliminées par filtration à ce stade. Les émulsions diluées ont été conditionnées à de basses températures pendant jusqu'à 24 heures avant d'être pul- vérisées. (Cela a dû être incorporé dans les contraintes du programme d'essais qui exigeaient que les températures soient abaissées à des intervalles journaliers). La température de l'air dans la chambre froide était maintenue partout au moyen de grands ventilateurs qui créaient un mouvement continu de l'air: les essais de pul- vérisation ont été effectués à des températures de 5, 0 et -50C. Les buts de ces essais étaient (1) de pulvériser la charge (c'est-à-dire les perles revêtues d'adhésif à la dose correcte de 5 % par rapport au poids des perles) dans de; petitÉ murâàt cavités constitués de parpaings et de vérifier le séchage et le liage du système après 18 heures environ; -7- (2) d'évaluer la susceptibilité de pulvérisation des adhésifs et de détecter les blocages de buses dans les diverses conditions. On a conduit les essais de pulvérisation en faisant passer le liquide refroidi du pot sous pression par la canalisation à adhésif au jet de pulvérisation qui était choisi de manière à donner une grande vitesse d'écoulement. On observait régulièrement le diagramme de pulvérisation et à la fin on examinait le filtre du jet. On examinait la capacité de liage en remplissant des cavités formées entre de petits murs de parpaings non jointoyés. Les parpaings avaient des dimensions de 46 x 23 cm et les cavités avaient une dimension de quatre parpaings et la largeur moyenne du mur à cavité. Les remplissages étaient laissés jusqu'au lendemain (environ 18 heures) pour prise dans les conditions ambiantes de la chambre froide. (L'équipement de conditionnement de la chambre froide était du type à recirculation et, bien que n'introduisant pas d'air frais, produisait une très grande vitesse de mouvement de l'air). Les remplissages étaient prévus de manière à avoir une teneur en matières solides adhésives de 5 % en poids par rapport aux perles. L'équipement d'injection donnait un débit de perles sèches de 1,7 kg/min en utilisant une matière de la qualité 55 ayant une masse volumique apparente à l'état sec non tassé de 16 kg/m. Des débits d'adhésif étaient réglés à 170-180 cm3 en 30 secondes pour les adhésifs dilués à 1/1, 170 cm3 en 25 secondes pour les dilutions 1/1,5 et 170 cm3 en 20 secondes pour les dilutions 1/2. (1) Résistance mécanique du remplissage Le Tableau 1 indique les essais effectués pour étudier les résistances mécaniques des remplissages. On a évalué les résultats de ces essais de manière à les classer entre eux dans l'ordre des résistances de collage et les résultats sont présentés dans le Tableau 2. -8- Les résultats du Tableau 2 indiquent les résis- tances mécaniques relatives seulement entre les échan- tillons essayés en même temps et dans les mêmes conditions et on ne peut pas les comparer avec d'autres séries. L'inversion des résultats pour les essais à la tempé- rature ambiante effectués des jours différents indique qu'il y a seulement de petites différences entre les résistances mécaniques des systèmes. Ces essais ont montré qu'à des températures aussi basses que de -50C, des résistances mécaniques suffisantes des remplissages ont été obtenues tant avec le Liant A qu'avec le Liant B, et que la résistance mécanique augmente au cours du temps jusqu'à un maximum, mais qu'à de basses températures on obtient des remplissages plus résistants avec le Liant B qu'avec le Liant A. (2) Stabilité de pulvérisation Le Tableau 3 indique les adhésifs, les dilutions, les modifications utilisées et les températures auxquelles les essais de pulvérisation ont été effectués. Tous les essais de stabilité de pulvérisation ont donné des résultats satisfaisants. Il n'y a pas eu de signe de bouchage de filtre, de pulvérisation médiocre ou d'un mauvais diagramme de pulvérisation; sauf dans le cas du Liant B qui, quand il était modifié par l'alcool dénaturé et dilué à 1:1, a donné une pulvérisation médiocre à 00C et à -50C en raison de problèmes rhéologiques. Toutefois, cette difficulté a été complètement surmontée quand l'émulsion a été diluée dans le rapport de 2:3 (émulsion:eau). En aucun cas il n'y a eu de bouchage de filtre derrière la buse de pulvérisation: on a examiné ce dernier après chaque essai et on n'y a jamais trouvé autre chose que parfois de la saleté provenant du système de pulvérisation. Tableau 1: Essais effectués pour déterminer les résistances mécaniques des remplissages dans la cavité LIANT B LIANT A Teneur en alcool dénaturé 15% Néant 15% Dilution, (émulsion:eau) 1:1 1:2 1:1 1:2 1:1 Température de l'air, 0 C A 5 0 -5 A 5 0 -5 5 0 5 0 A 5 0 -5 Référence pour Tableau 2 b b b b d d d d f f h h k k k k Légende: A Température ambiante extérieure (environ 16-21 C) x - Le liant A contenait du Texanol à raison de 4 % en poids par rapport à l'émulsion. Note: - Le liant B dilué à 1:1 et modifié par l'alcool absolu n'a pas pu être pulvérisé à 0 C et à -5 C; on a surmonté cette difficulté en portant la dilution à 2:3 (émulsion:eau). ! ! Nb u4 oe oe ol o -10- Tableau 2: Résultats des essais (du Tableau 1) en résis- tance mécanique relative après-séchage pendant 18 heures à la température indiquée Résistance mécanique Remplissages plus résistants relative Remplissages moins résistante température Référence de l'adhésif (voir Tableau 1) Ambiante b d k C b,f k d Ambiante k d 0 C f k h d Ambiante d b k -5 C d,b d k Tableau 3: Pour montrer les adhésifs, les modifications, les dilutions et les températures des essais de stabilité de pulvérisation Liant B Liant A Teneur en alcool 15 % Néant 15 % ___énaturé_____15 %Nan 15 % jéant dénaturé Soumis à des cycles congélation/ OUI NON OUI NON NON OUI OUI décongélation. Température de l'air _ aàl plvriaton C 5 0 -5 5 0 -5 5 0 5 0 5 0 -5 5 0 5 0 àla pulvérisation, C O - 5 - 5 5 5 - 5 5 Température du ré- cipient à pulvé- risation, OC p ul5 A 0 A-5 A5 A 0 AI-5 A5 AI0 A 5 A0 A 5 A0 A-5 A5 A0 A 5 A0 A risation,_C C _____ Egalement dilution à 1:2 (émulsion:eau) + + + + + + Légende: A - Température ambiante extérieure (environ 18-23 C) x - Le liant A contenait du Texanol à raison de 4 % en poids par rapport à l'émulsion + - Tous les essais Qnt été effectués à une dilution de 1:1, ces essais ont été effectués à un rapport de dilution de 1:2 (émulsion:eau) Nota - Le liant B dilué à 1:1 et modifié par l'alcool dénaturé n'a pas pu être pulvérisé à 0 C et à -5 C; on a surmonté cette difficulté en portant la dilution à 2:3 (émulsion:eau). o0 co O of wq \o -12- REVENDICATIONS 1. Procédé pour réaliser une isolation thermique entre une multiplicité de surfaces espacées les unes des autres ayant entre elles une cavité remplie d'air, selon lequel on introduit dans la cavité des particules alvéo- 5.laires de polymère expansé et un liant de latex de polymère synthétique, caractérisé en ce que le liant de latex a une température minimale de formation de feuil de pas plus de 00C. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liant de latex est un copolymère d'acétate de vinyle et d'éthylène. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le copolymère contient au moins 12 % en poids d'éthylène. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le polymère expansé est du poly- styrène expansé. 5. Procédé selon l'une des revendications précédente- caractérisé en ce que les particules alvéolaires de polymère expansé sont introduites dans la cavité au moyen d'un pistolet mélangeur dans lequel des courants de particules alvéolaires et de liant de latex sont combinés dans le rapport désiré et le mélange résultant est délivré dans la cavité par la buse du pistolet. 6. Surfaces espacées les unes des autres ayant entre elles une isolation thermique produite par un procédé selon l'une des revendications 1 à 5.