Brevet FR2516575A1 — publié le 19830520

La présente invention se rapporte à une feuille de couverture et d'étanchéité, élastique, à haute résistance mécanique, qui consiste en au moins une couche d'étoffe nappée en matière organique, le cas échéant au moins une autre couche de nappe fibreuse ou d'étoffe nappée en matière minérale et un revêtement de bitume sur les deux faces, la ou les couches de nappes fibreuses étant imprégnées par le bitume. L'utilisation de feuilles de couverture bitumineuses pour réaliser l'étanchéité de surfaces, par exemple des toits, est connue depuis longtemps Les feuilles de couverture bitumineuses consistent habituellement en un support imprégné et/ou revêtu de bitume On utilise souvent comme matières de support des nappes fibreuses, des étoffes nappées ou des feutres en déchets textiles, par exemple de laine Toutefois, ces supports ont une faible résis- tance mécanique et n'ont presque pas d'élasticité. Pour le revêtement des feuilles de couverture bitu- mineuses connues, on utilise le bitume dit oxydé dont le comporte- ment de visco-élasticité dépend très fortement de la température. Ainsi, le bitume oxydé s'écoule facilement aux températures élevées> il subit des déformations permanentes dans l'intervalle de tempéra- ture moyen et devient fragile et cassant aux basses températures, déjà au voisinage de 00 C. Les constructions de couverture antérieures réalisées avec des feuilles de couverture bitumineuses et qui doivent être tant soit peu étanches contiennent en général plusieurs couches> souvent même plus de 5 couches du carton bitumineux simple décrit ci-dessus Malgré cela, on observe fréquemment des dommages dus au manque d'élasticité des feuilles de couverture et à des dila- tations de la couverture En outre, les frais de pose sont très élevés car il faut poser de nombreuses feuilles les unes sur les autres La fragilité des feuilles de couverture rend presque impos- sible l'exécution des travaux de couverture aux basses températures. On a déjà proposé d'améliorer la qualité des feuilles de couverture bitumineuses par utilisation de nappes ou d'étoffes de fibres de verre ou de fibres minérales, le cas échéant avec des fibres de synthèse organiques Une telle proposition est décrite 16575 dans le modèle d'utilité de la République Fédérale d'Allemagne n 7 723 547 Comparativement aux cartons de couverture utilisés antérieurement, ces matières de support ont effectivement des résistances mécaniques très supérieures mais leur allongement à la rupture est très faible et dans la plupart des cas d'environ 2 à 5 % Les variations de dimensions provoquées par la dilatation suffisent déjà à provoquer une déchirure en raison du manque d'élasticité et de la mauvaise aptitude à absorber les contraintes. On a également tenté d'améliorer les feuilles de couverture bitumineuses en introduisant des agents modifiants qui sont censés améliorer le comportement de visco-élasticité du bitume. Ainsi, dans le modèle d'utilité de la République Fédérale d'Alle- magne N O 7 905 531, on propose un mélange de bitume et d'un copo- lymère de l'éthylène On peut ainsi améliorer le comportement de viscoélasticité du bitume, en particulier sa forte dépendance à l'égard de la température, au point que les cartons de couverture obtenus peuvent être manipulés à basse température. Toutefois, pour l'amélioration de la fonction d'étan- chéité proprement dite des feuilles de couverture bitumineuses, l'amélioration de l'élasticité du bitume ne suffit pas car l'élas- ticité de la feuille d'étanchéité est essentiellement déterminée et limitée par les propriétés de la matière de support textile ou minérale Ni les cartons antérieurs fabriqués à partir de fibres résiduaires variées, ni les matières de support en verre, en nappes fibreuses ou en tissus, le cas échéant à haute résistance mécanique, ne possèdent l'élasticité nécessaire, indépendante de la température, de sorte quesur le toit, la dilatation à la chaleur peut toujours provoquer des crevasses et des défauts d'étanchéité. L'invention vise en conséquence à apporter aux feuilles bitumineuses de couverture et d'étanchéité connues en soi des * 30 améliorations permettant de les poser sans complications dans un intervalle de température étendu, sans apparition de déchirures ni de défauts d'étanchéité même après de longues durées de conser- vation sur des surfaces qui posent des problèmes, par exemple les toits plats. ^ 65 ? 5 D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description ci-après. Ces buts et avantages ont été atteints conformément à l'invention dans une feuille de couverture et d'étanchéité élas- tique, à haute résistance mécanique, qui consiste en au moins une couche d'étoffe nappée en matière organique, le cas échéant au moins une autre couche de nappe fibreuse ou d'étoffe nappée en matière minérale et un revêtement de bitume sur les deux faces, la ou les couches d'étoffes nappées étant imprégnées par le bitume, cette feuille se caractérisant en ce que l'étoffe nappée en ma- tière organique a) présente un poids superficiel de 50 à 350 g/m 2 et b) présente dans l'intervalle de température allant de -20 à + 700 C et dans l'intervalle d'une déformation (allongement) provoquée par une contrainte de tension, t 8 = 0,03 à O J 30 %, après relaxation, une déformation résiduelle permanente t dont la valeur est au maxi- on mum de ú 629 " 6226 *3 S15,5418 t% + 2,9359 * S 0,0769 et en ce que le revêtement de bitume consiste le cas échéant en un bitume élastifié par addition d'agents modifiants, par exemple des plastomères à points de transition vitreuse suffisamment bas. A cet égard, on a constaté qu'on parvenait à une amélioration particulièrement avantageuse des propriétés des feuilles d'étanchéité bitumineuses connues en utilisant les feuilles d'étoffes nappées selon l'invention dont l'élasticité a été réglée spécialement en vue de remédier aux inconvénients connus On uti- lisera avec un avantage particulier ces feuilles d'étoffes nappées en combinaison avec des types de bitumes à modification élastique. On propose comme agents modifiants des plastomères dont les points de transition vitreuse sont suffisamment bas, par exemple du poly- propylène atactique et plus particulièrement des élastomères ther- moplastiques à base de copolymères séquences styrène-butadiène (SBR). Ces derniers élastomères forment, par la combinaison des blocs rigides de styrène et des blocs élastiques de butadiène, un réseau physiquement cohérent avec une bonne élasticité, presque indépen- dante des variations de température quelconques jusqu'au point de transition vitreuse du polystyrène En mélangeant des agents modi- fiants appropriés, en particulier les copolymères séquences élas- tomères, on peut améliorer de manière permanente le comportement de viscoélasticité du bitume, et surtout sa forte dépendance à l'égard de la température Les feuilles d'étanchéité préparées avec de telles masses de bitume peuvent ttre manipulées sans com- plication même à basse température. On peut former les feuilles de couverture et d'étanchéité élastiques à une épaisseur relativement faible, et en général des épaisseurs de 2 à 8 mm sont suffisantes L'essentiel réside en ce que la surface soit toujours formée par une couche de bitume suf- fisaimunent épaisse et compacte Il est en outre avantageux de con- férer à la feuille de couverture élastique renforcée par des fibres une composition qui varie sur sa section On doit comprendre par là que la proportion des fibres renforçantes de la feuille d'étan- chéité augmente lorsqu'on se déplace vers l'intérieur Ainsi, la surface est essentiellement exempte de fibres, alors que la densité des fibres augmente progressivement vers l'intérieur. Indépendamment de la construction de la feuille de couverture ou d'étanchéité> c'est-à-dire de l'utilisation d'une ou plusieurs couches d'étoffes nappées consistant en fibres syn- thétiques hydrophobes et le cas échéant de l'utilisation addition- nelle d'une ou plusieurs couches d'étoffes nappées en matière minérale, il est essentiel selon l'invention que le support d'étoffe nappée présente une élasticité suffisamment forte pour que, dans l'intervalle de température allant de -20 et + 70 'C, et dans l'in- tervalle d'une déformation provoquée par une contrainte de ten- sion i 8 de 0,03 à 0,30, après relaxation de la tension, il présente une déformation résiduelle permanente t dont la valeur maximale est JE 29,6226 3 15 > 5418 + 2 > 9359 O0,0769 Des essais simples appropriés permettent de déterminer dans chaque cas la déformation résiduelle optimale des supports d'étoffes nappées. Les valeurs de la déformation résiduelle exigées dans l'intervalle de température allant de -20 à + 700 C présentent une importance déterminante en particulier à l'égard des contraintes permanentes subies par la feuille de couverture et d'étanchéité. On a constaté avec surprise que les propriétés d'utilisation de la feuille de couverture finie pouvaient être mesurées de manière simple par l'analyse et la définition de la matière de support. La feuille de couverture et d'étanchéité selon l'in- vention peut en principe être préparée par utilisation de mélanges bitumineux normaux; toutefois, dans de nombreux cas, il est recom- mandé d'utiliser des mélanges bitumineux à modification élastique. Cependant, dans ce cas également, le comportement d'élasticité de la feuille d'étanchéité est déterminé exclusivement par les pro- priétés élastiques définies ci-dessus de la matière de support. Dans un mode de réalisation particulièrement avanta- geux de la feuille de couverture et d'étanchéité, on utilise un support consistant pratiquement en nappes de fibres de synthèse hydrophobes Le poids au m 2 de ces nappes de fibres est de 50 à 350 g/m 2 selon l'utilisation prévue En raison du type de contrainte qui s'exerce sur un toit, il est nécessaire que les étoffes nappées utilisées comme support ne présentent pas une direction géométrique privilégiée eu égard à leurs propriétés On indiquera à ce sujet qu'une répartition des propriétés de résistance mécanique dans deux dimensions, telle qu'on la trouve dans les tissus, est très gênante. En plus de la haute élasticité décrite, la couche d'étoffe nappée proposée pour la feuille de couverture et d'étan- chéité bitumineuse présente d'autres propriétés importantes La force de traction maximale, mesurée selon la norme allemande DIN 58 857 sur des bandes de 5 cm de largeur est d'au moins 250 N, pour un poids superficiel de 100 g/m 2 L'allongement maximal sous traction est de 30 à 60 % La feuille d'étoffe nappée proposée comme support est avantageusement renforcée au moyen de cylindres de calandres lisses ou structurés Dans un mode de réalisation préféré, on utilise une étoffe nappée renforcée en deux stades opératoires, à savoir un renforcement préalable à l'aide d'une calandre chauffée puis un renforcement final à l'aide d'une dispersion de liant. Les fibres de l'étoffe nappée consistent pratiquement en fibres synthétiques hydrophobes, en particulier en fibres de polyester On obtient des résultats particulièrement avantageux avec des nappes de monofilaments continus non orientés de poly- ester. Pour certaines applications, il est recommandé d'uti- liser des feuilles de couverture et d'étanchéité bitumineuses qui, en plus des étoffes nappées textiles, contiennent des supports moins élastiques, par exemple des nappes de fibres de verre ou des tissus de verre Dans un tel cas, la feuille de support élastique en étoffe nappée textile sert de sécurité lorsque, à la suite d'un dépassement de l ali-te d'élasticité de la nappe de fibres minérales moins élastique, la feuille de couverture et d'étanchéité se briserait en l'absence de la matière de support textile Toute- fois, le support moins élastique utilisé conjointement assure, par son haut module initial, en particulier aux températures élevées de 180 à 2000 C, une bonne facilité de travail au revéte- ment dans le bain de bitume même lorsque, pour des raisons de prix, on travaille avec un support élastique très léger. Les feuilles de couverture et d'étanchéité selon l'in- vention peuvent être préparées par plusieurs procédés Le procédé par immersion dans lequel la matière de support est passée dans un bain de bitume chauffé et ainsi revêtue a donné de bons résul- tats Toutefois, la feuille d'étanchéité peut également être pré- parée par un procédé de revêtement à la calandre, la couche de bitume étant formée et appliquée en doublage sur le support dans une fente de calandre. L'élasticité nécessaire est mesurée selon le mode opératoire de l'essai de résistance mécanique des textiles de la norme allemande DIN 58 857 Les éprouvettes utilisées sont des bandes de 5 cm de largeur, avec une longueur de montage de 20 cm. Pour l'étude de l'élasticité, on allonge l'éprouvette de 10 %, 20 % ou 30 % par exemple par application de la force de traction néces- saire à cet effet On relàche ensuite la contrainte de traction de sorte que l'éprouvette peut se relaxer librement. Au bout de 10 min, on détermine la longueur résiduelle de l'éprouvette La déformation provoquée et la déformation rési- duelle sont définies par les équations suivantes L L EàL L L o o _L* Lo AL E k - L L o o dans lesquelles L O représente la longueur initiale de l'éprouvette (longueur de montage) La est la longueur de l'éprouvette sous tension L est la longueur de l'éprouvette après relaxation. L'exemple qui suit illustre l'invention sans toutefois en limiter la portée; dans cet exemple, les indications de parties et de % s'entendent en poids sauf mention contraire. Exemple On forme une nappe de filaments de polyester non orientés par filage du téréphtalate de polyéthylène en filaments sans fin qu'on évacue dans un jet d'air à l'aide d'un canal d'éva- cuation aérodynamique, avec étirage simultané, et qu'on répartit par un mouvement de pendule Le poids superficiel est de 220 g/m Cette nappe de filaments est soumise à renforcement préalable dans la fente d'une calandre à cylindres lisses chauffés à 140 C, avec formation d'une couche de 0,55 mm d'épaisseur On imprègne cette nappe de fibres au foulard par une dispersion d'un liant consistant en styrène, acide acrylique, acrylonitrile, acrylamide et acrylate de butyle La nappe fibreuse imprégnée est séchée et soumise à condensation finale à une température de 2000 C La nappe de fibres finie possède les propriétés suivantes: poids superficiel 250 g/m 2 épaisseur 0,55 mm force de traction maximale en longueur 880 N en largeur 830 N allongement maximal à la traction en longueur en largeur ci-dessus résultats L'élasticité de la matière a été contrôlée comne décrit aux températures suivantes: -20 C, + 20 C et + 701 C Les obtenus sont rapportés dans le tableau ci-après. TABLEAU Essai n Déformation provoquée 1 6 0,15 0,15 0,15 0,20 0,20 0,20 0,30 0,30 0,30 Température, C Déformation rési- duelle -20 0,0645 + 20 0,0605 + 70 0,0610 -20 0,096 + 20 0,100 + 70 0,090 -20 0,186 + 20 0,180 + 70 0,156 on tire de Pour les valeurs appliquées l'équation de déformation provoquée, s = 0,30, t$ 0,2049. O 575 56 % % 6575 REVENDICATIONS 1 Feuille de couverture et d'étanchéité élastique à haute résistance mécanique consistant en au moins une couche d'étoffe nappée en matière organique, le cas échéant au moins une autre couche de nappe fibreuse ou d'étoffe nappée en matière minérale et un revêtement de bitume sur les deux faces, la-ou les couches d'étoffes nappées étant imprégnées par le bitume, caractérisée en ce que l'étoffe nappée en matière organique a) présente un poids superficiel de 50 à 350 g/m et b) présente dans l'intervalle de température allant de -20 à + 700 C et dans l'intervalle d'une déformation (allongement) provoquée par une contrainte de tension é = 0,03 à 0,30 %, après relaxation, une déformation résiduelle permanente dont la valeur est au maximum _ 29,6226 3 15,5418 ú 2 + 2,9359 0,0769 et en ce que le revêtement de bitume consiste le cas échéant en un bitume élastifié par addition d'agents modifiants, par exemple des plastomères dont les points de transition vitreuse sont suf- fisamment bas. 2 Feuille de couverture et d'étanchéité selon la reven- dication 1, caractérisée en ce qu'elle contient plusieurs couches d'étoffes nappées, les fibres introduites par ces couches étant réparties sur la section de la feuille de manière que la surface soit essentiellement exempte de fibres et que la densité des fibres augmente progressivement vers l'intérieur. 3 Feuille de couverture et d'étanchéité selon la reven- dication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'étoffe nappée en matière organique est une étoffe nappée pratiquement hydrophobe en fibres synthétiques. 4 Feuille de couverture et d'étanchéité selon la reven- dication 3, caractérisée en ce que l'étoffe nappée en matière orga- nique est une nappe de monofilaments continus non orientés de polyester. Feuille de couverture et d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'étoffe nappée en matière organique présente un allongement maximal à la 25165-75 traction de 30 à 60 % à une force de traction maximale spécifique selon norme allemande DIN 58 857, mesurée sur des bandes de 5 cm de largeur, d'au moins 250 N pour 100 g/m 2 de poids superficiel. 6 Feuille de couverture et d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'étoffe nappée en matière organique présente une force de trac- tion maximale essentiellement égale dans toutes les directions géométriques. 7 Feuille de couverture et d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractériséeen ce que l'étoffe nappée en matière organique consiste en fibres synthétiques et est renforcée par calandrage et le cas échéant en outre par un liant. 8 Feuille de couverture et d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'étoffe nappée en matière organique contient un mélange de fibres synthé- tiques contenant lui-meme jusqu'à 25 % en poids de fibres liantes thermoplastiques servant à renforcer l'étoffe nappée. 9 Feuille de couverture et d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'étoffe nappée en matière minérale contient des fibres de verre et/ou d'amiante et/ou des fibres minérales.