Brevet FR2526463A1 — publié le 19831110

La présente invention concerne des matériaux composites du type panneaux sandwich autoportants, utilisables en particulier comme éléments de couverture préfabriqués pour les bâtiments, et leur procédé d'obtention. On connaît des panneaux sandwich autoportants constitués d'une âme isolante en mousse de polyuréthane ou de polyisocyanurate comprise entre une feuille métallique, par exemple en acier nervuré, et une feuille de revêtement d'étanchéité Ces panneaux sont utilisés dans l'industrie du bâtiment Ils sont notamment fabriqués par un procédé continu consistant à dérouler et conformer une feuille d'acier, à dérouler simultanément une feuille de revêtement d'étanchéité, à injecter entre les deux feuilles un polyol, un isocyanate et un agent d'expansion, à provoquer en continu la polymérisation et l'expansion de la résine et à découper à la dimension désirée le panneau obtenu Un procédé de ce genre est par exemple décrit dans le brevet français no 2 003 281. Comme feuille de revêtement d'étanchéité, on utilise avantageuse- ment une feuille de bitume ou de mélange de bitume et d'élastomère armée (c'est-à-dire comportant en son épaisseur une armature constituée par exemple par un voile de fibres de verre) Toutefois, les panneaux sandwich ainsi réalisés présentent fréquemment des défauts de surface correspondant à l'apparition de plis ou de cloques à la surface de la feuille d'étanchéi- té On peut invoquer plusieurs raisons pour expliquer l'origine de ces défauts: dégagement dans la mousse de l'agent d'expansion ou de C 02 par action de traces d'eau sur l'isocyanate, retrait de la mousse au moment du refroidissement lors de la fabrication, adhérence insuffisante entre la couche d'étanchéité et la mousse Ces défauts apparaissent soit à l'issue de la fabrication, soit ultérieurement en cours de stockage ou après mise en oeuvre Ils sont particulièrement gênants dans la mesure o ils nuisent à l'aspect de surface et/ou à la longévité des couvertures réalisées en entraînant des désordres même après application de la couche finale d'étan- chéité. La présente invention concerne de nouveaux panneaux qui peuvent être obtenus en continu sans présenter les défauts de surface constatés dans la technique antérieure Ils offrent en outre une adhérence améliorée de la feuille de revêtement d'étanchéité à la mousse. Les matériaux composites du type panneaux sandwich selon l'inven- tion comprennent une âme isolante en mousse de polyuréthane ou de polyiso- cyanurate située entre une feuille rigide et une feuille de revêtement d'étanchéité à base de bitume et ils sont caractérisés en ce qu'ils com- prennent, entre la feuille d'étanchéité et l'âme isolante en mousse, une couche de matériau fibreux. L'âme isolante des panneaux sandwich selon l'invention est cons- tituée, comme il est connu en soi, de mousse rigide de polyuréthane ou de polyisocyanurate. Les mousses de polyuréthane sont des matériaux alvéolaires à cellules fermées résultant de la réaction d'un polyesterpolyol ou d'un polyéther-polyol sur un diisocyanate ou un polyisocyanate, l'expansion se faisant au moyen d'un liquide à bas point d'ébullition En pratique la mousse s'obtient en mélangeant deux constituants liquides: un diisocyanate ou un prépolymère de diisocyanate, un prémélange fait de: un polyol, un agent d'expansion, un catalyseur (pour régler la réactivité), un agent tensio-actif (pour régler la structure cellulaire), éventuellement des additifs pour améliorer la résistance au feu. Les diisocyanates généralement utilisés sont le toluène-diiso- cyanate (TDI), le diphényl-méthane-diisocyanate (MDI), le polyméthylène- polyphényl-isocyanate (PAPI) Les polyols utilisés sont des composés à fonctions hydroxyles obtenus soit par estérification de polyacides avec les polyols (polyesters saturés) soit par action de polyols sur l'oxyde de propylène (polyéthers) L'agent d'expansion est habituellement le trichlo- rofluorométhane ou freon 11 L'eau agit sur les fonctions isocyanates avec dégagement de CO 2 qui participe à l'expansion Le catalyseur est générale- ment une amine tertiaire. Les mousses de polyisocyanurate sont obtenues en diminuant la quantité de polyol et en utilisant des catalyseurs spécifiques provoquant une trimérisation de molécules d'isocyanates. La feuille rigide utilisée pour la fabrication des panneaux sandwich conformes à l'invention est par exemple constituée par une feuille d'acier nervuré de quelques dixièmes de millimètres à quelques millimètres d'épaisseur Au lieu d'acier il peut être utilisé une feuille de matière plastique rigide ou d'un autre métal. La feuille de revêtement d'étanchéité est formée à partir de bitumes de distillation ou de bitumes oxydés ou de mélanges de bitume et d'élastomère connus en soi Les mélanges de bitume et d'élastomère com- prennent par exemple 3 à 15 % d'un élastomère tel que caoutchouc butadiène- styrène, caoutchouc nitrile, terpolymère éthylène-propylène-diène monomère, polynorbornène, ou bien 10 à 15 % de polypropylène La feuille de revête- ment d'étanchéité peut être armée c'est-à-dire comprendre dans son épaisseur un matériau fibreux tel qu'un voile de fibres de verre ou un mat de fibres polyesters. La couche de matériau fibreux utilisée selon l'invention comprend des fibres minérales (fibres de verre, fibres d'amiante) et/ou organiques (fibres synthétiques, fibres de cellulose) Par exemple on utilise avanta- geusement un mat de fibres de polyesters. La couche de matériau fibreux peut être continue, c'est-à-dire interposée entre la feuille de revêtement d'étanchéité et la mousse sur toute leur surface, ou bien discontinue, c'est-à-dire permettant des surfaces de contact direct entre la feuille de revêtement d'étanchéité et la mousse Ainsi, un mode avantageux de mise en oeuvre de l'invention consiste à utiliser une feuille de papier, à base de fibres de cellulose, comportant des perforations Avantageusement les perforations sont régu- lièrement réparties. Ainsi, contrairement à l'art antérieur o l'on utilisait une feuille souple armée comportant une armature noyée dans le bitume, on uti- lise selon l'invention une feuille de revêtement d'étanchéité comportant une couche de bitume déposée sur une des faces de l'armature, l'autre face de l'armature venant au contact de l'isolant Ceci améliore d'une part notablement l'adhérence de la feuille d'étanchéité sur la mousse (la contrainte à la rupture et la force de pelage sont considérablement aug- mentées) et joue le rôle de couche d'évacuation des gaz provenant de la mousse Par ailleurs, l'armature ainsi déposée absorbe les variations dimensionnelles dues au retrait de polymérisation et aux sollicitations thermiques en cours d'utilisation. La présente invention concerne par ailleurs un procédé pour fabriquer les panneaux selon l'invention Plus précisément on déroule et/ou conforme en continu une feuille rigide, on déroule simultanément une feuille de revêtement d'étanchéité, éventuellement armée, à base de bitume, on injecte en continu la mousse de polyuréthane ou de polyisocyanurate entre la feuille rigide et la feuille de revêtement d'étanchéité et on déroule simultanément en continu une couche de matériau fibreux entre la mousse et la feuille de revêtement d'étanchéité Ensuite on conforme le panneau à l'épaisseur voulue, on provoque le durcissement de la mousse et enfin on découpe les éléments de panneaux à la longueur désirée. Au lieu de dérouler simultanément la feuille de revêtement d'étanchéité et la couche de matériau fibreux, on peut, préalablement déposer la couche de matériau fibreux sur la feuille de revêtement d'étan- chéité et dérouler en continu l'ensemble ainsi formé, la surface libre de la couche de matériau fibreux venant au contact de la mousse. Les exemples suivants ont pour but d'illustrer l'invention. EXEMPLE 1 Pour fabriquer un panneau sandwich selon l'invention, on a conformé une feuille d'acier de 1 mm d'épaisseur par formation de nervures longitudinales et on a déroulé parallèlement à cette feuille, à une dis- tance de 60 mm, une couche de bitume oxydé déposée sur une feuille de polyester non tissé ayant une masse au m 2 de 150 grammes Entre la feuille de polyester et la tôle d'acier, on a injecté une mousse obtenue à partir d'un mélange de 44 parties de polyéther-polyol, 155 parties de polyméthy- lène-polyphényl-isocyanate (PRPI) et 31 parties de fréon 11. Le panneau ainsi obtenu présente un bel état de surface, en particulier sans présence de plis ou de cloques. Sur un échantillon de ce panneau, on a mesuré l'adhérence de la feuille de bitume à la mousse Pour une vitesse d'arrachement de 1 mn/mn, la contrainte à la rupture était de 0,8 da N/cm 2, alors que sur un panneau analogue fabriqué selon la technique de l'art antérieur, elle est dans les mêmes conditions de 0,4 da N/cm 2. Sur un échantillon du même panneau, on a mesuré la force de pelage à 90 de la couche de bitume Pour une vitesse de traction de mm/mn, la force de décohésion du bitume, sur un échantillon de 10 cm de largeur, était de 110 newtons Sur un échantillon de panneau analogue fabriqué selon l'art antérieur, la force de décohésion du bitume, mesurée dans les mêmes conditions, est de 60 newtons. Un échantillon du même panneau a été soumis à un essai de vieillissement artificiel à 70 'C pendant 120 heures La teneur en CO 2 de la mousse qui était de 0,5 % avant vieillissement est tombée à 0,05 % après vieillissement, ce qui montre que les gaz formés se sont évacués Le panneau vieilli ne présente pas de défauts de surface tels que plis ou cloques A titre de comparaison, sur un panneau de l'art antérieur soumis au même vieillissement, la teneur en CO 2 de la mousse ( 0,5 %) a légèrement augmenté au cours de l'essai et des cloques sont apparues en surface. EXEMPLE 2 On a fabriqué un panneau sandwich selon l'invention en opérant dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1 mais en remplaçant la feuille de polyester par une feuille de papier comportant des perforations circulaires de 1 cm de diamètre régulièrement réparties et représentant % de la surface La feuille de papier ainsi perforée avait une masse au m 2 de 100 grammes. Le panneau obtenu présente un bel état de surface, sans présence de plis ou de cloques L'adhérence du bitume à la mousse, mesurée comme dans l'exemple 1, correspond à une contrainte à la rupture de 0,7 da N/cm 2. REVENDICATIONS 1 Matériaux composites du type panneaux sandwich autoportants préfabriqués constitués par une âme isolante en mousse de polyuréthane ou de polyisocyanurate située entre une feuille rigide et une feuille de revêtement d'étanchéité, éventuellement armée, à base de bitume, carac- térisés en ce qu'ils comprennent entre la feuille de revêtement d'étanchéi- té et l'âme isolante en mousse, une couche de matériau fibreux. 2 Matériaux selon la revendication 1, caractérisés en ce que la couche de matériau fibreux présente des perforations. 3 Matériaux selon la revendication 2, caractérisés en ce que les perforations sont régulièrement réparties. 4 Matériaux selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisés en ce que la couche de matériau fibreux est un mat de fibres de polyesters. Matériaux selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisés en ce que la couche de matériau fibreux est une feuille de papier perforé. 6 Procédé de fabrication de matériaux composites selon l'une des revendications 1 à 5 consistant à dérouler et/ou conformer en continu une feuille rigide, à dérouler simultanément une feuille de revêtement d'étanchéité, éventuellement armée, à base de bitume, à injecter en continu une mousse de polyuréthane ou de polyisocyanurate entre ladite feuille rigide et ladite feuille de revêtement d'étanchéité, caractérisé en ce qu'on déroule simultanément en continu une couche de matériau fibreux entre la mousse et la feuille de revêtement d'étanchéité. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche de matériau fibreux est préalablement déposée sur la feuille de revêtement d'étanchéité et l'ensemble ainsi formé est déroulé en continu, la surface libre de la couche de matériau fibreux venant au contact de la mousse.