Brevet FR2691995A1 — publié le 19931210

L'invention concerne un revêtement d'étanchéité de toitures, dont la fonction est de mettre la construction et l'ensemble du contenu de la construction à l'abri des intempéries, notamment de l'eau de pluie ou provenant de la fusion de la grêle et de la neige. Pour que cette fonction soit durable, le revêtement doit être le plus résistant possible aux effets de liteau de pluie (pure ou polluée), des condensats divers, des dépôts atmosphériques, des températures extrêmes et des variations de température, du rayonnement ultraviolet, des charges statiques produites par les appareils installés sur la toiture, des efforts dynamiques provoqués par l'usage de la toiture (circulation d'entretien de la toiture ou des ouvrages qui y sont placés, circulation des utilisateurs, circulation des véhicules, chocs d'objets divers...), des efforts dynamiques provoqués par le vent, des attaques d'origine animale, bactérienne et végétale, des mouvements d'origine mécanique (tassements, vibrations), thermique (dilatation, retrait) ou hygrométrique (gonflements, retrait) du support sur lequel il est établi ou transmis par ce support, ainsi que de la conjonction de ces phénomènes. Pour qu'un revêtement d'étanchéité présente un réel intérêt économique, il faut qu'il puisse être installé sur l'ouvrage à protéger dans les conditions normales d'un chantier de construction, c'est-à-dire à l'extérieur, soumis directement aux intempéries et sollicité par le personnel des corps d'état amené à y circuler. De plus, les exigences de confort des usagers et d'économies d'énergie (chauffage en saison froide, climatisation en saison chaude) conduisent, pour la majorité des constructions, à isoler thermiquement les toitures, cette isolation étant, dans le cas de toiture comportant un revêtement d'étanchéité généralement obtenue par la mise en place, directement sous le revêtement d'étanchéité, de plaques ou panneaux de matériau isolant thermique. Un revêtement d'étanchéité constitue un ouvrage continu pouvant être obtenu selon l'une des techniques suivantes - application de feuilles à base de bitume, comportant une ou des armatures, assemblées entre elles par recouvrements soudés à la flamme ou collés par bitume fondu à la chaleur, ou de feuilles en matière synthétique (PVC plastifié, EPDM, par exemple) comportant ou non une ou des armatures, assemblées entre elles par recouvrements soudés à l'air chaud, par dissolution au solvant, par une colle appropriée ou par bandes adhésives, le revêtement étant soit lié au support ou aux ouvrages sous-jacents par colle à chaud ou à froid, disposée de façon continue ou discontinue, ou par fixations mécaniques telles que vis ou clous et rondelles rigides, soit non lié au support et lesté - coulage d'asphalte à chaud en continuité en une ou plusieurs couches superposées - superposition des deux techniques précédentes ; ou - étalement de composants à l'état liquide en une ou plusieurs couches superposées et constituant une masse étanche solide soit par refroidissement, soit par évaporation de solvants, soit encore par prise chimique, le revêtement pouvant comporter une ou plusieurs armatures disposées sous les couches, entre les couches, enrobées ou imprégnées par les composants liquides. Le revêtement d'étanchéité suivant l'invention est obtenu selon cette dernière technique, par polymérisation de résines polyisocyanates modifiées, éventuellement chargées, plastifiées et pigmentées, et renforcées par une armature complexe. Un polymère présente une étanchéité à l'eau (molécule très polaire), d'autant meilleure que ses composants sont très faiblement voire non polaires, et que sa réticulation est complète diminuant ainsi la mobilité de ses chaînes moléculaires constitutives. D'autre part, il est connu de réticuler les polyisocyanates par des polyols, des polyamines ou par l'eau, un dégagement de gaz carbonique se produisant dans ce dernier cas. Les polyols présentent l'inconvénient de réagir plus lentement que l'eau, et par conséquent, leur action en milieu humide s'accompagne d'un dégagement de C02. Par contre, les polyamines présentent une bonne réactivité, des vitesses de prise de quelques minutes, et produisent les masses réticulées les moins sensibles à l'humidité. La présente invention a pour but de fournir un revêtement d'étanchéité de toiture résistant pendant de longues périodes de temps dans les conditions d'utilisation habituelles, dont la particularité consiste à présenter une sensibilité à l'humidité réduite et une imperméabilité accrue. A cet effet, l'invention a pour objet un revêtement d'étanchéité de toitures comprenant (A) une ou plusieurs couches superposées à base de résines de polyisocyanates à teneurs en isocyanates comprises entre 2 et 15% en poids, réticulées par des polyamines, et (B) une ou plusieurs armatures disposées et fixées sous la (ou les) couche(s) et/ou entre les couches, ou noyées dans la (ou les) couche(s), caractérisé en ce que la quantité de polyamines mise en oeuvre est comprise entre 50 et 90% de la quantité stoechiométrique par rapport aux groupes isocyanates. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, le revêtement d'étanchéité contient en outre - 25 à 40% en poids, par rapport au poids des résines (de polyisocyanates et de polyamines), de plastifiants; - 5 à 20% en poids, par rapport au liant organique constitué par les résines et plastifiants, de pigments minéraux; - 25 à 55% en poids, par rapport au liant organique précédemment défini, de charges (farines minérales). Suivant une caractéristique préférée, le plastifiant est constitué - de phtalates d'alkyle en Q, n étant un nombre entier de 6 à 15, de préférence 6 à 11 et comprend avantageusement du phtalate de nonyle et d'undécyle. Les polyamines utilisées sont des amines aliphatiques ou aromatiques comportant au moins deux groupes amine primaire, de préférence une polyamine aromatique; on peut citer par exemple la diéthylène triamine, la diéthyltoluène diamine, l'isophorone diamine, la méthylène dianiline, la triéthylène tétramine, la triméthyl hexaméthylène diamine. D'autre part, le revêtement d'étanchéité incorpore une armature consistant de préférence en une grille de verre surmontée d'un voile de verre. Une grille de verre est constituée d'un ensemble de fils de verre orientés dans deux directions perpendiculaires, régulièrement espacés, la distance entre deux fils parallèles voisins étant en l'occurrence de l'ordre de 2,5 mm, les fils de trame étant simplement posés sur les fils de chaîne, et collés à ceux-ci à leurs intersections. Un voile de verre consiste en fibres de verre enchevêtrées et collées, c'est-à-dire notamment en un feutre ou un mat de verre, présentant un grammage de l'ordre de 35 g/m2. De tels produits sont disponibles dans le commerce. Un second objet de la présente invention consiste en un procédé de fabrication du revêtement d'étanchéité de toitures défini précédemment, dans lequel les polyisocyanates et les polyamines sont acheminés séparément à l'état liquide en proportions contrôlées soit au moyen de deux pompes doseuses soit de façon discontinue, mélangés en buse d'injecteur ou en pot à l'aide d'un agitateur, puis appliqués sur toiture ainsi mélangés, le cas échéant par l'intermédiaire de l'armature disposée sur la toiture. L'application du mélange liquide peut être répétée avec interposition éventuelle d'armature(s), afin d'obtenir un revêtement multicouche. Cette application des constituants liquides du revêtement s'effectue à froid. Après durcissement, l'armature se trouve fixée à la partie inférieure de la couche de résine ou noyée dans cette couche. A titre d'illustration, des formulations de revêtements d'étanchéité de toitures selon la présente invention vont maintenant être décrites, les quantités étant exprimées en poids. Formule 1 : Polyisocyanate (DesmodurR) 71,5 Diamine aromatique 3,5 Oxyde de chrome (vert) 15,0 Hydroxyde d'aluminium 35,0 Ce liant est pulvérisé sur une armature non tissé polyester BIDIM(R) 100 TH à raison de 2 kg/m2, cette armature étant elle-même encollée sur un isolant en PSE. La prise est de trois heures. Formule 2 Polyisocyanate (DesmodurR) 71,5 Diamine aromatique 3,5 Oxyde de fer (rouge) 10,0 Kaolin 30,0 Ce liant est appliqué sur une ancienne étanchéité avec interposition de deux armatures : un voile de verre perforé et un tissu de verre de façon à obtenir une épaisseur de 1,5 mm. Formule 3 Polyisocyanate 71,5 Polyamine 3,5 Phtalate d'undécyle 10,0 Phtalate de nonyle et d'undécyle 15,0 Oxyde de fer (jaune) 10,0 Mica-MU* 40,0 * Marque enregistrée au nom du Comptoir de Minéraux et Matières Premières S.A. Formule 4 Polyisocyanate 71,5 Polyamine 3,5 Phtalate d'undécyle 15,0 Phtalate de nonyle et d'undécyle 10,0 Poudre d'aluminium 10,0 Carbonate de calcium Durcal* 50,0 * Marque enregistrée au nom de OMYA S.A. Les exemples suivants illustrent également la présente invention - Exemple 1 Des films de liant pour revêtements d'étanchéité de 1,5 mm d'épaisseur sont réalisés à partir de différentes formulations décrites dans le tableau cidessous, puis immergés dans l'eau pendant 7 jours. Les films sont ensuite retirés de l'eau et l'on pèse les quantités d'eau qu'ils retiennent prisonnières (reprise d'eau). Les polyisocyanates mis en oeuvre dans cet exemple sont à poids moléculaire élevé, avec un poids équivalent de 1200 environ, soit une teneur pondérale de 3,5% en isocyanate. Les polyamines mises en oeuvre sont des diamines aromatiques présentant un poids équivalent de 130, soit une teneur pondérale en azote de 11%. Les proportions et quantités sont indiquées en poids dans le tableau ci-dessous L I I 11 Taux de diamine par rapport 100% 75% 50% 25% au dosage. stoechiométrique Formule 1 - Polyisocyanate 100 100 100 100 - Diamine 10,8 8,1 5,4 2,7 Reprise d'eau (%) 2,5 1,9 2,0 3,1 Formule 2 - Formule 1 : 75% - Phtalate de dioctyle : 25% 1,9 1,8 1,7 2,0 Reprise d'eau (*) Formule 3 - Formule 2 : 100 parties - Talc : 40 parties Reprise d'eau (%) 1,6 1,1 0,8 1,4 i Ce tableau montre que la reprise d'eau est la plus faible pour des proportions sous-stoechiométriques de diamines. - Exemple 2 : Un échantillon de revêtement étanche est réalisé avec un liant constitué de 71,5% en poids des polyisocyanates utilisés à l'exemple précédent, 3,5% en poids des diamines utilisées à l'exemple précé dent, et 25% en poids de plastifiants (33% par rapport à la résine). Cet échantillon est placé pendant 15 jours dans une étuve à 70"C, sur une plaque de polystyrène expansé (PSE). En fin d'essai, on observe l'ensemble échantillon de revêtement étanche-plaque de polystyrène. On considère qu'il y a eu attaque de la plaque de polystyrène par l'échantillon quand on observe une perte de masse de l'échantillon qui a dissous le polystyrène et s'est enfoncé dedans. PLASTIFIANT : PHTALATE 0 EFFET SUR LE PSE D'ALKYLE en C8 : 25% x en C9 : 25% x en C11 : 25% x en C9 : 15% et x en Cll : 10% en C9 - C11 : 25% 0 en C9 : 15% et 0 en C9 - C11 : 10% x : attaque 0 : absence d'attaque On constate ainsi de façon surprenante l'absence d'attaque dans le cas de la mise en oeuvre d'un plastifiant constitué de phtalate de nonyle et d'undécyle même s'il est mélangé avec un phtalate d'alkyle en C9. Le revêtement d'étanchéité selon l'invention étant d'autre part appliqué à froid et non à chaud comme les revêtements classiques, il permet l'utilisation du PSE, très sensible aux températures élevées, en tant qu'isolant thermique, à condition toutefois de choisir un matériau peu conducteur de chaleur pour le support sur lequel repose le PSE. On préfèrera ainsi, par exemple, le béton et la maçonnerie à l'acier, dans le cas d'un environnement pouvant atteindre des températures élevées. Cet avantage apporté par l'invention est important, en ce sens que le PSE présente à la fois une bonne performance isolante, des caractéristiques mécaniques compatibles avec l'utilisation en toitures (résistance à la compression, à la décohésion, stabilité dimensionnelle) et un prix peu élevé. D'autre part, le revêtement d'étanchéité suivant l'invention est également compatible avec des isolants thermiques à base de laine de roche. REVENDICATIONS 1 - Revêtement d'étanchéité de toitures comprenant (A) une ou plusieurs couches superposées à base de résines de polyisocyanates à teneurs en isocyanate comprises entre 2 et 15% en poids, réticulées par des polyamines, et (B) une ou plusieurs armatures disposées et fixées sous la (ou les) couche(s), et/ou entre les couches, ou noyées dans la (ou les) couche(s), caractérisé en ce que la quantité de polyamines mise en oeuvre est comprise entre 50 et 90% de la quantité stoechiométrique. 2 - Revêtement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient en outre - 25 à 40% en poids, par rapport au poids des résines, de plastifiant(s). 3 - Revêtement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend 5 à 20% en poids par rapport au liant organique constitué par les résines et les plastifiants, de pigments minéraux. 4 - Revêtement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend 25 à 55% en poids, par rapport au liant organique, de charges minérales. 5 - Revêtement selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les plastifiants sont constitués de phtalates d'alkyles en C n, n étant un entier de 6 à 15, de préférence 6 à 11. 6 - Revêtement selon la revendication 5, caractérisé en ce que les plastifiants comprennent du phtalate de nonyle et d'undécyle. 7 - Revêtement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'armature consiste en une grille de verre surmontée d'un voile de verre. 8 - Procédé de fabrication d'un revêtement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les polyisocyanates et les polyamines sont acheminés séparément à l'état liquide, en proportions contrôlées soit au moyen de deux pompes doseuses soit de façon discontinue, mélangés en buse d'injecteur ou en pot à l'aide d'un agitateur, puis appliqués sur toiture ainsi mélangés, avec interposition éventuelle d'une armature, et le cas échéant, l'application du mélange liquide est répétée avec interposition éventuelle d'armature(s).