Brevet FR2738253A1 — publié le 19970307

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des techniques de collage, plus particulièrement dans le domaine de l'étanchéité, et a pour objet une composition de colle sous forme d'émulsion et un procédé de préparation et de mise en oeuvre d'une telle composition. L'usage de colles et plus généralement d'agents de collage (à chaud ou à froid) est courant dans la mise en oeuvre de systèmes d'étanchéité par nappes continues. Ces systèmes d'étanchéité concernent les toitures de bâtiments, leurs façades, leurs fondations mais également tous ouvrages de construction qu'il y a lieu de protéger des intempéries ou de l'agressivité de l'eau d'une manière générale (ouvrages de génie civil, cuvelages, etc.). Les nappes citées sont constituées de matériaux polymériques (EPDM, PVC, etc.) ou de matériaux bitumineux (modifiés par des polymères ou non modifiés). Ces nappes sont amenées sur le chantier sous la forme d'éléments discontinus conditionnés en rouleaux ou pliés. Elles sont alors assemblées entre elles et aux divers autres éléments de la structure et du système total, pour former une peau étanche parfaitement continue, comprenant une ou plusieurs couches. A titre d'exemple, dans la réalisation d'un système d'étanchéité de toiture, entrent les constituants suivants : l'élément porteur (structure métallique recouverte de tôles d'acier nervurées ou dalle en béton), des panneaux d'un isolant thermique (mousse plastique ou fibres de verre ou de roche) et plusieurs types de feuilles d'étanchéité qui constitueront le pare-vapeur et les couches étanches du système. Ces différents éléments discrets doivent être assemblés entre eux selon plusieurs modes possibles, tous devant conduire à un système homogène, étanche et résistant aux contraintes mécaniques usuelles (succion du vent, déformations dues à la dilatation thermique entraînée par l'insolation, etc.). C'est pour obtenir une cohésion optimale des différents constituants de ce système, que l'on utilise, entre autres techniques, les colles. Ces dernières servent, par exemple, à: - solidariser les panneaux isolants à l'élément porteur, soit directement dans le cas de tôles d'acier nervurées, soit indirectement, après interposition d'une couche pare-vapeur, dans le cas d'une dalle de béton ou d'un local à forte hygrométrie, - coller les feuilles d'étanchéité sur lesdits panneaux isolants ou directement sur l'élément porteur lorsque l'isolation thermique n'est pas requise, - assembler entre elles ces feuilles soit dans la réalisation de la continuité de la même couche, soit dans l'assemblage de plusieurs couches. Les colles utilisées actuellement aux fins précitées sont constituées soit de liants fondus (bitume chaud par exemple), soit de solutions épaisses de liants organiques, modifiés par des polymères ou non modifiés, soit de colles réactives mono ou bicomposant. Les modes d'application ne sont bien sûr pas les mêmes pour ces différentes colles : réchauffage dans des fondoirs, puis épandage à chaud pour les premières citées ; application à froid, au moyen d'équipements adaptés tels des extrudeurs à main ou des contenants doseurs, pour les autres. Ces colles passent toutes de l'état liquide ou faiblement visqueux qui les caractérise au moment de leur mise en oeuvre, à l'état solide ou plastique. Ce n'est que lorsqu'elles ont atteint ce dernier état qu'elles sont aptes à assurer l'assemblage et la cohésion du système, état indispensable pour que ce dernier puisse remplir sa fonction de manière satisfaisante. Le passage de l'état liquide de mise en oeuvre à l'état plastique final ne doit pas prendre plus de 12 à 24 heures. Les mastics appliqués à chaud gagnent rapidement leur cohésion par refroidissement, tandis que les colles solvantées nécessitent généralement un peu plus de temps, compte tenu des délais nécessaires à l'évaporation des solvants, évaporation freinée par les couches étanches entre lesquelles ces colles sont mises en oeuvre. Les colles réactives quant à elles ne sont influencées dans leur évolution vers leur cohésion que par les conditions climatologiques, notamment température et hygrométrie. Toutefois, les colles précitées utilisées actuellement présentent un certain nombre d'inconvénients et de limitations pénalisantes, notamment dans le cadre des systèmes d'étanchéité. Ainsi, les enduits d'application à chaud peuvent ne pas être adaptés à certains cas de figure (isolants fusibles, éléments porteurs discontinus, etc.) et nécessitent impérativement une source de chaleur pour leur mise en oeuvre (pénalisant sur les chantiers). Les colles à base de solutions épaisses (mélanges colle/solvant, à faible teneur en solvant) présentent potentiellement des risques pour la santé et la sécurité des ouvriers : caractère irritant ou nocif de certains solvants utilisés et inflammabilité de ces mêmes solvants. De plus, il a également été noté que ces solvants, lors de leur évaporation, migraient dans les couches d'étanchéité et conduisaient au ramollissement et à l'affaiblissement de ces dernières. Or, on connaît déjà des agents de collage en émulsion, c'est-à-dire sous forme de globules dispersés dans une grande quantité de solvant non toxique et non nocif, notamment de l'eau. Toutefois, leur mise en oeuvre dans le cadre de l'assemblage de deux couches étanches se heurte à la difficulté majeure suivante : l'eau de l'émulsion, piégée entre deux ou plusieurs couches parfaitement étanches à l'eau, empêche la rupture normale de l'émulsion qui tarde alors à gagner sa cohésion optimale, voire n'y parvient jamais. Il a bien sûr été envisagé de rompre l'émulsion artificiellement et de manière anticipée par adjonction, avant mise en oeuvre, de composés chimiques provoquant la déstabilisation de l'équilibre émulsionnant - globules de liants, mais ces moyens se sont, jusqu'ici, révélés peu adaptés. En effet, la coalescence ainsi provoquée, en modifiant rapidement la viscosité de l'émulsion, nuit à la formation du plan de collage du fait qu'elle empêche les globules de liant ou d'agent collant de percoler dans les structures des plans devant être mutuellement contrecollés. Or, pour optimiser la qualité du plan de collage, il est important que les globules de liant ou d'agent collant puissent migrer aussi profondément que possible dans les textures des matériaux à coller. Pour que cette pénétration se fasse au mieux, la matière active de l'émulsion doit se caractériser par une excellente mobilité, d'où une stabilité dans le milieu et un taux de couverture maxima. Aucune de ces caractéristiques n'est accomplie lorsque l'émulsion a été préalablement déstabilisée, expliquant de la sorte l'échec à l'utilisation de ces systèmes. Le problème posé à la présente invention consiste notamment à pallier l'ensemble des inconvénients précité et de proposer un moyen permettant de rendre les colles en émulsion aussi performantes que les autres colles jusqu'ici couramment mises en oeuvre, tout en permettant de généraliser leur application et de contrôler les paramètres de leur action. A cet effet, la présente invention a pour principal objet une composition de colle constituée d'un liquide comportant un ou des agent(s) de collage en émulsion, caractérisée en ce qu'elle renferme également une pluralité d'inclusions matérielles présentant chacune une ou plusieurs cavités creuses susceptibles de recueillir chacune une fraction du liquide de l'émulsion, introduites dans l'émulsion peu avant sa mise en oeuvre et réparties de manière sensiblement homogène dans cette dernière. L'introduction de telles inclusions matérielles, sous forme de corps creux de faible taille, permet d'absorber le liquide de l'émulsion et de retenir ce dernier dans les cavités creuses ménagées dans ces corps. Cette absorption a pour moteur la migration capillaire d'un liquide dans une cavité allongée, notamment cylindrique, phénomène dont la vitesse est fonction de la taille des cavités, de leur forme et des tensions de surface respectives entre structure absorbante et liquide absorbé. Selon une première caractéristique de l'invention, la vitesse d'absorption du liquide de l'émulsion par les inclusions en suspension est fixée de telle manière que la stabilité de l'émulsion, et donc sa viscosité, ne soit sensiblement affectée qu'après écoulement d'une durée déterminée suivant l'introduction desdites inclusions. I1 est en effet souhaitable que l'émulsion conserve une viscosité proche de sa viscosité d'origine pendant une durée déterminée, par exemple environ deux heures, après introduction desdites inclusions matérielles. Cette disposition autorise une utilisation rationnelle, sans perte de matière, de la composition de colle après sa préparation et garantit, pendant une durée suffisante, une valeur de la viscosité telle qu'elle autorise la percolation et l'infiltration des agents collants dans l'épaisseur, au moins superficielle, des surfaces des structures à assembler. L'absorption capillaire débute en fait dès introduction des inclusions creuses dans l'émulsion, mais la vitesse à laquelle le liquide est transféré depuis l'émulsion dans lesdites inclusions peut être fixée à une valeur suffisamment faible pour que la stabilité de l'émulsion ne soit affectée qu'au bout d'un certain délai, ce délai étant suffisant pour que la colle puisse percoler au mieux. Les modifications de structure et de comportement de la colle, découlant de l'appauvrissement en liquide de l'émulsion, ne se font sentir qu'après le délai précité, qui est fonction de la vitesse à laquelle le liquide est transféré du milieu continu de l'émulsion vers les inclusions creuses et fonction également de l'état d'équilibre de l'émulsion de départ. En effet, si celle-ci est surstabilisée, les répercussions de l'appauvrissement en liquide seront plus longues à se faire sentir ; par contre si l'émulsion est normalement stabilisée, les répercussions seront relativement rapides. La vitesse de transfert du liquide vers les cavités des inclusions matérielles est, quant à elle, quasiment constante et fonction uniquement de la taille et du volume des cavités ainsi que de la tension de surface du liquide sur les parois des cavités et de la pression osmotique du liquide dans ces cavités. Afin d'éliminer d'une manière sûre la totalité du liquide de l'émulsion après une durée prédéterminée suivant l'application de la composition de colle selon l'invention, par emprisonnement dans les cavités creuses des inclusions matérielles, il peut être prévu que le volume total des cavités des inclusions matérielles introduites soit sensiblement égal ou légèrement supérieur au volume de liquide présent dans l'émulsion formant ladite composition de colle. L'élimination de la totalité du liquide de l'émulsion permet aux agents collants de développer au maximum leur propriété adhésive et d'exercer cette dernière sur la totalité de la surface des structures à assembler. En vue d'éviter toute interaction des inclusions matérielles avec les agents collants, qui pourrait éventuellement réduire les propriétés adhésives de ces derniers, ainsi qu'avec le liquide de l'émulsion, qui pourrait, le cas échéant, désagréger au plus ou moins long terme les parois desdites inclusions matérielles, ces dernières consistent préférentiellement en un matériau chimiquement inerte vis à vis des agents de collage et du liquide de l'émulsion. Conformément à une variante de réalisation de l'invention, la composition de colle peut éventuellement renfermer un mélange d'inclusions matérielles présentant des vitesses d'absorption de liquide différentes, d'où il résulte une possibilité de réglage très précis de la rupture progressive de l'émulsion, du fait de l'absorption du liquide, à une vitesse et selon un profil adapté de manière nominale avec les performances attendues des agents collants ou de collage de l'émulsion. Les inclusions matérielles utilisées dans le cadre de la présente invention pourront présenter, d'une part, diverses formes (sphérique, allongée, polyédrique, ...), structures (évidée, poreuse, ...) et configurations (alvéolaire, tubulaire, ...) et, d'autre part, des parois étanches munies d'au moins une ouverture définie ou des parois perméables, notamment poreuses. Toutefois, selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, les inclusions matérielles se présentent sous la forme de segments de fibres creuses. Plus précisément, ces segments de fibres creuses pourront comporter un diamètre extérieur de 5 à 1000 Rm, préférentiellement de 10 à 50 Rm, une épaisseur de paroi de 0,5 à 50 Rm, préférentiellement de 1 à 10 ,um et une longueur de 0,1 à 100 mm, préférentiellement de 1 à 10 mm. Cette faible taille des inclusions matérielles n'entraîne pas, même lorsqu'elles sont présentes en grande quantité, une modification de la consistance de l'émulsion ou une modification des conditions de son application (viscosité). De plus, les inclusions matérielles sous forme de fibres creuses permettent de réaliser une déstabilisation progressive de l'émulsion qui se fait selon une vitesse qu'il est possible de régler en jouant sur la taille des cavités, le nombre des fibres creuses présentes et la compatibilité des fibres creuses avec le liquide de l'émulsion. En effet, il est possible de régler très précisément, et à volonté, la vitesse d'absorption du liquide (qui va déterminer la vitesse de rupture de l'émulsion) en modifiant simplement le nombre, la géométrie, les dimensions et/ou la nature des fibres introduites. Afin d'éviter tout risque d'irritation et/ou de toxicité pour les utilisateurs et de limiter au maximum ou d'éliminer complètement son caractère inflammable, la composition de colle selon l'invention utilise avantageusement de l'eau à titre de liquide d'émulsion. Les segments de fibres creuses seront réalisés en un matériau aisément extrudable présentant les critères indiqués précédemment, notamment en un matériau minéral ou synthétique, tel que du verre ou un polymère. A titre d'exemple, il a pu être mesuré, pour des fibres de polyester, de longueur 50 mm, de diamètre extérieur 25 Rm et d'épaisseur de parois de 5 ttm, une vitesse d'absorption capillaire de 3,5 x 10-6 Rl par minute et par extrémité de fibre, pour de l'eau. La présente invention a également pour objet un procédé de préparation et de mise en oeuvre d'une composition de colle consistant essentiellement en un liquide comportant un ou des agent(s) collant(s) ou de collage en émulsion, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire dans ladite émulsion une quantité déterminée d'inclusions matérielles telles que décrites cidessus, puis à mélanger l'ensemble et enfin à appliquer le mélange résultant sur les deux ou sur l'une des deux faces à assembler par collage. Selon une autre caractéristique de l'invention, il peut également être prévu d'introduire dans la composition de colle, immédiatement avant son application, une quantité déterminée de produit chimique susceptible de précipiter au moins partiellement l'émulsion. La combinaison de l'effet immédiat dudit produit chimique et de l'action progressive des inclusions matérielles sur la stabilité et la viscosité de l'émulsion permet d'obtenir une très grande variété de comportement de l'émulsion après application. Ainsi, conformément à l'invention, il est notamment possible d'utiliser, en optimisant ses propriétés, une composition de colle telle que décrite ci-dessus pour l'assemblage d'au moins deux couches constitutives d'un système d'étanchéité à plusieurs couches et, le cas échéant, pour la fixation de ce dernier sur le support à revêtir. En effet, en introduisant une quantité déterminée (suffisante pour piéger la totalité du liquide) d'inclusions matérielles, notamment sous forme de segments de fibres creuses, dans une composition de colle de départ sous forme d'émulsion, et en homogénéisant la dispersion de ces segments dans le mélange, il est possible d'aboutir à une substance collante (formée à terme par les seuls agents de collage présents dans l'émulsion d'origine) pourvue de propriétés exceptionnelles telles que notamment, une prise en rapport avec les exigences performantielles de l'assemblage, une vitesse pouvant être parfaitement adaptée aux durées d'exécution des travaux, une absence totale de risques de mise en oeuvre (santé, feu) et une absence d'effets secondaires, notamment sur les structures assemblées (absence de ramollissement des feuilles contrecollées). Bien entendu, I'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1. Composition de colle constituée d'un liquide comportant un ou des agent(s) de collage en émulsion, caractérisée en ce qu'elle renferme également une pluralité d'inclusions matérielles présentant chacune une ou plusieurs cavités creuses susceptibles de recueillir chacune une fraction du liquide de l'émulsion, introduites dans l'émulsion peu avant sa mise en oeuvre et réparties de manière sensiblement homogène dans cette dernière. 2. Composition de colle, selon la revendication 1, caractérisée en ce que la vitesse d'absorption du liquide de l'émulsion par les inclusions est fixée de telle manière que la stabilité de l'émulsion, et donc sa viscosité, ne soit sensiblement affectée qu'après écoulement d'une durée déterminée suivant l'introduction desdites inclusions. 3. Composition de colle, selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le volume total des cavités des inclusions matérielles introduites est sensiblement égal ou légèrement supérieur au volume de liquide présent dans l'émulsion formant ladite composition de colle. 4. Composition de colle, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les inclusions matérielles consistent en un matériau chimiquement inerte vis à vis des agents de collage et du liquide de l'émulsion. 5. Composition de colle, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle renferme un mélange d'inclusions matérielles présentant des vitesses d'absorption de liquide différentes. 6. Composition de colle, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les inclusions matérielles se présentent sous la forme de segments de fibres creuses. 7. Composition de colle, selon la revendication 6, caractérisée en ce que les segments de fibres creuses comportent un diamètre extérieur de 5 à 1000 tir, préférentiellement de 10 à 50 Rm, une épaisseur de paroi de 0,5 à 50clam, préférentiellement de 1 à 10 Fm et une longueur de 0,1 à 100 mm, préférentiellement de 1 à 10 mm. 8. Composition de colle, selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que le liquide de l'émulsion est de l'eau et en ce que les segments de fibres creuses sont réalisés en un matériau minéral ou synthétique, tel que du verre ou un polymère. 9. Procédé de préparation et de mise en oeuvre d'une composition de colle consistant essentiellement en un liquide comportant un ou des agent(s) collant(s) en émulsion, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire dans ladite émulsion une quantité déterminée d'inclusions matérielles selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, puis à mélanger l'ensemble et enfin à appliquer le mélange résultant sur les deux ou sur l'une des deux faces à assembler par collage. 10. Procédé de préparation et de mise en oeuvre d'une composition de colle selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste également à introduire dans la composition de colle, immédiatement avant son application, une quantité déterminée de produit chimique susceptible de précipiter au moins partiellement l'émulsion. 11. Utilisation d'une composition de colle selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 pour l'assemblage d'au moins deux couches constitutives d'un système d'étanchéité à plusieurs couches et, le cas échéant, pour la fixation de ce dernier sur le support à revêtir.