Brevet FR2997649A1 — publié le 20140509

-1- MEMBRANE PARE-VAPEUR TRICOUCHE PA/EVOH/PA La présente invention concerne l'utilisation d'un film en matière 5 plastique formé d'une couche d'EVOH co-extrudée entre deux couches de polyamide, en tant que membrane pare-vapeur. On connaît depuis de nombreuses années des membranes pare-vapeur, imperméables à l'air, dont la perméabilité à la vapeur d'eau varie en fonction de l'humidité ambiante. Pour les raisons expliquées par 10 exemple dans la demande W096/33321, on cherche à obtenir des membranes qui laissent passer facilement la vapeur d'eau lorsque l'humidité relative (HR) est élevée (80% à 100 % de HR) et qui la bloquent efficacement à faible taux d'humidité relative (50 % de HR et moins). 15 De telles membranes pare-vapeur « intelligentes » (en anglais smart vapor retarders (SVR)) sont caractérisées par la « perméance » à la vapeur d'eau, mesurée selon la norme ASTM E 96 et exprimée en perms. En Europe, il est plus courant d'exprimer la résistance d'une 20 membrane à la diffusion de la vapeur d'eau sous la forme de l'épaisseur d'une couche d'air possédant la même perméance que la membrane considérée (EN ISO 12572). Cette épaisseur est exprimée en mètres et appelée « épaisseur d'air équivalente » (Sd). Une membrane pare-vapeur est généralement considérée comme 25 étant d'autant plus intéressante et performante que sa Sd est élevée à faible humidité relative et faible à forte humidité relative. Par ailleurs, les professionnels du bâtiment souhaitent généralement que la Sd varie brusquement sur un domaine étroit d'humidité relative. Enfin, lorsque la membrane doit être utilisée dans des conditions 30 particulièrement sévères, par exemple dans des climats comportant de longues périodes froides relativement humides et seulement de courtes périodes chaudes favorables au séchage de la toiture, il est souhaitable de disposer de membranes pour lesquelles la variation de la Sd s'effectue -2- de façon abrupte à des taux d'humidité relative assez élevés, supérieurs à 65 Wo, de préférence supérieurs à 70 Wo. La Demanderesse commercialise depuis de nombreuses années des membranes pare-vapeur à base de polyamide 6 sous la dénomination commerciale de Vario KM et Vario KM Duplex. Ces membranes présentent une perméabilité à la vapeur d'eau dans des conditions humides totalement satisfaisantes. Leur résistance à la diffusion de la vapeur d'eau dans les conditions d'hiver, lorsque l'air est sec et froid, pourrait toutefois être avantageusement augmentée en vue de l'utilisation dans des conditions climatiques plus sévères. Par ailleurs, comme le montre la figure annexée, la variation de la Sd en fonction de l'humidité relative des membranes en PA6 est relativement progressive, passant d'une valeur d'environ 3 m à 20 % de HR à environ 1 m à 60 % de HR, puis à 0,2 m au-delà de 75 % de HR. On sait par ailleurs que les copolymères d'éthylène et d'alcool vinylique (EVOH) lorsqu'ils sont sous forme de membranes très fines, ont, à l'instar du polyamide, des propriétés de perméabilité à la vapeur d'eau qui varient en fonction de l'humidité ambiante. Ainsi, la demande internationale WO 2007/010388 divulgue un grand nombre de membranes pare-vapeur constituées d'EVOH ou comprenant une ou plusieurs couches d'EVOH stratifiées avec une ou plusieurs couches d'un ou plusieurs autres polymères, tels que polyamide, polypropylène, polyester, polycarbonate, polyuréthanne, poly(chlorure de vinyle), poly(alcool vinylique) et poly(éthylène-acétate de vinyle). Il existe sur le marché une large gamme d'EVOH (CAS n° 2622127-2) commercialisés, par exemple par la société Kuraray sous la dénomination commerciale EVAL®, avant tout en tant que polymères présentant un excellent effet de barrière à la diffusion d'oxygène. On peut citer à titre d'exemples les produits - EVAL® M (24 % en mole d'éthylène) ; - EVAL® L (27 % en moles d'éthylène) ; - EVAL® F, T ou 3 (32 % en mole d'éthylène) ; - EVAL® C (35 % en moles d'éthylène) ; -3- - EVAL® H (38 % en mole d'éthylène) ; - EVAL® E (44 % en moles d'éthylène) ; - EVAL® G (48 % en moles d'éthylène). Il est communément admis que les copolymères à teneur élevée en éthylène sont a priori moins intéressants pour l'application en tant que membrane pare-vapeur car ils contiennent moins de fonctions hydroxyle capables de former des liaisons hydrogène, dont on sait qu'elles sont essentielles pour l'obtention de bonnes propriétés pare-vapeur. On peut ainsi lire par exemple au paragraphe [0033] de la demande WO 2007/010388 que « la réduction de la teneur en éthylène et l'augmentation de la teneur en alcool vinylique augmente considérablement plus la perméance en atmosphère humide que la perméance en atmosphère sèche. » Cette affirmation est basée sur des résultats expérimentaux (Tableaux 5 et 6) comparant un EVOH avec 44 % d'éthylène à un autre EVOH contenant 29 % d'éthylène. Autrement dit, d'après ce document, la réduction de la teneur en éthylène accroit la différence de perméabilité à la vapeur d'eau entre l'état sec et humide d'une membrane constituée d'EVOH. La présente invention est basée sur la découverte assez surprenante que pour une couche d'EVOH stratifiée entre deux couches de polyamide, la tendance décrite dans WO 2007/010388, n'est pas vérifiée et que ce sont, au contraire, les copolymères à fort taux d'éthylène, et donc à faible concentration en liaisons hydrogène, qui donnaient les profils de perméabilités les plus intéressants. La Demanderesse a ainsi constaté qu'une membrane avec une couche centrale d'EVOH ayant une teneur en éthylène supérieure à 32 % en moles, prise en sandwich entre deux couches de polyamide, présentait un meilleur comportement de perméabilité à l'eau qu'une membrane semblable en tous points mais fabriquée avec un EVOH ayant une teneur en éthylène inférieure à 30 % en moles. La présente invention a donc pour objet une membrane pare-vapeur, destinée à être utilisée pour augmenter l'étanchéité à l'air d'un bâtiment ou d'une pièce, ladite membrane comprenant une couche active présentant une perméabilité à la vapeur d'eau qui augmente avec -4- l'humidité relative environnante, ladite couche active étant constituée d'une sous-couche centrale d'un copolymère statistique d'éthylène et d'alcool vinylique (EVOH) et de deux sous-couches extérieures de polyamide (PA), l'EVOH ayant une teneur en motifs éthylène supérieur à 32 % en moles, de préférence comprise entre 35 et 60 % en moles. La partie active des membranes de la présente invention a donc une structure à trois couches, à savoir une couche d'EVOH prise en sandwich entre deux couches de PA. Cette membrane à triple couche est de préférence une membrane obtenue de manière connue par co- extrusion des deux polymères. Le polyamide formant les deux sous-couches extérieures est de préférence choisi dans le groupe formé par le polyamide 6, le polyamide 6.6 ou le polyamide 6-6.6, ce dernier étant un copolymère statistique intermédiaire entre les deux polyamides précédents. Bien que la couche active PA/EVOH/PA présente une tenue mécanique lui permettant d'être utilisée seule, c'est-à-dire sans couche de support, il peut être intéressant, en particulier pour des couches actives de faible épaisseur (inférieure à 50 gn), de la renforcer par une structure mécanique perméable à l'air et dont la résistance à la diffusion de la vapeur d'eau est donc négligeable par rapport à celle de la couche active, imperméable à l'air. Dans un mode de réalisation la membrane pare-vapeur comprend donc en outre une couche support perméable à l'air, directement en contact avec la couche active. Cette couche support peut être une grille, une plaque perforée, une mousse à porosité ouverte ou un textile tissé ou non tissé, perméable à l'air. Il s'agit de préférence d'un textile perméable à l'air, de préférence d'un non-tissé. On peut citer à titre d'exemples de couches de support particulièrement préférées les non-tissés en fibres de polypropylène ou de polyester ou en fibres de verre. La ou les couches de support sont de préférence fixées sur la membrane active, ou couche active, par collage au moyen d'un adhésif, par exemple un adhésif à base de polyuréthanne. La membrane pare-vapeur de la présente invention ne comprend de préférence pas de couches autres que les couches décrites ci-dessus, -5- à savoir la membrane active tri-couche et la structure de renfort perméable à l'air. Pour que la membrane puisse jouer son rôle de pare-vapeur, les deux faces de la couche active doivent en effet, pour des raisons évidentes, être en contact respectivement avec l'atmosphère intérieure et extérieure. Dans un mode de réalisation préféré, la membrane pare-vapeur de la présente invention est donc constituée uniquement de la couche active PA/EVOH/PA et d'une ou deux couches de support, de préférence d'une seule couche de support, directement en contact avec la couche active. La couche active représente avantageusement au moins 30 % en poids, de préférence au moins 40 % en poids et en particulier au moins 50 % en poids de la membrane pare-vapeur. Elle a avantageusement un poids surfacique compris entre 10 et 150 g/m2, de préférence entre 20 et 120 g/m2, en particulier entre 30 et 100 g/m2. Le poids surfacique total de la membrane de la présente invention - comprenant la couche active et, éventuellement, la couche de support - est avantageusement compris entre 10 et 250 g/m2, de préférence entre 20 et 180 g/m2, en particulier entre 30 et 150 g/m2. Lorsque les trois couches de la partie active de la membrane sont co-extrudées, la compatibilité entre l'EVOH et le polyamide, en particulier les PA6, PA6.6 et PA6.6-6, est suffisante pour assurer une bonne adhésion entre les couches. La coextrusion permet de faire varier la proportion relative des deux polymères entre de larges limites sans se soucier d'éventuels problèmes d'incompatibilité constatés pour l'extrusion de mélanges d'EVOH et de polyamide. Le rapport en poids EVOH/PA de la couche active peut donc être compris entre 5/95 et 80/20. Toutefois, étant donné que l'EVOH est un polymère relativement plus cher que le polyamide et que la partie active de la membrane comporte une seule couche d'EVOH pour deux couches de PA, le rapport EVOH/PA est de préférence compris entre 10/90 et 60/40, en particulier entre 15/85 et 40/60, autrement dit la couche active de la membrane comprend de préférence plus de PA que d'EVOH. -6- Comme indiqué en introduction, la présente invention est basée sur la découverte que des EVOH ayant une teneur en éthylène relativement importante formaient des couches centrales - entre deux couches PA - plus intéressantes que des EVOH à forte teneur en alcool vinylique. Cette découverte est parfaitement opposée à l'enseignement de l'état de la technique (voir paragraphe [0033] de WO 2007/010388). La teneur en motifs dérivés d'éthylène de l'EVOH de la couche centrale de la partie active est par conséquent de préférence comprise entre 38 et 55 % en moles, en particulier entre 44 et 50 % en moles. La figure ci-jointe montre en effet que les membranes pare- vapeur avec une couche centrale d'EVOH riche en éthylène (38 % et 48 % en moles) présentent une variation très abrupte de la perméabilité à l'eau à un taux d'humidité relative élevé, de l'ordre de 65 - 70 Wo. Pour des teneurs plus faibles en éthylène (27 % en moles), cette variation se fait très progressivement, ce qui est moins intéressant dans des climats froids et humides. La couche active des membranes pare-vapeur de la présente invention a avantageusement une épaisseur totale comprise entre 20 et 100 gn, de préférence entre 25 et 80 gn, et en particulier entre 30 et 65 gn. Au-delà de 100 gn, la perméabilité en atmosphère humide des membranes devient trop faible et limite indésirablement le séchage de la structure couverte pendant les périodes chaudes et humides de l'année. Par ailleurs, le coût de production des membranes trop épaisses est inutilement élevé. En dessous d'une épaisseur de 20 gn, la résistance mécanique de la couche active devient insuffisante. La présente invention a également pour objet l'utilisation d'une membrane pare-vapeur telle que décrite ci-dessus pour augmenter l'étanchéité à l'air d'un bâtiment ou d'une pièce. Elle a plus particulièrement pour objet un procédé d'augmentation de l'étanchéité à l'air d'un bâtiment ou d'une pièce, comprenant l'application d'une membrane pare-vapeur, sur la face interne des parois du bâtiment ou de la pièce, ladite membrane pare-vapeur comprenant une couche active présentant une perméabilité à la vapeur d'eau qui augmente avec l'humidité relative environnante, ladite couche active -7- étant constituée d'une sous-couche centrale d'un copolymère statistique d'éthylène et d'alcool vinylique (EVOH) et de deux sous-couches extérieures de polyamide (PA), l'EVOH ayant une teneur en motifs éthylène supérieur à 32 % en moles, de préférence comprise entre 35 et 60 % en moles. Les bâtiments ou pièces à étanchéifier sont de préférence isolés par au moins une couche d'un isolant thermique, par exemple un matelas de fibres de verre, de fibres de roche ou de fibres naturelles, telles que des fibres cellulosiques ou des fibres de bois, et la membrane de la présente invention est alors appliquée sur la face de l'isolant thermique tournée vers l'intérieur du bâtiment ou de la pièce. La fixation de la membrane sur la paroi du bâtiment ou de la pièce ou sur la couche d'isolant thermique, peut se faire par des moyens de fixation appropriés, parfaitement connus de l'homme du métier. Ces moyens de fixation englobent par exemple les adhésifs et les moyens de fixation mécaniques. On peut citer à titre d'exemples d'adhésifs, les rubans adhésifs double-face ou les mastiques. Bien entendu, seule une très petite fraction, typiquement inférieure à 10 Wo, de préférence inférieure à 50 Wo, de la surface de la membrane sera en contact avec l'adhésif. Les moyens de fixation mécaniques utilisables sont par exemple des agrafes ou des suspentes métalliques ou plastiques. -8- Exemples Les membranes suivantes ont été fabriquées par co-extrusion d'une 5 couche d'EVOH entre deux couches de polyamide. Membrane Type de PA Teneur en Teneur en EVOH de la membrane épaisseur éthylène de l'EVOH Vario KM (comparative) PA 6 --- 0% 50 Jim A (comparative) PA 6-6.6 27 °A) en moles 15 °A) en poids 50 Jim B (comparative) PA 6-6.6 27 °A) en moles 30 °A) en poids 50 Jim 1 (selon l'invention) PA 6-6.6 38 °A) en moles 30 °A) en poids 50 Jim 2 (selon l'invention) PA 6 38 °A) en moles 30 °A) en poids 50 Jim 3 (selon l'invention) PA 6 48 °A) en moles 20 °A) en poids 30 pnn La membrane Vario KM est une membrane 100 % PA6 commercialisée par la Demanderesse. 10 Les membranes A et B comparatives ont été préparées avec un EVOH contenant seulement 27 % en moles d'éthylène, alors que les membranes 1, 2 et 3 selon l'invention utilisent un EVOH contenant 38 % ou 48 % en moles d'éthylène. L'épaisseur d'air équivalente (Sd) de ces membranes a été 15 déterminée pour différents taux d'humidité relative en suivant le protocole décrit dans la norme EN ISO 12572. Pour cela différentes conditions d'humidité relative sont réalisées des deux côtés de la membrane. L'emploi de coupelles remplies d'un dessicant (0% HR) ou d'une solution saturée de sels permet d'obtenir des 20 niveaux connus d'humidité relative (ex. solution saturée de NaCI - 75% HR). Les coupelles sont scellées avec la membrane de manière à obtenir une surface utile d'échange de 50 cm2. Les coupelles sont ensuite placées dans une enceinte climatisées (23°C +/- 0,5°C + air remué à une vitesse de 0,25 m/s) à différents niveaux d'humidité relative. 25 La différence d'humidité relative entre les deux cotés n'est jamais supérieure à 50%, de préférence comprise entre 20% et 10%, afin de simuler les conditions réelles d'un bâtiment. -9- Les coupelles sont pesées à intervalles de temps réguliers pour déterminer la quantité de vapeur d'eau ayant traversé la membrane. La mesure est considérée stable quand 5 mesures consécutives donnent des valeurs qui varient moins de 5%. La moyenne de ces 5 valeurs est employée pour calculer la perméance et l'épaisseur d'air équivalente Scl- La perméance se calcule selon la formule suivante : W = (4m/4t)/(A x 4pv) (kg/m2sPa) où : - (4m/4t) : variation masse sur l'intervalle de temps - A : surface d'échange (50 cm2) - 4pv : différence de pression de vapeur d'eau entre les deux faces de la membrane Sd se déduit de la valeur de la perméance par la formule suivante : Sd = 8a/VV OU : - 6a : perméabilité à la vapeur d'eau par rapport à la pression partielle de vapeur d'eau Ô = ,'no- l ° ( , -,1,81 a R, - T - p 273 ) A des fins de comparaison, les valeurs mesurées pour la membrane 3 (épaisseur 30 gn) ont été utilisées pour calculer les valeurs correspondantes que l'on aurait obtenues avec une membrane similaire d'une épaisseur de 50 gn. En effet Sd est proportionnel à l'épaisseur du film (d) et au facteur de résistance à la vapeur d'eau (p) : Sd = p x d. où p = 6a/6 avec8a tel que défini ci-dessus (kg/msPa) et Ô = W x d. Le graphe de la figure annexée montre l'évolution de la Sd (exprimée en mètres) en fonction de la moyenne des humidités relatives imposées de part et d'autre de la membrane. Les courbes en trait continu et discontinu correspondent respectivement à des membranes fabriquées avec du PA6 et avec du PA6-6.6. Comme déjà indiqué en introduction, la membrane Vario KM (courbe en pointillés reliant des croix) présente une évolution très progressive de la perméabilité à la vapeur d'eau, avec une valeur Sd qui passe d'environ 4 m à 15 % HR à environ 0,2 m à 90 % HR. Il en est de même pour les membranes comparatives A et B (traits reliant des triangles), qui diffèrent de la membrane Vario KM uniquement par une valeur Sd environ trois fois plus importante à faible 10 humidité. Les membranes 1, 2 et 3 selon l'invention, symbolisées par des traits reliant des cercles (38 % d'éthylène) ou des carrés (48 % d'éthylène), ont un comportement assez différent : la valeur de Sd reste élevée jusqu'à des humidités relatives d'environ 60 - 70 % et diminue 15 brusquement sur un intervalle d'humidité relative moyenne de quelques pourcents seulement. Les membranes selon l'invention se comportent ainsi comme des « vannes » commutant entre un état « fermé » à faible humidité et un état « ouvert » à forte humidité, tandis que les membranes comparatives 20 et la membrane Vario KM s'ouvrent et se ferment très progressivement. 25 REVENDICATIONS1. Membrane pare-vapeur, destinée à être utilisée pour augmenter l'étanchéité à l'air d'un bâtiment ou d'une pièce, comprenant une couche active présentant une perméabilité à la vapeur d'eau qui augmente avec l'humidité relative environnante, ladite couche active étant constituée d'une sous-couche centrale d'un copolymère statistique d'éthylène et d'alcool vinylique (EVOH), et de deux sous-couches extérieures de polyamide (PA), l'EVOH ayant une teneur en motifs éthylène supérieure à 32 % en moles, de préférence comprise entre 35 et 60 % en moles. 2. Membrane pare-vapeur selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le polyamide formant les deux sous-couches extérieures est du polyamide 6, du polyamide 6.6 ou du polyamide 6-6.6. 3. Membrane pare-vapeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre une couche support perméable à l'air, directement en contact avec la couche active. 4. Membrane pare-vapeur selon la revendication précédente, caractérisée par le fait que la couche support est un textile perméable à l'air, de préférence un non-tissé. 5. Membrane pare-vapeur selon la revendication précédente, caractérisée par le fait qu'elle est constituée uniquement de la couche active PA/EVOH/PA et d'une ou deux couches de support, de préférence d'une seule couche de support. 6. Membrane pare-vapeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le rapport en poids EVOH/PA de la couche active est compris entre 5/95 et 80/20, de préférence entre 10/90 et 60/40, en particulier entre 15/85 et 40/60. 7. Membrane pare-vapeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la teneur en motifs éthylène de l'EVOH est comprise entre 38 et 55 % en moles, de préférence entre 44 et 50 % en moles. 8. Membrane pare-vapeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la couche active présente une épaisseur totale comprise entre 20 et 100 gn, de préférence entre 25 et 80 gn, en particulier entre 30 et 65 gn. 9. Membrane pare-vapeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la couche active représente au moins 30 % en poids, de préférence au moins 40 % en poids et en particulier au moins 50 % en poids de la membrane. 10. Membrane pare-vapeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la couche active présente un poids surfacique compris entre 10 et 150 g/m2, de préférence entre 20 et 120 g/m2, en particulier entre 30 et 100 g/m2. 11. Membrane pare-vapeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'elle présente un poids surfacique compris entre 10 et 250 g/m2, de préférence entre 20 et 180 g/m2, en particulier entre 30 et 150 g/m2. 12. Procédé d'augmentation de l'étanchéité à l'air d'un bâtiment ou d'une pièce, comprenant l'application d'une membrane selon l'une quelconque des revendications précédentes, sur la face interne des parois du bâtiment ou de la pièce. 13. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le bâtiment ou la pièce comporte une couche d'isolant thermique et que la membrane est appliquée sur la face de l'isolant thermique tournée vers l'intérieur de la pièce ou du bâtiment. 14. Procédé selon la revendication 12 ou 13, caractérisé par le fait que la membrane est fixée sur la paroi ou sur la couche d'isolant thermique au moyen d'un adhésif ou de moyens de fixation mécaniques. 15. Utilisation d'une membrane selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 pour l'augmentation de l'étanchéité à l'air d'un bâtiment ou d'une pièce