Brevet FR2990221A1 — publié le 20131108

La présente invention concerne un nouveau matériau isolant thermique, phonique et économique constitué de laine de paille céréalière et d'un agent liant 100% d'origine végétale et son procédé de fabrication. Il est bien connu des hommes de l'art que la paille de céréale entre dans le mode de construction et d'isolation de nos habitats. En effet depuis des milliers d'années la paille a fait son entrée dans nos murs. Tout d'abord tressée sur un lattis de bois puis enduite d'une boue argileuse afm de créer un mur appelé torchis, certaines vieilles granges datant de la révolution française sont encore debout pour témoigner de la longévité et de la résistance de ce produit. Puis vers les années 1920 avec la modernisation et la mécanisation du monde agricole, la paille de céréale est apparue compressée sous différents formats en bottes de paille. Plusieurs techniques d'utilisations de ces bottes de paille de céréale existent de nos jours. La première est appelée technique du CREB. Une maison construite en 1921 sous cette technique dans le Loiret à Montargis en est le parfait exemple. La deuxième, la plus répandue de nos jours est la technique dite Autrichienne qui consiste à prendre en sandwich la botte de paille de céréale et l'ossature bois entre les voiles travaillants. Mais ces deux techniques utilisant la botte de paille présentent des inconvénients constructifs et sanitaires. Les différents formats de la botte de paille, standards dans le monde agricole sont difficilement compatibles avec les formats standards applicables à une utilisation de la botte de paille dans l'industrie de la construction. De plus, la botte de paille de céréale utilisée en tant que tel présente une perte de la surface au sol de par ses épaisseurs de trente à cinquante centimètres selon son mode de pose, et un risque de présence de poussières, de bactéries, de champignons et d'insectes. Il est connu aussi un matériau à base de paille de céréale compressée entre deux feuilles de carton d'une très forte densité environ 380 Kg/m3 destiné aux doublages des murs et cloisons intérieures. Mais ce matériau a pour principaux inconvénients un faible pouvoir isolant ainsi qu'une masse élevée rendant difficile sa manipulation. D'autres produits connus pour leurs propriétés isolantes sont employés par l'industrie de la construction. Ils sont séparés en deux catégories en fonction de leurs origines : Isolant d'origine naturelle : tels que les fibres ou laines de bois, fibres de lin, fibres de chanvre, ouate de cellulose ...Ces produits ont pour principaux inconvénients leur consommation énergétique à la fabrication et/ou une culture non annuellement renouvelable utilisant des surfaces agricoles destinées à l'alimentation. De plus ils sont souvent liés par des fibres polyesters ou des colles dégageant des composés organiques volatils (COV) pour les isolants de faible densité. -2 Isolant d'origine minérale ou fossile : tels que la laine de verre, laine de roche, polystyrène et polyuréthane... Ces produits ont pour principaux inconvénients leur très forte consommation énergétique à la fabrication, impliquant de ce fait, une forte empreinte carbone et/ou l'appauvrissement des ressources fossiles et/ou la faible tenue dans le temps en se tassant en présence d'humidité et/ou le dégagement de fumées toxiques lors d'un incendie et peu ou pas de filière de récupération du matériau en fin de vie. Il est à constater que les époques ont chacune produit divers procédés et matériaux d'isolation thermique et phonique. Les nouvelles réglementations thermiques, de par le coût de l'énergie, l'appauvrissement des ressources fossiles et une prise de conscience des risques de changements climatiques imposent une isolation de plus en plus performante des bâtiments. Dans ce contexte, toute innovation doit respecter la démarche d'éco-conception globale dans le respect des ressources disponibles et renouvelables en incluant la gestion du bilan carbone. Au-delà de ces limites toute innovation ne présente aucune pérennité. Pour remédier aux inconvénients ci-dessus présentés la présente invention propose un nouveau matériau isolant thermique et phonique performant, constitué de laine de paille céréalière et d'un agent liant 100% d'origine végétale et son process de fabrication. Selon une première caractéristique la paille de céréale transformée en laine de paille et entrant dans la composition du matériau isolant est une agro-ressource disponible en grande quantité. Sa disponibilité autorise donc un partage harmonieux entre une utilisation alimentaire pour l'élevage, le ré-amendement des terres cultivables pour ne pas les appauvrir et une transformation en matériau agro-sourcé. De plus la paille de céréale est une ressource annuellement renouvelable et ceci sans mobiliser de surface agricole supplémentaire étant elle-même issue d'un coproduit agricole destiné à l'alimentation. La composition 100% d'origine végétale du matériau permet un stockage temporaire de CO2 dans les bâtiments et autorise un 25 compostage du matériau en fm de vie pour un ré-amendement des terres cultivables. Selon une deuxième caractéristique la laine de paille de céréale est obtenue par déstructuration mécanique du brin et des feuilles de paille de céréale. La laine de paille de céréale est appelée ainsi de par sa forte ressemblance aux laines de bois ou animales. En effet, leurs densités, leurs constitutions et sections de fibres uniques ou en faisceaux de fibres sont 30 sensiblement identiques. Cependant, les faisceaux de fibres de laine de paille de céréale présents en plus grande quantité que dans les laines de bois se différencient de par leurs plus grandes longueurs, leurs plus grandes souplesses, leurs effilochages hétérogènes et par leurs aspects plus frisés. Une meilleure cohésion et liaison des fibres de la laine de paille de céréale est ainsi obtenue, favorisant un meilleur maintien par ses entrecroisements de fibres et une forte résilience 35 lors de son utilisation dans le matériau. La laine de paille de céréale est par défmition une fibre douce, épaisse et frisée pouvant être travaillée et entrecroisée telle une laine animale. La laine de paille de céréale présente donc un meilleur pouvoir isolant pour une épaisseur réduite en rapport à une utilisation du brin de paille de céréale brut ou en botte. Selon une troisième caractéristique l'agent liant présent à un taux compris entre 8 et 50% du poids du matériau isolant est 100% d'origine végétale. De par sa composition en lignine et/ou en fécule de pomme de terre, il permet une utilisation dans l'habitat sans dégagement de composé organique volatil (COV). Le pouvoir perspirant du matériau isolant, composé de la laine de paille de céréale et de l'agent liant, permet une régulation de l'hydrométrie au sein de l'habitat sans aucune détérioration et tassement du matériau dans le temps. De plus en cas d'incendie, le matériau, de par sa densité, l'entrelacement de sa laine et la composition de son agent liant, le rendent non inflammable et sa combustion ne dégage aucun gaz toxique. Selon une quatrième caractéristique le process industriel est peu consommateur en énergie et se différencie par une très faible empreinte carbone en rapport à certains procédés, comme par exemple la fabrication des laines minérales. La présente invention est donc remarquable en ce qu'elle traite dans sa globalité les préceptes indispensables d'une innovation pérenne. Le process d'obtention du matériau isolant et du panneau est réalisé en deux phases selon les étapes suivantes : Première phase : Obtention du matériau _La botte de paille de céréale subit un traitement mécanique afm d'aérer la paille, d'extraire les poussières par aspiration et d'éliminer tous corps étrangers. La paille de céréale ainsi aérée et débarrassée de sa poussière subit un traitement sous atmosphère chaude et humide afin d'en détruire les bactéries, insectes et champignons éventuellement présents, ainsi qu'une action mécanique par friction entre deux disques rotatifs. Ce process est connu et commercialisé pour l'obtention de la laine de bois. Cependant des modifications sont apportées au process afm de le rendre compatible à la production de la laine de paille de céréale _La laine de paille de céréale est aérée sous l'action mécanique d'une cardeuse et est débarrassée des fines inférieures à 3rnm. _L'agent liant est incorporé à la laine de paille de céréale par saupoudrage. L'homogénéisation de l'enrobage à la laine de paille de céréale par l'agent liant est obtenu par cardages successifs. Ses deux composants forment ainsi le dit matériau. Deuxième phase : Transformation du matériau en panneau _Mise en volume avec répartition homogène du matériau sur tapis convoyeur. _Chauffage à coeur du matériau par vapeur sèche et calibrage entre deux plaques chauffantes jusqu'à la prise de l'agent liant. _Séchage thermique du matériau jusqu'à l'obtention d'un taux d'humidité inférieur à 20%. Selon une variante de l'invention, collage d'une feuille papier sur une ou deux des faces du matériau. Découpe du matériau pour l'obtention des panneaux. Stockage des panneaux en chambre à hydrométrie régulée afm de descendre le taux d'humidité du matériau à 15% durant le temps de prise de l'agent liant. Selon une variante de l'invention, le chauffage à coeur du matériau par vapeur sèche lors de la deuxième phase est remplacé par un chauffage à coeur par ondes électromagnétiques ; procédé consommant moins d'énergie et évitant l'hydratation du matériau par la condensation de ses vapeurs lors de sa chauffe, et générant par conséquent une économie d'énergie lors de la phase de séchage. De plus ce procédé est connu pour son pouvoir de stérilisation, garantissant ainsi une destruction totale de tous germes, bactéries, insectes et champignons éventuellement présents. Selon une variante de l'invention l'utilisation de la chaux pour ses caractéristiques adhésives et anti acariens entre dans la composition de l'agent liant en supplément ou au détriment de la lignine et/ou de la fécule de pomme de terre. Selon une variante de l'invention le matériau constitué en panneau est revêtu d'une feuille papier sur une ou deux de ses plus grandes faces, afm d'en augmenter ses propriétés mécaniques et/ou de freiner le passage de la vapeur d'eau lors de son utilisation dans le bâtiment. Selon une variante de l'invention les 4 champs du panneau sont rainurés en male/femelle pour améliorer les caractéristiques isolantes des jonctions inter-panneaux et en faciliter l'alignement Le matériau selon l'invention est particulièrement destiné à l'isolation thermique et phonique des bâtiments selon deux modes d'applications. _Le matériau isolant est insufflé dans les murs à ossature bois, ou épandu dans les combles, de la même façon et sans modification des machines connues et commercialisées pour l'insufflation des isolants vrac. _Le matériau isolant transformé en panneaux est appliqué et fixé sans contrainte supplémentaire et de la même manière que les panneaux isolants classiques. Les caractéristiques dimensionnelles du panneau isolant répondent aux standards requis par les contraintes de stockage, de manipulation et d'application dans l'industrie de la construction. Pour répondre aux exigences concernant les propriétés thermiques, phoniques, mécaniques, d'inertie thermique et, en fonction du type d'utilisation en intérieur ou en extérieur des bâtiments, les panneaux sont réalisés selon des épaisseurs pouvant aller de 4 à 300 mm et des densités de 40 à 300 Kg/m3.35 REVENDICATIONS1) Matériau isolant thermique et phonique caractérisé en ce qu'il est composé d'une laine de paille de céréale enrobée d'un agent liant 100% d'origine végétale. L'agent liant entre dans la 5 composition à un taux compris entre 8 et 50% du poids du dit matériau. Cet agent 100% d'origine végétale est composé de lignine ou de fécule de pomme de terre ou d'un mélange de ces deux derniers composants 2) Matériau selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'utilisation de la chaux entre 10 dans la composition de l'agent liant en supplément ou au détriment de la lignine et ou de la fécule de pomme de terre. 3) Procédé de fabrication du matériau selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il comporte les opérations dans l'ordre suivant : 15 _Dé-bottelage de la paille de céréale, extraction des poussières et élimination de tous corps étrangers. Une transformation des brins de paille de céréale par friction en atmosphère chaude et humide et obtention de la dite laine de paille de céréale. _Un cardage de la laine de paille de céréale et une élimination des fines inférieures à 3mm de 20 longueur. _Une incorporation de l'agent liant sous forme de poudre à la laine de céréale. Cardage et homogénéisation de l'enrobage de l'agent liant à la laine de paille de céréale. Obtention du dit : matériau. 25 4) Procédé de transformation du matériau selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 en panneau dans des épaisseurs comprises entre 4 et 300 mm et dans des densités comprises entre 40 et 300 Kg/m3 selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte les opérations dans l'ordre suivant : Mise en volume avec répartition homogène du matériau sur tapis convoyeur. 30 Chauffage à coeur du matériau par vapeur sèche et calibrage entre plaques chauffantes pour obtenir la prise de l'agent liant. Séchage thermique du matériau jusqu'à obtention d'un taux d'humidité inférieur à 20%. _Découpe du matériau pour l'obtention des panneaux. Stockage des panneaux en chambre à hydrométrie régulée. 35 5) Procédé selon la revendication 4 caractérisé par l'utilisation des ondes électromagnétiques en lieu et place de la vapeur sèche 6) Procédé de réalisation du panneau selon les revendications 4 et 5 caractérisé en ce que le panneau est revêtu sur une ou deux de ses plus grandes faces d'une feuille papier. 7) Procédé de réalisation du panneau selon les revendications 4, 5 et 6 caractérisé en ce que le panneau possède sur ses champs des bords rainurés en male/femelle. 15 20 25 30 35