Brevet FR2990223A1 — publié le 20131108

BLOC DE CONSTRUCTION THERMIQUEMENT ISOLANT L'invention concerne un bloc de construction thernniquennent isolant, plus particulièrement un bloc isolant comprenant un panneau isolant sous vide, et son procédé de fabrication. De nombreux travaux actuels portent sur la recherche de nouveaux matériaux, utilisables dans le domaine de la construction et dont les performances isolantes sont améliorées. Des blocs tels que les briques ou les parpaings allégés comportent souvent des cavités, ce qui, d'une part, les rend plus légers et donc plus faciles à manipuler et d'autre part, leur confère des propriétés isolantes légèrement améliorées. Lorsque ces cavités sont remplies avec de l'air, les performances isolantes du bloc restent assez médiocres. Afin de palier à ce problème, la demande de brevet EP 2 180 111 décrit un bloc de construction isolant comprenant une ou plusieurs cavités remplies d'isolant thermique à base de fibres minérales et de silice. La demande DE 20 2007 013 074 décrit des panneaux isolants sous vide, connus pour leurs excellentes propriétés d'isolants thermiques, placés dans les cavités d'une brique creuse, dont les dimensions sont adaptées à la taille des panneaux sous vide. Si les dimensions du panneau sous vide ne sont pas parfaitement bien adaptées à celles des cavités, les performances thermiques sont considérablement diminuées. Il subsiste un besoin pour un bloc de construction présentant une excellente isolation thermique. La présente invention propose un bloc de construction isolant thernniquennent comprenant deux demi-blocs en béton aggloméré ayant chacun une face interne et une face externe, un panneau isolant sous vide étant placé entre les faces internes de chacun des deux demi-blocs et encapsulé dans une mousse organique expansée.35 Les panneaux isolants sous vide sont constitués d'un noyau isolant emprisonné entre deux pellicules étanches réflectrices, le coeur isolant étant ensuite mise en dépression, sous vide. Les pellicules étanches comprennent des couches d'aluminium très fines (de l'ordre de 10 nnn) et sont en général des multicouches composites polymère/aluminium. Ces panneaux sont de faibles épaisseurs et permettent de réduire considérablement la quantité de matériau isolant nécessaire. A titre d'exemple, à résistance thermique équivalente, il faut 1 cm de panneau sous vide contre 6 cm de polystyrène expansé ou 6 à 9 cm de laines minérales. Toutefois, ces panneaux sont très fragiles puisqu'un endommagement de la pellicule étanche entraîne une perte du vide et par conséquent une diminution immédiate des performances isolantes. La jointure entre deux panneaux sous vide peut toutefois constituer un pont thermique et donc être néfaste aux propriétés isolantes recherchées. Le bloc de construction selon la présente invention présente l'avantage d'avoir d'excellentes propriétés isolantes, en raison de la présence d'un panneau sous vide dans la structure. Le fait que ce panneau soit encapsulé dans une mousse organique permet d'une part d'assurer la protection du panneau sous vide et d'autre part d'améliorer sa tenue au vieillissement, tout en limitant la présence de ponts thermiques au niveau des jointures. Un tel bloc de construction est notamment utilisé pour la réalisation de murs et/ou de parois comme élément porteur et à la fois comme élément isolant. Le bloc de construction selon la présente invention est de forme parallélépipédique dont les dimensions peuvent varier typiquement entre 250 et 350 mm pour la largeur, 190 et 300 mm pour la hauteur et 400 et 600 mm pour la longueur. Le bloc selon l'invention a par exemple les dimensions suivantes : 300x250x500, les dimensions correspondant respectivement à la largeur, la hauteur et la longueur étant données en mm. Le panneau isolant sous vide utilisé dans le bloc isolant selon la présente invention a classiquement une épaisseur comprise entre 20 et 50 mm. Ses autres dimensions sont fonction de la taille du bloc de construction souhaité et sont légèrement inférieures à celles données ci-dessus de façon à ce que la mousse organique puisse encapsuler la totalité panneau isolant sous vide. La mousse organique utilisée pour encapsuler le panneau isolant sous vide est une mousse organique expansée, c'est-à dire qui gonfle en séchant, de type polyuréthane, polyisocyanurate ou phénolique. Les mousses préférées sont les mousses en polyuréthane ou en polyisocyanurate. Les mousses de polyuréthanes sont fabriquées à partir d'isocyanates et d'alcools de type polyols. Une mousse de polyuréthane a classiquement un coefficient de conductivité thermique de l'ordre de 0,021 à 0,025 W/(rn.K). 1 0 Les mousses de polyisocyanurates sont fabriquées directement à partir d'isocyanates, sans polyol. Toutefois, il est possible d'obtenir un produit ayant une résistance au feu améliorée, en faisant régir un large excès d'isocyanates (méthylène diphényl diisocyanate) avec des polyols. Le polyisocyanurate peut donc être considéré comme une amélioration du polyuréthane. Il possède à température ambiante un coefficient 15 de conductivité thermique de l'ordre de 0,023 W/(rn.K). L'addition d'un produit de gonflement ou d'eau assure la formation de bulles de gaz. Dans le cas d'une mousse de polyuréthane, le gaz d'expansion utilisé couramment est du pentane. Il reste donc prisonnier dans les bulles formées dans la mousse et 20 présente l'avantage d'avoir une conductivité thermique plus faible que l'air. Tout procédé connu par l'homme de l'art pour la fabrication de la mousse organique peut être utilisé dans le cadre de la présente invention. 25 La densité d'une mousse de polyuréthane entourant le panneau sous vide est typiquement comprise entre 30 et 50 kg/m3. L'épaisseur de mousse organique entourant le panneau isolant sous vide est généralement comprise entre 10 et 25 mm. 30 Les deux demi-blocs sont avantageusement en béton agglorneré comprenant des granulats en argile expansée. Ces blocs sont fabriqués à partir de billes d'argile expansée comportant une 35 structure interne poreuse et également connu sous la marque Lecae. Ces billes sont mélangées à du ciment et aux constituants additionnels pour former des blocs. La conductivité thermique de ce type de béton aggloméré est classiquement d'environ 0,11 à 0.23 W/(nn.K). L'épaisseur de chacun des demi-blocs est préférentiellement comprise entre 60 et 150 mm. La surface des demi-blocs en béton aggloméré présente une certaine rugosité, qui, sans la présence d'une certaine épaisseur de mousse organique, risquerait d'endommager le film protecteur du panneau isolant sous vide et par conséquent de provoquer des fuites. Les faces internes de chacun des demi-blocs peuvent avoir des formes différentes : elles peuvent être planes ou rainurées en forme de créneaux à angles aigus (également souvent appelés - fishtail » en anglais). De façon préférée, le panneau isolant sous vide est placé à équidistance des faces internes des deux demi-blocs. L'invention porte également sur différents procédés de fabrication des blocs de construction décrits ci-dessus au cours desquels les différentes parties constitutives du bloc sont assemblées. Selon un premier mode de réalisation, l'encapsulation du panneau isolant sous vide dans la mousse organique est faite lors de la fabrication du bloc isolant, directement dans le moule permettant l'assemblage des différentes parties du bloc selon l'invention. Le procédé de fabrication d'un bloc de construction isolant thernniquennent selon la présente invention comprend les étapes suivantes : - positionnement de deux demi-blocs dans un moule de telle sorte que les deux faces externes de chacun des demi-blocs soient placées contre les parois internes du moule, - maintien dans le moule du panneau isolant sous vide sur lequel au moins un moyen d'espacement a été placé sur chacune de ses faces de telle sorte que des espaces vides soient créés entre les faces du panneau isolant sous vide et les faces internes de deux demi-blocs, - remplissage desdits espaces vides par un ou plus plusieurs précurseurs de la mousse organique, - maintien du moule fermé sous pression pendant l'expansion et le durcissement de la mousse organique, de telle sorte que la mousse organique, en durcissant, permette l'assemblage des deux demi-blocs et du panneau isolant sous vide et, - retrait du moule du bloc assemblé ainsi obtenu. Le maintien du moule sous pression est conservé jusqu'à ce que la mousse organique obtienne une consistance stable. Classiquement pour une mousse en polyuréthane, le moule est maintenu fermé pendant environ 3 minutes. Cette durée dépend notamment du type de mousse, ainsi que de l'épaisseur de la couche de couche entourant le panneau isolant sous vide. Le moyen d'espacement placé sur chacune des faces du panneau isolant sous vide permet de laisser un espace vide autour dudit panneau. Cet espace vide sera rempli par les précurseurs de mousse organique et après expansion et durcissement formera la protection autour du panneau isolant sous vide. Le moyen d'espacement peut être une cale placée sur chaque face du panneau isolant sous vide, par exemple placée dans les coins des faces. Le moyen d'espacement peut également avoir la forme d'un cadre placé sur une partie ou sur la totalité de la tranche du panneau isolant sous vide. Avantageusement, le moyen d'espacement est en polystyrène ou en polyuréthane. De façon préférée, les moyens d'espacement sont des cales ou un cadre en polyuréthane. Selon le mode de réalisation du procédé de fabrication d'un bloc selon la présente invention décrit ci-dessus, l'assemblage entre les différentes parties, constituées par le panneau isolant sous vide et les deux demi-blocs en béton aggloméré, est directement faite lors de l'expansion et du durcissement de la mousse organique qui permet l'adhésion du panneau sous vide encapsulé dans la mousse avec les deux demi-blocs.35 La totalité du bloc isolant est, selon ce mode de réalisation, fabriqué in-situ dans un moule unique. Sous le terme - in situ », on comprend que la totalité du bloc est fait dans un même moule : l'adhésion entre les différentes parties constitutives du bloc (deux demi- blocs et panneau isolant sous vide) est réalisée par le nnoussage in-situ de la mousse organique. Selon un deuxième mode de réalisation, le procédé de fabrication du bloc isolant thernniquennent selon la présente invention comprend une première étape d'encapsulation du panneau isolant sous vide dans une mousse organique, réalisée dans un dispositif différent de celui utilisé pour la fabrication du bloc isolant lui-même. L'encapsulation peut être effectuée par toute méthode connue de l'homme de l'art : le panneau isolant sous vide est placé dans un moule et les précurseurs organiques de la mousse formant l'encapsulation sont versés dans le moule, et maintenus sous pression dans le moule fermé pendant l'expansion et le durcissement de celle-ci. Le panneau isolant sous vide obtenu après cette étape est ainsi encapsulé dans une mousse organique. L'étape d'encapsulation est réalisée dans un moule qui peut avoir des faces internes planes ou des faces internes en forme de créneaux à angles aigus. Ainsi, la mousse une fois expansée et durcie peut avoir directement la forme recherchée, par exemple en forme de créneaux à angles aigus. Si le moule est de forme différente, la mousse organique durcie peut être mise en forme par découpe à la forme souhaitée. Ainsi, si l'étape d'encapsulation est réalisée dans un moule de forme quelconque, le procédé de fabrication du bloc isolant peut comprendre en outre une étape de mise en forme de la mousse une fois durcie par découpe. Ainsi, à l'issue de l'étape d'encapsulation du panneau isolant sous vide, la mousse durcie peut avoir soit des faces verticales planes, soit des faces verticales en forme de créneaux à angles aigus. Les faces dites - verticales » de la mousse sont celles qui sont parallèles aux faces verticales du panneau isolant sous vide. Le procédé de fabrication du bloc isolant thernniquennent selon la présente invention est mis en oeuvre de deux façons différentes selon que la mousse durcie entourant le panneau isolant sous vide a des faces planes ou des faces en forme de créneaux à angles aigus. Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication du bloc isolant thernniquennent selon la présente invention comprend : - une première étape d'encapsulation du panneau isolant sous vide dans une mousse organique de telle sorte que la mousse organique durcie entourant ledit panneau a des faces verticales planes, - une étape d'application d'une couche d'adhésif sur les faces internes des demi-blocs et/ou sur la mousse organique durcie protégeant le panneau isolant sous vide, - une étape de positionnement du panneau isolant sous vide encapsulé préalablement dans une mousse organique entre deux demi-blocs en béton aggloméré, et - une étape de fixation par adhésion de l'ensemble constitué par le panneau isolant sous vide encapsulé et les demi-blocs. De façon classique, la couche d'adhésif est une couche de colle, déposée sur la ou les surfaces à mettre en contact par tout moyen connu de l'homme de l'art. Selon un autre mode de réalisation, le procédé de fabrication du bloc isolant thernniquennent selon la présente invention comprend : - une première étape d'encapsulation du panneau isolant sous vide dans une mousse organique de telle sorte que la mousse organique durcie entourant ledit panneau a des faces verticales en forme de créneaux à angles aigus, - une étape de positionnement et maintien du panneau isolant sous vide encapsulé dans un moule de forme parallélépipédique, de préférence au centre du moule, de sorte à laisser des espaces vides entre le panneau isolant sous vide encapsulé et les faces internes du moule, - une étape de remplissage des espaces laissés vide par coulage dans le moule, autour du panneau isolant sous vide encapsulé, de béton aggloméré pour former les deux demi-blocs, - une étape de retrait du moule du bloc isolant ainsi formé comprenant le panneau isolant sous vide, après durcissement du béton aggloméré. Le moule de forme parallélépipédique utilisé a des dimensions correspondantes à celles souhaitées pour le bloc isolant thermique. Ainsi, selon ce mode de réalisation, la fixation des différentes parties composant le bloc isolant est réalisée directement par le durcissement du béton aggloméré, sans nécessiter l'ajout d'un adhésif. Les deux demi-blocs en béton aggloméré sont formés directement dans le moule où se trouve le panneau isolant sous vide encapsulé dans une mousse durcie ayant une forme de créneaux à angles aigus. Lors du remplissage du moule, les faces internes des deux demi-blocs en contact avec le panneau isolant sous vide encapsulé prennent donc directement la forme souhaitée, en créneaux à aigles aigus, avec des motifs complémentaires de ceux de la mousse durcie. Les blocs de construction selon la présente invention ont un coefficient de transmission thermique compris entre 0,05 et 0,15 W/nn2.K. Description sommaire des figures : La figure 1 représente une coupe d'un bloc isolant thernniquennent selon la présente invention, dans lequel les faces internes des demi-blocs en béton aggloméré sont planes. La figure 2 représente une coupe d'un bloc isolant thernniquennent selon la présente invention, dans lequel les faces internes des demi-blocs en béton aggloméré sont en forme de créneaux à angles aigus. La figure 3a représente une vue d'un panneau isolant sous vide placé dans des moyens d'espacement, pour la fabrication du bloc isolant thernniquennent selon la présente invention. La figure 3b représente une coupe d'un bloc isolant thernniquennent selon la présente invention comprenant un panneau isolant sous vide placé dans un cadre. Description détaillée des figures Le bloc (1) de construction isolant thernniquennent selon la présente invention est constitué de deux demi-blocs (2a, 2b) en béton aggloméré, chacun des blocs ayant des faces externes (3a, 3b) et des faces internes (4a, 4b). Un panneau isolant sous vide (5) est compris dans la structure du bloc entre les faces internes (4a, 4b) des deux demi-blocs. L'espace (6) situé entre les demi-blocs (2a, 2b) et le panneau isolant sous vide est rempli par de la mousse organique, qui, une fois durcie, permet avantageusement de protéger le panneau isolant sous vide tout en gardant de bonnes propriétés d'isolant thermique. Dans le mode de réalisation représenté sur la Figure 1, les faces internes (4a, 4b) des demi-blocs (2a, 2b) sont planes. Dans cette configuration, si la mousse organique est formée in-situ, pendant la fabrication du bloc isolant (1), il n'est pas nécessaire de prévoir une couche d'adhésif pour assembler les différents éléments du bloc (1). La mousse organique remplissant les espaces (6) situés autour du panneau isolant sous vide (5) va jouer le rôle d'adhésif et va permettre, après expansion et durcissement, que les différentes parties constitutives du bloc (1) tiennent ensemble. En revanche, si l'ensemble panneau isolant sous vide (5) encapsulé dans de la mousse organique est préparé de façon indépendante de la fabrication du bloc (1), il est nécessaire de prévoir l'application d'une couche d'adhésif déposée sur les faces internes planes (4a, 4b) des deux demi-blocs et/ou sur les faces du panneau isolant sous vide encapsulé dans la mousse organique. Dans le mode de réalisation représenté sur la Figure 2, les faces internes (4a, 4b) des demi-blocs ont une forme crantée. L'assemblage de la partie du bloc correspondant au panneau sous vide (5) encapsulé dans de la mousse organique et des deux demi-blocs est fait de façon mécanique, par maintien des deux parties ayant des géométries complémentaires. Pour se faire, la mousse organique durcie doit avoir la forme adéquate pour être maintenue assemblée avec les demi-blocs. Elle est donc nécessairement crantée. La mise en forme de la mousse organique peut être faite de différentes façons. Si l'encapsulation du panneau isolant sous vide (5) dans la mousse organique est effectuée de façon indépendante de la fabrication du bloc (1), c'est-à-dire qu'elle est faite dans un moule dédié à l'encapsulation, le moule peut avoir la forme de créneaux complémentaires. Dans ce cas, le panneau sous vide (5) encapsulé peut être directement placé dans le moule servant à la fabrication des deux demi-blocs (2a, 2b), le maintien se faisant par un système de tenons-mortaises. Si le moule n'a pas la forme adéquate permettant d'obtenir une mousse durcie directement à la forme incorporable entre les deux demi-blocs, il est possible de prévoir de découper la mousse avec la géométrie permettant l'assemblage des différentes pièces, avant le placement du panneau isolant sous vide encapsulé dans le moule servant à la fabrication des deux demi-blocs (2a, 2b). Lorsque l'encapsulation du panneau sous vide (5) est réalisée in-situ, les demi-blocs (2a, 2b) sont placés dans un moule, les faces externes (3a, 3b) des demi-blocs étant placées contre les parois internes du moule. Afin de positionner dans le moule le panneau sous vide (5), de préférence à équidistance des faces internes (4a, 4b) des demi-blocs, le panneau (5) est équipé de moyens d'espacement qui permettent de le maintenir en place dans le moule. Ces moyens d'espacement peuvent être des cales placées sur chacune des surfaces du panneau isolant sous vide (5). Ces cales ne sont pas représentées sur les figures. Les moyens d'espacement peuvent également se présenter sous la forme d'un cadre entourant une partie ou la totalité de chacune des tranches du panneau isolant sous vide (5). La figure 3a donne une vue d'un panneau isolant sous vide (5) dont chacune des tranches sont placées dans des cadres (7a, 7b). De cette façon le panneau isolant sous vide peut être stabilisé dans le moule à la distance souhaitée entre les deux demi-blocs (2a, 2b). Sur la figure 3a, le cadre (7a, 7b) est placé sur la totalité de la tranche verticale du panneau (5). Il est également possible de placer un cadre sur seulement une partie des tranches du panneau (5). La figure 3b représente une coupe d'un bloc isolant (1) selon la présente invention, fabriqué par un procédé dans lequel l'encapsulation se fait in-situ. Les parties 7a et 7b du cadre de maintien du panneau sous vide isolant (5) sont donc intégrées dans la structure du bloc isolant(1). REVENDICATIONS1. Bloc (1) de construction isolant thermiquement comprenant deux demi-blocs (2a, 2b) en béton aggloméré àyant chacun une face interne (4a, 4b) et une face externe (3a, 3b), caractérisé en ce qu'un panneau isolant sous vide (5) est placé entre les faces internes (4a, 4b) de chacun des deux demi-blocs (2a, 2b) et encapsulé dans une mousse organique expansée.2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Bloc selon la revendication précédente caractérisé en ce que la mousse organique est une mousse de polyuréthane, une mousse de polyisocyanurate ou une mousse phénolique. Bloc selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les demi-blocs (2a, 2b) sont en béton aggloméré comprenant des granulats en argile expansée. Bloc selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les faces internes (4a, 4b) des demi-blocs (2a, 2b) sont planes. Bloc selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les faces internes (4a, 4b) des demi-blocs (2a, 2b) sont rainurées en forme de créneaux à angles aigus. Bloc selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le panneau isolant sous vide (5) est placé à équidistance des faces internes (4a, 4b) des deux demi-blocs (2a, 2b). Bloc selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est de forme parallélépipédique, de préférence avec une largeur comprise entre 250 et 350 mm, une hauteur entre 190 et 300 mm et une longueur entre 400 et 600 mm. Procédé de fabrication d'un bloc (1) de construction isolant thermiquement comprenant deux demi-blocs (2a, 2b) en béton aggloméré ayant chacunune face interne (4a, 4b) et une face externe (3a, 3b) selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : positionnement de deux demi-blocs dans un moule de telle sorte que tes deux faces externes de chacun des demi-blocs soient placées contre tes parois internes du moule, maintien dans le moule du panneau isolant sous vide sur lequel au moins un moyen d'espacement a été placé sur chacune de ses faces de telle sorte que des espaces vides soient créées entre les faces du panneau isolant sous vide et les faces internes de deux demi-blocs, remplissage desdits espaces vides par un ou plus plusieurs précurseurs organiques de la mousse, maintien du moule fermé sous pression pendant l'expansion et le durcissement de la mousse organique, de telle sorte que la mousse organique permette L'assemblage des deux demi-blocs et du panneau isolant sous vide et, retrait du moule du bloc assemblé ainsi obtenu. 9. Procédé selon ta revendication 8 caractérisé en ce que le moyen d'espacement (7a, 7b) est une cale placée sur chaque face du panneau isolant (5). 10. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que le moyen d'espacement (7a, 7b) est un cadre placé sur une partie ou sur la totalité de la tranche du panneau isolant sous vide (5). 11. Procédé de fabrication d'un bloc (1) de construction isolant thermiquement comprenant deux demi-blocs (2a, 2b) en béton aggloméré ayant chacun une face interne (4a, 4b) et une face externe (3a, 3b) selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comprend : une première étape d'encapsulation du panneau isolant sous vide dans une mousse organique de telle sorte que la mousse organique durcie entourant ledit panneau a des faces verticales planes, une étape d'application d'une couche d'adhésif sur les faces internes des demi-blocs et/ou sur la mousse organique durcie protégeant le panneau isolant sous vide,35- une étape de positionnement du panneau isolant sous vide encapsulé préalablement dans une mousse organique entre deux demi-blocs en béton aggloméré, et - une étape de fixation par adhésion de l'ensemble panneau isolant sous vide encapsulé et demi-blocs. 12. Procédé de fabrication d'un bloc (1) de construction isolant thermiquement comprenant deux demi-blocs (2a, 2b) en béton aggloméré ayant chacun une face interne (4a, 4b) et une face externe (3a, 3b) selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comprend : - une première étape d'encapsulation du panneau isolant sous vide dans une mousse organique de telle sorte que la mousse organique durcie entourant ledit panneau a des faces verticales ayant une forme de créneaux à angles aigus, - une étape de positionnement et maintien du panneau isolant sous vide encapsulé dans un moule de forme parallélépipédique, de préférence au centre du moule, de sorte à laisser des espaces vides entre le panneau isolant sous vide encapsulé et les faces internes du moule, - une étape de remplissage des espaces laissés vide par coulage dans le moule, autour du panneau isolant sous vide encapsulé, de béton aggloméré pour former les deux demi-blocs, - une étape de retrait du moule du bloc isolant ainsi formé comprenant le panneau isolant sous vide, après durcissement du béton aggloméré. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'étape d'encapsulation est réalisée dans un moule en forme de créneaux à angles aigus. 14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'étape d'encapsulation est réalisée dans un moule de forme quelconque, et comprend en outre une étape de mise en forme de la mousse une fois durcie par découpe.35