Brevet FR3164403A1 — publié le 20260116

L’invention a pour objet l’obtention d’un revêtement isolant sur ou contre un support, comprenant une étape de gâchage avec de l’eau d’une composition sèche comprenant un liant hydraulique pulvérulent mais ne comprenant pas de flocons de laine minérale, pour obtenir un liant humide, puis une étape de projection, pendant laquelle des flocons de laine minérale sont projetés avec ledit liant humide sur ou contre ledit support. Procédé d’obtention d’un revêtement isolant L’invention se rapporte au domaine du bâtiment. Elle concerne plus particulièrement l’obtention de revêtements ayant de bonnes propriétés d’isolation thermique. Il est connu d’isoler thermiquement des bâtiments par l’extérieur, en disposant des panneaux de matériau isolant, par exemple en laine minérale ou en polystyrène, sur les parois extérieures des bâtiments. Cette technique permet, par rapport à l’isolation intérieure, un gain de place pour les occupants, ainsi qu’une meilleure isolation thermique du fait de l’élimination de ponts thermiques. Différents systèmes constructifs sont employés à cet effet. On peut notamment citer les systèmes de façade ventilée, dans lesquels des plaques de parement sont maintenues par des ossatures à une certaine distance de l’isolant, de manière à créer une lame d’air, ou les systèmes d’isolation par l’extérieur (ITE ou ETICS), dans lesquels des enduits de renfort et de finition sont directement posés au contact de l’isolant. Dans ces différentes techniques, les panneaux isolants sont fixés à la paroi à isoler soit à l’aide de fixations mécaniques soit à l’aide de colles. Ces techniques sont toutefois complexes et nécessitent des temps de pose importants, en particulier pour fixer l’isolant et les plaques de parement. La découpe des panneaux sur site génère en outre de grandes quantités de déchets, et une mauvaise jonction entre panneaux peut conduire à réduire les performances d’isolation thermique. L’invention a pour but de proposer une technique constructive qui permette d’isoler thermiquement des façades de manière plus efficace, avec une mise en œuvre plus simple et plus rapide. On connaît de la demande WO2022/219275 un procédé de projection d’une composition obtenue en mélangeant une composition sèche comprenant des flocons de laine minérale et un liant minéral avec de l’eau. Un tel procédé permet d’obtenir des revêtements isolants présentant une bonne adhésion aux parois et une bonne cohésion y compris pour des épaisseurs importantes. Ce procédé n’est toutefois pas dénué d’inconvénients. En particulier, l’obtention d’un mélange homogène de flocons ayant une taille relativement grande avec un liant minéral qui se présente sous la forme d’une poudre très fine suppose des équipements industriels complexes et coûteux, et sa projection génère des poussières. L’invention a pour but d’obvier à ces inconvénients et propose à cet effet un procédé d’obtention d’un revêtement isolant sur ou contre un support, comprenant une étape de gâchage avec de l’eau d’une composition sèche comprenant un liant hydraulique pulvérulent mais ne comprenant pas de flocons de laine minérale, pour obtenir un liant humide, puis une étape de projection, pendant laquelle des flocons de laine minérale sont projetés avec ledit liant humide sur ou contre ledit support. L’invention a aussi pour objet un élément de bâtiment comprenant un support revêtu sur une de ses surfaces d’un revêtement isolant obtenu par un tel procédé. Contrairement au procédé antérieur susmentionné, les flocons de laine minérale ne sont pas pré-mélangés avec le liant pulvérulent, mais avec le liant humide, durant la projection. Le procédé est donc plus simple à mettre en œuvre au sens où il ne nécessite pas de mélange à sec du liant et des flocons de laine minérale. L’utilisation d’un liant hydraulique permet quant à elle l’utilisation de flocons de grande taille, par rapport à des liants organiques ou d’autres liants minéraux tels que des silicates alcalins. L’utilisation de liants hydrauliques permet en outre d’obtenir des résistances mécaniques améliorées par rapport aux liants organiques. Après mélange de la composition avec l’eau et durcissement du liant hydraulique, le revêtement obtenu comprend des flocons de laine minérale liés entre eux par un liant hydraulique durci. Le liant hydraulique pulvérulent présent dans la composition sèche devient fluide après mélange avec l’eau, avant de durcir. Le terme de « liant » couvre donc à la fois le liant hydraulique pulvérulent présent dans la composition sèche, le liant humide obtenu par gâchage du liant hydraulique avec de l’eau, et le liant final durci dans le revêtement final. Les détails qui suivent valent aussi bien pour la composition sèche que pour le revêtement final. La laine minérale est de préférence choisie parmi les laines de verre, les laines de laitier et les laines de roche. Les fibres de laine minérale ont de préférence une composition chimique comprenant 30 à 75% en poids de SiO 2 , 5 à 40% CaO+MgO, 0-20% Na 2 O+K 2 O, 0-30% Al 2 O 3 et 0-15% Fe 2 O 3 . L’utilisation de laine de verre permet généralement d’atteindre de meilleures performances d’isolation thermique, en particulier grâce à une masse volumique plus faible. La laine de verre est généralement formée par fusion électrique ou par flammes d’un mélange de matière premières pulvérulentes et de calcin (verre recyclé), puis fibrage, en particulier par centrifugation interne au moyen d’une assiette de fibrage. Les fibres de la laine de verre ont de préférence une composition chimique comprenant 50-75% en poids de SiO 2 , 12 à 20% Na 2 O+K 2 O, 5 à 20% CaO+MgO, 0-8%, notamment 0-3% Al 2 O 3 et 2 à 10% B 2 O 3 . Les laines de roche et de laitier sont quant à elles généralement formées par fusion en cubilot de matières premières sous forme de blocs ou de briquettes, ou encore par fusion électrique ou par brûleurs immergés de matières pulvérulentes, puis fibrage par centrifugation externe au moyen d’une pluralité de rotors. Les fibres de laine de roche ont de préférence une composition chimique comprenant 30-50% SiO 2 , 10-26% Al 2 O 3 , 15-40% CaO+MgO, 0-5% Na 2 O+K 2 O et 3-15% Fe 2 O 3 . Les fibres de laine de laitier ont de préférence une composition chimique comprenant 30-45% SiO 2 , 5-18% Al 2 O 3 , 30-60% CaO+MgO et 0-3% Na 2 O+K 2 O. La laine minérale est généralement constituée de fibres vitreuses entremêlées. En règle générale la laine minérale employée ne contient pas de liant organique. Elle peut toutefois en contenir lorsque les flocons sont issus du recyclage de déchets de chantiers ou d’usine, par exemple obtenus par broyage de panneaux de laine minérale. Les flocons peuvent être des flocons de laine à souffler, qui ne contient normalement pas de liant organique, mais qui peut néanmoins contenir des additifs organiques, par exemple du type silicone ou agent antistatique. Ces additifs sont notamment pulvérisés sur la laine minérale au moment du fibrage. On entend par flocons des morceaux formés d’agglomérats (ou d’amas) de fibres enchevêtrées ayant une certaine taille ou dimension. Il est essentiel que la composition et le revêtement comprennent les fibres sous forme de flocons et non sous forme de fibres individuelles dispersées ou de fibres organisées sous forme de nappes, de grilles, de tissus ou de non-tissés, afin de pouvoir atteindre de bonnes propriétés d’isolation thermique. Le revêtement se distingue donc d’un enduit ou mortier renforcé par des fibres, qui ne présente pas de propriétés isolantes. Les flocons de laine minérale ont de préférence une taille comprise entre 1 et 10 cm, notamment entre 2 et 8 cm, voire entre 3 et 7 cm. Des flocons de trop petite taille conduisent à des revêtements plus denses, et donc moins isolants thermiquement. L’obtention des flocons et le réglage de leur taille peuvent notamment être réalisés au moyen d’une cardeuse, laquelle peut être intégrée à la machine de projection. Cette taille peut être déterminée par tamisage. Le liant hydraulique comprend de préférence au moins un composé choisi dans le groupe formé par les ciments Portland, les ciments bélitiques, les ciments alumineux, les ciments sulfoalumineux, les ciments de mélanges pouzzolaniques, les laitiers, les cendres volantes, les argiles calcinées, la chaux hydraulique, les sources de sulfate de calcium et les mélanges de deux ou plus de ces composés. Le liant hydraulique peut notamment être constitué de ciment Portland, notamment de type CEM I ou CEM II. Selon un autre mode de réalisation, le liant hydraulique comprend (notamment consiste en) un mélange de ciment Portland et d’une source de sulfate de calcium. La présence d’une source de sulfate de calcium permet en particulier d’améliorer les propriétés de résistance au feu et d’accélérer la prise du liant. Son impact carbone est en outre réduit par rapport au ciment Portland. La proportion de source de sulfate de calcium dans ce liant hydraulique est de préférence comprise entre 2 et 20% en poids, notamment entre 5 et 15% en poids. Selon un autre mode de réalisation, le liant hydraulique comprend (notamment consiste en) un mélange de ciment sulfoalumineux et d’une source de sulfate de calcium. Le liant comprend alors de préférence un accélérateur de prise, par exemple un sel de lithium. La proportion de source de sulfate de calcium dans ce liant est de préférence comprise entre 2 et 20% en poids, notamment entre 5 et 15% en poids. Selon encore un autre mode de réalisation, le liant hydraulique comprend (ou consiste en) un mélange de ciment Portland, de ciment alumineux et d’une source de sulfate de calcium. Le liant peut aussi comprendre un accélérateur de prise, par exemple un sel de lithium. Un tel liant permet de finaliser le durcissement plus rapidement. Dans ce mode de réalisation, les proportions pondérales des constituants dans le liant sont de préférence les suivantes : 65 à 90% de ciment Portland, 5 à 20% de ciment alumineux et 2 à 15% d’une source de sulfate de calcium. De manière générale, la présence de ciment Portland permet d’atteindre de bonnes performances mécaniques, notamment en termes de résistance à la compression. L’ajout d’une source de chaux aux liants susmentionnés s’est également révélé bénéfique à cet égard. Les laitiers sont notamment des laitiers de haut-fourneau granulé broyé ou des laitiers d’aciérie, par exemple des laitiers de poche. Les laitiers, en particulier les laitiers de haut-fourneau granulé broyé, sont des liants hydrauliques latents, et doivent donc généralement être activés. Le liant hydraulique comprend alors de préférence un système d’activation comprenant au moins un composé choisi parmi le ciment Portland, la chaux, les laitiers finement broyés, des carbonates de calcium et/ou de magnésium finement broyés, des germes de C-S-H, des silicates alcalins, des sels de phosphate et une source de sulfate de calcium. Les cendres volantes et les argiles calcinées (notamment le métakaolin) sont des composés pouzzolaniques, qui nécessitent la présence d’une source de calcium pour développer des propriétés hydrauliques. Dans ce cas, le liant hydraulique comprend donc une source de calcium. La composition sèche comprend de préférence un éther de cellulose, notamment une carboxyméthylcellulose. Ces composés permettent en effet d’atteindre des revêtements d’épaisseur plus élevées. La teneur totale en éther de cellulose dans la composition sèche est de préférence comprise entre 0,1 et 3,0%, notamment entre 0,5 et 1,8% en poids. La composition sèche comprend de préférence des poudres de polymères redispersables. Le polymère est de préférence basé sur un ou plusieurs monomères choisis parmi les esters vinyliques (en particulier les esters vinyliques d’acides carboxyliques en C1-C15 tel que l’acétate de vinyle), les (méth)acrylates (notamment d’alcools en C1-C10), les aromatiques vinyliques, les alcènes (par exemple l’éthylène), les diènes et les halogénures de vinyle. Ces polymères permettent d’améliorer la résistance mécanique du revêtement, sans affecter ses propriétés d’isolation thermique. La composition sèche peut également comprendre des tensioactifs, en particulier afin de faciliter le mouillage des fibres par le liant humide durant la mise en œuvre du procédé de dépôt du revêtement. Un tensioactif avantageux est notamment le dodécylsulfate de sodium. La composition sèche peut en outre comprendre un agent hydrofuge, afin d’améliorer la résistance au vieillissement du revêtement. Sa présence permet notamment de limiter les interactions indésirables entre le liant hydraulique, généralement très alcalin, et les fibres de la laine minérale, sensibles aux milieux alcalins. De manière particulièrement préférée, l’agent hydrofuge comprend (ou consiste en) un composé organosilicié, notamment comprenant des groupes silanes et/ou siloxanes, monomérique, dimérique, oligomérique ou polymérique. De tels agents hydrofuges se sont révélés bien plus efficaces que d’autres agents hydrofuges connus comme les sels d’acides gras de sodium, de potassium ou de calcium, par exemples le stéarate de calcium ou l’oléate de sodium. L’agent hydrofuge est de préférence sous forme pulvérulente. Il peut par exemple comprendre le composé organosilicié et un support solide inorganique ou organique. Des supports inorganiques possibles sont par exemple à base de silice (telle que la silice précipitée ou la silice pyrogénée), de carbonates ou de talc. Ils sont de préférence poreux, avec une surface BET de préférence d’au moins 50 m²/g, voire d’au moins 100 m²/g. L’agent hydrofuge peut aussi être une poudre redispersable. Il peut alors comprendre des polymères, en plus du composé organosilicié. Ces polymères sont par exemple à base d'un ou plusieurs monomères choisis dans le groupe comprenant les esters vinyliques (notamment les esters vinyliques d'acides alkylcarboxyliques non ramifiés ou ramifiés ayant de 1 à 15 atomes de carbone), les méthacrylates et les acrylates (notamment les (méth)acrylates d'alcools ayant de 1 à 10 atomes de carbone), l'acide méthacrylique, l'acide acrylique, les vinylaromatiques, les oléfines, les diènes et les halogénures de vinyle. La poudre peut également contenir des colloïdes protecteurs solubles dans l'eau, des acides gras et/ou des agents anti-bloquants. La composition sèche peut comprendre en outre d’autres composés, notamment choisis parmi les biocides, les pigments, les agents rhéologiques, les agents plastifiants ou superplastifiants, les agents dispersants et les accélérateurs et/ou retardateurs de prise ou de durcissement. La composition sèche peut en outre comprendre des charges allégeantes, en particulier choisies parmi la perlite, la vermiculite, les billes de verre expansé, les billes de polystyrène expansé, les cénosphères, les silicates expansés, les aérogels et leurs mélanges. De préférence, le rapport pondéral entre le liant hydraulique pulvérulent et l’eau dans le liant humide est compris entre 0,10 et 0,40, notamment entre 0,20 et 0,30, en particulier autour de 0,25. De tels rapports permettent notamment d’obtenir un liant humide permettant une bonne projection et un bon mélange avec les flocons de laine minérale pendant la projection. Le rapport pondéral entre les flocons de laine minérale et le liant hydraulique pulvérulent est de préférence compris entre 1,0 et 3,0, notamment entre 1,5 et 2,5, en particulier autour de 2. De tels rapports permettent d’atteindre des revêtements combinant à la fois une bonne tenue mécanique et une bonne isolation thermique. Compte tenu de la faible densité des flocons de laine minérale par rapport au liant, la laine minérale est très nettement majoritaire en volume, permettant d’atteindre de bonnes propriétés d’isolation thermique. Le rapport pondéral liant hydraulique pulvérulent : flocons de laine minérale : eau est de préférence de 1 :1,0-3,0 :3,0-5,0, notamment de 1 :1,5-2,5,3,5-4,5. Un rapport de 1 :2 :4 s’est révélé particulièrement avantageux. Le support est de préférence vertical, notamment est un mur extérieur de bâtiment, le dépôt étant réalisé sur la surface extérieure dudit mur. On entend par « mur extérieur » un mur séparant l’intérieur de l’habitation de l’extérieur. On entend par « surface extérieure » la surface tournée vers l’extérieur de l’habitation. Le revêtement, grâce à ses propriétés isolantes, mécaniques, et de résistance au vieillissement, peut alors remplacer les panneaux de matériaux isolants dans les systèmes de façade ventilée et d’isolation thermique par l’extérieur décrits en introduction. Le mur est avantageusement un mur fabriqué par une technique de fabrication additive (également appelée « impression 3D »). Dans un tel cas, la texturation créée par cette technique (liée au fait que des couches de mortiers sont successivement déposées l’une sur l’autre) permet d’améliorer l’accrochage du revêtement. Le procédé selon l’invention est en outre bien adapté à la formation de revêtements isolants sur des supports ayant des formes complexes, par exemple obtenus par fabrication additive de mortier. Le procédé se prête en outre à une automatisation, de sorte qu’il peut aisément être employé pour réaliser des éléments préfabriqués. L’élément de bâtiment comprend alors un mur extérieur revêtu sur sa surface extérieure du revêtement isolant. L’élément peut en outre comprendre une ossature (bois ou métal) permettant de fixer et maintenir à distance un parement, en ménageant une lame d’air entre le revêtement isolant et le parement. Le parement peut être de tout type : verre, métal, bois, PVC, céramiques etc… Alternativement, l’élément peut comprendre directement sur le revêtement isolant un enduit de renfort, comprenant généralement une grille de renfort, et un enduit de finition ou un parement. L’invention n’est toutefois pas limitée à cette application, et le revêtement peut être aussi déposé sur un support horizontal, par exemple pour isoler un plafond par le dessous. Le dépôt du mélange liant humide/flocons de laine minérale sur ou contre le support est réalisé par projection. De préférence, les flocons de laine minérale sont acheminés vers une buse de projection, et le liant humide est ajouté au plus tôt à la sortie de la buse. Le liant humide est de préférence obtenu dans une trémie ou dans un malaxeur intégré à la machine de projection. Le gâchage a lieu de préférence immédiatement avant la projection, par exemple au plus 10 minutes, notamment au plus 5 minutes avant la projection. Le liant humide est ensuite transporté vers une lance de projection à l’aide d’une pompe ou d’air comprimé. La lance de projection est avantageusement dotée d’un conduit central par lequel les flocons de laine minérale sont projetés, autour duquel est disposé au moins un orifice, notamment une pluralité d’orifices, par lequel ou lesquels le liant humide est projeté. Le mélange des flocons et du liant humide est alors réalisé en sortie de buse, avant que le mélange n’atteigne le support. La machine de projection peut être une machine classiquement employée pour la projection de mortiers et d’enduits extérieurs. La masse volumique du revêtement après durcissement du liant hydraulique (et éventuellement séchage de l’eau en excès) est de préférence d’au plus 250 kg/m 3 , notamment d’au plus 150 kg/m 3 , en particulier comprise entre 50 et 100 kg/m 3 . La conductivité thermique du revêtement est de préférence comprise entre 35 et 60 mW/m.K. Lorsque la laine minérale est de la laine de roche ou de laitier, cette masse volumique est de préférence comprise entre 100 et 200 kg/m 3 , avec une conductivité thermique allant notamment de 37 à 60 mW/m.K. Lorsque la laine minérale est de la laine de verre, la masse volumique du revêtement est de préférence comprise entre 50 et 100 kg/m 3 , notamment entre 60 et 80 kg/m 3 , pour des conductivités thermiques allant notamment de 35 à 40 mW/m.K. L’épaisseur du revêtement après durcissement du liant hydraulique est de préférence comprise entre 5 et 25 cm, notamment entre 8 et 16 cm. La résistance mécanique du revêtement est excellente, avec des résistances allant notamment de 5 à 20 kPa en traction, de 5 à 60 kPa en flexion (notamment de 40 à 60 kPa avec de la laine de laitier ou de roche) et de 20 à 110 kPa en compression (notamment de 90 à 110 kPa avec de la laine de laitier ou de roche). Les exemples qui suivent illustrent l’invention de manière non-limitative. Deux compositions sèches ont été testées, l’une (composition 1) constituée de ciment Portland (CEM I 52.5 N) et l’autre (composition 2) comprenant 98,8% en poids de ciment Portland et 0,12% en poids de carboxyméthylcellulose (Tylose). Le rapport pondéral liant hydraulique pulvérulent/eau était de 0,25. Après gâchage pendant quelques minutes, le liant humide a été acheminé vers une lance de projection où il a été projeté contre une plaque de gypse avec un débit de 20 L/min via trois buses (diamètre 5 mm) entourant la buse de projection des flocons de laine minérale. Cette dernière était une laine de verre à souffler, commercialisée par la Demanderesse sous la référence Comblissimo. Le rapport pondéral laine minérale/liant hydraulique pulvérulent était de 2. La machine de projection était pourvue d’un dispositif de cardage. Pour les deux compositions étudiées, un revêtement isolant de 16 cm d’épaisseur a pu être obtenu en un seul passage, avec une faible masse volumique. Le revêtement obtenu à l’aide de la composition 2 présentait toutefois une meilleure cohésion mécanique. La masse volumique à l’état humide (avant séchage et durcissement du liant) était de 152 kg/m 3 pour la composition 1 et 168 kg/m 3 pour la composition 2. Après séchage et durcissement la masse volumique était de 80 à 100 kg/m 3 et la conductivité thermique était de 38 à 40 mW/m.K pour les deux compositions. La résistance à la traction du revêtement était meilleure dans le cas de la composition 2. Procédé d’obtention d’un revêtement isolant sur ou contre un support, comprenant une étape de gâchage avec de l’eau d’une composition sèche comprenant un liant hydraulique pulvérulent mais ne comprenant pas de flocons de laine minérale, pour obtenir un liant humide, puis une étape de projection, pendant laquelle des flocons de laine minérale sont projetés avec ledit liant humide sur ou contre ledit support. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le support est vertical, notamment est un mur extérieur de bâtiment, l’étape de projection étant réalisée sur la surface extérieure dudit mur. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la laine minérale est choisie parmi les laines de verre, les laines de laitier et les laines de roche. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les flocons de laine minérale ont une taille comprise entre 1 et 10 cm, notamment entre 2 et 8 cm. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le liant hydraulique comprend au moins un composé choisi dans le groupe formé par les ciments Portland, les ciments bélitiques, les ciments alumineux, les ciments sulfoalumineux, les ciments de mélanges pouzzolaniques, les laitiers, les cendres volantes, les argiles calcinées, la chaux hydraulique, les sources de sulfate de calcium et les mélanges de deux ou plus de ces composés. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la composition sèche comprend un éther de cellulose. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le rapport pondéral entre le liant hydraulique pulvérulent et l’eau dans le liant humide est compris entre 0,10 et 0,40, notamment entre 0,20 et 0,30. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le rapport pondéral entre les flocons de laine minérale et le liant hydraulique pulvérulent est compris entre 1,0 et 3,0 notamment entre 1,5 et 2,5. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la masse volumique du revêtement après durcissement du liant hydraulique est d’au plus 250 kg/m 3 , notamment d’au plus 150 kg/m 3 . Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’épaisseur du revêtement après durcissement du liant hydraulique est comprise entre 5 et 25 cm, notamment entre 8 et 16 cm. Elément de bâtiment comprenant un support revêtu sur une de ses surfaces d’un revêtement isolant obtenu par un procédé selon l’une des revendications précédentes.