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"Membranes bitumineuses imporméables renforcées par des fibres de verre, et procédé pour leur production"
La présente invention est relative à des matières de membranes bitumineuses renforcées par des fibres de verre et im erméables et à un procédé pour leur production. Dans le présent brevet,l'expression "matières de membranes bitumineuses" signifie dei matières d'un caractère et d'une épaisseur semblables à ceux de matières de couverture de toit ordinaires,ainsi que des matièr- es plus épaisses et plus minces et plus souples du même genre,sous la ;arme dans laquelle elles peuvent être mises en oeuvre en tant qu'isplant contre l'eau,par exemple dans la construction de mai- sons @@ des édifices en brique et en béton.
Une caractéristique commune à de telles membranes
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est que la couche imperméable a l'eau est une couche bitumineuse, qui,grâce à l'une ou l'autre forme de renforcement:, est tendue plus résistante aux influences mécaniques auxquelles la matière sera soumise lors de son utilisation pratique.Etant donné que de faibles tensions seulement peuvent être transmises depuis le bitume au ren forcement sans rompre le bitume, ce renforcement doit être très @ dense,ce qui est également le cas dans les types classiques de matières de couverture pour toitures,ou il est constitué par des matières à base de feutre de laine, Toutefois, les matières à base de feutre de laine offrent certains inconvénients, étant sensibles à l'humidité et susceptibles de pourriture.Par conséquent,au cours des dernières andans nées,
des matières à abse de fibres de verre ont été uitilisées dahs une certaine mesure dans des buts de renforcement, mais les matières de membranes produites de la sorte se sont révélées peu satisfaisantés sous certains aspects, Ainsi, les renforcements en fibres de verre sont @ constituée, dans certains cas par un tissu de verre,mais de telles'' matières sont assez onéreuses à cause du prix élevé des tissus de @ fibres de verre.Les variétés plus économiques avec de grandes dis-., tances entre les faisceaux de fibres entraînent un risque de rupture dans la matière bitumineuse contenue dans les,eapaces intermédia ires entre les faisceaux.Dans d'autres cas,le renforcement en fibres de verre est constitué par des fibres de verre feturées.
Toutefois,afin de pouvoir passer à travers un appareil pour la production d'une matière de couverture de toiture,cette matière @ feutrée doit être constituée par des fibres de verre qui sont collées ensemble,ce qui a pour conséquence que le produit devient assez raide et cassant, de telle sorte que seules des qualités assez minces ayant une résistance réduite en conséquence,sont utilisables.Dans certains cas, une combinaison de tels feutres de verre avec une natte de fibres de verre plus lâche a également été utilisée,mais étant donné que la natte est constituée par des fai-
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sceaux de fibres de verre, la structure est quelque peu.ouverts et l'efficacité du renforcement n'est pas parfaitement satisfaisante.
Il a à présent été découvert qu'il est possible d'obtenir un renforcement plus uniforme que ce qui était possible . jusqu'à présent,en ajoutant une matière à base de fibres de verre libres à un bitume chaud et en dispersant les fibres dans le méla- nge par un traitement mécanique.Il s'est révélé qu'une membrane ou une couche d'une telle dispersion de fibres de verre dans une masse bitumineuse possède par elle-même une haute solidité'et une élongation à la rupture importante par rapport à la proportion du verre contenu dans la masse.Si une telle dispersion est déposée et étalée sur une plaque et que la masse bitumineuse en est ex- traite,
les fibres de verre resteront dans le même état que celui où elles étaient présentes dans la dispersion et il a été décou- vert qu'elles forment une natte fine et souple de fibres de verre individuelles qui peuvent être plus ou moins feutrées ou dirigées uniformément suivant le mode de dépôt et d'étalement.
La présente invention utilise ce fait, étant donné qu'elle concerne une matière de membranes bitumineuses avec un renforcement en fibres de verre,cette matière de membranes se ca- ractérisant en ce que la masse bitumineuse contient des fibres de verre principalement sous forme libre dans la dispersion.D'après les tableaux donnés ci-après,l'on se rendra compte des avantages obtenus ainsi quant à la solidité.
Ainsi,l'on a effectué une comparaison avec des mem- branes bitumineuses contenant des fibres de verre produites par ex emple par façonnage entre des rouleaux ou par dépôt d'une matière : dont la membrane bitumineuse peut être retirée,par exemple une sur face couverte de silicone,et dans laquelle des fibres de verre @ sont incorporées de différentes façons.La quantité de fibres de verrt est dans tous les cas de 150 grammes /m2 de la membrane et le ptids total est de 2,5 à 3,0 kg/m2.
Le bitume est un produit com mercial du type 85/25.Dans l'un des cas,les fibres de verre sont
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dispersées de telle sorte qu'elles se présentent principalement sous forme libre,de telle sorte que l'on forme une memlyane sui- vant 1!invention.Dans un autre cas,les fibres dverre sont dis- persées sous la forme de faisceaux introduitsdans la nasse bi- tumineuseliquide et uniquement agitées dans celle-ci dans une me- x sure telle que l'on obtienne une répartition uniforme des faisceau.
Dans le troisième cas, une natte de faisceaux de fibres de verre a été introduite dans la masse bitumineuse en fusion.Pour chacun des trois échantillons,l'on a détermina la résistance à la trac- tion longitudinale et transversale,l'élongation à la rupture en pourcentage et la résistance au déchirement.
Tableau I
EMI4.1
<tb> Fibres <SEP> de <SEP> verre <SEP> Fibres <SEP> de <SEP> verre <SEP> Natte <SEP> incorporée,
<tb>
<tb>
<tb> dispersées, <SEP> prin- <SEP> ajoutées, <SEP> princi- <SEP> faite <SEP> de <SEP> faisceaux
<tb>
<tb>
<tb> cipalement <SEP> en <SEP> tant <SEP> palement <SEP> en <SEP> tant <SEP> de <SEP> fibres <SEP> de <SEP> verre.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> que <SEP> fibres <SEP> indi- <SEP> que <SEP> faisceaux
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<tb>
<tb>
<tb> viduelles.
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<tb>
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<tb>
Résistance
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<tb> à <SEP> la <SEP> traction
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<tb> longitudinale: <SEP> 70 <SEP> kg <SEP> 18 <SEP> kg <SEP> 12 <SEP> kg
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<tb>
<tb>
<tb> transversale <SEP> : <SEP> 34 <SEP> kg <SEP> 10 <SEP> kg <SEP> 14 <SEP> kg
<tb>
<tb> ... <SEP> , <SEP> ¯ <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> Elongation <SEP> à
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> la <SEP> rupture
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> longitudinale: <SEP> 13% <SEP> 20% <SEP> 37%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> transversale <SEP> 25% <SEP> 12% <SEP> 27%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Résistanceau
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> déchirement
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> longitudinale: <SEP> 7,0 <SEP> kg <SEP> 2,8 <SEP> kg <SEP> 4,4 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> transversale:
<SEP> 6,0 <SEP> kg <SEP> 2,8 <SEP> kg <SEP> 6,0 <SEP> kg
<tb>
Comme on peut s'en rendre compte,l'on obtient une ' importante augmentation de la résistance à la traction,aussi bien : que de la résistance au déchirement.
il a été découvert que,dans certaines limites as- sez larges,la longueur des fibres de verre n'influence que légè- rement la solidité.Ainsi,les résultats suivants ont été obtenus en , mesurant des membranes d'une épaisseur égale (environ 1,5 mm)pro- duitespar dépôt de mélanges et uniformisation de ceux-ci à l'aide d'un outil d'égalisations
Tableau II
EMI4.2
<tb> Longueur <SEP> des <SEP> fibres <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> longitudinale <SEP> transversale
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
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EMI5.1
<tb> 15 <SEP> mm <SEP> 45 <SEP> 24
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<tb>
<tb> 10 <SEP> mm <SEP> 47 <SEP> 26
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> mm <SEP> 43 <SEP> 22
<tb>
D'après ce qui précède,
l'on se rendra compte que les valeurs pour la résistance à la traction mesurées sur les lon
EMI5.2
gueurs de 15,la et 5 mm,re:zpectivement,ne diffèrent pas d'une fa- çon .:tpprt1dn};,:t.e.t4Ül11C ?t7w:que l'on utilise des fibres dont la lon- 9<.1 .ur moyenne osi. ;àui:;1 faible que 1 mm,l'on obtient une augmen- tation CO1cÜ'ûrable do la résistance à la traction.
D'un aut.rc côté, la viscosité de la masse bitumineu- se augn'cnt'2 vcc l'augmentation de la longueur des fibres de verre et,}??:;::, m:?*#.iE;i,e fians Le cas de la concentration précitée de 5% des fibres- de verre,des mélanges de fibres plus longues que 15mm ne sont traités qu'avec difficulté,tandis que des mélanges avec des
EMI5.3
fi1)0 do 5 mm sont faciles à manipuler.Suivant une forme de réa- lisation préférée de l'invention,la masse bitumineuse contient par conséquent des fibres de verre* avec une longueur moyenne de 1 à 1.'¯ßr=u tE d-2 préférence de 3 il 7 mm.L'on obtient ainsi une augmenta- tion considérable de liz solidité aussi bien qu'une bonne possibi- lité :8 t. ::a \Tfi i 1.
Il a en outre été découver : que le1'propriétés en ce qui concerne la solidité sont améliorées avec un accroissement de: la quantité de fibres de verre par unité de surface, quelle
EMI5.4
que soit l'é:?ai'3:ü:lr d{ la mQ'ran.Toutefois,dans de nombreux c-fts pratiques, il sera nccssa:re de tenir compte de la souplesse d,1 la mcmbran.0, p:1r exemple lorsqu'une exigence préalable est que la prGduit doit pouvoir être enroulé et déroulé.Bien que la rigi- dit6 du ,L?:
c3uâ,. soit augmentée avec l'augmentation de la teneur totale en fibres de verre, l'augmentation de rigidité diminue avec la diminution de l'Épaisseur de la matière contenantla teneur to-
EMI5.5
tale en f:i1:n, :;.3 de vorre.Afin de diminuer l'épaisseur,la teneur en fibres de vip jre doit être aug ,entée, si la solidité doit être main- tp.rl.1e.PaJ.' C't {.;
équent,suivant .'invention,l'on préfère que la masse
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bitumineuse contienne de 1 à 10% et de préférence de 3 à 8% de fi- bres de verre en dispersion, ce qui procure des produits flexibles contenant une quantité convenable de fibres de verre par unité de surface pour l'obtention de bonnes propriétés de solidité.Afin d'o btenir des produits encore plus solides,et en même temps minces et flexibles, la matière de membrane suivant l'invention peut,indépen- damment des fibres de verre dispersées dans la masse bitumineuse, principalement en tant que fibres individuelles.contenir une natte d'un tissu de verre ou d'un feutre de verre.
L'invention concerne également un procédé pour pro- duire des membranes bitumineuses suivant l'invention,ce procédé sous sa forme la plus générale se caractérisant en ce que les fi- bres de verre libres sont introduites dans une masse en fusion et y sont dispersées par agitation mécanique,après quoi la dispersion résultante est façonnée en une membrane;
comme indiqué précédemment l'agitation mécanique a pour résultat que les fibres de verre,lor- squ'elles sont introduites sous forme libre, sont dispersées pour la majeure pa rtie de façon à donner des fibres individuelles,ce qui donne à la membrane lespropriétés précitées.L'expression "forme libre"couvre également les produits dans lesquels les fibres sont collées ensemble aux températures ordinaires mais où l'agent de liaison a une nature telle (en étant par exemple fusible ou solu- ble dans le bitume chaud),que la liaison mutuelle est relâchée par le traitement.
Suivant une forme de réalisation préférée de l'in- vention, les fibres de verre libres sont introduites dans la masse bitumineuse en fusion sous la forme de mèches avec la longueur dé- sirée de mèche coupée en morceaux ou découpée par l'introduction dans la masse bitumineuse en morceaux de la longueur précitée,Dans une telle mèche,les fibres sont libres.c'est-à-dire qu'elles somt plus ou moins tordues,mais elles ne sont pas liées fermement eiisem. ble,tandis qu'au contraire elles peuvent bien être huilées ou lis- sées, par exemple au moyen d'une dispersion convenable d'huile dans
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l'eau,contenant par exemple des agents tensio-actifs ou avec leur. surfaces traitées avec des agents résineux par exemple,Les fibres ;
de verre peuvent également être imprégnées avec des agents ser L à augmenter leur liaison avec la masse bitumineuse.Une telle mêche est une forme relativement économique des fibres de verre,qui est aisément dosée et très aisément dispersée ,pratiquement complètem- ent en des fibres individuelles,en soumettant la masse bitumineuse! à un traitement d'agitation.
Ainsi.si la matière à base de fibres de verre est utilisée uniquement sous forme dispersible,la membrane doit être formée sur un support convenable,de préférence un support dont la couche bitumineuse peut aisément être séparée après le durcisse- ment.En pratique.un tel support peut être constitué par un papier imprégne de silicone, Toutefois.dans certains cas.il est préférable de procéder de telle sortp qu'il devienne inutile d'utiliser un sup- port à partir duquel la membrane doit ultérieurement être séparée.
Pour arriver à ce résultat,une forme de réalisation de l'invention consiste à appliquer la dispersion de fibres de verre dans la mas- se bitumineuse en fusion à une matière à base de fibres de verre qui est imprégnée alors qu'elle est fournie en tant que feuille progressant en continu.L'on obtient ainsi l'avantage que la matiè- re de membrane bitumineuse peut être produite dans des appareils ordinaires.par exemple ceux utilisés pour la production detière de couverture de toiture.En outre.en utilisant une feuille conti- nue de matière de fibres de verre poreuses en tant que support, il 0.si:
possible d'obtenir une augmentation de la concentration dos fibres de verre dans la dispersion de fibres de verre dans le bitume en fusion, étant donné qu'une proportion plus ou moins im- portante du bitume.suivant les conditions,pénètre dans la matière de fibres de verre poreuses.Suivant une variante du procédé con- forme à l'invention, la matière de fibres de verre fournie en tant que feuille progressant en continu doit être constituée par un tis su de fibres de verre,ce qui procure une matière solide et fle- @
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xible mais qui est toutefois assez onéreuse.
Suivant une autre variante du procédé conforme à l'invention,la matière de fibres de verre fournie en tant que feuil le continue est constituée par une feuille ou nappe de fibres de verre sous forme de feutre,dans laquelle les fibres sont mainte- nues ensemble en utilisant un agent liant.Etant donné que la masse bitumineuse utilisée suivant l'invention contient des fibres de verre dispersées,le tissu de fibres de verre liées peut être mince étant donné qu'il doit simplement avoir la solidité nécessaire pour résister aux influences auxquelles il sera vraisemblablement soumis au cours du passage à travers l'appareillage d'imprégnation Ainsi,l'on peut utiliser un feutre qui ne rend pas la membrane raide.
Aux dessins l'on a représenté à même échelle aux figures 1 et 2,des produits obtenus à partir d'une seule et même masse bitumineuse,dans laquelle les fibres ou faisceaux de fibres sont répartis uniformément,après quoi la masse bitumineuse est retirée par extraction,de telle sorte que la répartition des fi- bres devient visible. A la figure 1.l'on a utilisé une matière com- merciale ordinaire constituée par des faisceaux de fibres ou fils dans lesquels des fibres individuelles sont maintenues ensemble dans une certaine mesure à l'aide d'un agent liant non solble ou non fusible.Lors de la distribution de cette matière dans la masse bitumineuse en fusion,les faisceaux de fibres sont restés pratiquement non divisés,de telle sorte qu'il n'y avait pratique- ment aucune fibre individuelle présente.
Dans le produit représenté à la figure 2,des fibres libres sous la forme d'une mèche découpée sont représentées,mais le processus de dispersion estpoursuivi jusqu'à ce que les fibres soient principalement présentes sous la forme de fibres individue- lles.
Ci-après,l'on a établi une comparaison entre un pro. duit fini suivant l'invention et des produits finis dans lesquels
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aucune dispersion de fibres de verre n'a été utilisée lors de la production.
Dans le tableau III ci-après,la composition des @ duits comparés envisagés est indiques dans les colonnes marquées .
1,2,3,4 et 5.Parmi celles-ci, la colonn 1 concerne un produit sui- vant la présente invention constitué uniquement par une membrane ; d'une masse bitumineuse dans laquelle des fibres de verre sont dispersées,principalement sous la forme de fibres individuelles, la colonne 2 concerne un produit en fibres de laine analogue,la colonne 3 concerne un produit renforcé par un feutre de verre,dans @ lequel aucune dispersion des fibres de verre,est utilisée, la co- lonne 4 est relative à un produit renforcé par un feutre de verre g.j est obtenu en plaçant une natte de verre libre par dessus un festre de verre.après quoi l'on a effectué une imprégnation avec co bitume et la colonne 5 concerne une membrane constituée par un tussu de verre imprégné de bitume,
dans lequel aucune fibre de ver- re..'est dispersée.
L'on se rendra compte que le produit suivantl'in- ver son, par comparaison avec d'autres produits, est avantageux en ce quiconcerne la résistance à la traction,l'élongation à la rup- ture@@t la résistance au déchirement,son p@ étant en même temps supér une de 30% seulement à celui des matières de couverture de toitur ordinaires,(2);la résistance au déchirement a été mesurée suivant la norme ASTM. D36-61. procédé Tongue.
Tableau III
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<tb> Parties <SEP> en <SEP> poids <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5
<tb>
<tb>
<tb> Feuille <SEP> er <SEP> fibtes <SEP> 600
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> lain
<tb>
<tb>
<tb> Feutre <SEP> @@ <SEP> 'erre <SEP> " <SEP> - <SEP> - <SEP> 50 <SEP> 35
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Natte <SEP> de <SEP> erre <SEP> " <SEP> 115 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fibres <SEP> élverre <SEP> " <SEP> 150 <SEP> -- <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Tissu <SEP> d:
<SEP> 'erre <SEP> " <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 175
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Bitumée- <SEP> 1 <SEP> illé <SEP> 80/100 <SEP> " <SEP> - <SEP> 900 <SEP> - <SEP> - <SEP> 350
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Bitune <SEP> é <SEP> " <SEP> 2800 <SEP> 1250 <SEP> 1500 <SEP> 1900 <SEP> 1800
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Charge <SEP> " <SEP> 150 <SEP> 330 <SEP> 650 <SEP> 1050 <SEP> 775
<tb>
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EMI10.1
<tb> Matière <SEP> d'épandage
<tb> supérieure+inférieure <SEP> " <SEP> 1400 <SEP> 1400 <SEP> 1400 <SEP> 1400 <SEP> 1400
<tb> 4500 <SEP> 4480 <SEP> 3600 <SEP> 4500 <SEP> 4500
<tb>
<tb> Prix <SEP> relatif <SEP> des <SEP> matières
<tb> premières <SEP> 130 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 230 <SEP> 315
<tb>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction
<tb> longitudinale <SEP> 70 <SEP> 46 <SEP> 39 <SEP> 46 <SEP>
76
<tb>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction
<tb> transversale <SEP> 34 <SEP> 36 <SEP> 27 <SEP> 26 <SEP> 66
<tb>
<tb> Elongation <SEP> à <SEP> la <SEP> rupture
<tb> longitudinale <SEP> 13% <SEP> 6% <SEP> 4% <SEP> 6% <SEP> 7%
<tb> transversale <SEP> 25% <SEP> 8% <SEP> 3% <SEP> 4% <SEP> 9%
<tb>
<tb> Résistance <SEP> au <SEP> déchirement
<tb> longitudinale <SEP> 7,0 <SEP> 2,5 <SEP> 0,7 <SEP> 4,1 <SEP> 2,7
<tb> transversale <SEP> 6,0 <SEP> 3,0 <SEP> 0,9 <SEP> 3,9 <SEP> 2,2
<tb>
Il doit être entendu que la présente invention n' est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.
REVENDICATIONS
1.Matière de membranes bitumineuses,avec un renfor-'- cement par des fibres de verre,caractérisée en ce que la masse bi- tumineuse est du genre contenant des fibres de verre,principale- ment sous forme libre,en dispersion.