EP0094299A1 - Matériau composite du type panneaux sandwich autoportants - Google Patents

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EP0094299A1 EP83400883A EP83400883A EP0094299A1 EP 0094299 A1 EP0094299 A1 EP 0094299A1 EP 83400883 A EP83400883 A EP 83400883A EP 83400883 A EP83400883 A EP 83400883A EP 0094299 A1 EP0094299 A1 EP 0094299A1
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waterproofing
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Maurice Mazza
Gilbert Coudray
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    • E04D3/35—Roofing slabs or stiff sheets comprising two or more layers, e.g. for insulation
    • E04D3/351—Roofing slabs or stiff sheets comprising two or more layers, e.g. for insulation at least one of the layers being composed of insulating material, e.g. fibre or foam material
    • E04D3/352—Roofing slabs or stiff sheets comprising two or more layers, e.g. for insulation at least one of the layers being composed of insulating material, e.g. fibre or foam material at least one insulating layer being located between non-insulating layers, e.g. double skin slabs or sheets

Definitions

  • the present invention relates to composite materials of the self-supporting sandwich panel type, usable in particular as prefabricated roofing elements for buildings, and to the process for obtaining them.
  • Self-supporting sandwich panels consist of an insulating core of polyurethane or polyisocyanurate foam comprised between a metal sheet, for example made of ribbed steel, and a sheet of sealing coating. These panels are used in the building industry. They are in particular manufactured by a continuous process consisting of unwinding and shaping a steel sheet, simultaneously unwinding a sheet of sealing coating, injecting between the two sheets a polyol, an isocyanate and a blowing agent, to cause continuously polymerizing and expanding the resin and cutting the panel obtained to the desired size. A process of this kind is for example described in French patent n ° 2,003,281.
  • a sheet of bitumen or a mixture of bitumen and reinforced elastomer is advantageously used (that is to say comprising in its thickness a reinforcement constituted for example by a veil of glass fibers) .
  • the sandwich panels thus produced frequently have surface defects corresponding to the appearance of folds or blisters on the surface of the sealing sheet.
  • release in the foam of the blowing agent or of C0 2 by the action of traces of water on the isocyanate removal of the foam during cooling during manufacturing, insufficient adhesion between the sealing layer and the foam.
  • These defects appear either at the end of manufacture, or subsequently during storage or after implementation. They are particularly troublesome insofar as they harm the surface appearance and / or the longevity of the covers produced by causing disorders even after application of the final sealing layer.
  • the present invention relates to new panels which can be obtained continuously without exhibiting the surface defects found in the prior art. They also provide improved adhesion of the foam sealant sheet.
  • the composite materials of the sandwich panel type according to the invention comprise an insulating core of polyurethane or polyisocyanurate foam situated between a rigid sheet and a bitumen-based waterproofing coating sheet and they are characterized in that they comprise, between the sealing sheet and the insulating foam core, a layer of fibrous material.
  • the insulating core of the sandwich panels according to the invention consists, as is known per se, of rigid polyurethane or polyisocyanurate foam.
  • the diisocyanates generally used are toluene diisocyanate (TDI), diphenyl methane diisocyanate (MDI), polymethylene polyphenyl isocyanate (PAPI).
  • the polyols used are compounds with hydroxyl functions obtained either by esterification of polyacids with polyols (saturated polyesters) or by the action of polyols on propylene oxide (polyethers).
  • the blowing agent is usually trichlorofluoromethane or freon 11. Water acts on the isocyanate functions with release of C0 2 which participates in the expansion.
  • the catalyst is generally a tertiary amine.
  • Polyisocyanurate foams are obtained by reducing the quantity of polyol and by using specific catalysts which cause trimerization of isocyanate molecules.
  • the rigid sheet used for the manufacture of sandwich panels according to the invention is for example constituted by a ribbed steel sheet from a few tenths of a millimeter to a few millimeters thick. Instead of steel, a sheet of rigid plastic or another metal can be used.
  • the sealing coating sheet is formed from distillation bitumens or oxidized bitumens or mixtures of bitumen and elastomer known per se.
  • the mixtures of bitumen and elastomer comprise for example 3 to 15% of an elastomer such as butadiene-styrene rubber, nitrile rubber, ethylene-propylene-diene terpolymer monomer, polynorbornene, or else 10 to 15% of polypropylene.
  • the sealing coating sheet can be reinforced, that is to say comprise in its thickness a fibrous material such as a veil of glass fibers or a mat of polyester fibers.
  • the layer of fibrous material used according to the invention comprises mineral fibers (glass fibers, asbestos fibers) and / or organic fibers (synthetic fibers, etc.).
  • mineral fibers glass fibers, asbestos fibers
  • organic fibers synthetic fibers, etc.
  • a polyester fiber mat is advantageously used.
  • the layer of fibrous material can be continuous, that is to say interposed between the sealing coating sheet and the foam over their entire surface, or else discontinuous (for example having perforations), that is to say say allowing direct contact surfaces between the waterproofing sheet and the foam.
  • a sheet of waterproofing covering comprising a layer of bitumen deposited on one of the faces of the sheet is used according to the invention.
  • reinforcement the other face of the reinforcement coming into contact with the insulation. This improves the adhesion of the sealing sheet to the foam considerably (the breaking stress and the peeling force are considerably increased) and acts as a layer for removing gases from the foam.
  • the reinforcement thus deposited absorbs dimensional variations due to the shrinkage of polymerization and to thermal stresses during use.
  • the present invention further relates to a method for manufacturing the panels according to the invention. More precisely, a rigid sheet is continuously unrolled and / or conformed, a waterproofing coating sheet, optionally reinforced, based on bitumen is unrolled simultaneously, the polyurethane or polyisocyanurate foam is continuously injected between the rigid sheet and the waterproofing sheet and a layer of fibrous material is continuously unrolled between the foam and the waterproofing sheet. Then the panel is conformed to the desired thickness, the foam is hardened and finally the panel elements are cut to the desired length.
  • a steel sheet 1 m ⁇ thick was formed by the formation of ribs. longitudinal and there was unrolled parallel to this sheet, at a distance of 60 mm, a layer of oxidized bitumen deposited on a non-woven polyester sheet having a mass per m2 of 150 grams. Between the polyester sheet and the steel sheet, a foam obtained from a mixture of 44 parts of polyether polyol, 155 parts of polymethylene polyphenyl isocyanate (PAPI) and 31 parts of freon was injected. 11.
  • PAPI polymethylene polyphenyl isocyanate
  • the panel thus obtained has a good surface condition, in particular without the presence of folds or blisters.
  • the peel strength at 90 ° of the bitumen layer was measured.
  • the decohesion force of the bitumen, on a 10 cm wide sample was 110 newtons.
  • the decohesion force of the bitumen, measured under the same conditions is 60 newtons.

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Abstract

Matériaux composites du type panneaux sandwich autoportants préfabriqués constitués par une âme isolante en mousse de polyuréthane ou de polyisocyanurate située entre une feuille rigide et une feuille de revêtement d'étanchéité, éventuellement armée, à base de bitume, caractérisés en ce qu'ils comprennent entre la feuille de revêtement d'étanchéité et l'âme isolante en mousse, une couche de matériau fibreux. Leur procédé de fabrication consiste à dérouler et/ou conformer en continu une feuille rigide, à dérouler simultanément une feuille de revêtement d'étanchéité, éventuellement armée, à base de bitume, à injecter en continu une mousse de polyuréthane ou de polyisocyanurate entre ladite feuille rigide et ladite feuille de revêtement d'étanchéité, et est caractérisé en ce qu'on déroule simultanément en continu une couche de matériau fibreux entre la mousse et la feuille de revêtement d'étanchéité.

Description

  • La présente invention concerne des matériaux composites du type panneaux sandwich autoportants, utilisables en particulier comme éléments de couverture préfabriqués pour les bâtiments, et leur procédé d'obtention.
  • On connaît des panneaux sandwich autoportants constitués d'une âme isolante en mousse de polyuréthane ou de polyisocyanurate comprise entre une feuille métallique, par exemple en acier nervuré, et une feuille de revêtement d'étanchéité. Ces panneaux sont utilisés dans l'industrie du bâtiment. Ils sont notamment fabriqués par un procédé continu consistant à dérouler et conformer une feuille d'acier, à dérouler simultanément une feuille de revêtement d'étanchéité, à injecter entre les deux feuilles un polyol, un isocyanate et un agent d'expansion, à provoquer en continu la polymérisation et l'expansion de la résine et à découper à la dimension désirée le panneau obtenu. Un procédé de ce genre est par exemple décrit dans le brevet français n° 2.003.281.
  • Comme feuille de revêtement d'étanchéité, on utilise avantageusement une feuille de bitume ou de mélange de bitume et d'élastomère armée (c'est-à-dire comportant en son épaisseur une armature constituée par exemple par un voile de fibres de verre). Toutefois, les panneaux sandwich ainsi réalisés présentent fréquemment des défauts de surface correspondant à l'apparition de plis ou de cloques à la surface de la feuille d'étanchéité. On peut invoquer plusieurs raisons pour expliquer l'origine de ces défauts : dégagement dans la mousse de l'agent d'expansion ou de C02 par action de traces d'eau sur l'isocyanate, retrait de la mousse au moment du refroidissement lors de la fabrication, adhérence insuffisante entre la couche d'étanchéité et la mousse. Ces défauts apparaissent soit à l'issue de la fabrication, soit ultérieurement en cours de stockage ou après mise en oeuvre. Ils sont particulièrement gênants dans la mesure où ils nuisent à l'aspect de surface et/ou à la longévité des couvertures réalisées en entraînant des désordres même après application de la couche finale d'étanchéité.
  • La présente invention concerne de nouveaux panneaux qui peuvent être obtenus en continu sans présenter les défauts de surface constatés dans la technique antérieure. Ils offrent en outre une adhérence améliorée de la feuille de revêtement d'étanchéité à la mousse.
  • Les matériaux composites du type panneaux sandwich selon l'invention comprennent une âme isolante en mousse de polyuréthane ou de polyisocyanurate située entre une feuille rigide et une feuille de revêtement d'étanchéité à base de bitume et ils sont caractérisés en ce qu'ils comprennent, entre la feuille d'étanchéité et l'âme isolante en mousse, une couche de matériau fibreux.
  • L'âme isolante des panneaux sandwich selon l'invention est constituée, comme il est connu en soi, de mousse rigide de polyuréthane ou de polyisocyanurate.
  • Les mousses de polyuréthane sont des matériaux alvéolaires à cellules fermées résultant de la réaction d'un polyester-polyol ou d'un polyéther-polyol sur un diisocyanate ou un polyisocyanate, l'expansion se faisant au moyen d'un liquide à bas point d'ébullition. En pratique la mousse s'obtient en mélangeant deux constituants liquides :
    • - un diisocyanate ou un prépolymère de diisocyanate,
    • - un prémélange fait de : un polyol, un agent d'expansion, un catalyseur (pour régler la réactivité), un agent tensio-actif (pour régler la structure cellulaire), éventuellement des additifs pour améliorer la résistance au feu.
  • Les diisocyanates généralement utilisés sont le toluène-diisocyanate (TDI), le diphényl-méthane-diisocyanate (MDI), le polyméthylène- polyphényl-isocyanate (PAPI). Les polyols utilisés sont des composés à fonctions hydroxyles obtenus soit par estérification de polyacides avec les polyols (polyesters saturés) soit par action de polyols sur l'oxyde de propylène (polyéthers). L'agent d'expansion est habituellement le trichlo- rofluorométhane ou fréon 11. L'eau agit sur les fonctions isocyanates avec dégagement de C02 qui participe à l'expansion. Le catalyseur est généralement une amine tertiaire.
  • Les mousses de polyisocyanurate sont obtenues en diminuant la quantité de polyol et en utilisant des catalyseurs spécifiques provoquant une trimérisation de molécules d'isocyanates.
  • La feuille rigide utilisée pour la fabrication des panneaux sandwich conformes à l'invention est par exemple constituée par une feuille d'acier nervuré de quelques dixièmes de millimètres à quelques millimètres d'épaisseur. Au lieu d'acier il peut être utilisé une feuille de matière plastique rigide ou d'un autre métal.
  • La feuille de revêtement d'étanchéité est formée à partir de bitumes de distillation ou de bitumes oxydés ou de mélanges de bitume et d'élastomère connus en soi. Les mélanges de bitume et d'élastomère comprennent par exemple 3 à 15 % d'un élastomère tel que caoutchouc butadiène- styrène, caoutchouc nitrile, terpolymère éthylène-propylène-diène monomère, polynorbornène, ou bien 10 à 15 % de polypropylène. La feuille de revêtement d'étanchéité peut être armée c'est-à-dire comprendre dans son épaisseur un matériau fibreux tel qu'un voile de fibres de verre ou un mat de fibres polyesters.
  • La couche de matériau fibreux utilisée selon l'invention comprend des fibres minérales (fibres de verre, fibres d'amiante) et/ou organiques (fibres synthétiques, etc...). Par exemple on utilise avantageusement un mat de fibres de polyesters.
  • La couche de matériau fibreux peut être continue, c'est-à-dire interposée entre la feuille de revêtement d'étanchéité et la mousse sur toute leur surface, ou bien discontinue (par exemple présentant des perforations), c'est-à-dire permettant des surfaces de contact direct entre la feuille de revêtement d'étanchéité et la mousse.
  • Ainsi, contrairement à l'art antérieur où l'on utilisait une feuille souple armée comportant une armature noyée dans le bitume, on utilise selon l'invention une feuille de revêtement d'étanchéité comportant une couche de bitume déposée sur une des faces de l'armature, l'autre face de l'armature venant au contact de l'isolant. Ceci améliore d'une part notablement l'adhérence de la feuille d'étanchéité sur la mousse (la contrainte à la rupture et la force de pelage sont considérablement augmentées) et joue le rôle de couche d'évacuation des gaz provenant de la mousse. Par ailleurs, l'armature ainsi déposée absorbe les variations dimensiormelles dtes au retrait de polymérisation et aux sollicitations thermiques en cours d'utilisation.
  • La présente invention concerne par ailleurs un procédé pour fabriquer les panneaux selon l'invention. Plus précisément on déroule et/ou conforme en continu une feuille rigide, on déroule simultanément une feuille de revêtement d'étanchéité, éventuellement armée, à base de bitume, on injecte en continu la mousse de polyuréthane ou de polyisocyanurate entre la feuille rigide et la feuille de revêtement d'étanchéité et on déroule simultanément en continu une couche de matériau fibreux entre la mousse et la feuille de revêtement d'étanchéité. Ensuite on conforme le panneau à l'épaisseur voulue, on provoque le durcissement de la mousse et enfin on découpe les éléments de panneaux à-la longueur désirée.
  • Au lieu de dérouler simultanément la feuille de revêtement d'étanchéité et la couche de matériau fibreux, on peut, préalablement déposer la couche de matériau fibreux sur la feuille de revêtement d'étanchéité et dérouler en continu l'ensemble ainsi formé, la surface libre de la couche de matériau fibreux venant au contact de la mousse.
  • L'exemple suivant a pour but d'illustrer l'invention.
    • EXEMPLE 1
  • Pour fabriquer un panneau sandwich selon l'invention, on a conformé une feuille d'acier de 1 mΠ d'épaisseur par formation de nervures longitudinales et on a déroulé parallèlement à cette feuille, à une distance de 60 mm, une couche de bitume oxydé déposée sur une feuille de polyester non tissé ayant une masse au m2 de 150 grammes. Entre la feuille de polyester et la tôle d'acier, on a injecté une mousse obtenue à partir d'un mélange de 44 parties de polyéther-polyol, 155 parties de polyméthy- lène-polyphényl-isocyanate (PAPI) et 31 parties de fréon 11.
  • Le panneau ainsi obtenu présente un bel état de surface, en particulier sans présence de plis ou de cloques.
  • Sur un échantillon de ce panneau, on a mesuré l'adhérence de la feuille de bitume à la mousse. Pour une vitesse d'arrachement de 1 mm/mn, la contrainte à la rupture était de 0,8 daN/cm2, alors que sur un panneau analogue fabriqué selon la technique de l'art antérieur, elle est dans les mêmes conditions de 0,4 daN/cm2.
  • Sur un échantillon du même panneau, on a mesuré la force de pelage à 90° de la couche de bitume. Pour une vitesse de traction de 100 mm/mn, la force de décohésion du bitume, sur un échantillon de 10 cm de largeur, était de 110 newtons. Sur un échantillon de panneau analogue fabriqué selon l'art antérieur, la force de décohésion du bitume, mesurée dans les mêmes conditions, est de 60 newtons.
  • Un échantillon du même panneau a été soumis à un essai de vieillissement artificiel à 70°C pendant 120 heures. La teneur en C02 de la mousse qui était de 0,5 % avant vieillissement est tombée à 0,05 % après vieillissement, ce qui montre que les gaz formés se sont évacués. Le panneau vieilli ne présente pas de défauts de surface tels que plis ou cloques. A titre de comparaison, sur un panneau de l'art antérieur soumis au même vieillissement, la teneur en C02 de la mousse (0,5 %) a légèrement augmenté au cours de l'essai et des cloques sont apparues en surface.

Claims (5)

1. Matériaux composites du type panneaux sandwich autoportants préfabriqués constitués par une âme isolante en mousse de polyuréthane ou de polyisocyanurate située entre une feuille rigide et une feuille de revêtement d'étanchéité, éventuellement armée, à base de bitume, caractérisés en ce qu'ils comprennent entre la feuille de revêtement d'étanchéité et l'âme isolante en mousse, une couche de matériau fibreux.
2. Matériaux selon la revendication 1, caractérisés en ce que la couche de matériau fibreux présente des perforations.
3. Matériaux selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisés en ce que la couche de matériau fibreux est un mat de fibres de polyesters.
4. Procédé de fabrication de matériaux composites selon l'une des revendications 1 à 3 consistant à dérouler et/ou conformer en continu une feuille rigide, à dérouler simultanément une feuille de revêtement d'étanchéité, éventuellement armée, à base de bitume, à injecter en continu une mousse de polyuréthane ou de polyisocyanurate entre ladite feuille rigide et ladite feuille de revêtement d'étanchéité, caractérisé en ce qu'on déroule simultanément en continu une couche de matériau fibreux entre la mousse et la feuille de revêtement d'étanchéité.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche de matériau fibreux est préalablement déposée sur la feuille de revêtement d'étanchéité et l'ensemble ainsi formé est déroulé en continu, la surface libre de la couche de matériau fibreux venant en contact de la mousse.
EP83400883A 1982-05-10 1983-05-03 Matériau composite du type panneaux sandwich autoportants Expired EP0094299B1 (fr)

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ATE26146T1 (de) 1987-04-15
DE3370505D1 (en) 1987-04-30
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FR2526463A1 (fr) 1983-11-10

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