EP0556145B1 - Procédé de fabrication d'une membrane bitumineuse - Google Patents

Procédé de fabrication d'une membrane bitumineuse Download PDF

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EP0556145B1
EP0556145B1 EP93440018A EP93440018A EP0556145B1 EP 0556145 B1 EP0556145 B1 EP 0556145B1 EP 93440018 A EP93440018 A EP 93440018A EP 93440018 A EP93440018 A EP 93440018A EP 0556145 B1 EP0556145 B1 EP 0556145B1
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EP
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reinforcement
bituminous
bituminous compound
membrane
compound
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Pierre Geisen
Bernard Ducret
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Soprema SAS
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N5/00—Roofing materials comprising a fibrous web coated with bitumen or another polymer, e.g. pitch
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04D—ROOF COVERINGS; SKY-LIGHTS; GUTTERS; ROOF-WORKING TOOLS
    • E04D5/00—Roof covering by making use of flexible material, e.g. supplied in roll form
    • E04D5/10—Roof covering by making use of flexible material, e.g. supplied in roll form by making use of compounded or laminated materials, e.g. metal foils or plastic films coated with bitumen

Definitions

  • the present invention relates to the field of sealing materials and relates to a method of manufacturing a bituminous membrane as well as a porous bituminous membrane obtained by said method.
  • bituminous materials in the form of membranes generally comprise, as a reinforcement, a sheet of bonded synthetic fibers, for example made of polyester, polypropylene or polyethylene, or a sheet or felt of natural fibers, in particular cellulose fibers, and are impregnated at the core and throughout their thickness of an amount of bitumen sufficiently abundant to form a continuous layer having a structure compact enough to be impermeable to liquids and gases.
  • Document US-A-4 612 152 discloses a method of manufacturing a waterproof membrane consisting essentially of coating a sheet of nonwoven with a thick layer of bituminous compound and, then, to be produced by printing. a network of grooves or grooves in the thickness of said coating at least partially solidified, so as to allow the distribution and the evacuation of the underlying gases, said membrane itself being waterproof or at least very slightly permeable gas.
  • Document GB-A-1 097 771 also discloses a process for producing membranes by induction of layers of fibrous material with a resinous compound, these membranes then being calendered, after coating and before drying, in order to produce a surface deformation of the partially solidified coating, so as to facilitate the assembly of several membranes together.
  • a membrane which is formed of a fibrous reinforcement coated with bitumen foam.
  • this membrane is not necessarily impermeable to liquids due to its very high porosity, the bubbles of foam breaking easily in contact with the fibers of said reinforcement during impregnation and not allowing a correct coating of all of the fibers to be impregnated.
  • this membrane has a relatively fragile and brittle constitution, limiting its possibility of winding.
  • the problem posed in the present invention therefore consists in devising a method making it possible to produce a bituminous membrane perfectly impermeable to liquids, while being permeable to gases, more particularly water vapor, making it possible in particular to avoid the setting in artwork of vapor barrier screens and direct air passages in the case of use under the roof, in combination or not with thermal insulation.
  • the felts or sheets treated according to the process of the present invention will have to have a porosity twice greater than those or those treated by any other process currently known, this while using up to twice less bituminous compounds per surface unit and being perfectly liquid tight.
  • the manufacturing process essentially consists in adding, on at least one of the two faces of the moving frame 1, a predetermined amount of compound bituminous 2 liquid, then simultaneously carrying out, on the one hand, a force impregnation of the reinforcement 1 with said bituminous compound 2: liquid added, over all or only part of the thickness of said reinforcement 1 and, d on the other hand, a constriction under constraint of said frame 1, in particular under the effect of compression, to then allow said frame 1 to resume its section initial, while the bituminous compound 2 permeating said reinforcement 1 is still in liquid form, and cannot oppose a return to the normal section of the reinforcement 1: thus causing the generation of a plurality of inclusions 3 d in the mass of said bituminous compound 2, and, if necessary, repeating the above operations by adding a similar amount of bituminous compound 2 to the other side of the frame 1, untreated.
  • the bituminous compound 2 is advantageously added in an amount at least sufficient to achieve complete coating of the fibers 4 of the reinforcement 1 in the compressed state, for half or all of the thickness of said reinforcement 1.
  • bituminous compound 2 can be carried out either on a single face only, of said impregnated reinforcement 1 (FIG. 1), if the amount added is sufficient to impregnate it over its entire thickness, or, consecutively, on its two faces , when the amount reported allows impregnation only on half the thickness of the latter ( Figures 2 and 3).
  • the fibers 4 of the reinforcement 1 are brought together with each other at the time of impregnation with the hot and liquid bituminous compound 2, the latter filling the voids of said reinforcement 1 when the section thereof is artificially reduced, the amount of bituminous compounds being sufficient to achieve a correct coating of all the fibers 4 to be impregnated, so as to avoid the wicking effect, which would make the resulting membrane 6 permeable to liquids.
  • the coated fibers 4 return to their initial position by resuming their spacing before stress, thus allowing the creation of air inclusions 3 , in the form of bubbles of very small diameter in the section of the membrane 6 obtained.
  • the membrane 6 then has liquid-tightness properties comparable to the sealing materials of the prior art, while having a degree of permeability to gases, and in particular to water vapor, very high.
  • the necking and impregnation by force or by force are carried out by means of a rule 5 applied to the frame 1 moved under tension, on the side comprising the added bituminous compound 2.
  • the tension of the armature 1 in displacement, the angle of deflection D of the armature 1 by the rule 5 and the angle of attack A of the latter are adjusted according to the thickness of reinforcement 1 to be impregnated and the gas permeability sought for the resulting membrane 6.
  • the angle of attack of the rule 5 and its pressure on the armature 1, determined by the tension applied to the latter and its angle of deflection at the level of said rule 5, must allow, not only the retention of the excess of bituminous compound 2 relative to an impregnation of the reinforcement 1 not subject to necking, but also the extrusion of the excess bituminous compound 2 for the impregnation of the reinforcement 1 under stress.
  • the impregnation and compression of the reinforcement are carried out by means of two cooperating calendering cylinders compressing the reinforcement as it passes between them.
  • the compression force of the calendering cylinders is adjusted as a function of the thickness of the reinforcement to be impregnated and of the gas permeability desired for the resulting membrane.
  • the invention also relates to a porous bituminous membrane obtained by means of any one of the two embodiments of the manufacturing method described above.
  • This bituminous membrane 6 is mainly constituted by a reinforcement 1 of non-woven fibers 4, preferably synthetic, impregnated with a bituminous compound 2 comprising a plurality of inclusions 3 of air in the form of empty cavities of small dimensions, distributed in the thickness of said membrane 6 and interconnected randomly, making said membrane 6 impermeable to liquids but permeable to gases.
  • the reinforcement 1 may consist of a nonwoven of the type known under the designation TYPAR (registered trademark) by the company DUPONT DE NEMOURS, the bituminous compound 2 preferably consisting of bitumen oxidized or in direct distillation bitumen with SBS type polymer, injected into the reinforcement 1 at a rate of about 200 g / m at a temperature of 180 ° C.
  • TYPAR registered trademark
  • SBS direct distillation bitumen with SBS type polymer
  • the angle of attack A of rule 3 is then about 50 to 60 °, and the angle of deflection D of the frame 1 is between 25 to 40 °, the tension applied to said frame 1 being of the order of 15 to 40 daN for a frame width of 1 m.
  • bituminous membrane 6 The permeability of the resulting bituminous membrane 6 is then worth 0.65 g / m.h.mm.Hg, against 0.04 g / m.h.mm.Hg for a felt or a sheet impregnated with bituminous compounds according to the methods known from the prior art.

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Description

  • La présente invention concerne le domaine des matériaux d'étanchéité et a pour objet un procédé de fabrication d'une membrane bitumineuse ainsi qu'une membrane bitumineuse poreuse obtenue au moyen dudit procédé.
  • Il existe actuellement de nombreux matériaux bitumineux, notamment armés de nappes fibreuses, destinées à faire obstacle au passage de l'eau, de la neige ou de la glace.
  • Ces matériaux bitumineux sous forme de membranes comportent généralement, en tant qu'armature, une nappe de fibres synthétiques liées, par exemple en polyester, polypropylène ou polyéthylène, ou une nappe ou feutre de fibres naturelles, notamment cellulosiques, et sont imprégnés à coeur et dans toute leur épaisseur d'une quantité de bitume suffisamment abondante pour former une couche continue présentant une structure suffisamment compacte pour être étanche aux liquides et aux gaz.
  • Cette dernière caractéristique nécessite, lorsque les matériaux précités, sous forme de membranes d'étanchéité, sont rapportés sur la face extérieure d'un isolant thermique, en parois verticales ou horizontales, la mise en place d'un écran coupe-vapeur entre l'ambiance intérieure, qui peut être chaude et humide, et l'isolant thermique, de manière à éviter la condensation, notamment de la vapeur d'eau, dans l'épaisseur de l'isolant ou au niveau de la sous-face de la membrane d'étanchéité, surtout dans le cas de températures extérieures basses.
  • En l'absence d'écran coupe-vapeur, il est nécessaire de prévoir des passages d'air directs, tels que, par exemple, des aérateurs, qui permettent l'évacuation de la vapeur d'eau, mais entraînent également l'évacuation en grande quantité de l'air chaud intérieur, résultant en un gaspillage d'énergie important.
  • Par le document US-A-4 612 152 on connaît un procédé de fabrication d'une membrane étanche à l'eau consistant essentiellement à enduire une nappe de non-tissé avec une couche épaisse de composé bitumineux et, ensuite, à réaliser par impression un réseau de rainures ou de cannelures dans l'épaisseur de ladite enduction au moins partiellement solidifiée, de manière à permettre la répartition et l'évacuation des gaz sous-jacents, ladite membrane étant elle-même étanche ou à tout le moins très faiblement perméable au gaz.
  • On connaît également, par le document GB-A-1 097 771, un procédé de réalisation de membranes par induction de nappes de matériau fibreux avec un composé résineux, ces membranes étant ensuite calandrées, après enduction et avant séchage, en vue de réaliser une déformation superficielle de l'enduction partiellement solidifiée, de manière à faciliter l'assemblage de plusieurs membranes entre-elles.
  • Enfin, par le document US-A-4 399 186, on connaît une membrane formée d'une armature fibreuse enrobée de mousse de bitume. Toutefois, cette membrane n'est pas forcément imperméable aux liquides du fait de sa très grande porosité, les bulles de mousse rompant facilement au contact des fibres de ladite armature lors de l'imprégnation et ne permettant pas de réaliser un enrobage correct de toutes les fibres à imprégner. De plus, cette membrane présente une constitution relativement fragile et cassante, limitant sa possibilité d'enroulement.
  • Le problème posé à la présente invention consiste, par conséquent, à concevoir un procédé permettant de réaliser une membrane bitumineuse parfaitement étanche aux liquides, tout en étant perméables aux gaz, plus particulièrement la vapeur d'eau, permettant notamment d'éviter la mise en oeuvre d'écrans coupe-vapeur et de passages d'air direct dans le cas d'une utilisation en sous-toiture, en association ou non avec un isolant thermique.
  • En outre, les feutres ou les nappes traitées selon le procédé de la présente invention devront présenter une porosité deux fois plus importante que ceux ou celles traitées par tout autre procédé connu actuellement, ce tout en utilisant jusqu'à deux fois moins de composés bitumineux par unité de surface et en étant parfaitement étanche aux liquides.
  • Ce problème est précisément résolu, conformément à l'invention, grâce au procédé de fabrication d'une membrane bitumineuse, comprenant une armature en non-tissé, ce procédé consistant essentiellement à rapporter, sur l'une au moins des deux faces de l'armature en déplacement, une quantité prédéterminée de composé bitumineux liquide et étant caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser ensuite simultanément, d'une part, une imprégnation de force de l'armature par ledit composé bitumineux liquide rapporté, sur la totalité ou une partie seulement de l'épaisseur de ladite armature et, d'autre part, une striction sous contrainte de ladite armature, notamment sous l'effet d'une compression, puis à autoriser ladite armature à reprendre sa section initiale, alors que le composé bitumineux imprègnant ladite armature est encore sous forme liquide et ne peut s'opposer à un retour à la section normale de l'armature, entraînant ainsi la génération d'une pluralité d'inclusions d'air dans la masse dudit composé bitumineux, et, le cas échéant, à répéter les opérations précitées en rapportant une quantité analogue de composé bitumineux sur l'autre face de l'armature, non traitée.
  • L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisations préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication conforme à l'invention, selon une première variante de réalisation ;
    • la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication selon l'invention suivant une deuxième variante de réalisation, et,
    • la figure 3 est une vue à une échelle différente du détail B du dispositif représenté à la figure 2.
  • Conformément à l'invention, et comme le montrent les figures 1 à 3 des dessins annexés, le procédé de fabrication consiste essentiellement à rapporter, sur l'une au moins des deux faces de l'armature 1 en déplacement, une quantité prédéterminée de composé bitumineux 2 liquide, puis à réaliser simultanément, d'une part, une imprégnation de force de l'armature 1 par ledit composé bitumineux 2 : liquide rapporté, sur la totalité ou une partie seulement de l'épaisseur de ladite armature 1 et, d'autre part, une striction sous contrainte de ladite armature 1, notamment sous l'effet d'une compression, à autoriser ensuite ladite armature 1 à reprendre sa section initiale, alors que le composé bitumineux 2 imprègnant ladite armature 1 est encore sous forme liquide, et ne peut s'opposer à un retour à la section normale de l'armature 1: entraînant ainsi la génération d'une pluralité d'inclusions 3 d'air dans la masse dudit composé bitumineux 2, et, le cas échéant, à répéter les opérations précitées en rapportant une quantité analogue de composé bitumineux 2 sur l'autre face de l'armature 1, non traitée.
  • Le composé bitumineux 2 est avantageusement rapporté en quantité au moins suffisante pour réaliser un enrobage complet des fibres 4 de l'armature 1 à l'état comprimé, pour une moitié ou la totalité de l'épaisseur de ladite armature 1.
  • L'application du composé bitumineux 2 peut être réalisée soit sur une seule face uniquement, de ladite armature imprégnée 1 (figure 1), si la quantité rapportée est suffisante pour l'imprégner sur toute son épaisseur, soit, consécutivement, sur ses deux faces, lorsque la quantité rapportée n'en permet l'imprégnation que sur la moitié de l'épaisseur de cette dernière (figures 2 et 3).
  • Le choix de l'imprégnation simple face ou double face dépend, d'une part, de l'épaisseur et du grammage de l'armature 1, et, d'autre part, de la sensibilité de cette dernière à la température, la masse calorifique transmise étant plus faible en imprégnant par deux fois.
  • Ainsi, selon l'invention, les fibres 4 de l'armature 1 sont rapprochées entre elles au moment de l'imprégnation par le composé bitumineux 2 chaud et liquide, ce dernier remplissant les vides de ladite armature 1 lorsque la section de celle-ci est artificiellement réduite, la quantité de composés bitumineux étant suffisante pour réaliser un enrobage correct de toutes les fibres 4 à imprégner, de manière à éviter l'effet de mèche, qui rendrait la membrane 6 résultante perméable aux liquides.
  • En supprimant alors la contrainte génératrice de striction, le composé bitumineux étant encore chaud, donc liquide, et ne pouvant s'opposer à un retour à la section normale de l'armature 1, les fibres 4 enrobées se replacent à leur position initiale en reprenant leur espacement avant contrainte, permettant ainsi la création d'inclusions 3 d'air, sous la forme de bulles de très faible diamètre dans la section de la membrane 6 obtenue.
  • Il en résulte de manière surprenante que la membrane 6 présente alors des propriétés d'étanchéité aux liquides comparables aux matériaux d'étanchéité de l'art antérieur, tout en présentant un degré de perméabilité aux gaz, et notamment à la vapeur d'eau, très élevé.
  • Selon un premier mode de réalisation de l'invention, représenté aux figures 1 à 3 des dessins annexés, la striction et l'imprégnation à force ou forcée sont réalisées au moyen d'une règle 5 appliquée sur l'armature 1 déplacée sous tension, du côté comportant le composé bitumineux 2 rapporté.
  • De manière avantageuse, la tension de l'armature 1 en déplacement, l'angle de déviation D de l'armature 1 par la règle 5 et l'angle d'attaque A de cette dernière sont réglés en fonction de l'épaisseur d'armature 1 à imprégner et de la perméabilité aux gaz recherchée pour la membrane 6 résultante.
  • En outre, l'angle d'attaque de la règle 5 et sa pression sur l'armature 1, déterminée par la tension appliquée à cette dernière et son angle de déviation au niveau de ladite règle 5, doivent permettre, non seulement la rétention de l'excédent de composé bitumineux 2 par rapport à une imprégnation de l'armature 1 non soumise à striction, mais encore l'extrusion du composé bitumineux 2 exédentaire pour l'imprégnation de l'armature 1 sous contrainte.
  • Conformément à un second mode de réalisation de l'invention, non représenté aux dessins annexés, l'imprégnation et la compression de l'armature sont réalisées au moyen de deux cylindres de calandrage coopérant comprimant l'armature lors de son passage entre eux.
  • Dans ce cas, la force de compression des cylindres de calandrage est réglée en fonction de l'épaisseur de l'armature à imprégner et de la perméabilité aux gaz recherchée pour la membrane résultante.
  • L'invention concerne également une membrane bitumineuse poreuse obtenue au moyen de l'un quelconque des deux modes de réalisation du procédé de fabrication décrit ci-dessus.
  • Cette membrane 6 bitumineuse est principalement constituée par une armature 1 en fibres 4 non tissées, préférentiellement synthétiques, imprégnée d'un composé bitumineux 2 comportant une pluralité d'inclusions 3 d'air sous forme de cavités vides de faibles dimensions, réparties dans l'épaisseur de ladite membrane 6 et interconnectées entre elles de manière aléatoire, rendant ladite membrane 6 étanche aux liquides mais perméable aux gaz.
  • En effet, des observations au microscope d'une section transversale de la membrane 6 résultante ont permis de constater que les inclusions 3 sous forme de cavités s'interconnectaient entre elles dans l'épaisseur de ladite membrane, ce de manière aléatoire, non perpendiculairement aux deux faces, constituant des réseaux traversants, permettant le passage de gaz, notamment de vapeur d'eau, mais n'autorisant pas le passage de liquides, plus particulièrement d'eau.
  • A titre d'exemple pratique de réalisation de l'invention, l'armature 1 peut consister en un non tissé du type connu sous la désignation TYPAR (marque déposée) par la societé DUPONT DE NEMOURS, le composé bitumineux 2 consistant préférentiellement en du bitume oxydé ou en du bitume de distillation directe additionné de polymère de type SBS, injecté dans l'armature 1 à raison d'environ 200 g/m sous une température de 180 °C.
  • L'angle d'attaque A de la règle 3 est alors d'environ 50 à 60°, et l'angle de déviation D de l'armature 1 est compris entre 25 à 40°, la tension appliquée à ladite armature 1 étant de l'ordre de 15 à 40 daN pour une largeur d'armature de 1 m.
  • La perméabilité de la membrane bitumineuse 6 résultante vaut alors 0,65 g/m.h.mm.Hg, contre 0,04 g/m.h.mm.Hg pour un feutre ou une nappe imprégnée de composés bitumineux selon les procédés connus de l'art antérieur.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (6)

  1. Procédé de fabrication d'une membrane bitumineuse comprenant une armature en non tissé, consistant essentiellement à rapporter, sur l'une au moins des deux faces de l'armature (1) en déplacement, une quantité prédéterminée de composé bitumineux (2) liquide, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser ensuite, simultanément, d'une part, une imprégnation de force de l'armature (1) par ledit composé bitumineux (2) liquide rapporté, sur la totalité ou une partie seulement de l'épaisseur de ladite armature (1) et, d'autre part, une striction sous contrainte de ladite armature (1), notamment sous l'effet d'une compression, puis à autoriser ladite armature (1) à reprendre sa section initiale, alors que le composé bitumineux (2) imprègnant ladite armature (1) est encore sous forme liquide et ne peut s'opposer à un retour à la section normale de l'armature 1, entraînant ainsi la génération d'une pluralité d'inclusions (3) d'air dans la masse dudit composé bitumineux (2), et, le cas échéant, à répéter les opérations précitées en rapportant une quantité analogue de composé bitumineux (2) sur l'autre face de l'armature (1), non traitée.
  2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composé bitumineux (2) est rapporté en quantité au moins suffisante pour réaliser un enrobage complet des fibres (4) de l'armature (1) à l'état comprimé, pour une moitié ou la totalité de l'épaisseur de ladite armature (1).
  3. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la striction et l'imprégnation sont réalisées au moyen d'une règle (5) appliquée sur l'armature (1) déplacée sous tension, du côté comportant le composé bitumineux (2) rapporté.
  4. Procédé de fabrication selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il consiste à régler la tension de l'armature (1) en déplacement, l'angle de déviation (D) de l'armature (1) par la règle (5) et l'angle d'attaque (A) de cette dernière en fonction de l'épaisseur d'armature (1) à imprégner et de la perméabilité aux gaz recherchée pour la membrane (6) résultante.
  5. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'imprégnation et la compression de l'armature sont réalisées au moyen de deux cylindres de calandrage coopérant comprimant l'armature lors de son passage entre eux.
  6. Procédé de fabrication selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste à régler la force de compression des cylindres de calandrage en fonction de l'épaisseur de l'armature à imprégner et de la perméabilité aux gaz recherchée pour la membrane résultante.
EP93440018A 1992-02-13 1993-02-12 Procédé de fabrication d'une membrane bitumineuse Expired - Lifetime EP0556145B1 (fr)

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