EP4323322A1 - Composition pour revêtement isolant - Google Patents

Composition pour revêtement isolant

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EP4323322A1
EP4323322A1 EP22720480.7A EP22720480A EP4323322A1 EP 4323322 A1 EP4323322 A1 EP 4323322A1 EP 22720480 A EP22720480 A EP 22720480A EP 4323322 A1 EP4323322 A1 EP 4323322A1
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EP
European Patent Office
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mineral
wool
water
binder
composition according
Prior art date
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Pending
Application number
EP22720480.7A
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German (de)
English (en)
Inventor
Julie GODEFROID
Jérémy BECQUET
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Isover SA France
Original Assignee
Saint Gobain Isover SA France
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Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Isover SA France filed Critical Saint Gobain Isover SA France
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    • C04B2111/28—Fire resistance, i.e. materials resistant to accidental fires or high temperatures
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    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • composition for insulating coating The invention relates to the field of building. It relates more particularly to obtaining coatings having good thermal insulation properties.
  • the object of the invention is to propose a constructive technique and compositions adapted to this technique, which make it possible to thermally insulate facades in a more efficient, with simpler and faster implementation.
  • the subject of the invention is a composition
  • a composition comprising flakes of mineral or vegetable wool, a pulverulent mineral binder and a water-repellent agent.
  • the composition will generally be dry, that is to say essentially consisting of a powder mixture.
  • a subject of the invention is also a process for obtaining an insulating coating on or against a support, comprising mixing such a composition according to with water and depositing the mixture obtained on or against said support.
  • the subject of the invention is a building element comprising a support coated on one of its surfaces with an insulating coating comprising flakes of mineral or vegetable wool bound together by a hardened mineral binder, and a water-repellent agent.
  • the insulating coating is preferably obtained or capable of being obtained by the process according to the invention.
  • composition according to the invention for depositing, in particular by spraying, an insulating coating, makes it possible to obviate the aforementioned drawbacks.
  • the invention also makes it possible to ensure good adhesion of the insulating coating to the walls (in particular, but not exclusively, to the concrete walls), good cohesion of the coating even for the significant thicknesses generally required by the insulating performance targeted, good resistance to the environment and aging, as well as good mechanical properties, particularly in compression, for a reduced carbon impact and good thermal insulation properties.
  • the coating obtained comprises flakes of mineral or vegetable wool bonded together by a hardened mineral binder.
  • the pulverulent mineral binder present in the composition becomes pasty after mixing with water, before hardening.
  • the term “binder” therefore covers both the powder binder present in the composition and the final hardened binder in the final coating. The following details apply both to the composition and to the final coating.
  • the mineral wool is preferably chosen from glass wool, slag wool and rock wool.
  • the mineral wool fibers preferably have a chemical composition comprising 30 to 75% by weight of Si0 2 , 5 to 40% CaO+MgO, 0-20% Na 2 0+K 2 0, 0-30% A1 2 0 3 and 0-15% Fe 2 0 3 .
  • glass wool generally makes it possible to achieve better thermal insulation performance, in particular thanks to a lower density.
  • Glass wool is generally formed by electric melting or by flames of a mixture of pulverulent raw materials and cullet (recycled glass), then fiber drawing, in particular by internal centrifugation using a fiber drawing plate.
  • the fibers of the glass wool preferably have a chemical composition comprising 50-75% by weight of Si0 2 , 12 to 20% Na 2 0+K 2 0, 5 to 20% CaO+MgO, 0-8%, in particular 0-3% A1 2 0 3 and 2 to 10% B 2 0 3 .
  • Rock and slag wools are generally formed by fusion in a cupola of raw materials in the form of blocks or briquettes, or by electric fusion or by submerged burners of powdery materials, then fiber drawing by external centrifugation by means of a plurality of rotors.
  • the rock wool fibers preferably have a chemical composition comprising 30-50% Si0 2 , 10-26% Al 2 0 3 , 15-40% CaO+MgO, 0-5% Na 2 0+K 2 0 and
  • Slag wool fibers preferably have a chemical composition comprising 30-45% Si0 2 , 5-18% Al2O3, 30-60% CaO+MgO and 0-3% Na 2 0+K 2 0.
  • Mineral wool is usually made of interwoven vitreous fibers.
  • the mineral wool used does not contain any organic binder. However, it may contain some when the flakes come from the recycling of site or factory waste, for example obtained by grinding mineral wool panels.
  • the flakes may be blowing wool flakes, which normally does not contain an organic binder, but which may nevertheless contain organic additives, for example of the silicone type or antistatic agent. These additives are in particular sprayed on the mineral wool at the time of fiber drawing.
  • Plant wool comprises plant fibers preferably chosen from the group consisting of lignocellulosic fibers and cotton fibers.
  • the lignocellulosic fibers are preferably chosen from wood fibers, hemp fibers, flax fibers, sisal fibers, cotton fibers, jute fibers, coconut fibers, raffia fibers, abaca, cereal straw, rice straw and mixtures thereof.
  • flakes means pieces formed from agglomerates (or clusters) of entangled fibers having a certain size or dimension. It is essential that the composition and the coating include the fibers in the form of flakes and not in the form of dispersed individual fibers or fibers organized in the form of batts, grids, fabrics or nonwovens, in order to be able to achieve good thermal insulation properties.
  • the coating therefore differs from a coating or mortar reinforced with fibres, which does not have insulating properties.
  • the flakes of mineral or vegetable wool, in the composition and/or the coating preferably have a size between 1 and 10 cm, in particular between 2 and 8 cm, or even between 3 and 7 cm. Too small flakes lead to denser coatings, and therefore less thermally insulating.
  • the obtaining of the flakes and the adjustment of their size can in particular be carried out by means of a carding machine.
  • the flakes can be larger in the composition, in the case where the projection machine is able to reduce their size before projection.
  • the pulverulent mineral binder is preferably a hydraulic binder.
  • the hydraulic binder is preferably chosen from the group formed by Portland cements, belitic cements, aluminous cements, sulfoaluminate cements, pozzolanic mixture cements, slags, fly ash, metakaolins, hydraulic lime, springs of calcium sulphate and mixtures of two or more of these hydraulic binders.
  • the source of calcium sulphate is chosen in particular from gypsum, anhydrite, hemihydrate and mixtures thereof.
  • the binder may in particular consist of cement
  • the binder comprises (in particular consists of) a mixture of Portland cement and a source of calcium sulphate.
  • a source of calcium sulphate makes it possible in particular to improve the fire resistance properties and to accelerate the setting of the binder. Its carbon impact is also reduced compared to Portland cement.
  • the proportion of calcium sulphate source in this binder is preferably between 2 and 20% by weight, in particular between 5 and 15% by weight.
  • the binder comprises (in particular consists of) a mixture of sulfoaluminate cement and a source of calcium sulphate.
  • the binder includes then preferably a setting accelerator, for example a lithium salt.
  • the proportion of calcium sulphate source in this binder is preferably between 2 and 20% by weight, in particular between 5 and 15% by weight.
  • the binder comprises (or consists of) a mixture of Portland cement, alumina cement and a source of calcium sulphate.
  • the binder can also comprise a setting accelerator, for example a lithium salt.
  • the weight proportions of the constituents in the binder are preferably as follows: 65 to 90% cement
  • Portland, 5-20% alumina cement and 2-15% source of calcium sulphate In general, the presence of Portland cement makes it possible to achieve good mechanical performance, in particular in terms of compressive strength, and also makes it possible to achieve high pH values which have been found to promote the effectiveness of water-repellent agents. Adding a lime source to the aforementioned binders has also proven to be beneficial in this regard.
  • the binder can also consist of a source of calcium sulphate, making it possible to obtain good fire resistance properties, but to the detriment of the mechanical and thermal insulation properties.
  • the mineral binder can be a clay binder.
  • the water-repellent agent is essential for obtaining good resistance to aging of the coating, in particular when the latter is placed outside buildings.
  • the water-repellent agent comprises (or consists of) an organosilicon compound, in particular comprising silane and/or siloxane, monomeric, dimeric, oligomeric or polymeric groups.
  • Such water-repellent agents have proven to be much more effective than other known water-repellent agents such as sodium, potassium or calcium fatty acid salts, for example calcium stearate or sodium oleate.
  • the organosilicon compound is preferably chosen from:
  • organosilanes such as tetraorganosilanes, of formula SiR 4 , for example tetraalkylsilanes,
  • organosiloxanes such as tetraorganosiloxanes, of formula Si(OR) 4 , for example tetraalkoxylsilanes such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane,
  • organosilanols in particular of formula SiR n ( OH) 4-n
  • - oligosilanes and polysilanes, - oligosiloxanes and polysiloxanes also called silicone resins, for example methylsilicone, ethylsilicone, phenylsilicone or H-silicone resins
  • silicone resins for example methylsilicone, ethylsilicone, phenylsilicone or H-silicone resins
  • the water-repellent agent is preferably in powder form. It may for example comprise the organosilicon compound and an inorganic or organic solid support. Possible inorganic supports are for example based on silica (such as precipitated silica or fumed silica), carbonates or talc. They are preferably porous, with a BET surface preferably of at least 50 m 2 /g, or even of at least 100 m 2 /g.
  • the water-repellent agent can also be a redispersible powder. It can then comprise polymers, in addition to the organosilicon compound. These polymers are for example based on one or more monomers chosen from the group comprising vinyl esters (in particular vinyl esters of unbranched or branched alkylcarboxylic acids having from 1 to 15 carbon atoms), methacrylates and acrylates ( in particular (meth)acrylates of alcohols having from 1 to 10 carbon atoms), methacrylic acid, acrylic acid, vinyl aromatics, olefins, dienes and vinyl halides.
  • the powder may also contain water-soluble protective colloids, fatty acids and/or anti-blocking agents.
  • Water-repellent agents that are particularly effective in the context of the invention are marketed in particular by the company Wacker Chemie AG under the references Silres® Powder A and D.
  • the water-repellent agent can be added in powder form to the composition, and/or be present in the form of a coating on the surface of the fibers of the mineral wool.
  • composition according to the invention may comprise other constituents.
  • lightening fillers in particular chosen from perlite, vermiculite, expanded glass beads, expanded polystyrene beads, cenospheres, expanded silicates, aerogels and mixtures thereof.
  • the composition advantageously comprises redispersible polymer powders.
  • the polymer is preferably based on one or more monomers chosen from vinyl esters (in particular vinyl esters of C1-C15 carboxylic acids such as vinyl acetate), (meth)acrylates (in particular of alcohols in C1-C10), vinyl aromatics, alkenes (eg ethylene), dienes and vinyl halides. These polymers make it possible to improve the mechanical resistance of the coating, without affecting its thermal insulation properties.
  • the composition advantageously comprises thickening agents, which also make it possible to improve the mechanical strength of the coating without affecting its thermal insulation properties, and to obtain better cohesion.
  • the thickening agent is preferably a cellulose ether.
  • the composition may also comprise surfactants, in particular in order to facilitate the wetting of the fibers by water during the implementation of the process of deposition of the coating.
  • An advantageous surfactant is in particular sodium dodecyl sulphate.
  • composition may further comprise mineral or vegetable oils, in order to reduce dust emissions, in particular when the binder contains a source of calcium sulphate such as gypsum.
  • the content by weight of mineral or vegetable wool is preferably between 50 and 90%, in particular between 55 and 85%, relative to the total weight of mineral or vegetable wool and mineral binder, or even to the total weight of the composition or of the coating. Given the low density of flakes of mineral or vegetable wool relative to the binder, mineral wool is very clearly predominant in volume, making it possible to achieve good thermal insulation properties.
  • the content by weight of mineral binder is preferably between 10 and 50%, in particular between 15 and 45%, relative to the total weight of mineral or vegetable wool and of mineral binder.
  • the mass proportion of wool relative to the binder preferably varies from 70:30 to 90:10.
  • the mass proportion of wool relative to the binder preferably varies from 50:50 to 70:30.
  • the content by weight of water-repellent agent is preferably between 0.1 and 2%, in particular between 0.5 and 1.8%, or even between 0.7% and 1.6%, relative to the total weight of mineral wool and mineral binder.
  • the composition and/or the coating therefore preferably comprise 50 to 90% by weight of mineral or vegetable wool, 10 to 50% by weight of mineral binder and 0.1 to 2% of water-repellent agent, relative to the cumulative weight of mineral or vegetable wool and mineral binder.
  • the total content of any additives in the composition is normally less than 40%, even 30% and even 20% or 10%, or greater than 0.1%, always related to the total weight of mineral or vegetable wool and mineral binder. It is preferably at most 5% for redispersible polymer powders and thickeners, and at most 2% for oils.
  • the total weight proportion of mineral or vegetable wool and of mineral binder in the composition or the coating is preferably at least 70%, in particular at least 80% and even at least 90%.
  • the additives, or at least some of them, can alternatively be added to the water used for spraying.
  • composition is mixed with water and the mixture obtained is then deposited on or against a support.
  • the deposition of the mixture is preferably carried out by spraying.
  • the composition is conveyed to a projection nozzle (in dry form), and the water is added as soon as possible at the outlet of the nozzle.
  • a spraying machine provided with a central duct through which the composition is sprayed, around which is arranged at least one orifice, in particular a plurality of orifices, through which the water is sprayed, is used.
  • the mixture of the composition and of the water is then carried out at the nozzle outlet, before the mixture reaches the support.
  • the amount of water (by weight) relative to the amount of composition is preferably between 0.2 and 1.5, especially between 0.5 and 1.4, or even between 0.7 and 1.2.
  • the amount of water must be sufficient for the setting and hardening of the binder. It should be adjusted taking into account that the mineral or vegetable wool will absorb some of the water. If the amount of water added is too weak, the composition does not adhere sufficiently to the support and detaches.
  • water can also contain additives, such as polymers or surfactants.
  • the water does not include any adhesive.
  • the total flow rate of dry matter is preferably between 1 and 10 kg/min, in particular between 2 and 8 kg/min.
  • the water flow is preferably between 5 and 10 l/min.
  • the laying speed is for example between 0.1 and 1 m 2 /min for a coating thickness of 140 mm.
  • the support is preferably vertical. It is preferably an exterior wall of a building, and the deposit is made on the exterior surface of said wall.
  • “Exterior wall” means a wall separating the interior of the dwelling from the exterior.
  • the term “outer surface” means the surface facing the outside of the dwelling.
  • the coating thanks to its insulating, mechanical properties and resistance to aging, can then replace the panels of insulating materials in the ventilated facade and external thermal insulation systems described in the introduction.
  • the wall is advantageously a wall manufactured by an additive manufacturing technique (also called "3D printing". In such a case, the texturing created by this technique (linked to the fact that layers of mortars are successively deposited one on top of the other) makes it possible to improve the adhesion of the coating.
  • the building element then comprises an exterior wall coated on its exterior surface with the insulating coating.
  • the element can also comprise a framework (wood or metal) making it possible to fix and maintain at a distance from a facing, leaving an air gap between the facing insulation and siding.
  • the facing can be of any type: glass, metal, wood, PVC, ceramics, etc.
  • the element can include a reinforcing coating directly on the insulating coating, generally comprising a reinforcing grid, and a finishing coating. or a facing.
  • the invention is however not limited to this application, and the coating can also be deposited on a horizontal support, for example to insulate a ceiling from below.
  • the insulating coating preferably has a thickness of between 30 and 300 mm. A small thickness, for example 30 mm, may be sufficient for fire resistance properties, but will not be sufficient for thermal insulation properties.
  • the thickness of the coating is therefore preferably at least 40 mm and even at least 50 or 60 mm.
  • the projection technique mentioned above allows in one pass to reach thicknesses up to 240 mm.
  • the thickness of the coating is therefore advantageously between 60 and 240 mm. Beyond that, a second pass will generally be necessary.
  • the density of the coating is preferably between 50 and 250 kg/m 3 , in particular between 60 and
  • the thermal conductivity of the coating is preferably between 35 and 60 mW/mK When the mineral wool is rock or slag wool, this density is preferably between 100 and 200 kg/m 3 , with a thermal conductivity ranging in particular from 37 to 60 mW/mK When the mineral wool is glass wool, the density of the coating is preferably between 50 and 100 kg/m 3 , in particular between 60 and
  • thermal conductivities ranging in particular from 35 to 40 mW/mK
  • the mechanical resistance of the coating is excellent, with resistances ranging in particular from 5 to 20 kPa in tension, from 5 to 60 kPa in flexion (in particular from 40 to 60 kPa with slag or rock wool) and from 20 to 110 kPa in compression (in particular from 90 to 110 kPa with slag or rock wool ).
  • resistances ranging in particular from 5 to 20 kPa in tension, from 5 to 60 kPa in flexion (in particular from 40 to 60 kPa with slag or rock wool) and from 20 to 110 kPa in compression (in particular from 90 to 110 kPa with slag or rock wool ).
  • slag wool flakes marketed by the Applicant under the name Coatwool, 18% CEM I cement and 2% hemihydrate, with in addition an addition of 0.59% cellulose ether (tylose) and 1% mineral oil.
  • the dry matter flow rate was 8 kg/min, the water flow rate 6 kg/min.
  • the projected composition comprised 66.7% of blowing glass wool flakes marketed by the Applicant under the name Comblissimo, 30% of CEM I cement, 3.3% of hemihydrate, plus an addition of 0.82% cellulose ether (tylose) and 1% mineral oil.
  • the blowing wool included 0.1-0.4% water repellent (silicone), 1-2% mineral oil and 0.2% antistatic agent, these agents being dispersed on the fibers.
  • the dry matter flow rate was 2.5 to 3 kg/min and the water flow rate 5 kg/min.
  • Example 2 the sprayed composition comprised 80% by weight slag wool flakes (Coatwool), 18% OEM cement I and 2% hemihydrate, with the further addition of 1% water repellent ( Silres® D) and 1% mineral oil.
  • the dry matter flow rate was 8 kg/min and the water flow rate 5 kg/min.
  • Example 3 In Example 3, the projected composition comprised
  • Table 1 indicates for each example the density (MV) of the coating obtained (in kg/m 3 ), the thermal conductivity (l) of the coating (in mW/mK), the water absorption, noted W, after 1 h and 24 h (in kg/m 2 ) measured according to ISO 29767, the 3-point bending strength (in kPa), the compressive strength (in kPa) and the tensile strength (in kPa) .

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Abstract

L'invention a pour objet une composition comprenant des flocons de laine minérale ou végétale, un liant minéral pulvérulent et un agent hydrofuge. D'autres objets sont un procédé d'obtention d'un revêtement isolant et un élément de bâtiment comprenant un support revêtu sur une de ses surfaces d'un revêtement isolant.

Description

Description
Titre : Composition pour 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 et des compositions adaptées à cette technique, qui permettent d'isoler thermiquement des façades de manière plus efficace, avec une mise en œuvre plus simple et plus rapide.
Pour ce faire, l'invention a pour objet une composition comprenant des flocons de laine minérale ou végétale, un liant minéral pulvérulent et un agent hydrofuge. La composition sera généralement sèche, c'est-à-dire essentiellement constituée d'un mélange pulvérulent.
L'invention a aussi pour objet un procédé d'obtention d'un revêtement isolant sur ou contre un support, comprenant le mélange d'une telle composition selon avec de l'eau et le dépôt du mélange obtenu sur ou contre ledit support.
L'invention a enfin pour objet un élément de bâtiment comprenant un support revêtu sur une de ses surfaces d'un revêtement isolant comprenant des flocons de laine minérale ou végétale liés entre eux par un liant minéral durci, et un agent hydrofuge. Le revêtement isolant est de préférence obtenu ou susceptible d'être obtenu par le procédé selon 1'invention.
L'utilisation d'une composition selon l'invention pour déposer, notamment par projection, un revêtement isolant, permet d'obvier aux inconvénients susmentionnés. De manière surprenante, l'invention permet en outre d'assurer une bonne adhésion du revêtement isolant aux parois (notamment, mais pas uniquement, aux parois en béton), une bonne cohésion du revêtement même pour les épaisseurs importantes généralement nécessitées par les performances isolantes visées, une bonne résistance à l'environnement et au vieillissement, ainsi que de bonnes propriétés mécaniques, notamment en compression, pour un impact carbone réduit et de bonnes propriétés d'isolation thermique.
Après mélange de la composition avec l'eau et durcissement du liant minéral, le revêtement obtenu comprend des flocons de laine minérale ou végétale liés entre eux par un liant minéral durci. Le liant minéral pulvérulent présent dans la composition devient pâteux après mélange avec l'eau, avant de durcir. Le terme de « liant » couvre donc à la fois le liant pulvérulent présent dans la composition et le liant final durci dans le revêtement final. Les détails qui suivent valent aussi bien pour la composition 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 Si02, 5 à 40% CaO+MgO, 0-20% Na20+K20, 0-30% A1203 et 0-15% Fe203.
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 Si02, 12 à 20% Na20+K20, 5 à 20% CaO+MgO, 0-8%, notamment 0-3% A1203 et 2 à 10% B203. 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 moyens d'une pluralité de rotors. Les fibres de laine de roche ont de préférence une composition chimique comprenant 30-50% Si02, 10-26% A1203, 15-40% CaO+MgO, 0-5% Na20+K20 et
3-15% Fe203. Les fibres de laine de laitier ont de préférence une composition chimique comprenant 30-45% Si02, 5-18% AI2O3, 30-60% CaO+MgO et 0-3% Na20+K20.
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. La laine végétale comprend des fibres végétales de préférence choisies dans le groupe constitué des fibres lignocellulosiques et des fibres de coton. Les fibres lignocellulosiques sont de préférence choisies parmi les fibres de bois, les fibres de chanvre, les fibres de lin, les fibres de sisal, les fibres de coton, les fibres de jute, les fibres de coco, les fibres de raphia, les fibres d'abaca, la paille de céréales, la paille de riz et leurs mélanges.
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 ou végétale, dans la composition et/ou le revêtement, 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. Les flocons peuvent être plus gros dans la composition, dans le cas où la machine de projection est apte à réduire leur taille avant projection.
Le liant minéral pulvérulent est de préférence un liant hydraulique.
Le liant hydraulique est de préférence choisi dans le groupe formé par les ciments Portland, les ciments bélitiques, les ciments alumineux, les ciments suifoalumineux, les ciments de mélanges pouzzolaniques, les laitiers, les cendres volantes, les métakaolins, la chaux hydraulique, les sources de sulfate de calcium et les mélanges de deux ou plus de ces liants hydrauliques. La source de sulfate de calcium est notamment choisie parmi le gypse, l'anhydrite, l'hémihydrate et leurs mélanges. Le liant peut notamment être constitué de ciment
Portland, notamment de type CEM I ou CEM II.
Selon un autre mode de réalisation, le liant 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 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 comprend (notamment consiste en) un mélange de ciment suifoalumineux 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 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, et permet en outre d'atteindre des pH élevés qui se sont révélés favoriser l'efficacité des agents hydrofuges. L'ajout d'une source de chaux aux liants susmentionnés s'est également révélée bénéfique à cet égard.
Le liant peut aussi consister en une source de sulfate de calcium, permettant d'obtenir de bonnes propriétés de résistance au feu, mais au détriment des propriétés mécaniques et d'isolation thermique.
Alternativement, le liant minéral peut être un liant argileux.
L'agent hydrofuge est essentiel pour obtenir une bonne résistance au vieillissement du revêtement, en particulier lorsque ce dernier est disposé à l'extérieur de bâtiments.
Il semblerait que sa présence permette de limiter les interactions indésirables entre le liant, 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.
Le composé organosilicé est de préférence choisi parmi :
- les organosilanes, tels que les tétraorganosilanes, de formule SiR4, par exemples les tétraalkylsilanes,
- les organosiloxanes, tel que les tétraorganosiloxanes, de formule Si(OR)4, par exemple les tétraalkoxylsilanes tels que le tétraméthoxysilane et le tétraéthoxysilane,
- les organoorganoxysilanes, notamment de formule SiRn(OR')4_ n où n=l à 3, tels que les alkylalkoxysilanes, notamment
1'isooctyltriéthoxysilane, le n-octyltriéthoxysilane ou 1'hexadécyltriéthoxysilane,
- les organosilanols, notamment de formule SiRn (OH)4-n
- les oligosilanes et les polysilanes, - les oligosiloxanes et polysiloxanes (aussi appelés résines silicone, par exemple les résines de méthylsilicone, d'éthylsilicone, de phénylsilicone ou de H-silicone), notamment comprenant au moins un motif de formule générale RaHbSi(OR')c(OH)dO(4-a-b-c-)/2, avec a=0 à 3, b=0 à 1, c=0 à 3, d=0 à 3 et a+b+c+d < 3,5, dans lesquels, dans les formules susmentionnées, les radicaux R sont identiques ou différents et représentent des radicaux alkyle ramifiés ou non ramifiés ayant de 1 à 22 atomes de carbone, des radicaux cycloalkyle ayant de 3 à 10 atomes de carbone, des radicaux alkylène ayant de 2 à 4 atomes de carbone, ou des radicaux aryle, aralkyle, alkylaryle ayant de 6 à 18 atomes de carbone, et les radicaux R' sont des radicaux alkyle et alcoxyalkylène identiques ou différents ayant chacun de 1 à 4 atomes de carbone, de préférence méthyle et éthyle, les radicaux R et R' pouvant également être substitués par des halogènes tels que Cl, par des groupes éther, thioéther, ester, amide, nitrile, hydroxyle, amine, carboxyle, acide sulfonique, anhydride carboxylique et carbonyle.
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.
Des agents hydrofuges particulièrement efficaces dans le cadre de l'invention sont notamment commercialisés par la société Wacker Chemie AG sous les références Silres® Powder A et D.
L'agent hydrofuge peut être ajouté sous forme pulvérulente à la composition, et/ou être présent sous forme de revêtement à la surface des fibres de la laine minérale.
La composition selon l'invention peut comprendre d'autres constituants.
Elle peut notamment 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.
La composition comprend avantageusement des poudres de polymère 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 comprend avantageusement des agents épaississants, qui permettent également d'améliorer la résistance mécanique du revêtement sans affecter ses propriétés d'isolation thermique, et d'obtenir une meilleure cohésion. L'agent épaississant est de préférence un éther de cellulose. La composition peut également comprendre des tensioactifs, en particulier afin de faciliter le mouillage des fibres par l'eau durant la mise en œuvre du procédé de dépôt du revêtement. Un tensioactif avantageux est notamment le dodécylsulfate de sodium.
La composition peut en outre comprendre des huiles minérales ou végétales, afin de réduire les émissions de poussières, en particulier lorsque le liant contient une source de sulfate de calcium comme le gypse.
La teneur pondérale en laine minérale ou végétale est de préférence comprise entre 50 et 90%, notamment entre 55 et 85%, relativement au poids total de laine minérale ou végétale et de liant minéral, voire au poids total de la composition ou du revêtement. Compte tenu de la faible densité des flocons de laine minérale ou végétale par rapport au liant, la laine minérale est très nettement majoritaire en volume, permettant d'atteindre de bonnes propriétés d'isolation thermique.
La teneur pondérale en liant minéral est de préférence comprise entre 10 et 50%, notamment entre 15 et 45%, relativement au poids total de laine minérale ou végétale et de liant minéral. Dans le cas de la laine de laitier, la proportion massique de laine par rapport au liant varie de préférence de 70 :30 à 90 :10. Dans le cas de la laine de verre, la proportion massique de laine par rapport au liant varie de préférence de 50 :50 à 70 :30. La teneur pondérale en agent hydrofuge est de préférence comprise entre 0,1 et 2%, notamment entre 0,5 et 1,8%, voire entre 0,7% et 1,6%, rapportée au poids total de laine minérale et de liant minéral.
La composition et/ou le revêtement comprennent donc de préférence 50 à 90% en poids de laine minérale ou végétale, 10 à 50% en poids de liant minéral et 0,1 à 2% d'agent hydrofuge, par rapport au poids cumulé de laine minérale ou végétale et de liant minéral. La teneur totale en éventuels additifs dans la composition est normalement inférieure à 40%, voire à 30% et même à 20% ou à 10%, ou supérieure à 0,1%, toujours rapportée au poids total de laine minérale ou végétale et de liant minéral. Elle est de préférence d'au plus 5% pour les poudres de polymère redispersables et les épaississants, et d'au plus 2% pour les huiles. Dit autrement, la proportion pondérale totale de laine minérale ou végétale et de liant minéral dans la composition ou le revêtement est de préférence d'au moins 70%, notamment d'au moins 80% et même d'au moins 90%. Les additifs, ou au moins certains d'entre eux, peuvent alternativement être ajoutés à l'eau utilisée pour la projection.
Les teneurs indiquées ci-avant valent aussi bien pour la composition que pour le revêtement final.
La composition est mélangée avec de l'eau et le mélange obtenu est ensuite déposé sur ou contre un support.
Le dépôt du mélange est de préférence réalisé par projection. De préférence, la composition est acheminée vers une buse de projection (sous forme sèche), et l'eau est ajoutée au plus tôt à la sortie de la buse. On utilise avantageusement une machine de projection dotée d'un conduit central par lequel la composition est projetée, autour duquel est disposé au moins un orifice, notamment une pluralité d'orifices, par lequel ou lesquels l'eau est projetée. Le mélange de la composition et de l'eau est alors réalisé en sortie de buse, avant que le mélange n'atteigne le support.
La quantité d'eau (en poids) par rapport à la quantité de composition est de préférence comprise entre 0,2 et 1,5, notamment entre 0,5 et 1,4, voire entre 0,7 et 1,2. La quantité d'eau doit être suffisante pour la prise et le durcissement du liant. Elle est à ajuster en tenant compte du fait que la laine minérale ou végétale va absorber une partie de l'eau. Si la quantité d'eau ajoutée est trop faible, la composition n'adhère pas suffisamment au support et se détache. Comme indiqué précédemment, l'eau peut également contenir des additifs, tels que des polymères ou des tensioactifs. De préférence, l'eau ne comprend aucun adhésif.
Le débit total de matière sèche (laine minérale ou végétal, liant minéral et éventuels additifs solides) est de préférence compris entre 1 et 10 kg/min, notamment entre 2 et 8 kg/min. Le débit d'eau est de préférence compris entre 5 et 101/min. La vitesse de pose est par exemple comprise entre 0,1 et 1 m2/min pour une épaisseur de revêtement de 140 mm.
Le support est de préférence vertical. Il est de préférence un mur extérieur de bâtiment, et le dépôt est 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. 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 revêtement isolant présente de préférence une épaisseur comprise entre 30 et 300 mm. Une faible épaisseur, par exemple de 30 mm, peut être suffisante pour des propriétés de résistance au feu, mais ne le sera pas pour des propriétés d'isolation thermique. L'épaisseur du revêtement est donc de préférence d'au moins 40 mm et même d'au moins 50 ou 60 mm. La technique de projection mentionnée ci-dessus permet en une passe d'atteindre des épaisseurs jusqu'à 240 mm. L'épaisseur du revêtement est donc avantageusement comprise entre 60 et 240 mm. Au-delà, une deuxième passe sera généralement nécessaire.
La masse volumique du revêtement est de préférence comprise entre 50 et 250 kg/m3, notamment entre 60 et
200 kg/m3. 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/m3, 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/m3, notamment entre 60 et
80 kg/m3, pour des conductivités thermiques allant notamment de 35 à 40 mW/m.K.
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 non-limitatifs qui suivent illustrent l'invention et ses avantages.
Différentes compositions ont été projetées contre des murs en parpaing, contreplaqué, grès-cérame et faïence, avec ou sans primaire d'adhésion. La distance entre la lance de projection et le mur était de 100 à 120 cm. L'épaisseur projetée était de 160 à 180 mm, ramenée à 140 mm par enlèvement d'excédent puis lissage à la taloche. L'adhésion aux différents substrats s'est révélée très bonne.
Exemple comparatif Dans cet exemple comparatif, la composition comprenait
80% en poids de flocons de laine de laitier commercialisée par la Demanderesse sous la dénomination Coatwool, 18% de ciment CEM I et 2% d'hémihydrate, avec en outre un ajout de 0,59% d'éther de cellulose (tylose) et de 1% d'huile minérale. Le débit de matière sèche était de 8 kg/min, le débit d'eau de 6 kg/min.
Exemple 1
Dans l'exemple 1, la composition projetée comprenait 66,7% de flocons de laine de verre à souffler commercialisée par la Demanderesse sous la dénomination Comblissimo, 30% de ciment CEM I, 3,3% d'hémihydrate, plus un ajout de 0,82% d'éther de cellulose (tylose) et de 1% d'huile minérale. La laine à souffler comprenait de 0,1 à 0,4% d'agent hydrofuge (silicone), 1 à 2% d'huile minérale et 0,2% d'agent antistatique, ces agents étant dispersés sur les fibres. Le débit de matière sèche était de 2,5 à 3 kg/min et le débit d'eau de 5 kg/min. Exemple 2
Dans l'exemple 2, la composition projetée comprenait 80% en poids de flocons de laine de laitier (Coatwool), 18% de ciment OEM I et 2% d'hémihydrate, avec en outre un ajout de 1% d'agent hydrofuge (Silres® D) et de 1% d'huile minérale. Le débit de matière sèche était de 8 kg/min et le débit d'eau de 5 kg/min.
Exemple 3 Dans l'exemple 3, la composition projetée comprenait
66,7% de flocons de laine de verre, 30% de ciment CEM I et 3,3% d'hémihydrate, avec en outre un ajout de 1,66% d'agent hydrofuge (Silres® D) et de 1% d'huile minérale. Le débit de matière sèche était de 2,5 kg/min et le débit d'eau de 6 kg/min.
Le tableau 1 ci-après indique pour chaque exemple la masse volumique (MV) du revêtement obtenu (en kg/m3), la conductivité thermique (l) du revêtement (en mW/m.K), l'absorption d'eau, notée W, après 1 h et 24 h (en kg/m2) mesurée selon la norme ISO 29767, la résistance en flexion 3 points (en kPa), la résistance en compression (en kPa) et la résistance en traction (en kPa).
[Table 1]

Claims

Revendications
1. Composition comprenant des flocons de laine minérale ou végétale, un liant minéral pulvérulent et un agent hydrofuge.
2. Composition selon la revendication 1, dans laquelle la laine minérale est choisie parmi les laines de verre, les laines de laitier et les laines de roche.
3. Composition selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les flocons de laine minérale ou végétale ont une taille comprise entre 1 et 10 cm.
4. Composition selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le liant minéral pulvérulent est un liant hydraulique, notamment choisi dans le groupe formé par les ciments Portland, les ciments bélitiques, les ciments alumineux, les ciments suifoalumineux, les ciments de mélanges pouzzolaniques, les laitiers, les cendres volantes, les métakaolins, la chaux hydraulique, les sources de sulfate de calcium et les mélanges de deux ou plus de ces liants hydrauliques.
5. Composition selon la revendication précédente, dans laquelle le liant comprend un mélange de ciment Portland, d'une source de sulfate de calcium, et optionnellement de ciment alumineux.
6. Composition selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'agent hydrofuge comprend un composé organosilicié, notamment comprenant des groupes silanes et/ou siloxanes, monomérique, dimérique, oligomérique ou polymérique.
7. Composition selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'agent hydrofuge est sous forme pulvérulente.
8. Composition selon la revendications 6 et la revendication 7, dans laquelle l'agent hydrofuge comprend un composé organosilicié et un support solide inorganique ou organique, ou est une poudre redispersable.
9. Composition selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre des poudres de polymère redispersables et/ou des tensioactifs.
10. Composition selon l'une des revendications précédentes, comprenant 50 à 90% en poids de laine minérale ou végétale, 10 à 50% en poids de liant minéral et 0,1 à 2% d'agent hydrofuge, par rapport au poids cumulé de laine minérale ou végétale et de liant minéral.
11. Procédé d'obtention d'un revêtement isolant sur ou contre un support, comprenant le mélange d'une composition selon l'une des revendications précédentes avec de l'eau et le dépôt du mélange obtenu sur ou contre ledit support.
12. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le dépôt du mélange est réalisé par projection, la composition étant acheminée vers une buse de projection, et l'eau étant ajoutée au plus tôt à la sortie de la buse.
13. Procédé selon l'une des revendications 11 ou 12, dans lequel le support est vertical, notamment est un mur extérieur de bâtiment, le dépôt étant réalisé sur la surface extérieure dudit mur.
14. Elément de bâtiment comprenant un support revêtu sur une de ses surfaces d'un revêtement isolant comprenant des flocons de laine minérale ou végétale liés entre eux par un liant minéral durci, et un agent hydrofuge, ledit revêtement isolant étant notamment obtenu par le procédé de l'une au moins des revendications 11 à 13.
15. Elément de bâtiment selon la revendication précédente, dans lequel le revêtement isolant présente une épaisseur comprise entre 30 et 300 mm.
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