EP4646515A1 - Mur isolant - Google Patents

Mur isolant

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Publication number
EP4646515A1
EP4646515A1 EP24700367.6A EP24700367A EP4646515A1 EP 4646515 A1 EP4646515 A1 EP 4646515A1 EP 24700367 A EP24700367 A EP 24700367A EP 4646515 A1 EP4646515 A1 EP 4646515A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blowing
cavity
walls
vertical coordinate
nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24700367.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Julie GODEFROID
David LUIS
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
Saint Gobain Isover SA France
Original Assignee
Saint Gobain Isover
Saint Gobain Isover SA France
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Isover, Saint Gobain Isover SA France filed Critical Saint Gobain Isover
Publication of EP4646515A1 publication Critical patent/EP4646515A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C1/00—Building elements of block or other shape for the construction of parts of buildings
    • E04C1/40—Building elements of block or other shape for the construction of parts of buildings built-up from parts of different materials, e.g. composed of layers of different materials or stones with filling material or with insulating inserts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/76—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
    • E04B1/7604—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only fillings for cavity walls
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    • E04C2/2885—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials composed of materials covered by two or more of groups E04C2/04, E04C2/08, E04C2/10 or of materials covered by one of these groups with a material not specified in one of the groups at least one of the materials being insulating composed of insulating material and concrete, stone or stone-like material with the insulating material being completely surrounded by, or embedded in, a stone-like material, e.g. the insulating material being discontinuous
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/14—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
    • B05B7/1404—Arrangements for supplying particulate material
    • B05B7/1409—Arrangements for supplying particulate material specially adapted for short fibres or chips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/14—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
    • B05B7/1481—Spray pistols or apparatus for discharging particulate material
    • B05B7/1486—Spray pistols or apparatus for discharging particulate material for spraying particulate material in dry state
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04F—FINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F21/00—Implements for finishing work on buildings
    • E04F21/02—Implements for finishing work on buildings for applying plasticised masses to surfaces, e.g. plastering walls
    • E04F21/06—Implements for applying plaster, insulating material, or the like
    • E04F21/08—Mechanical implements
    • E04F21/085—Mechanical implements for filling building cavity walls with insulating materials

Definitions

  • the present invention relates to the field of construction. It concerns more precisely an insulating wall as well as its production process.
  • insulating materials such as mineral wool or inorganic foams (for example cement foams). or organic (for example polyurethane foams).
  • the invention aims to obviate these drawbacks by proposing a wall which has a lower overall thermal conductivity, thanks to better homogeneity of the filling of the cavity.
  • the subject of the invention is a method for obtaining a wall comprising two walls made of concrete blocks, concrete or mortar and facing each other so as to provide at least one cavity filled with an insulating material comprising flakes of mineral or vegetable wool, said method comprising blowing said flakes into said cavity by means of a blowing nozzle, said walls being arranged during blowing so as to extend along a vertical axis from their lower end, of coordinate vertical 0, to their upper end, of vertical coordinate H, the cavity opening out at said upper end and accessible from above, and said flakes being blown downwards, said method comprising a first blowing step in which the blowing nozzle is positioned at a bottom location of the cavity having a vertical coordinate between 0 and H/2, then a final blowing step in which the blowing nozzle is positioned at a top location of the cavity having a vertical coordinate between 2H/3 and H.
  • the invention also relates to a wall comprising two walls made of concrete blocks, concrete or mortar and facing each other so as to provide a cavity filled with an insulating material comprising flakes of mineral or vegetable wool capable of being obtained by this process.
  • the process according to the invention makes it possible, thanks to a particular filling method, to obtain excellent homogeneity of the insulating material and consequently a wall with low thermal conductivity.
  • the wall can be a load-bearing wall or a shear wall.
  • the wall is preferably a wall erected directly on the construction site of the building for which the wall is intended. The process then includes a preliminary step of erecting said wall on the construction site.
  • the walls of the wall are made of concrete blocks, concrete or mortar.
  • Concrete blocks include bricks, blocks, stones or rubble.
  • the walls are then formed by assembling a plurality of concrete blocks, for example using masonry mortar.
  • the two walls can be made of the same material, or even different materials. The walls are therefore not made of a breathable material.
  • the walls are generally flat and parallel to each other, but other geometries are of course possible, in particular when they are obtained by additive manufacturing, as described in more detail later in the text.
  • the walls can provide one or more cavities. In the latter case, it is preferable to fill all the cavities.
  • the lateral dimensions of the wall are preferably between 0.5 and 3 m, in particular between 0.75 and 2.5 m, or even between 1 and 2 m.
  • the wall can have, along a horizontal axis a length L of 2 m and along a vertical axis a height H of 2.5 m.
  • the thickness of the cavity is preferably between 5 and 50 cm, in particular between 10 and 40 cm, or even between 15 and 30 cm.
  • the insulating material preferably comprises at least 90%, in particular at least 95%, or even at least 99% by weight, of mineral or vegetable wool flakes.
  • the insulating material can consist of flakes of mineral or vegetable wool.
  • Mineral wool is preferably chosen from glass wool, slag wool, rock wool and mixtures of two or more of these wools.
  • the mineral wool fibers preferably have a chemical composition comprising 30 to 75% by weight of SiO 2 , 5 to 40% by weight of CaO+MgO, 0-20% by weight of Na 2 O+K 2 O, 0- 30% by weight of Al 2 O 3 and 0-15% by weight of Fe 2 O 3 .
  • glass wool generally allows better thermal insulation performance to be achieved, in particular thanks to a lower density.
  • Glass wool is generally formed by electrical or flame fusion of a mixture of powdery raw materials and cullet (recycled glass), then fiberizing, in particular by internal centrifugation using a fiberizing plate.
  • the glass wool fibers preferably have a chemical composition comprising 50-75% SiO 2 , 10 to 25% Na 2 O+K 2 O, 5 to 20% CaO+MgO, 0-8%, notably 0-3 % Al 2 O 3 and 0 to 10%, in particular 2 to 8% B 2 O 3 (the percentages being by weight).
  • Rock and slag wool are generally formed by cupola furnace fusion of raw materials in the form of blocks and/or briquettes, or by electric fusion or by submerged burners of powdery materials, then fiberization by external centrifugation using of a plurality of rotors.
  • Rock wool fibers preferably have a chemical composition comprising 30-50% SiO 2 , 10-26% Al 2 O 3 , 15-40% CaO+MgO, 0-5% Na 2 O+K 2 O and 3 -15% Fe 2 O 3 .
  • the slag wool fibers preferably have a chemical composition comprising 30-45% SiO 2 , 5-18% Al 2 O 3 , 30-60% CaO+MgO and 0-3% Na 2 O+K 2 O. Percentages are by weight.
  • Mineral wool generally consists of intertwined vitreous fibers.
  • the mineral wool used does not contain any organic binder. It may, however, contain some when the flakes come from the recycling of construction site or factory waste, for example obtained by grinding mineral wool panels.
  • the flakes may be blowing wool flakes, which normally do not contain an organic binder, but which may nevertheless contain organic additives, for example of the silicone or antistatic agent type. These additives are notably sprayed on the mineral wool at the time of fiberizing.
  • the plant wool comprises plant fibers preferably chosen from the group consisting of lignocellulosic fibers and cellulose fibers.
  • the lignocellulosic fibers are preferably chosen from wood fibers, hemp fibers, linen fibers, sisal fibers, cotton fibers, jute fibers, coconut fibers, raffia fibers, fibers abaca, cereal straw, rice straw and their mixtures.
  • flakes we mean pieces formed from agglomerates (or clusters) of tangled fibers of a certain size or dimension.
  • the flakes of mineral or vegetable wool preferably have a size between 0.1 and 10 cm, especially between 0.2 and 5 cm.
  • the size of the flakes can in particular be determined by sieving. The size of the flakes is determined before blowing.
  • the walls are arranged so as to extend along a vertical axis, over a height H (corresponding to the difference between the vertical coordinate H of the upper end and the lower vertical coordinate, taken by convention to be 0) .
  • the cavity then opens out at the upper end of the walls.
  • the cavity thus being accessible from above, it is possible to position the or each blowing nozzle at different locations in the cavity, corresponding to different vertical and/or horizontal coordinates.
  • the or each nozzle Prior to blowing, the or each nozzle is introduced into the cavity from above, between the two walls. The nozzle is therefore not introduced into the cavity through an orifice drilled in one of the walls.
  • the or each nozzle is then positioned successively at different locations, each corresponding to increasing vertical coordinates, from the low location to the high location. In other words, the or each nozzle is positioned successively at different increasing heights in the cavity.
  • the location of the nozzle is understood as that of its end, from which the flakes are blown.
  • the vertical coordinate therefore corresponds to that
  • the vertical coordinate of the bottom location is preferably between 0 and H/3, in particular 0 and H/4, or even between H/10 and H/5 or between H/8 and H/6.
  • the vertical coordinate of the high location is preferably between 3H/4 and H, in particular between 4H/5 and 9H/10.
  • the method further comprises at least one intermediate blowing step in which the blowing nozzle is positioned at an intermediate location of the cavity having a vertical coordinate between the vertical coordinate of the bottom location and the vertical coordinate of the high location.
  • the method even advantageously comprises a plurality of intermediate blowing steps, the blowing nozzle being positioned during each intermediate blowing step at a location in the cavity having a higher vertical coordinate than during the previous intermediate step.
  • the number of intermediate steps is preferably between 1 and 10, in particular between 2 and 5. It is adjusted according to the height H of the walls. The higher the height H, the more it is advisable to increase the number of intermediate steps.
  • the number of intermediate stages can alternatively be very high, or even infinite, the nozzle then being moved continuously or almost continuously during blowing.
  • the walls are arranged during blowing so as to extend along a horizontal axis over a length L, and each blowing step is carried out by a single blowing nozzle and comprises the successive positioning of said blowing nozzle. blowing at at least two locations having the same vertical coordinate (i.e. positions of the same height) but different horizontal coordinates. The number of locations is preferably between 2 and 5, to be adjusted according to the length of the walls. The pitches are preferably distributed along the length.
  • each blowing step (first, last, optionally intermediate) then comprises several successive steps in which the nozzle is positioned at the same height, but at different points, preferably distributed along the length.
  • the walls are arranged during blowing so as to extend along a horizontal axis over a length L, and each blowing step is carried out simultaneously by a plurality of blowing nozzles positioned at locations having the same vertical coordinate but different horizontal coordinates.
  • the number of blowing nozzles is preferably between 2 and 5, to be adjusted according to the length of the walls.
  • the flakes are blown downwards.
  • the or each nozzle will therefore generally be oriented in a vertical plane.
  • the orientation of the nozzle relative to the vertical axis can be adapted during blowing in order to improve the homogeneity of the insulating material along its length.
  • the angle between the nozzle and the vertical axis, in a plane parallel to the plane of the walls is preferably between 0 and 60°, in particular between 0 and 45°, in absolute value.
  • this angle can successively take several values, in particular in the aforementioned range, or even an infinity of values when the angle is varied continuously (particularly in the case of an oscillation relative to the vertical axis).
  • the angle between the blowing nozzle and the vertical axis, in a plane parallel to the plane of the walls can successively take several values, in particular between 0 and 60° in absolute value.
  • an air-permeable closing means is arranged at the level of the upper end of the walls at least during the last blowing step, so as to close the cavity, said closing means comprising at least one orifice for the passage of the or each blowing nozzle.
  • blocking we mean that the blocking means cannot be penetrated by flakes.
  • arranged at the upper end of the walls so as to close the cavity we mean that the closing means extends between the two walls so as to fill the space which separates them at their end. high.
  • the shutter means will therefore generally be arranged in a horizontal plane.
  • This arrangement makes it possible on the one hand to avoid flakes flying outside the cavity during the last step, when the or each nozzle is in the high position, and on the other hand to achieve high densities for the insulating material. , and therefore better thermal insulation properties.
  • This mode does not exclude the possibility that the sealing means is also placed previously, during an intermediate blowing step, and in this case it remains in place during the last blowing step.
  • the sealing means is preferably an air-permeable membrane. It can also be a rigid material, for example wood, metal or plastic comprising at least one orifice, for example small holes.
  • the membrane may in particular be a veil of glass or polymeric fibers.
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  • the diameter of the nozzle is preferably between 10 and 120 mm, in particular between 50 and 100 mm, or even between 60 and 80 mm.
  • the air pressure is preferably between 100 and 300 mbar, especially between 150 and 250 mbar.
  • the flake flow rate is preferably between 100 and 200 kg/h.
  • the walls were obtained by additive manufacturing.
  • the walls are preferably made of mortar or concrete.
  • Such walls due to their irregular structure due to the fact that they are formed of superimposed layers, contribute to improving the homogeneity of the insulating material.
  • the method can even further comprise a preliminary step of constructing the walls by additive manufacturing.
  • the walls are preferably made of mortar or concrete.
  • this preliminary step preferably comprises mixing a dry mortar with mixing water so as to form a wet mortar, transporting said wet mortar to a print head, and depositing successively, by moving said print head, layers of mortar superimposed so as to form the walls.
  • the wet mortar has a paste consistency and can be pumped and transported to the print head. Pumping is for example carried out using a screw pump. Transport typically takes place in a pipe.
  • the print head notably includes a nozzle through which the wet mortar is extruded.
  • the extrusion nozzle is preferably located less than 100 mm from the underlying layer.
  • the printer is, for example, an industrial robot or a gantry, carrying the print head, and whose movement is controlled by a computer.
  • the computer includes in particular a recording medium in which a set of data or 3D model is stored as well as instructions, which when executed by the computer lead the latter to control the movement (trajectory, speed, etc.) of the print head.
  • the printing speed is typically 30 to 1000 mm/s, in particular 50 to 300 mm/s.
  • the thickness (or height, since this is the dimension in the vertical direction) of the layers of mortar is preferably between 5 and 40 mm, in particular between 10 and 20 mm.
  • the width of the mortar layers (corresponding to the thickness of the walls) is preferably between 10 and 300 mm, in particular between 20 and 100 mm.
  • the density of the insulating material is between 20 and 70 kg/m 3 , in particular between 25 and 40 kg/m 3 , or even between 30 and 35 kg/m 3 .
  • FIG. 1 is a perspective view of a wall according to the invention.
  • a wall according to the invention is a wall 1 comprising two walls 3 and 5 facing each other so as to provide a cavity 7 filled with an insulating material 9.
  • the walls 3 and 5, which extend in the vertical plane XZ, have a height H and a length L.
  • the upper end of the walls has the coordinate H.
  • the same elements are found in , which is a sectional view of the wall 1 according to the plane YZ, during the first blowing stage.
  • the blowing nozzle 8 shown in solid lines schematizes this first blowing step, during which the blowing nozzle 8 is positioned at a low location in the cavity 7.
  • the other blowing nozzle 8, shown in dotted lines schematizes the last blowing step, during which the blowing nozzle 8 is subsequently positioned at a high location.
  • the bottom and top positions of the different figures are here purely illustrative and can obviously be different from those shown, as explained further in this description.
  • the locations (top, bottom and possibly intermediate) are schematized by dotted horizontal lines, corresponding to the vertical coordinates of the end of the nozzle 8 from which the flakes are blown.
  • Figures 3 to 8 are sectional views of the wall 1, but along the plane XZ (so that the walls 3 and 5 are not visible), and represent different stages of embodiments of a method according to the 'invention.
  • the first blowing step in which the blowing nozzle 8 is positioned at a low location of the cavity 7.
  • the last blowing step in which the blowing nozzle 8 is positioned at a high location of the cavity 7.
  • an air-permeable closing means 11 is arranged at the level of the upper end of the walls 3 and 5, so as to close the cavity 7.
  • the closing means 11 comprises an orifice for the passage of the blowing nozzle 8.
  • each blowing step is carried out by a single blowing nozzle 8 and comprises the successive positioning of the blowing nozzle 8 at two locations having the same vertical coordinate but different horizontal coordinates.
  • the blowing nozzle 8 shown in dotted lines illustrates the future positioning of the nozzle.
  • each blowing step is carried out simultaneously by a plurality of blowing nozzles 8 (here two), positioned at two locations having the same vertical coordinate but different horizontal coordinates.
  • Cavities 1 meter high H, 1 meter long L and 20 cm thick formed by walls were filled by blowing glass wool flakes (InsulSafe Plus Wood marketed by the company Saint-Gobain Isover) , the average density of insulating material being 35kg/m 3 .
  • the nozzle diameter was 76 mm and the insulating material flow rate was 550 kg/h.
  • the nozzle was first positioned at approximately 1/3 of the height H then at approximately half-height, then finally at approximately 3/4 of the height H.
  • a perforated cover was placed so as to close the cavity.
  • the angle between the blowing nozzle and the vertical axis was varied, typically between 0 and 45°.
  • a comparative example B the nozzle was positioned fixedly at a high level of the cavity throughout the filling, with a zero angle relative to the vertical axis. In a comparative example C, this fixed angle was 45°.
  • the overall thermal conductivity of the walls was measured.
  • the homogeneity of the insulating material was qualitatively evaluated by a radar measurement system analyzing the time interval between an electromagnetic wave signal (1.6 GHz) emitted by an antenna and that received after reflection by the insulating material, as well than its amplitude. A score ranging from 0 to 10 was assigned, 10 corresponding to perfect homogeneity.
  • Table 1 summarizes the tests, giving the measured thermal conductivity value ⁇ (in mW/m.K) and the homogeneity score N (out of 10).
  • the method according to the invention therefore makes it possible, thanks to better homogeneity of deposition of the flakes in the cavity, to achieve lower overall thermal conductivities for the wall element.
  • the walls were made of plywood but the same advantages were observed for walls made of concrete blocks, concrete and mortar.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'obtention d'un mur (1) comprenant deux parois (3, 5) constituées de parpaings, de béton ou de mortier et se faisant face de manière à ménager au moins une cavité (7) remplie par un matériau isolant (9) comprenant des flocons de laine minérale ou végétale, ledit procédé comprenant le soufflage desdits flocons dans ladite cavité (7) au moyen d'une buse de soufflage (8), lesdites parois (3, 5) étant disposées lors du soufflage de manière à s'étendre selon un axe vertical (Z) depuis leur extrémité basse, de coordonnée verticale 0, jusqu'à leur extrémité haute, de coordonnée verticale H, la cavité (7) étant débouchante au niveau de ladite extrémité haute et accessible par le haut, et lesdits flocons étant soufflés vers le bas, ledit procédé comprenant une première étape de soufflage dans laquelle la buse de soufflage (8) est positionnée à un emplacement bas de la cavité ayant une coordonnée verticale comprise entre 0 et H/2, puis une dernière étape de soufflage dans laquelle la buse de soufflage (8) est positionnée à un emplacement haut de la cavité ayant une coordonnée verticale comprise entre 2H/3 et H.

Description

    Mur isolant
  • La présente invention concerne le domaine de la construction. Elle concerne plus précisément un mur isolant ainsi que son procédé d’obtention.
  • Il est connu de remplir des cavités ménagées dans des éléments de construction, tels que des murs ou des parties de murs, à l’aide de matériaux isolants, comme de la laine minérale ou des mousses, inorganiques (par exemple des mousses de ciment) ou organiques (par exemple des mousses de polyuréthane).
  • Ces différentes solutions ne sont toutefois pas dénuées d’inconvénients. Le remplissage des cavités par le matériau isolant n’est pas toujours homogène, conduisant à la création de ponts thermiques et donc à une dégradation des performances d’isolation thermique. Ces défauts d’homogénéité peuvent se produire avec le temps ou lors du transport des éléments de construction sur le chantier, lorsqu’il s’agit d’éléments préfabriqués. A titre d’exemples, les matériaux à base de laine minérale peuvent avoir tendance à se tasser, et l’on observe parfois un retrait des mousses inorganiques. Les mousses organiques présentent parfois une expansion mal contrôlée lors de la pose. Certaines solutions connues se prêtent en outre mal à l’automatisation.
  • L’invention se propose d’obvier à ces inconvénients en proposant un mur qui présente une conductivité thermique globale plus basse, grâce à une meilleure homogénéité du remplissage de la cavité.
  • A cet effet, l’invention a pour objet un procédé d’obtention d’un mur comprenant deux parois constituées de parpaings, de béton ou de mortier et se faisant face de manière à ménager au moins une cavité remplie par un matériau isolant comprenant des flocons de laine minérale ou végétale, ledit procédé comprenant le soufflage desdits flocons dans ladite cavité au moyen d’une buse de soufflage, lesdites parois étant disposées lors du soufflage de manière à s’étendre selon un axe vertical depuis leur extrémité basse, de coordonnée verticale 0, jusqu’à leur extrémité haute, de coordonnée verticale H, la cavité étant débouchante au niveau de ladite extrémité haute et accessible par le haut, et lesdits flocons étant soufflés vers le bas, ledit procédé comprenant une première étape de soufflage dans laquelle la buse de soufflage est positionnée à un emplacement bas de la cavité ayant une coordonnée verticale comprise entre 0 et H/2, puis une dernière étape de soufflage dans laquelle la buse de soufflage est positionnée à un emplacement haut de la cavité ayant une coordonnée verticale comprise entre 2H/3 et H.
  • L’invention a également pour objet un mur comprenant deux parois constituées de parpaings, de béton ou de mortier et se faisant face de manière à ménager une cavité remplie par un matériau isolant comprenant des flocons de laine minérale ou végétale susceptible d’être obtenu par ce procédé.
  • Le procédé selon l’invention permet, grâce à une méthode de remplissage particulière, d’obtenir une excellente homogénéité du matériau isolant et par conséquent un mur présentant une faible conductivité thermique.
  • Les différentes caractéristiques préférées présentées dans la présente description sont applicables aussi bien au procédé qu’à l’élément de construction.
  • Le mur peut être un mur porteur ou un mur de refend. Le mur est de préférence un mur érigé directement sur le chantier de construction du bâtiment auquel le mur est destiné. Le procédé comprend alors une étape préalable d’érection dudit mur sur le chantier de construction.
  • Les parois du mur sont constituées de parpaings, de béton ou de mortier. Les parpaings sont notamment des briques des blocs, des pierres ou des moellons. Les parois sont alors formées par assemblage d’une pluralité de parpaings, par exemple au moyen d’un mortier de maçonnerie. Les deux parois peuvent être constituées du même matériau, ou encore de matériaux différents. Les parois ne sont donc pas en un matériau perméable à l’air.
  • Les parois sont généralement planes et parallèles entre elles, mais d’autres géométries sont bien entendu possibles, en particulier lorsqu’elles sont obtenues par fabrication additive, tel que décrit plus en détail dans la suite du texte.
  • Les parois peuvent ménager une ou plusieurs cavités. Dans ce dernier cas, il est préférable de remplir toutes les cavités.
  • Les dimensions latérales du mur sont de préférence comprises entre 0,5 et 3 m, notamment entre 0,75 et 2,5 m, voire entre 1 et 2 m. A titre d’exemples, le mur peut avoir, selon un axe horizontal une longueur L de 2 m et selon un axe vertical une hauteur H de 2,5 m. L’épaisseur de la cavité (c’est-à-dire la distance séparant les parois – épaisseur des parois exclue) est de préférence comprise entre 5 et 50 cm, notamment entre 10 et 40 cm, voire entre 15 et 30 cm.
  • Le matériau isolant comprend de préférence au moins 90%, notamment au moins 95%, voire au moins 99% en poids, de flocons de laine minérale ou végétale. Le matériau isolant peut être constitué de flocons de laine minérale ou végétale.
  • La laine minérale est de préférence choisie parmi les laines de verre, les laines de laitier, les laines de roche et les mélanges de deux ou plus de ces laines. Les fibres de laine minérale ont de préférence une composition chimique comprenant 30 à 75% en poids de SiO2, 5 à 40% en poids de CaO+MgO, 0-20% en poids de Na2O+K2O, 0-30% en poids de Al2O3 et 0-15% en poids de Fe2O3.
  • 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% SiO2, 10 à 25% Na2O+K2O, 5 à 20% CaO+MgO, 0-8%, notamment 0-3% Al2O3 et 0 à 10%, notamment 2 à 8% B2O3 (les pourcentages étant en poids).
  • Les laines de roche et de laitier sont quant à elles généralement formées par fusion en cubilot de matières premières sous forme de blocs et/ou de briquettes, ou encore par fusion électrique ou par brûleurs immergés de matières pulvérulentes, puis fibrage par centrifugation externe au moyen d’une pluralité de rotors. Les fibres de laine de roche ont de préférence une composition chimique comprenant 30-50% SiO2, 10-26% Al2O3, 15-40% CaO+MgO, 0-5% Na2O+K2O et 3-15% Fe2O3. Les fibres de laine de laitier ont de préférence une composition chimique comprenant 30-45% SiO2, 5-18% Al2O3, 30-60% CaO+MgO et 0-3% Na2O+K2O. Les pourcentages sont en poids.
  • 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 cellulosiques. 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.
  • Les flocons de laine minérale ou végétale ont de préférence une taille comprise entre 0,1 et 10 cm, notamment entre 0,2 et 5 cm. La taille des flocons peut notamment être déterminée par tamisage. La taille des flocons est déterminée avant soufflage.
  • Lors du soufflage, les parois sont disposées de manière à s’étendre selon un axe vertical, sur une hauteur H (correspondant à la différence entre la coordonnée verticale H de l’extrémité haute et la coordonnée verticale basse, prise par convention à 0). La cavité est alors débouchante au niveau de l’extrémité haute des parois. La cavité étant ainsi accessible par le haut, il est possible de positionner la ou chaque buse de soufflage à différents emplacements de la cavité, correspondant à différentes coordonnées verticales et/ou horizontales. Préalablement au soufflage, la ou chaque buse est introduite dans la cavité par le haut, entre les deux parois. La buse n’est donc pas introduite dans la cavité par un orifice percé dans une des parois. La ou chaque buse est ensuite positionnée successivement à différents emplacements, correspondant chacun à des coordonnées verticales croissantes, depuis l’emplacement bas vers l’emplacement haut. Dit autrement, la ou chaque buse est positionnée successivement à différentes hauteurs croissantes dans la cavité. L’emplacement de la buse est compris comme celui de son extrémité, à partir de laquelle les flocons sont soufflés. La coordonnée verticale correspond donc à celle de l’extrémité de la buse.
  • La coordonnée verticale de l’emplacement bas est de préférence comprise entre 0 et H/3, notamment 0 et H/4, voire entre H/10 et H/5 ou entre H/8 et H/6. La coordonnée verticale de l’emplacement haut est de préférence comprise entre 3H/4 et H, notamment entre 4H/5 et 9H/10.
  • De préférence, le procédé comprend en outre au moins une étape intermédiaire de soufflage dans laquelle la buse de soufflage est positionnée à un emplacement intermédiaire de la cavité ayant une coordonnée verticale comprise entre la coordonnée verticale de l’emplacement bas et la coordonnée verticale de l’emplacement haut. Le procédé comprend même avantageusement une pluralité d’étapes intermédiaires de soufflage, la buse de soufflage étant positionnée lors de chaque étape intermédiaire de soufflage à un emplacement de la cavité ayant une coordonnée verticale plus élevée que lors de l’étape intermédiaire précédente.
  • Le nombre d’étapes intermédiaires est de préférence compris entre 1 et 10, notamment entre 2 et 5. Il est ajusté en fonction de la hauteur H des parois. Plus la hauteur H est élevée, plus il est conseillé d’augmenter le nombre d’étapes intermédiaires. Le nombre d’étapes intermédiaires peut être alternativement très élevé, voire infini, la buse étant alors déplacée continûment ou quasi-continûment pendant le soufflage.
  • Selon un mode de réalisation, les parois sont disposées lors du soufflage de manière à s’étendre selon un axe horizontal sur une longueur L, et chaque étape de soufflage est réalisée par une unique buse de soufflage et comprend le positionnement successif de ladite buse de soufflage à au moins deux emplacements ayant la même coordonnée verticale (c’est-à-dire des positions de même hauteur) mais des coordonnées horizontales différentes. Le nombre d’emplacements est de préférence compris entre 2 et 5, à ajuster en fonction de la longueur des parois. Les emplacements sont de préférence répartis sur la longueur. Dans un tel mode, chaque étape de soufflage (première, dernière, optionnellement intermédiaire) comprend alors plusieurs étapes successives dans lesquelles la buse est positionnée à la même hauteur, mais à différents points, de préférence répartis sur la longueur.
  • Selon un autre mode de réalisation, les parois sont disposées lors du soufflage de manière à s’étendre selon un axe horizontal sur une longueur L, et chaque étape de soufflage est réalisée simultanément par une pluralité de buses de soufflage positionnées à des emplacements ayant la même coordonnée verticale mais des coordonnées horizontales différentes. Le nombre de buses de soufflage est de préférence compris entre 2 et 5, à ajuster en fonction de la longueur des parois.
  • Ces deux modes de réalisation permettent d’atteindre une homogénéité optimale dans le cas de murs de grande longueur, en particulier des longueurs L supérieures à 1 m.
  • Les flocons sont soufflés vers le bas. La ou chaque buse sera donc généralement orientée dans un plan vertical. L’orientation de la buse par rapport à l’axe vertical peut être adaptée en cours de soufflage afin d’améliorer l’homogénéité du matériau isolant dans la longueur. L’angle entre la buse et l’axe vertical, dans un plan parallèle au plan des parois, est de préférence compris entre 0 et 60°, notamment entre 0 et 45°, en valeur absolue. Pour un même emplacement (notamment haut, bas et/ou intermédiaire), cet angle peut prendre successivement plusieurs valeurs, en particulier dans la gamme précitée, voire une infinité de valeurs lorsque l’angle est varié de manière continue (cas en particulier d’une oscillation par rapport à l’axe vertical). Ainsi, pour un même emplacement, l’angle entre la buse de soufflage et l’axe vertical, dans un plan parallèle au plan des parois peut prendre successivement plusieurs valeurs, notamment comprises entre 0 et 60° en valeur absolue.
  • De préférence un moyen d’obturation perméable à l’air est disposé au niveau de l’extrémité haute des parois au moins pendant la dernière étape de soufflage, de manière à obturer la cavité, ledit moyen d’obturation comprenant au moins un orifice pour le passage de la ou chaque buse de soufflage. Par « obturation », on entend que le moyen d’obturation ne peut pas être traversé par des flocons. Par « disposé au niveau de l’extrémité haute des parois de manière à obturer la cavité », on entend que le moyen d’obturation s’étend entre les deux parois de manière à combler l’espace qui les sépare au niveau de leur extrémité haute. Le moyen d’obturation sera donc généralement disposé dans un plan horizontal.
  • Cette disposition permet d’une part d’éviter les envols de flocons en dehors de la cavité lors de la dernière étape, lorsque la ou chaque buse est en position haute, et d’autre part d’atteindre des densités élevées pour le matériau isolant, et par conséquent de meilleures propriétés d’isolation thermique. Ce mode n’exclut pas que le moyen d’obturation soit aussi disposé antérieurement, lors d’une étape intermédiaire de soufflage, et dans ce cas il reste en place lors de la dernière étape de soufflage.
  • Le moyen d’obturation est de préférence une membrane perméable à l’air. Il peut aussi être un matériau rigide, par exemple en bois, métal ou matière plastique comprenant au moins un orifice, par exemple des trous de petite taille. La membrane peut être notamment un voile de verre ou de fibres polymériques. On peut en particulier utiliser les membranes utilisées dans les systèmes appelés « BIBS » (pour Blow-in Blanket® Systems).
  • Le diamètre de la buse est de préférence compris entre 10 et 120 mm, notamment entre 50 et 100 mm, voire entre 60 et 80 mm. La pression d’air est de préférence comprise entre 100 et 300 mbars, notamment entre 150 et 250 mbars. Le débit de flocons est de préférence compris entre 100 et 200 kg/h.
  • Selon un mode de réalisation préféré, les parois ont été obtenues par fabrication additive. Dans ce cas, les parois sont de préférence constituées de mortier ou de béton. De telles parois, de par leur structure irrégulière due au fait qu’elles sont formées de couches superposées, contribuent à l’amélioration de l’homogénéité du matériau isolant.
  • De façon préférée, le procédé peut même en outre comprendre une étape préalable de construction des parois par fabrication additive. Dans ce cas, les parois sont de préférence constituées de mortier ou de béton. Dans un tel mode de réalisation, cette étape préalable comprend de préférence le mélange d’un mortier sec avec de l’eau de gâchage de manière à former un mortier humide, le transport dudit mortier humide vers une tête d’impression, et le dépôt successif, par déplacement de ladite tête d’impression, de couches de mortier superposées de manière à former les parois. Le mortier humide est de consistance pâteuse et peut être pompé et transporté vers la tête d’impression. Le pompage est par exemple réalisé au moyen d’une pompe à vis. Le transport se fait typiquement dans un tuyau. La tête d’impression comprend notamment une buse à travers laquelle le mortier humide est extrudé. La buse d’extrusion est de préférence située à moins de 100 mm de la couche sous-jacente. L’imprimante est par exemple un robot industriel ou un portique, portant la tête d’impression, et dont le mouvement est piloté par un ordinateur. L’ordinateur comprend notamment un support d’enregistrement dans lequel est stocké un ensemble de données ou modèle 3D ainsi que des instructions, qui lorsqu’elles sont exécutées par l’ordinateur conduisent ce dernier à contrôler le déplacement (trajectoire, vitesse…) de la tête d’impression. La vitesse d’impression est typiquement de 30 à 1000 mm/s, notamment de 50 à 300 mm/s. L’épaisseur (ou hauteur, puisqu’il s’agit ici de la dimension dans la direction verticale) des couches de mortier est de préférence comprise entre 5 et 40 mm, notamment entre 10 et 20 mm. La largeur des couches de mortier (correspondant à l’épaisseur des parois) est de préférence comprise entre 10 et 300 mm, notamment entre 20 et 100 mm.
  • De préférence, la masse volumique du matériau isolant est comprise entre 20 et 70 kg/m3, notamment entre 25 et 40 kg/m3, voire même entre 30 et 35 kg/m3.
  • Les exemples qui suivent, ainsi que les Figures, illustrent l’invention de manière non-limitative.
  • est une vue en perspective d’un mur selon l’invention.
  • est une vue en coupe schématisant un exemple de procédé selon l’invention.
  • à sont des vues en coupe schématisant des étapes d’un procédé selon l’invention.
  • La représente un mur conforme à l’invention. Il s’agit en l’espèce d’un mur 1 comprenant deux parois 3 et 5 se faisant face de manière à ménager une cavité 7 remplie par un matériau isolant 9. Les parois 3 et 5, qui s’étendent dans le plan vertical XZ, ont une hauteur H et une longueur L. Dans le repère (X, Z), l’extrémité haute des parois possède la coordonnée H.
  • Les mêmes éléments se retrouvent en , qui est une vue en coupe du mur 1 selon le plan YZ, pendant la première étape de soufflage. La buse de soufflage 8 représentée en trait plein schématise cette première étape de soufflage, pendant laquelle la buse de soufflage 8 est positionnée à un emplacement bas de la cavité 7. L’autre buse de soufflage 8, représentée en traits pointillés, schématise la dernière étape de soufflage, pendant laquelle la buse de soufflage 8 est ultérieurement positionnée à un emplacement haut. Les positionnements bas et haut des différentes figures sont ici purement illustratifs et peuvent évidemment être différents de ceux représentés, comme expliqué plus avant dans la présente description. Dans cette figure, ainsi que dans les autres figures, les emplacements (haut, bas et éventuellement intermédiaires) sont schématisés par des traits horizontaux pointillés, correspondant aux coordonnées verticales de l’extrémité de la buse 8 à partir de laquelle les flocons sont soufflés.
  • Les Figures 3 à 8 sont des vues en coupe du mur 1, mais selon le plan XZ (de sorte que les parois 3 et 5 n’y sont pas visibles), et représentent différentes étapes de modes de réalisation d’un procédé selon l’invention.
  • En est représentée la première étape de soufflage, dans laquelle la buse de soufflage 8 est positionnée à un emplacement bas de la cavité 7. La illustre un mode de réalisation dans lequel la buse de soufflage est ensuite positionnée à un emplacement intermédiaire de la cavité 7, lors d’une étape intermédiaire de soufflage. La illustre la dernière étape de soufflage, dans laquelle la buse de soufflage 8 est positionnée à un emplacement haut de la cavité 7. Dans le mode de réalisation représenté, un moyen d’obturation 11 perméable à l’air est disposé au niveau de l’extrémité haute des parois 3 et 5, de manière à obturer la cavité 7. Le moyen d’obturation 11 comprend un orifice pour le passage de la buse de soufflage 8.
  • La illustre un mode de réalisation, dans lequel chaque étape de soufflage est réalisée par une unique buse de soufflage 8 et comprend le positionnement successif de la buse de soufflage 8 à deux emplacements ayant la même coordonnée verticale mais des coordonnées horizontales différentes. La buse de soufflage 8 représentée en traits pointillés illustre le positionnement futur de la buse.
  • La illustre un mode de réalisation alternatif, dans lequel chaque étape de soufflage est réalisée simultanément par une pluralité de buses de soufflage 8 (ici deux), positionnées à deux emplacements ayant la même coordonnée verticale mais des coordonnées horizontales différentes.
  • La illustre schématiquement un mode de réalisation dans lequel, l’angle, noté α sur la figure, entre la buse de soufflage 8 et l’axe vertical Z prend plusieurs valeurs, typiquement entre 0 et 45°.
  • Exemples
  • Des cavités de 1 mètre de hauteur H, de 1 mètre de longueur L et de 20 cm d’épaisseur formées par des parois ont été remplies par soufflage de flocons de laine de verre (InsulSafe Plus Wood commercialisée par la société Saint-Gobain Isover), la masse volumique moyenne de matériau isolant étant de 35kg/m3. Le diamètre de la buse était de 76 mm et le débit de matériau isolant de 550 kg/h.
  • Dans un exemple de procédé selon l’invention (A), la buse a d’abord été positionnée à environ 1/3 de la hauteur H puis à environ à mi-hauteur, puis enfin à environ 3/4 de la hauteur H. Dans la dernière étape, un couvercle troué a été disposé de manière à obturer la cavité. Pendant le soufflage, l’angle entre la buse de soufflage et l’axe vertical a été varié, typiquement entre 0 et 45°.
  • Dans un exemple comparatif B, la buse a été positionnée de manière fixe à un niveau haut de la cavité pendant tout le remplissage, avec un angle nul par rapport à l’axe vertical. Dans un exemple comparatif C, cet angle, fixe, était de 45°.
  • La conductivité thermique globale des murs a été mesurée. L’homogénéité du matériau isolant a été évaluée qualitativement par un système de mesure radar analysant l'intervalle de temps entre un signal d’onde électromagnétique (1,6 GHz) émis par une antenne et celui reçu après réflexion par le matériau isolant, ainsi que son amplitude. Une note allant de 0 à 10 a été attribuée, 10 correspondant à une homogénéité parfaite.
  • Le tableau 1 ci-après récapitule les essais en donnant la valeur de conductivité thermique λ mesurée (en mW/m.K) et la note d’homogénéité N (sur 10).
  • A B C
    λ 41 46 45
    N 8 4 4
  • Le procédé selon l’invention permet en conséquence, grâce à une meilleure homogénéité de dépôt des flocons dans la cavité, d’atteindre des conductivités thermiques globales plus faibles pour l’élément de mur. Dans ces essais expérimentaux, les parois étaient en bois contreplaqué mais les mêmes avantages ont été observés pour des parois en parpaings, béton et mortier.

Claims (14)

  1. Procédé d’obtention d’un mur (1) comprenant deux parois (3, 5) constituées de parpaings, de béton ou de mortier et se faisant face de manière à ménager au moins une cavité (7) remplie par un matériau isolant (9) comprenant des flocons de laine minérale ou végétale, ledit procédé comprenant le soufflage desdits flocons dans ladite cavité (7) au moyen d’une buse de soufflage (8), lesdites parois (3, 5) étant disposées lors du soufflage de manière à s’étendre selon un axe vertical (Z) depuis leur extrémité basse, de coordonnée verticale 0, jusqu’à leur extrémité haute, de coordonnée verticale H, la cavité (7) étant débouchante au niveau de ladite extrémité haute et accessible par le haut, et lesdits flocons étant soufflés vers le bas, ledit procédé comprenant une première étape de soufflage dans laquelle la buse de soufflage (8) est positionnée à un emplacement bas de la cavité ayant une coordonnée verticale comprise entre 0 et H/2, puis une dernière étape de soufflage dans laquelle la buse de soufflage (8) est positionnée à un emplacement haut de la cavité ayant une coordonnée verticale comprise entre 2H/3 et H.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, préalablement au soufflage, la ou chaque buse de soufflage (8) est introduite dans la cavité (7) par le haut, entre les deux parois (3, 5).
  3. Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre au moins une étape intermédiaire de soufflage dans laquelle la buse de soufflage (8) est positionnée à un emplacement intermédiaire de la cavité (7) ayant une coordonnée verticale comprise entre la coordonnée verticale de l’emplacement bas et la coordonnée verticale de l’emplacement haut.
  4. Procédé selon la revendication précédente, comprenant une pluralité d’étapes intermédiaires de soufflage, la buse de soufflage (8) étant positionnée lors de chaque étape intermédiaire de soufflage à un emplacement de la cavité (7) ayant une coordonnée verticale plus élevée que lors de l’étape intermédiaire précédente.
  5. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le nombre d’étapes intermédiaires est compris entre 1 et 10, notamment entre 2 et 5.
  6. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les parois (3, 5) sont disposées lors du soufflage de manière à s’étendre selon un axe horizontal (X) sur une longueur L, et :
    - chaque étape de soufflage est réalisée par une unique buse de soufflage (8) et comprend le positionnement successif de ladite buse de soufflage (8) à au moins deux emplacements ayant la même coordonnée verticale mais des coordonnées horizontales différentes, ou
    - chaque étape de soufflage est réalisée simultanément par une pluralité de buses de soufflage (8) positionnées à des emplacements ayant la même coordonnée verticale mais des coordonnées horizontales différentes.
  7. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, pour un même emplacement, l’angle (α) entre la buse de soufflage (8) et l’axe vertical (Z), dans un plan parallèle au plan des parois (3, 5) prend successivement plusieurs valeurs, notamment comprises entre 0 et 60° en valeur absolue.
  8. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel un moyen d’obturation (11) perméable à l’air est disposé au niveau de l’extrémité haute des parois au moins pendant la dernière étape de soufflage, de manière à obturer la cavité (7), ledit moyen d’obturation (11) comprenant au moins un orifice pour le passage de la ou chaque buse de soufflage (8).
  9. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le moyen d’obturation (11) est une membrane perméable à l’air, notamment un voile de verre ou de fibres polymériques.
  10. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les flocons de laine minérale ou végétale ont une taille comprise entre 0,1 et 10 cm, notamment entre 0,2 et 5 cm.
  11. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les parois (3, 5) ont été obtenues par fabrication additive.
  12. Procédé selon la revendication précédente, comprenant en outre une étape préalable de construction des parois (3, 5) par fabrication additive.
  13. Mur (1) comprenant deux parois (3, 5) constituées de parpaings, de béton ou de mortier et se faisant face de manière à ménager une cavité (7) remplie par un matériau isolant (9) comprenant des flocons de laine minérale ou végétale, susceptible d’être obtenu par le procédé selon l’une des revendications précédentes.
  14. Mur (1) selon la revendication précédente, dans lequel la masse volumique du matériau isolant (9) est comprise entre 20 et 70 kg/m3, notamment entre 25 et 40 kg/m3.
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