FR3115783A1 - Composition fibreuse ou pulverulente humidifiee - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée, sous la forme d’une mousse aqueuse, comprenant a) une composition moussante incluant un agent moussant et de l’eau, b) un mélange fibreux ou pulvérulent, et c) un liant hydraulique apte à lier le mélange fibreux ou pulvérulent, caractérisée en ce que l’agent moussant comprend un alkyl bétaïne en tant que tensioactif et du 2-(2-butoxyéthoxyéthanol). Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention a pour objet une composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée, permettant par durcissement d’un liant hydraulique de la composition d’obtenir une composition thermiquement isolante. La composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée selon l’invention permet en particulier l’obtention d’une composition thermiquement isolante présentant une dureté homogène sur toute l’épaisseur de la composition isolante. L’invention a également pour objet un procédé de fabrication de la composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée.
La composition fibreuse ou pulvérulente selon l’invention permet, après durcissement, d’obtenir une composition d’isolation thermique et/ou acoustique convenant particulièrement aux parois d’appareils électriques ou aux cloisons et cavités de bâtiments, par exemple aux surfaces de plancher, façades, plafonds de parking ou encore doubles parois à l’intérieur de murs.
Il est connu, tel que décrit par exemple dans le document FR 2 947 466 A1, de préparer une telle composition fibreuse humidifiée à l’aide d’un dispositif de projection comportant un conduit de transport dans lequel un mélange d’une composition fibreuse ou pulvérulente sous forme sèche et d’un liant hydraulique est transporté par soufflage ou aspiration d'air. Le conduit de transport est raccordé à un conduit permettant l'injection d'une mousse aqueuse à l'intérieur du conduit de transport. La composition fibreuse sèche et le liant hydraulique s'écoulant dans le conduit de transport se mélangent avec la mousse aqueuse injectée dans le conduit pour former une composition fibreuse humidifiée.
Un inconvénient des compositions fibreuses humidifiées de l’état de la technique est que la solidification du liant hydraulique est lente et peu stable dans le temps, et qu’elles conduisent, après solidification du liant hydraulique, à des compositions dont la dureté n’est pas homogène sur toute l’épaisseur de la composition. En outre, la mousse disparaît rapidement après la projection de la composition, ce qui est défavorable en termes d’isolation thermique.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients.
L’invention a ainsi pour objet une composition fibreuse ou pulvérulente humidifée, sous la forme d’une mousse aqueuse, comprenant a) une composition moussante incluant un agent moussant et de l’eau, b) un mélange fibreux ou pulvérulent, et c) un liant hydraulique apte à lier le mélange fibreux ou pulvérulent.
Dans la composition selon l’invention, l’agent moussant comprend un alkyl bétaïne en tant que tensioactif et du 2-(2-butoxyéthoxy)éthanol.
La demanderesse a constaté que l’utilisation de cet agent moussant spécifique permettait d’obtenir une mousse homogène, qui dure dans le temps. En outre, l’étirement des fibres à l’intérieur de la mousse reste constant dans le temps et on observe une homogénéité du durcissement du liant hydraulique. Le durcissement du liant hydraulique est plus rapide et conduit à une composition dont la dureté est homogène sur toute l’épaisseur de la composition.
Un alkyl bétaïne est au sens de la présente invention un composé de formule générale CH3-(CH2)n-N+(CH3)2-CO2 -, dans laquelle n désigne un nombre entier allant de 10 à 22.
A titre d’exemple d’alkyl bétaïne, on peut citer la béhényl bétaïne, la cétyl bétaïne, la coco- bétaïne, la décyl bétaïne, la lauryl bétaïne, la myristyl bétaïne, l’oleyl bétaïne, la stéaryl bétaïne.
La teneur en alkyl bétaïne peut être comprise entre 2,5 et 10% du poids total de l’agent moussant. La teneur en 2-(2-butoxyéthoxy)éthanol peut être comprise entre 10 et 25% du poids total de l’agent moussant.
L’agent moussant peut comprendre en outre de l’alcool laurique, par exemple à une teneur inférieure ou égale à 2,5% du poids total de l’agent moussant. L’agent moussant peut comprendre en outre du tétradécanol, par exemple à une teneur inférieure ou égale à 2,5% du poids total de l’agent moussant.
La composition fibreuse peut comprendre typiquement des fibres de produits isolants, et notamment du carton, des fibres de bois, de roche, de verre, ou de coton (également appelées laine de bois, de roche, de verre, de coton).
La composition pulvérulente peut comprendre une poudre minérale d’isolation thermique, et notamment une poudre de silice, une poudre de plâtre, une poudre de ciment ou une poudre d’enduit.
Un liant hydraulique est un liant qui durcit en milieu humide, par une réaction d’hydratation. Il a la propriété de se solidifier puis de durcir en acquérant des caractéristiques mécaniques (résistance en compression, en traction, adhérence). Le liant hydraulique est destiné à lier par collage les fibres de la composition fibreuse ou les granulats de la composition pulvérulente.
Le liant hydraulique peut être choisi parmi les chaux hydrauliques, les ciments (notamment les ciments Portland, les ciments alumineux), les plâtres et les laitiers.
L’invention a également pour objet une composition thermiquement isolante. La composition thermiquement isolante est obtenue par durcissement d’une composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée décrite ci-dessus, en particulier par durcissement du liant hydraulique de la composition.
L’invention a également pour objet l’utilisation d’une composition décrite ci-dessus pour l’obtention d’une composition thermiquement isolante.
L’invention a enfin pour objet un procédé de fabrication d’une composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée décrite ci-dessus.
Le procédé selon l’invention comprend les étapes suivantes :
- circulation d’un mélange d’une composition fibreuse ou pulvérulente sèche et d’un liant hydraulique dans un conduit de transport,
- introduction d’une composition moussante incluant un agent moussant et de l’eau dans ledit mélange, pour produire une composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée circulant dans le conduit.
- circulation d’un mélange d’une composition fibreuse ou pulvérulente sèche et d’un liant hydraulique dans un conduit de transport,
- introduction d’une composition moussante incluant un agent moussant et de l’eau dans ledit mélange, pour produire une composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée circulant dans le conduit.
Le procédé peut comprendre une étape d’injection d’air comprimé dans la composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée circulant dans le conduit de transport pour homogénéiser la composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée.
D’autres avantages et particularités de la présente invention résulteront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence à la figure annexée :
DESCRIPTION DETAILLEE
Préparation d’une
composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée
Un dispositif de projection 1, illustré sur la figure unique, comprend un conduit 2, de préférence métallique, destiné au transport de d'une composition renfermant un ou plusieurs matières fibreuse(s) ou pulvérulentes. On parlera par la suite de composition fibreuse ou pulvérulente. Dans le cadre d'une application d'isolation phonique ou thermique de bâtiments, la matière fibreuse ou pulvérulente utilisée est avantageusement minérale. La composition fibreuse ou pulvérulente est mélangée à un liant hydraulique. Comme on le verra plus loin, la composition fibreuse ou pulvérulente est, en entrée du dispositif de projection, une composition sèche, et en sortie une composition humidifiée.
Le tube est pourvu en sortie d'une buse de projection (non représentée).
Le dispositif de projection 1 comprend en outre des moyens pour injecter une mousse aqueuse dans le conduit de transport 2 via un conduit d'injection 3.
Dans le mode de réalisation décrit, le conduit d'injection 3 constitue une chambre de moussage 4 destinée à recevoir un agent moussant additionné d'eau via une conduite d'amenée 5. Par la suite, on désignera par « composition moussante » la composition comprenant l’agent moussant et l’eau.
Une deuxième conduite d'amenée 6 destinée à amener de l'air comprimé est également reliée à la chambre de moussage 4.
Avantageusement, les deux conduites d'amenée 5, 6 sont raccordées à l'entrée de la chambre de moussage 4 via une buse d'injection 7. Dans le mode de réalisation décrit, les deux conduites d'amenée 5, 6 sont reliées à la buse d'injection 7 via un raccord à trois branches 20.
La chambre de moussage 4 est ouverte en sortie dans le conduit de transport 2.
Le moussage de la composition moussante est obtenu lors de son passage et de celui de l'air comprimé au travers de la buse d'injection 7 suivi du passage au travers d'un maillage, de préférence en inox, disposé dans la chambre de moussage 4.
Le dispositif de projection 1 comprend en outre des moyens 8 pour injecter de l’air comprimé à l'intérieur du conduit de transport 2. Les moyens d'injection d'air comprimé 8 sont disposés de manière à injecter l'air comprimé à l'intérieur du conduit de transport 2, dans une portion comprise entre les moyens d'injection de la mousse aqueuse dans le conduit 2 et la buse de projection. Plus particulièrement, dans le mode de réalisation décrit plus particulièrement, les moyens d'injection d'air comprimé 8 sont ménagés sur le conduit de transport 2, entre la sortie de la chambre de moussage 4 et la buse de projection.
Avantageusement, les moyens d'injection d'air comprimé 8 sont disposés pour injecter l'air comprimé dans une portion située après la portion de conduit 21 dans laquelle la composition fibreuse ou pulvérulente sèche et la mousse aqueuse se rejoignent et se mélangent. La composition fibreuse ou pulvérulente obtenue est alors une composition fibreuse ou pulvérulente dite humidifiée. Comme précédemment indiqué, il s’agit d’une composition relativement inhomogène.
Dans le mode de réalisation décrit, les moyens d'injection d'air comprimé 8 comprennent deux tubulures 9, 10 débouchant dans le conduit de transport 2. Il peut être prévu des variantes de réalisation où les moyens d'injection comprennent une seule tubulure, ou plus de deux tubulures.
Dans le cas de la présence de deux tubulures, ces dernières seront avantageusement disposées symétriquement par rapport à l'axe longitudinal AA du conduit de transport 2. Dans le cas de plus de deux tubulures, celles-ci seront avantageusement disposées autour du conduit de transport 2, selon une géométrie régulière. Une telle répartition des tubulures a pour avantage de favoriser le mélange de la composition fibreuse ou pulvérulente avec la mousse et ainsi d'homogénéiser la composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée.
Avantageusement, les tubulures 9, 10 sont disposées inclinées sur le conduit de transport 2 et orientées dans le sens d'écoulement du mélange de manière à présenter un axe d'injection dirigé vers la buse de projection. Plus particulièrement chaque tubulure 9, 10 est orientée suivant un angle a non nul, inférieur à 90 degrés, l'angle a étant défini par l'axe d'injection BB de la tubulure 9, 10 et l'axe longitudinal AA du conduit de transport 2.
Comme on le verra plus loin, le jet conique d'air comprimé projeté des tubulures d'injection 9, 10 à l'intérieur du conduit de transport 2 va créer un effet venturi ainsi que générer un éclatement de la mousse contenue dans la composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée. II s'ensuit une homogénéisation de la composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée (i.e. une homogénéisation du mélange de la composition fibreuse ou pulvérulente sèche et du liant hydraulique avec la mousse aqueuse).
Avantageusement, le conduit de transport 2 comporte, sur sa longueur, des variations de section de manière à soumettre l'écoulement de la composition fibreuse ou pulvérulente à des dépressions (effet Venturi).
Dans le mode réalisation décrit, le conduit de transport 2 est pourvu de deux variations de pression 11, 12. Ces variations 11, 12 sont chacune avantageusement obtenues au moyen d'un élément réducteur de section 110, 120 de section concentrique, et de forme de préférence tronconique, disposé à l'intérieur du conduit de transport 2.
Plus particulièrement, l'un des éléments réducteur de section 110 est disposé en amont de la jonction du conduit de transport 2 avec le conduit d'injection 3 de mousse aqueuse. Cela permet ainsi d'accélérer l'écoulement de la composition fibreuse ou pulvérulente sèche à l'intérieur du conduit de transport 2. Par ailleurs, afin de favoriser une aspiration de la mousse dans le conduit de transport 2 et d'améliorer le mélange de la mousse aqueuse avec la composition fibreuse ou pulvérulente, l'élément réducteur de section 110 comporte une partie 111 se prolongeant au-delà de la jonction des deux conduits 2, 3.
L'autre élément réducteur de section 110 est quant à lui disposé à l'intérieur du conduit de transport 2, en aval de la portion 21 du conduit de transport dans laquelle s'effectue le mélange de la composition fibreuse ou pulvérulente et de la mousse et en amont des tubulures 8, 9 d'injection d'air comprimé. La vitesse de la composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée étant augmentée avant son passage devant les tubulures 9, 10, l'action de l'air comprimé insufflé par les tubulures 9, 10 sur la composition s'en trouve améliorée.
Avantageusement, le dispositif de projection 1 comporte les moyens d'injection d'air reliés à des moyens pour régler le débit de l'air comprimé insufflé dans le conduit de transport 2.
Préparation de la composition moussante
La composition moussante est préparée en mélangeant de l’eau et un agent moussant spécifique.
L’agent moussant comprend un alkyl bétaïne en tant que tensioactif et éventuellement du 2-(2-butoxyéthoxy)éthanol. La teneur en alkyl bétaïne peut être comprise entre 2,5 et 10% du poids total de l’agent moussant. La teneur en 2-(2-butoxyéthoxy)éthanol peut être comprise entre 10 et 25% du poids total de l’agent moussant. L’agent moussant peut comprendre en outre de l’alcool laurique, par exemple à une teneur inférieure ou égale à 2,5% du poids total de l’agent moussant, du tétradécanol, par exemple à une teneur inférieure ou égale à 2,5% du poids total de l’agent moussant, et un agent conservateur, par exemple à une teneur inférieure ou égale à 0,0015% du poids total de l’agent moussant.
L’agent moussant peut être par exemple le produit commercialisé sous la dénomination ECOPOL®6 par la société BIO EX.
La teneur en agent moussant est de préférence comprise entre 3 et 5% du poids total de la composition moussante. En effet, dans cet intervalle préférentiel, on obtient un bon moussage, la composition moussante est suffisamment pâteuse, pas trop dense, ce qui permet d’obtenir ultérieurement une bonne isolation thermique.
Préparation d
u mélange d
e la composition fibreuse ou pulvérulente sèche
et d’un liant hydraulique
On mélange la composition fibreuse ou pulvérulente sèche avec un liant hydraulique. On utilise avantageusement une composition fibreuse comprenant des fibres de bois, de roche, de verre, ou de coton, et en tant que liant hydraulique un ciment, et notamment du ciment Portland.
Le pourcentage du poids du liant hydraulique par rapport au poids de la composition fibreuse ou pulvérulente peut être ajusté en fonction des applications souhaitées. A titre d’exemple, un pourcentage de 15% permet de préparer une composition thermiquement isolante standard. Un pourcentage de 30% permet de préparer une composition pour une protection incendie. Un pourcentage de 40% permet quant à lui de préparer une composition pour des panneaux thermiquement isolants.
Caractérisation de la composition obtenue
On prépare une composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée, à l’aide du dispositif décrit ci-dessus. On met en œuvre une composition moussante comprenant 5% en poids de l’agent moussant ECOPOL®6 et 95% en poids d’eau. De la laine de roche, en tant que composition fibreuse, est mélangée à du ciment Portland, le rapport du poids du ciment sur le poids de la laine de roche étant égal à 0,15.
La mousse (la composition fibreuse humidifiée) projetée par le dispositif est homogène. Elle présente une bonne tenue dans le temps. La laine de roche est bien étirée dans la mousse et l’étirement de la laine de roche reste constant dans le temps. On observe en outre un durcissement rapide et homogène du ciment. Le durcissement du ciment conduit à une composition thermiquement isolante dont la densité et la dureté au toucher sont sensiblement homogènes sur toute l’épaisseur de la composition.
La conductivité thermique de la composition thermiquement isolante est égale à 35,7 mW/m.K. Sa masse volumique est de 92,2 kg/m3.
La composition thermiquement isolante soumis aux essais d'incombustibilité effectués selon les modalités de la NF EN ISO 1182. Les échantillons d'essais ont été conditionnés comme prescrit dans l'EN 13238. Puis ils ont été séchés dans une étuve ventilée maintenue à (60 ± 5)°C pendant 20 à 24 h, et refroidis à la température ambiante dans un dessiccateur avant l'essai. Les échantillons d'essais sont pesés avant et après essai pour calculer la perte de masse. Les échantillons sont introduits dans un four stabilisé à (750 ± 5)°C.
La température mesurée par le thermocouple du four est enregistrée, l'essai est réalisé sous une période de 30 minutes minimale dans les conditions d'essais. Les durées de flammes persistantes, la température maximale et finale du thermocouple du four sont enregistrées. entraîne une élévation de température du thermocouple four est de 1,8°C, la perte de masse est de 5,4% et la durée d’inflammation est de 0s.
En outre, le classement de réaction au feu de la composition thermiquement isolante selon la norme NF EN 13501-1 est A1, ce qui caractérise un produit incombustible.
Essai comparatif
A titre de comparaison, on a préparé une composition comme indiqué ci-dessus, mais en remplaçant l’agent moussant ECOPOL®6 par le produit commercialisé sous la dénomination SIMULSOL®SL 8 par la société SEPPIC, qui est un tensioactif non-ionique préparé à partir de glucose et d’alcools gras C8- C10.
La composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée est ainsi préparée, à l’aide du dispositif décrit ci-dessus, en mettant en œuvre une composition moussante comprenant 5% en poids de l’agent moussant SIMULSOL®SL 8 et 95% en poids d’eau. De la laine de roche, en tant que composition fibreuse, est mélangée à du ciment Portland, le rapport du poids du ciment sur le poids de la laine de roche étant égal à 0,15.
La mousse (la composition fibreuse humidifiée) projetée par le dispositif n’est pas homogène et elle disparaît rapidement. La laine de roche n’est globalement pas étirée dans la mousse. On observe en outre un durcissement lent et inhomogène du ciment. Le durcissement du ciment conduit à une composition thermiquement isolante dont la dureté au toucher est élevée à la surface de la composition, mais faible au cœur de l’épaisseur de la composition.
La masse volumique de la composition est de 140 kg/m3. Sa conductivité thermique est égale à 40 mW/m.K, ce qui implique une moins bonne isolation thermique que pour la composition thermiquement isolante selon l’invention.
Claims (10)
- Composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée, sous la forme d’une mousse aqueuse, comprenant a) une composition moussante incluant un agent moussant et de l’eau, b) un mélange fibreux ou pulvérulent, et c) un liant hydraulique apte à lier le mélange fibreux ou pulvérulent, caractérisée en ce que l’agent moussant comprend un alkyl bétaïne en tant que tensioactif et du 2-(2-butoxyéthoxy)éthanol.
- Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que la teneur en alkyl bétaïne est comprise entre 2,5 et 10% du poids total de l’agent moussant.
- Composition selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la teneur en 2-(2-butoxyéthoxy)éthanol est comprise entre 10 et 25% du poids total de l’agent moussant.
- Composition selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l’agent moussant comprend en outre du tétradécanol, à une teneur inférieure ou égale à 2,5% du poids total de l’agent moussant.
- Composition selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la composition fibreuse comprend des fibres de bois, de roche, de verre, ou de coton.
- Composition selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le liant hydraulique est choisi parmi les chaux hydrauliques, les ciments, les plâtres et les laitiers.
- Composition thermiquement isolante, caractérisé en ce qu’elle est obtenue par durcissement d’une composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée selon l’une des revendications 1 à 6.
- Utilisation d’une composition selon l’une des revendications 1 à 7 pour l’obtention d’une composition thermiquement isolante.
- Procédé de fabrication d’une composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
- circulation d’un mélange d’une composition fibreuse ou pulvérulente sèche et d’un liant hydraulique dans un conduit de transport (2),
- introduction d’une composition moussante incluant un agent moussant et de l’eau dans ledit mélange, pour produire une composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée circulant dans le conduit (2). - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comprend une étape d’injection d’air comprimé dans la composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée circulant dans le conduit de transport (2) pour homogénéiser la composition fibreuse ou pulvérulente humidifiée.
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