FR3136491A1 - Process for improving the airtightness of buildings using a biopolymer-based membrane - Google Patents
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
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- C08J7/04—Coating
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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- C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08L1/02—Cellulose; Modified cellulose
-
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- E04—BUILDING
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- 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
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Abstract
L’invention concerne un procédé d’amélioration de l’étanchéité à l’air d’un bâtiment ou d’une pièce d’un bâtiment comprenant l’application d’une membrane pare-vapeur sur la face interne des murs dudit bâtiment ou de ladite pièce d’un bâtiment, caractérisé par le fait que la membrane pare-vapeur est une membrane hygrorégulante avec une partie active comprenant - une première couche d’une épaisseur comprise entre 2 µm et 200 µm, constituée d’un biopolymère ayant un coefficient de perméabilité à la vapeur d’eau P1 qui augmente avec l’humidité relative moyenne et qui, lorsqu’il est déterminé à 23 °C et à une humidité relative moyenne de 25,5%, est au moins égal à 300 Barrers, et, sur une seule des deux faces de la première couche, de préférence en contact avec celle-ci, - une deuxième couche d’une épaisseur comprise entre 100 nm et 20 µm, constituée d’un polymère organique synthétique présentant un coefficient de perméabilité à la vapeur d’eau P2, déterminé à 23 °C et à une humidité relative moyenne de 25,5%, au plus égal à 250 Barrers.The invention relates to a method for improving the airtightness of a building or a room of a building comprising the application of a vapor barrier membrane on the internal face of the walls of said building or of said room of a building, characterized in that the vapor barrier membrane is a hygroregulating membrane with an active part comprising - a first layer with a thickness of between 2 µm and 200 µm, made up of a biopolymer having a water vapor permeability coefficient P1 which increases with average relative humidity and which, when determined at 23 °C and an average relative humidity of 25.5%, is at least equal to 300 Barrers, and, on only one of the two faces of the first layer, preferably in contact with it, - a second layer with a thickness of between 100 nm and 20 µm, consisting of a synthetic organic polymer having a permeability coefficient with water vapor P2, determined at 23°C and at an average relative humidity of 25.5%, at most equal to 250 Barrers.
Description
La présente invention concerne un procédé d’amélioration de l’étanchéité à l’air de bâtiments ou de pièces de bâtiments utilisant une membrane pare-vapeur, comportant une couche hydrophile à base de biopolymère et une couche adjacente relativement plus hydrophobe que la couche à base de biopolymère.The present invention relates to a method for improving the airtightness of buildings or parts of buildings using a vapor barrier membrane, comprising a hydrophilic layer based on biopolymer and an adjacent layer relatively more hydrophobic than the layer to be used. biopolymer base.
On connaît depuis de nombreuses années des membranes pare-vapeur hygrorégulatrices, ou hygrorégulantes, dont la perméabilité à la vapeur d’eau varie en fonction de l’humidité de l’air. Pour les raisons expliquées par exemple dans la demande WO96/33321, on cherche à obtenir des membranes qui laissent passer facilement la vapeur d’eau lorsque l’humidité relative (HR) est élevée (70% à 100 % de HR) et qui la bloquent efficacement à faible humidité relative (50 % de HR et moins).Hygro-regulating or hygro-regulating vapor barrier membranes have been known for many years, the permeability of which to water vapor varies depending on the humidity of the air. For the reasons explained for example in application WO96/33321, we seek to obtain membranes which allow water vapor to pass easily when the relative humidity (RH) is high (70% to 100% RH) and which block effectively at low relative humidity (50% RH and less).
De telles membranes, lorsqu’elles sont disposées sur la face interne d’un matériau d’isolation thermique (face tournée vers l’intérieur d’un bâtiment ou d’une pièce), empêchent le plus possible pendant la saison froide et sèche la vapeur d’eau de pénétrer depuis l’intérieur du bâtiment dans l’espace entre la membrane et le mur et de se condenser sur ce dernier (paroi froide). A l’inverse, à la saison chaude, la perméabilité élevée de la membrane permet à l’humidité éventuellement présente dans les éléments structurels du bâti de s’évacuer vers l’intérieur du bâtiment. Cette propriété est particulièrement importante dans le cas des constructions neuves où, lors de l’installation, certains éléments peuvent avoir une teneur en eau très élevée due aux conditions de stockage, mais également dans le cas d’infiltrations d’eau dans des structures existantes. Dans les deux cas, il est important de pouvoir laisser l’ensemble de la structure sécher de manière efficace en été, vers l’extérieur et l’intérieur du bâtiment. Ce besoin est crucial notamment si les éléments composant le système sont propices à la prolifération de microorganismes.Such membranes, when placed on the internal face of a thermal insulation material (face facing the interior of a building or room), prevent as much as possible during the cold and dry season the water vapor from penetrating from inside the building into the space between the membrane and the wall and condensing on the latter (cold wall). Conversely, in the hot season, the high permeability of the membrane allows any humidity present in the structural elements of the building to escape towards the interior of the building. This property is particularly important in the case of new constructions where, during installation, certain elements may have a very high water content due to storage conditions, but also in the case of water infiltration into existing structures. . In both cases, it is important to be able to allow the entire structure to dry efficiently in summer, towards the exterior and interior of the building. This need is crucial, particularly if the elements making up the system are conducive to the proliferation of microorganisms.
De telles membranes pare-vapeur ayant un comportement différencié en fonction des conditions d’humidité relative qui l’entourent sont fréquemment qualifiées d’« intelligentes» (en anglaissmart vapor retarder(SVR)). Dans la présente demande les adjectifs « hygrorégulateur », « hygrorégulant » et « intelligent » sont utilisés comme des synonymes lorsqu’ils décrivent la variation de la perméabilité à la vapeur d’eau des membranes pare-vapeur.Such vapor barrier membranes having differentiated behavior depending on the surrounding relative humidity conditions are frequently described as “intelligent” (in English smart vapor retarder (SVR)). In the present application the adjectives “hygroregulating”, “hygroregulating” and “intelligent” are used as synonyms when describing the variation in the water vapor permeability of the vapor barrier membranes.
Il est courant d’exprimer la perméabilité à la vapeur d’eau d’une membrane en termes d’« épaisseur d’air équivalente » pour la diffusion de vapeur d’eau (Sd). Cette épaisseur est exprimée en mètres et correspond à l’épaisseur de la couche d’air qui opposerait une résistance équivalente à la diffusion de la vapeur d’eau. Par conséquent, plus l’épaisseur d’air équivalente est importante, moins la membrane est perméable à la vapeur d’eau. L’épaisseur d’air équivalente (Sd) peut être déterminée conformément aux normes EN1931 et EN ISO12572.It is common to express the water vapor permeability of a membrane in terms of the “equivalent air thickness” for water vapor diffusion (S d ). This thickness is expressed in meters and corresponds to the thickness of the air layer which would provide equivalent resistance to the diffusion of water vapor. Consequently, the greater the equivalent air thickness, the less permeable the membrane is to water vapor. The equivalent air thickness (S d ) can be determined according to EN1931 and EN ISO12572.
Une membrane pare-vapeur hygrorégulante est généralement considérée comme étant d’autant plus intéressante et performante que son épaisseur d’air équivalente est élevée à faible humidité relative et faible à forte humidité relative.A hygro-regulating vapor barrier membrane is generally considered to be all the more interesting and efficient as its equivalent air thickness is high at low relative humidity and low at high relative humidity.
Les membranes pare-vapeur hygrorégulantes disponibles sur le marché et décrites dans l’état de la technique sont généralement à base de polymères organiques synthétiques fabriqués à partir de monomères pétrosourcés.Hygro-regulating vapor barrier membranes available on the market and described in the state of the art are generally based on synthetic organic polymers made from petro-sourced monomers.
Les polymères les plus fréquemment décrits et utilisés sont les polyamides, notamment le polycaprolactame, le poly(alcool vinylique) (PVOH), les copolymères d’éthylène et d’acétate de vinyle et/ou d’alcool vinylique (EVA et EVOH). Les polymères les plus hydrophiles (PVOH, EVOH) peuvent être associés, dans des structures multi-couches, à de minces couches plus hydrophobes, notamment à base de polyoléfines, tels que le polyéthylène, le polypropylène et des copolymères d’éthylène et de propylène.The most frequently described and used polymers are polyamides, notably polycaprolactam, poly(vinyl alcohol) (PVOH), copolymers of ethylene and vinyl acetate and/or vinyl alcohol (EVA and EVOH). The most hydrophilic polymers (PVOH, EVOH) can be combined, in multi-layer structures, with thin, more hydrophobic layers, in particular based on polyolefins, such as polyethylene, polypropylene and copolymers of ethylene and propylene. .
On peut citer à titre d’exemples de documents décrivant de telles membranes pare-vapeur « intelligentes » les documents WO2007/010388, WO2006/034381, WO2005/110892, US7008890, US 6808772 et US 6878455.As examples of documents describing such “intelligent” vapor barrier membranes, we can cite documents WO2007/010388, WO2006/034381, WO2005/110892, US7008890, US 6808772 and US 6878455.
Les recherches qui ont abouti à la présente invention avaient pour but de remplacer les membranes pare-vapeur hygrorégulantes de l’état de la technique à base de polymères pétrosourcés, généralement non biodégradables, par des membranes pare-vapeur hygrorégulantes à base de polymères biosourcés et/ou biodégradables. Ces polymères biosourcés et/ou biodégradables seront appelés ci-après « biopolymères ». Les biopolymères sont de préférence biosourcés, c’est-à-dire à base de matériaux d’origine biologique renouvelables à court terme. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, les biopolymères utilisés dans les membranes de la présente demande sont à la fois biosourcés et biodégradables.The research which led to the present invention aimed to replace the hygroregulating vapor barrier membranes of the state of the art based on petrosourced polymers, generally non-biodegradable, with hygroregulating vapor barrier membranes based on biosourced polymers and /or biodegradable. These biosourced and/or biodegradable polymers will hereinafter be called “biopolymers”. Biopolymers are preferably biosourced, that is to say based on materials of biological origin that are renewable in the short term. In a particularly preferred embodiment, the biopolymers used in the membranes of the present application are both biosourced and biodegradable.
Les biopolymères biosourcés englobent à la fois les polymères organiques naturels, présents en tant que tels dans la biomasse, les polymères organiques obtenus par modification physique et/ou chimique de ces polymères naturels, et les polymères organiques synthétiques obtenus par polymérisation d’ingrédients biosourcés.Biosourced biopolymers include both natural organic polymers, present as such in biomass, organic polymers obtained by physical and/or chemical modification of these natural polymers, and synthetic organic polymers obtained by polymerization of biosourced ingredients.
Des membranes à base de tels biopolymères, par exemple à base de cellulose, de chitosane ou encore à base de poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) sont connues et ont été utilisées, en remplacement de films à base de polymères synthétiques pétrosourcés, notamment dans le domaine de l’emballage alimentaire où l’on demande généralement aux membranes une perméabilité à la vapeur d’eau relativement indépendante des conditions d’humidité et de température. Par ailleurs, dans le domaine de l’emballage alimentaire, la durée de vie des films d’emballage est assez limitée et va généralement de quelques jours à quelques semaines, tout au plus à quelques mois. Dans le domaine des membranes pare-vapeur, au contraire, on recherche une durée de vie longue d’au moins plusieurs années, voire de plusieurs dizaines d’années.Membranes based on such biopolymers, for example based on cellulose, chitosan or even based on poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) are known and have been used, replacing films based on petrosourced synthetic polymers, in particular in the field of food packaging where membranes are generally required to have water vapor permeability relatively independent of humidity and temperature conditions. Furthermore, in the field of food packaging, the lifespan of packaging films is quite limited and generally ranges from a few days to a few weeks, or at most a few months. In the field of vapor barrier membranes, on the contrary, we are looking for a long lifespan of at least several years, or even several decades.
Les membranes à base de biopolymères sont le plus souvent assez hydrophiles et leur perméabilité à la vapeur d’eau est élevée. L’épaisseur d’air équivalente de ces membranes est généralement inférieure à 1m et sa valeur absolue ne varie que peu avec l’humidité relative de l’atmosphère qui les entoure. Ces membranes restent donc extrêmement perméables à la vapeur d’eau quelles que soient les conditions environnantes.Membranes based on biopolymers are most often quite hydrophilic and their permeability to water vapor is high. The equivalent air thickness of these membranes is generally less than 1m and its absolute value varies only little with the relative humidity of the atmosphere which surrounds them. These membranes therefore remain extremely permeable to water vapor whatever the surrounding conditions.
Sans vouloir être lié par une quelconque théorie, on pense que la faible variation de la perméabilité à la vapeur d’eau de ces membranes assez hydrophiles peut être attribuée à l’effet plastifiant de l’eau qui se « dissout » dans la membrane, même à faible humidité. Plus l’humidité ambiante est élevée, plus le matériau de la membrane est plastifié par l’eau et plus la diffusion des molécules d’eau au sein de la membrane est aisée.Without wanting to be bound by any theory, we think that the small variation in the water vapor permeability of these fairly hydrophilic membranes can be attributed to the plasticizing effect of the water which “dissolves” in the membrane, even at low humidity. The higher the ambient humidity, the more the membrane material is plasticized by water and the easier the diffusion of water molecules within the membrane is.
Le principal inconvénient de ces membranes constituées de biopolymères, en vue d’une possible utilisation en tant que pare-vapeurs hygrorégulants, réside donc dans le fait que leur perméabilité à la vapeur d’eau reste globalement trop élevée à faible humidité relative pour qu’elles puissent fonctionner de manière satisfaisante pendant la saison froide et sèche. Une membrane constituée uniquement de cellulose ne formerait ainsi pas une barrière suffisante à la vapeur d’eau provenant de l’intérieur du bâtiment et n’empêcherait pas assez efficacement la vapeur d’eau de pénétrer dans l’espace entre la membrane et le mur et de se condenser dans le matériau isolant et sur la face interne du mur extérieur.The main disadvantage of these membranes made of biopolymers, with a view to possible use as hygroregulating vapor barriers, therefore lies in the fact that their permeability to water vapor remains generally too high at low relative humidity for they can function satisfactorily during the cold and dry season. A membrane made solely of cellulose would therefore not form a sufficient barrier to water vapor coming from inside the building and would not effectively prevent water vapor from penetrating into the space between the membrane and the wall. and condense in the insulating material and on the internal face of the exterior wall.
En résumé, les membranes hydrophiles à base de biopolymères utilisées dans le domaine de l’emballage alimentaire restent trop perméables à la vapeur d’eau dans des conditions de faible humidité relative (saison froide). Elles ne sont donc pas assez « intelligentes » pour pouvoir fonctionner correctement en tant que pare-vapeur dans le domaine de l’isolation thermique des bâtiments, en particulier dans l’amélioration de l’étanchéité à l’air et la gestion des flux de vapeur d’eau dans les bâtiments.In summary, hydrophilic membranes based on biopolymers used in the field of food packaging remain too permeable to water vapor in conditions of low relative humidity (cold season). They are therefore not “intelligent” enough to be able to function correctly as a vapor barrier in the field of thermal insulation of buildings, in particular in improving airtightness and managing airflow. water vapor in buildings.
La présente invention est basée sur la découverte surprenante qu’il est possible d’accroître très significativement « l’intelligence » de membranes à base de biopolymères et de les rendre ainsi compatibles avec une utilisation en tant que membrane pare-vapeur dans le domaine du bâtiment, en appliquant sur une seule de leurs deux faces une très mince couche de polymère hydrophobe, très peu perméable à la vapeur d’eau.The present invention is based on the surprising discovery that it is possible to very significantly increase the "intelligence" of membranes based on biopolymers and thus make them compatible with use as a vapor barrier membrane in the field of building, by applying on only one of their two faces a very thin layer of hydrophobic polymer, very poorly permeable to water vapor.
Cette découverte était d’autant plus surprenante que les polymères hydrophobes déposés sur les deux faces de la membrane en biopolymère, ont une perméabilité à la vapeur d’eau qui estindépendantede l’humidité relative ambiante. Autrement dit des membranes constituées uniquement de ces polymères hydrophobes n’auraient aucun caractère hygrorégulant. Il était donc impossible de prévoir que le dépôt de ces mêmes polymères hydrophobes sur une des deux faces d’une membrane en biopolymère(s) hydrophile(s) accroitrait de manière spectaculaire l’intelligence de cette dernière en lui permettant d’être extrêmement peu perméable à la vapeur d’eau pendant la saison sèche et très perméable à la vapeur d’eau pendant la saison humide.This discovery was all the more surprising as the hydrophobic polymers deposited on both sides of the biopolymer membrane have a permeability to water vapor which is independent of the ambient relative humidity. In other words, membranes consisting solely of these hydrophobic polymers would have no hygroregulating character. It was therefore impossible to predict that the deposition of these same hydrophobic polymers on one of the two faces of a membrane made of hydrophilic biopolymer(s) would spectacularly increase the intelligence of the latter by allowing it to be extremely little permeable to water vapor during the dry season and very permeable to water vapor during the wet season.
La Demanderesse a déposé récemment une demande internationale PCT/FR2022/050009 revendiquant une priorité française du 7 janvier 2021 et non encore publiée au moment du dépôt de la présente demande. Cette demande a pour objet un procédé d’amélioration de l’étanchéité à l’air d’un bâtiment ou d’une pièce d’un bâtiment utilisant une membrane pare-vapeur hygrorégulante comportant au moins trois couches, à savoir une couche médiane constituée d’un biopolymère ayant un coefficient de perméabilité à la vapeur d’eau P1relativement élevé et, de part et d’autre de la couche médiane, deux couches externes en un polymère organique présentant un coefficient de perméabilité à la vapeur d’eau P2, plus faible que P1.The Applicant recently filed an international application PCT/FR2022/050009 claiming French priority from January 7, 2021 and not yet published at the time of filing this application. This application relates to a process for improving the airtightness of a building or a room of a building using a hygro-regulating vapor barrier membrane comprising at least three layers, namely a middle layer consisting of of a biopolymer having a relatively high water vapor permeability coefficient P 1 and, on either side of the middle layer, two outer layers of an organic polymer having a water vapor permeability coefficient P 2 , weaker than P 1 .
En poursuivant ses recherches dans ce domaine, la Demanderesse s’est récemment aperçu, avec surprise, qu’il n’était nullement nécessaire d’appliquer une couche mince hydrophobe sur chacune des deux faces de la couche médiane hydrophile, mais qu’il suffisait d’appliquer une mince couche hydrophobe surune seuledes deux faces d’une membrane hydrophile en biopolymère pour en améliorer de manière spectaculaire le pouvoir hygrorégulant.By continuing its research in this area, the Applicant recently realized, with surprise, that it was in no way necessary to apply a thin hydrophobic layer on each of the two faces of the hydrophilic middle layer, but that it was sufficient to apply a thin hydrophobic layer on only one of the two faces of a hydrophilic biopolymer membrane to dramatically improve its hygroregulating power.
La présente demande a ainsi pour objet un procédé d’amélioration de l’étanchéité à l’air d’un bâtiment ou d’une pièce d’un bâtiment comprenant l’application d’une membrane pare-vapeur sur la face interne des murs dudit bâtiment ou de ladite pièce d’un bâtiment, caractérisé par le fait que la membrane pare-vapeur est une membrane hygrorégulante comprenant une partie active comprenant
- une première couche d’une épaisseur comprise entre 2 µm et 200 µm, de préférence entre 4 µm et 100 µm, constituée d’un biopolymère ayant un coefficient de perméabilité à la vapeur d’eau P1qui augmente avec l’humidité relative moyenne et qui, lorsqu’il est déterminé à 23 °C et à une humidité relative moyenne de 25,5%, est au moins égal à 300 Barrers,
et, sur une seule des deux faces de la première couche, de préférence en contact avec celle-ci,
- une deuxième couche d’une épaisseur comprise entre 100 nm et 20 µm, de préférence entre 200 nm et 2,5 µm, constituée d’un polymère organique synthétique présentant un coefficient de perméabilité à la vapeur d’eau P2, déterminé à 23 °C et à une humidité relative moyenne de 25,5%, au plus égal à 250 Barrers, de préférence compris entre 0,05 et 100 Barrers, en particulier entre 1,0 et 20 Barrers.The present application therefore relates to a method of improving the airtightness of a building or a room of a building comprising the application of a vapor barrier membrane on the internal face of the walls of said building or of said room of a building, characterized in that the vapor barrier membrane is a hygroregulating membrane comprising an active part comprising
- a first layer with a thickness of between 2 µm and 200 µm, preferably between 4 µm and 100 µm, made of a biopolymer having a water vapor permeability coefficient P 1 which increases with relative humidity average and which, when determined at 23 °C and an average relative humidity of 25.5%, is at least equal to 300 Barrers,
and, on only one of the two faces of the first layer, preferably in contact with it,
- a second layer with a thickness of between 100 nm and 20 µm, preferably between 200 nm and 2.5 µm, consisting of a synthetic organic polymer having a water vapor permeability coefficient P 2 , determined at 23°C and at an average relative humidity of 25.5%, at most equal to 250 Barrers, preferably between 0.05 and 100 Barrers, in particular between 1.0 and 20 Barrers.
La demande a également pour objet une telle membrane hygrorégulante avec une partie active comprenant
- une première couche d’une épaisseur comprise entre 2 µm et 200 µm constituée d’un biopolymère ayant un coefficient de perméabilité à la vapeur d’eau P1qui augmente avec l’humidité relative moyenne et qui, lorsqu’il est déterminé à 23 °C et à une humidité relative moyenne de 25,5%, est au moins égal à 300 Barrers,
et, sur une seule des deux faces de la première couche, de préférence en contact avec celle-ci,
- une deuxième couche d’une épaisseur comprise entre 100 nm et 20 µm, constituée d’un polymère organique synthétique présentant un coefficient de perméabilité à la vapeur d’eau P2, déterminé à 23 °C et à une humidité relative moyenne de 25,5%, au plus égal à 250 Barrers, de préférence compris entre 0,05 et 100 Barrers, en particulier entre 1,0 et 20 BarrersLa partie active de la membrane est de préférence une structure bi-couche constituée de la première couche en biopolymère et de la deuxième couche en polymère organique synthétique, ces couches étant telles que définies ci-dessus.The application also relates to such a hygroregulating membrane with an active part comprising
- a first layer with a thickness of between 2 µm and 200 µm made of a biopolymer having a water vapor permeability coefficient P 1 which increases with the average relative humidity and which, when determined at 23°C and an average relative humidity of 25.5%, is at least equal to 300 Barrers,
and, on only one of the two faces of the first layer, preferably in contact with it,
- a second layer with a thickness of between 100 nm and 20 µm, made of a synthetic organic polymer having a water vapor permeability coefficient P 2 , determined at 23 °C and an average relative humidity of 25 .5%, at most equal to 250 Barrers, preferably between 0.05 and 100 Barrers, in particular between 1.0 and 20 Barrers. The active part of the membrane is preferably a two-layer structure consisting of the first layer in biopolymer and the second layer of synthetic organic polymer, these layers being as defined above.
La première couche en biopolymère et la deuxième couche en polymère organique synthétique sont bien entendu des couches continues, non perforées. Elles sont de ce fait imperméables aux fluides, qu’ils soient liquides ou gazeux.The first biopolymer layer and the second synthetic organic polymer layer are of course continuous, non-perforated layers. They are therefore impermeable to fluids, whether liquid or gaseous.
Les coefficients de perméabilités P1et P2sont ceux des polymères formant respectivement la première couche et la deuxième couche. Ils correspondent au rapport du flux massique de vapeur d’eau (Q) qui traverse une zone (A) d’une membrane du polymère à tester ayant une épaisseur (E) donnée, sous l’effet d’une différence de pression de vapeur d’eau (dP) existant de part et d’autre de la membrane.
P = (Q x E)/(A x dP)The permeability coefficients P 1 and P 2 are those of the polymers forming the first layer and the second layer respectively. They correspond to the ratio of the mass flow of water vapor (Q) which passes through an area (A) of a membrane of the polymer to be tested having a given thickness (E), under the effect of a difference in vapor pressure of water (dP) existing on either side of the membrane.
P = (Q x E)/(A x dP)
Ils sont déterminés selon le protocole expérimental décrit en détail ci-dessous et sont exprimés en « Barrer », c’est-à-dire que le flux massique Q est exprimé en cm3(pression et température normales) par seconde, l’épaisseur E est exprimée en cm, l’aire A de la zone traversée est exprimée en cm2, et la différence de pression de vapeur d’eau (dP) est exprimée en cm Hg (voir notamment S.A. Stern,Journal of Polymer Science : Part A-2, vol. 6 (1968), pages 1933-1934).They are determined according to the experimental protocol described in detail below and are expressed in “Barr”, that is to say that the mass flow Q is expressed in cm 3 (normal pressure and temperature) per second, the thickness E is expressed in cm, the area A of the crossed zone is expressed in cm 2 , and the difference in water vapor pressure (dP) is expressed in cm Hg (see in particular SA Stern, Journal of Polymer Science: Part A-2 , vol.6 (1968), pages 1933-1934).
La membrane de la présente invention comporte donc une couche, relativement épaisse, à base d’un biopolymère hydrophile (première couche), revêtue sur une seule de ses deux faces d’une couche continue d’un polymère hydrophobe (deuxième couche en polymère organique synthétique).The membrane of the present invention therefore comprises a relatively thick layer based on a hydrophilic biopolymer (first layer), coated on only one of its two faces with a continuous layer of a hydrophobic polymer (second layer of organic polymer synthetic).
La deuxième couche en polymère organique synthétique a généralement une épaisseur inférieure à celle de la première couche en biopolymère. Le rapport de l’épaisseur de la première couche à l’épaisseur de la deuxième couche est avantageusement compris entre 1,5/1 et 1000/1, de préférence entre 2/1 et 500/1, en particulier entre 3/1 et 200/1.The second synthetic organic polymer layer generally has a thickness less than that of the first biopolymer layer. The ratio of the thickness of the first layer to the thickness of the second layer is advantageously between 1.5/1 and 1000/1, preferably between 2/1 and 500/1, in particular between 3/1 and 200/1.
La deuxième couche en polymère organique synthétique est de préférence directement en contact avec la première couche en biopolymère, c’est-à-dire l’interface entre les couches est de préférence exempte d’adhésif.The second layer of synthetic organic polymer is preferably directly in contact with the first layer of biopolymer, that is to say the interface between the layers is preferably free of adhesive.
Dans le cas, moins préféré, où la deuxième couche serait fixée sur la première couche au moyen d’un adhésif, ce dernier aurait de préférence un coefficient de perméabilité P3supérieur à P1et P2. Autrement dit, l’adhésif ne devrait pas opposer à la diffusion de la vapeur d’eau une résistance supérieure à celle de chacune des couches constituant la membrane.In the less preferred case, where the second layer would be fixed to the first layer by means of an adhesive, the latter would preferably have a permeability coefficient P 3 greater than P 1 and P 2 . In other words, the adhesive should not oppose a resistance to the diffusion of water vapor greater than that of each of the layers constituting the membrane.
Les couches définies ci-dessus forment la « partie active » des membranes de la présente invention. Cette partie est de préférence une membrane obtenue de manière connue par co-extrusion de polymères thermoplastiques formant les différentes couches, par thermocollage d’un film (deuxième couche en polymère organique synthétique) sur la couche en biopolymère, ou par dépôt d’un revêtement sur une seule des deux faces de la première couche en biopolymère.The layers defined above form the “active part” of the membranes of the present invention. This part is preferably a membrane obtained in a known manner by co-extrusion of thermoplastic polymers forming the different layers, by heat-sealing a film (second layer of synthetic organic polymer) on the biopolymer layer, or by deposition of a coating on only one of the two faces of the first biopolymer layer.
Bien que la partie active présente en principe une tenue mécanique lui permettant d’être utilisée seule, c’est-à-dire sans couche de support, il peut être intéressant, en particulier pour des couches actives de faible épaisseur (inférieure à 50 µm), de la renforcer par une structure mécanique perméable à l’air et dont la résistance à la diffusion de la vapeur d’eau est donc négligeable par rapport à celle de la couche active, imperméable à l’air.Although the active part in principle has a mechanical strength allowing it to be used alone, that is to say without a support layer, it can be interesting, in particular for thin active layers (less than 50 µm ), to reinforce it with a mechanical structure permeable to air and whose resistance to the diffusion of water vapor is therefore negligible compared to that of the active layer, impermeable to air.
Dans un mode de réalisation avantageux, la membrane pare-vapeur comprend donc en outre une couche de renfort ou de protection perméable à l’air, directement en contact avec la partie active, c’est-à-dire avec l’une des deux couches constituant la partie active. Cette couche support peut être une grille, une plaque perforée, une mousse à porosité ouverte ou un textile tissé ou non tissé, perméable à l’air. Il s’agit de préférence d’un textile perméable à l’air, de préférence d’un non-tissé. On peut citer à titre d’exemples de couches de support particulièrement préférées les non-tissés en fibres de polypropylène ou de polyester ou en fibres de verre. La ou les couches de support sont de préférence fixées sur la membrane active, ou couche active, par collage au moyen d’une colle polyuréthane. La présente invention englobe également des membranes où une structure de renfort, telle qu’une grille ou un non-tissé, est incorporéedansla partie active de la membrane et plus particulièrement dans la première couche en biopolymère ou entre la première couche en biopolymère et la deuxième couche en polymère organique synthétique.In an advantageous embodiment, the vapor barrier membrane therefore further comprises an air-permeable reinforcement or protective layer, directly in contact with the active part, that is to say with one of the two layers constituting the active part. This support layer can be a grid, a perforated plate, an open porosity foam or an air-permeable woven or non-woven textile. It is preferably an air-permeable textile, preferably a non-woven fabric. Examples of particularly preferred support layers include nonwovens made of polypropylene or polyester fibers or glass fibers. The support layer(s) are preferably fixed to the active membrane, or active layer, by bonding using a polyurethane glue. The present invention also includes membranes where a reinforcing structure, such as a grid or a nonwoven, is incorporated in the active part of the membrane and more particularly in the first biopolymer layer or between the first biopolymer layer and the second layer of synthetic organic polymer.
Le coefficient de perméabilité à la vapeur d’eau P2du polymère organique constituant la deuxième couche, hydrophobe, ne varie pas significativement avec l’humidité relative moyenne. Le rapport P2humide/P2secest généralement compris entre 1,0 et 1,10, de préférence entre 1,0 et 1,05.The water vapor permeability coefficient P 2 of the organic polymer constituting the second, hydrophobic layer, does not vary significantly with the average relative humidity. The P 2humid /P 2sec ratio is generally between 1.0 and 1.10, preferably between 1.0 and 1.05.
Comme expliqué en introduction, les biopolymères formant la première couche sont des polymères organiques biosourcés et/ou biodégradables. Ils sont de préférence biosourcés.As explained in the introduction, the biopolymers forming the first layer are biosourced and/or biodegradable organic polymers. They are preferably biosourced.
Les biopolymères biosourcés sont de préférence choisis dans le groupe constitué
- des osides,
- des protéines et
- des polymères synthétiques obtenus à partir de monomères biosourcés.The biosourced biopolymers are preferably chosen from the group consisting of
- saccharides,
- proteins and
- synthetic polymers obtained from biosourced monomers.
Les osides englobent les hétérosides dont l'hydrolyse produit des oses et des composés non glucidiques et les holosides qui sont des polymères exclusivement d'oses.Osides include glycosides whose hydrolysis produces oses and non-carbohydrate compounds and holosides which are polymers exclusively of oses.
On peut citer à titre d’exemples d’osides utilisables pour former la première couche en biopolymère de la membrane pare-vapeur de la présente invention ceux choisis dans le groupe constitué d’alginate, carraghénane, cellulose, en particulier cellulose régénérée (hydrate de cellulose), chitine, chitosane, pectine, dextrine, amidon, curdlane, FucoPol, gomme gellane, pullulane et xanthane.Mention may be made, as examples of saccharides which can be used to form the first biopolymer layer of the vapor barrier membrane of the present invention, of those chosen from the group consisting of alginate, carrageenan, cellulose, in particular regenerated cellulose (water hydrate). cellulose), chitin, chitosan, pectin, dextrin, starch, curdlan, FucoPol, gellan gum, pullulan and xanthan.
Les protéines sont choisies avantageusement dans le groupe constitué de gluten, isolat de protéine de soja, zéine, protéines du lactosérum, caséine, collagène et gélatine.The proteins are advantageously chosen from the group consisting of gluten, soy protein isolate, zein, whey proteins, casein, collagen and gelatin.
La plupart de ces polymères biosourcés, extraits de la biomasse, ont une grande affinité pour l’eau et se dissolvent ou gonflent dans l’eau pour former des hydrogels.Most of these biosourced polymers, extracted from biomass, have a high affinity for water and dissolve or swell in water to form hydrogels.
Il peut par conséquent être intéressant, voire nécessaire, de les modifier chimiquement afin de réduire leur caractère hydrophile, en particulier de les réticuler afin de les rendre insolubles dans l’eau.It may therefore be interesting, or even necessary, to modify them chemically in order to reduce their hydrophilic nature, in particular to crosslink them in order to make them insoluble in water.
On peut citer à titre d’exemples de biopolymères biosourcés modifiés chimiquement les esters de cellulose, en particulier l’acétate de cellulose, les éthers de cellulose (en particulier l’éthylcellulose, hydroxyéthylcellulose), la nitrocellulose, les esters et éthers d’amidon.Examples of chemically modified biosourced biopolymers include cellulose esters, in particular cellulose acetate, cellulose ethers (in particular ethylcellulose, hydroxyethylcellulose), nitrocellulose, starch esters and ethers. .
La troisième catégorie de biopolymères biosourcés est formée par les polymères synthétisés à partir de monomères biosourcés.The third category of biosourced biopolymers is formed by polymers synthesized from biosourced monomers.
Ces polymères peuvent être linéaires ou ramifiés, et donc thermoplastiques, ou thermodurcis.These polymers can be linear or branched, and therefore thermoplastic, or thermoset.
On peut citer à titre d’exemples de polymères synthétiques obtenus à partir de monomères biosourcés ceux choisis dans le groupe constitué par les polyhydroxyalkanoates (PHA), en particulier le polyhydroxybutyrate (PHB) et le poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) (PHBV), le poly(acide lactique) (PLA), le poly(acide glycolique) (PGA), les poly(lactide-co-glycolide) (PLGA), les polymères obtenus par polymérisation de monomères lipidiques, et les polymères thermodurcis obtenus par réaction de monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides et/ou alditols avec un acide polycarboxylique et/ou un polyaldéhyde.Examples of synthetic polymers obtained from biosourced monomers include those chosen from the group consisting of polyhydroxyalkanoates (PHA), in particular polyhydroxybutyrate (PHB) and poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) (PHBV). , poly(lactic acid) (PLA), poly(glycolic acid) (PGA), poly(lactide-co-glycolide) (PLGA), polymers obtained by polymerization of lipid monomers, and thermoset polymers obtained by reaction monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides and/or alditols with a polycarboxylic acid and/or a polyaldehyde.
Les polymères thermodurcis obtenus par réaction de monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides et/ou alditols avec un acide polycarboxylique et/ou un polyaldéhyde sont bien connus dans le domaine des liants pour laines minérales et sont décrits en détail par exemple dans les demandes internationales WO2009/080938, WO2010/029266, WO2013/014399, WO2013/021112 et WO2015/132518 au nom de la Demanderesse.Thermoset polymers obtained by reaction of monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides and/or alditols with a polycarboxylic acid and/or a polyaldehyde are well known in the field of binders for mineral wools and are described in detail for example in international applications WO2009/080938 , WO2010/029266, WO2013/014399, WO2013/021112 and WO2015/132518 on behalf of the Applicant.
Comme expliqué en introduction, il est également possible d’utiliser des polymères d’origine pétrochimique pour former la première couche en biopolymère des membranes de la présente invention du moment où ils sont biodégradables au sens de la norme NF EN 13432.As explained in the introduction, it is also possible to use polymers of petrochemical origin to form the first biopolymer layer of the membranes of the present invention as long as they are biodegradable within the meaning of standard NF EN 13432.
Les biopolymères biodégradables peuvent être choisis avantageusement dans le groupe constitué des polyesters aliphatiques homopolymères tels que la poly(caprolactone) (PCL) et le poly(butylène succinate) (PBS), des copolyesters aliphatiques tels que et le poly(butylène succinate-co-adipate), des copolyesters aromatiques tels que le poly(butylène adipate-co-téréphtalate) (PBAT) et des polyesteramides.The biodegradable biopolymers can be advantageously chosen from the group consisting of homopolymeric aliphatic polyesters such as poly(caprolactone) (PCL) and poly(butylene succinate) (PBS), aliphatic copolyesters such as and poly(butylene succinate-co- adipate), aromatic copolyesters such as poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) and polyesteramides.
Tous les biopolymères constituant la première couche en biopolymère présentent un coefficient de perméabilité P1, déterminé à 23 °C dans des conditions sèches (environ 25 % d’humidité relative moyenne), supérieur ou égal à 300 Barrers, de préférence compris entre 300 et 50 000 Barrers, en particulier compris entre 400 et 30 000 Barrers, et idéalement entre 500 et 20 000 Barrers.All the biopolymers constituting the first biopolymer layer have a permeability coefficient P 1 , determined at 23°C in dry conditions (approximately 25% average relative humidity), greater than or equal to 300 Barrers, preferably between 300 and 50,000 Barrers, in particular between 400 and 30,000 Barrers, and ideally between 500 and 20,000 Barrers.
Ce coefficient de perméabilité est déterminé de la manière suivante :
Cinq échantillons d’une même membrane d’épaisseur (E) sont scellés au moyen d’un produit de jointement au-dessus de coupelles d’essai contenant un dessicant (poudre de CaCl2imposant une humidité relative dans la coupelle d’environ 1 %). Un gabarit est disposé sur la surface des films préalablement à l’application du produit de jointement, afin de créer une zone d’échange, libre de tout produit de jointement et d’une aire définie (A). Différents produits de jointement peuvent être utilisés. Le produit de jointement est par exemple un mélange de 60 % de cire microcristalline et de 40 % de paraffine cristalline raffinée.This permeability coefficient is determined as follows:
Five samples of the same thickness membrane (E) are sealed using a sealant above test cups containing a desiccant (CaCl 2 powder imposing a relative humidity in the cup of approximately 1 %). A template is placed on the surface of the films prior to the application of the jointing product, in order to create an exchange zone, free of any jointing product and of a defined area (A). Different jointing products can be used. The jointing product is for example a mixture of 60% microcrystalline wax and 40% refined crystalline paraffin.
Les coupelles ainsi réalisées sont placées dans une chambre d’essai régulée en température (23 °C) et en humidité relative (50 %), également appelée enceinte climatique.The cups thus produced are placed in a test chamber regulated in temperature (23°C) and relative humidity (50%), also called a climatic chamber.
Du fait de la différence de pression partielle de vapeur (dP) régnant à l’intérieur des coupelles d’essai et dans la chambre, de la vapeur d’eau migre à travers la zone d’échange des membranes. Des pesées périodiques des coupelles sont effectuées afin de déterminer les débits de transmission de vapeur d’eau (Q) en régime stationnaire, puis, par calcul, le coefficient de perméabilité à la vapeur d’eau des films considérés, exprimé en Barrer. La moyenne des perméabilités mesurées sur les différents assemblages est alors calculée et correspond au coefficient de perméabilité P1susmentionné.Due to the difference in vapor partial pressure (dP) existing inside the test cups and in the chamber, water vapor migrates through the membrane exchange zone. Periodic weighing of the cups is carried out in order to determine the water vapor transmission rates (Q) in steady state, then, by calculation, the water vapor permeability coefficient of the films considered, expressed in Barrer. The average of the permeabilities measured on the different assemblies is then calculated and corresponds to the permeability coefficient P 1 mentioned above.
La première couche hydrophile de la membrane pare-vapeur de la présente invention est couverte sur une seule de ses deux faces d’une couche continue d’un polymère organique plus hydrophobe et moins perméable à la vapeur d’eau que la première couche en biopolymère. Le terme « continu » signifie ici que la deuxième couche couvre totalement ladite face de la première couche en biopolymère de manière à ce que cette face ne soit pas en contact avec l’atmosphère. Bien entendu, l’autre face de la première couche en biopolymère, non couverte par la deuxième couche, est en contact avec l’atmosphère environnante.The first hydrophilic layer of the vapor barrier membrane of the present invention is covered on only one of its two faces with a continuous layer of an organic polymer that is more hydrophobic and less permeable to water vapor than the first biopolymer layer. . The term “continuous” here means that the second layer completely covers said face of the first biopolymer layer so that this face is not in contact with the atmosphere. Of course, the other face of the first biopolymer layer, not covered by the second layer, is in contact with the surrounding atmosphere.
Le coefficient de perméabilité P2de la deuxième couche en polymère organique synthétique est au plus égal à 250 Barrers, de préférence compris entre 0,05 et 100 Barrers, en particulier entre 1,0 et 20 Barrers. Le coefficient de perméabilité est déterminé de la même manière que le coefficient P1.The permeability coefficient P 2 of the second synthetic organic polymer layer is at most equal to 250 Barrers, preferably between 0.05 and 100 Barrers, in particular between 1.0 and 20 Barrers. The permeability coefficient is determined in the same way as the coefficient P 1 .
Le polymère organique constituant la deuxième couche est choisi avantageusement dans le groupe constitué de polypropylène, polyéthylène, poly(éthylène-co-propylène), homopolymères et copolymères de monomères vinyliques choisis parmi le chlorure de vinyle, chlorure de vinylidène, fluorure de vinyle, fluorure de vinylidène, tétrafluoroéthylène et acrylonitrile.The organic polymer constituting the second layer is advantageously chosen from the group consisting of polypropylene, polyethylene, poly(ethylene-co-propylene), homopolymers and copolymers of vinyl monomers chosen from vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride, fluoride vinylidene, tetrafluoroethylene and acrylonitrile.
Une membrane pare-vapeur avec une première couche constituée de cellulose, en particulier de cellulose régénérée, et d’une deuxième couche constituée de polyéthylène, de polypropylène, d’un copolymère éthylène-propylène ou de poly(chlorure de vinylidène), de préférence de poly(chlorure de vinylidène), est un mode de réalisation particulièrement préféré de la membrane pare-vapeur utilisée dans le procédé de la présente invention.A vapor barrier membrane with a first layer consisting of cellulose, in particular regenerated cellulose, and a second layer consisting of polyethylene, polypropylene, an ethylene-propylene copolymer or poly(vinylidene chloride), preferably of poly(vinylidene chloride), is a particularly preferred embodiment of the vapor barrier membrane used in the process of the present invention.
La partie active de la membrane pare-vapeur utilisée dans le procédé de la présente invention a avantageusement une épaisseur comprise entre 5,0 µm et 240 µm, de préférence entre 10 µm et 120 µm, en particulier entre 15 et 80 µm, ces valeurs correspondant à la partie active (bicouche) de la membrane mais n’englobent pas une éventuelle structure de renfort et/ou de protection.The active part of the vapor barrier membrane used in the process of the present invention advantageously has a thickness of between 5.0 µm and 240 µm, preferably between 10 µm and 120 µm, in particular between 15 and 80 µm, these values corresponding to the active part (bilayer) of the membrane but do not include a possible reinforcing and/or protective structure.
De préférence, le mur ou la paroi de la pièce ou le mur du bâtiment dont il s’agit d’améliorer l’étanchéité à l’air sont isolés, c’est-à-dire recouverts, par un matériau isolant thermique et la membrane pare-vapeur est fixée sur le matériau isolant thermique ou incorporée dans le matériau isolant thermique. Dans un mode de réalisation du procédé d’amélioration de l’étanchéité à l’air d’un bâtiment ou d’une pièce d’un bâtiment, on applique par conséquent la membrane pare-vapeur de la présente invention en une position interne par rapport au matériau d’isolation thermique, de préférence en contact direct avec celui-ci. La fixation peut se faire par n’importe quel moyen approprié n’entamant pas significativement l’étanchéité à l’air de la membrane. Elle peut se faire par exemple par collage, agrafage ou au moyen d’un système de fixation mécanique par crochets et boucles textiles (en anglaishook and loop fastener) de type scratch/Velcro®.Preferably, the wall or the wall of the room or the wall of the building whose airtightness is to be improved are insulated, that is to say covered, by a thermal insulating material and the vapor barrier membrane is fixed on the thermal insulating material or incorporated into the thermal insulating material. In one embodiment of the method for improving the airtightness of a building or a room of a building, the vapor barrier membrane of the present invention is therefore applied in an internal position by in relation to the thermal insulation material, preferably in direct contact with it. Fixing can be done by any suitable means that does not significantly affect the airtightness of the membrane. It can be done for example by gluing, stapling or by means of a mechanical fastening system using hooks and loops (in English hook and loop fastener ) of the scratch/Velcro ® type.
Dans un autre mode de réalisation du procédé de la présente invention, la membrane pare-vapeur est intégrée dans le matériau isolant et fixée au mur de la pièce ou du bâtiment en même temps que celui-ci. La membrane est alors orientée parallèlement aux deux surfaces principales du matériau d’isolation et est située de préférence plus proche de la surface principale tournée vers l’intérieur de la pièce ou du bâtiment que de la surface principale tournée vers le mur.In another embodiment of the method of the present invention, the vapor barrier membrane is integrated into the insulating material and attached to the wall of the room or building at the same time as it. The membrane is then oriented parallel to the two main surfaces of the insulation material and is preferably located closer to the main surface facing the interior of the room or building than to the main surface facing the wall.
Le matériau isolant thermique peut être n’importe quel matériau isolant perméable à la vapeur d’eau et englobe notamment les mousses et les matériaux à base de fibres. Il est de préférence en fibres minérales (laine minérale) ou en fibres organiques naturelles (fibres lignocellulosiques, ouate de cellulose, laine animale), synthétiques (fibres de polyester) ou artificiels. Il est de préférence en laine minérale.The thermal insulating material can be any insulating material permeable to water vapor and includes in particular foams and fiber-based materials. It is preferably made of mineral fibers (mineral wool) or natural organic fibers (lignocellulosic fibers, cellulose wadding, animal wool), synthetic (polyester fibers) or artificial. It is preferably made of mineral wool.
Une membrane bicouche cellulose/PVDC a été réalisée par dépôt, par voie humide, d’un latex de PVDC (Diofan®B204, Solvay) sur un film de cellulose de 23 µm (NatureFlex®23NP, UL Prospector). Le dépôt de ce latex a été effectué à l’aide d’unbar coaterimposant une épaisseur humide de 4 µm. Après séchage, l’épaisseur du film de PVDC est d’environ 1,5 µm.A cellulose/PVDC bilayer membrane was produced by wet deposition of a PVDC latex (Diofan ® B204, Solvay) on a 23 µm cellulose film (NatureFlex ® 23NP, UL Prospector). The deposition of this latex was carried out using a bar coater imposing a wet thickness of 4 µm. After drying, the thickness of the PVDC film is approximately 1.5 µm.
Cette structure bicouche cellulose/PVDC selon l’invention a été soumise à une évaluation de sa perméabilité à la vapeur d’eau dans des conditions humides et sèches, en comparaison avec 3 membranes de l’état de la technique.This cellulose/PVDC bilayer structure according to the invention was subjected to an evaluation of its permeability to water vapor in wet and dry conditions, in comparison with 3 membranes of the state of the art.
Pour cela, chaque membrane a été positionnée de manière à fermer une coupelle en aluminium en utilisant en tant que produit de conjointement de la cire de paraffine fondue (mélange de 60 % de cire microcristalline et de 40 % de paraffine cristalline raffinée) pour assurer l’étanchéité. Pour mesurer la perméabilité à la vapeur d’eau en condition sèche, du chlorure de calcium est introduit dans la coupelle avant de la sceller avec la membrane afin d’imposer une humidité relative d’environ 1% à l’intérieur. L’assemblage coupelle/membrane est ensuite introduit dans une enceinte climatique dans laquelle l’humidité relative est fixée à 50% et la température à 23°C, de manière à créer une différence de pression de vapeur d’eau (dP) de part et d’autre de la membrane. On détermine par pesée des coupelles au cours du temps le flux de vapeur d’eau (Q) qui passe au travers de la zone (A) de la membrane d’épaisseur (E) et on calcule le coefficient de perméabilité (exprimé en Barrers) selon la formule
P = (Q x E)/(A x dP)
Le coefficient de perméabilité P1ainsi calculé correspond à une humidité relative moyenne de 25,5% ((1%+50 %)/2).For this, each membrane was positioned so as to close an aluminum cup using as a joint product melted paraffin wax (mixture of 60% microcrystalline wax and 40% refined crystalline paraffin) to ensure the waterproofing. To measure water vapor permeability in dry conditions, calcium chloride is introduced into the cup before sealing it with the membrane in order to impose a relative humidity of approximately 1% inside. The cup/membrane assembly is then introduced into a climatic chamber in which the relative humidity is set at 50% and the temperature at 23°C, so as to create a difference in water vapor pressure (dP) on both sides. and other of the membrane. We determine by weighing the cups over time the flow of water vapor (Q) which passes through the zone (A) of the membrane of thickness (E) and we calculate the permeability coefficient (expressed in Barrers ) according to the formula
P = (Q x E)/(A x dP)
The permeability coefficient P 1 thus calculated corresponds to an average relative humidity of 25.5% ((1%+50%)/2).
Pour mesurer la perméabilité à la vapeur d’eau en condition humide (90% d’humidité relative moyenne), on procède de manière analogue, à ceci près que de l’eau liquide est introduite dans la coupelle afin de fixer l’humidité relative à 100%, et l’humidité relative dans l’enceinte climatique est fixée à 80%.To measure water vapor permeability in humid conditions (90% average relative humidity), we proceed in a similar manner, except that liquid water is introduced into the cup in order to fix the relative humidity. at 100%, and the relative humidity in the climatic chamber is set at 80%.
On détermine également pour chaque membrane l’épaisseur équivalente d’air (Sd) conformément à la norme EN ISO12572.The equivalent air thickness (S d ) is also determined for each membrane in accordance with standard EN ISO12572.
La première membrane est une membrane pare-vapeur selon l’invention. Elle est constituée d’une première couche en cellulose d’une épaisseur de 23,5 µm couverte sur une de ses faces d’une couche de poly(chlorure de vinylidène) (PVDC) d’une épaisseur de 1,5 µm. Le coefficient de perméabilité P1de la première couche en cellulose est de 5600 Barrers à une humidité relative de 25,5% (23 °C) et de 34600 Barrers à une humidité relative de 90 % (23 °C); le coefficient de perméabilité P2de la couche de PVDC est de 5 Barrers (23 °C). Il ne varie pas en fonction de l’humidité relative.The first membrane is a vapor barrier membrane according to the invention. It consists of a first layer of cellulose with a thickness of 23.5 µm covered on one of its faces with a layer of poly(vinylidene chloride) (PVDC) with a thickness of 1.5 µm. The permeability coefficient P 1 of the first cellulose layer is 5600 Barrers at a relative humidity of 25.5% (23 °C) and 34600 Barrers at a relative humidity of 90% (23 °C); the permeability coefficient P 2 of the PVDC layer is 5 Barrers (23 °C). It does not vary depending on relative humidity.
Pour cette membrane bicouche selon l’invention on détermine l’épaisseur équivalente d’air pour les deux orientations possibles, à savoir une première orientation où la couche en PVDC est tournée vers et en contact avec l’atmosphère sèche, et une deuxième orientation où la couche en PVDC est tournée vers et en contact avec l’atmosphère humide.For this bilayer membrane according to the invention, the equivalent air thickness is determined for the two possible orientations, namely a first orientation where the PVDC layer is turned towards and in contact with the dry atmosphere, and a second orientation where the PVDC layer is turned towards and in contact with the humid atmosphere.
La deuxième membrane (membrane comparative) est celle ayant servi à la fabrication de la membrane selon l’invention. Elle est constituée uniquement de cellulose qui présente le même coefficient de perméabilité P1que la première couche de la membrane selon l’invention. Son épaisseur est de 23,5 µm.The second membrane (comparative membrane) is that used in the manufacture of the membrane according to the invention. It consists solely of cellulose which has the same permeability coefficient P 1 as the first layer of the membrane according to the invention. Its thickness is 23.5 µm.
La troisième membrane (membrane comparative) est une membrane formée d’une seule couche active en polyamide 6 d’une épaisseur de 40 µm fixée sur un non-tissé en polypropylène. Elle est disponible sur le marché sous la dénomination Vario KM Duplex® (Saint-Gobain Isover)The third membrane (comparative membrane) is a membrane formed from a single active layer of polyamide 6 with a thickness of 40 µm fixed to a polypropylene non-woven. It is available on the market under the name Vario KM Duplex® (Saint-Gobain Isover)
La quatrième membrane (membrane comparative) est une membrane tricouche selon l’état de la technique, avec une partie active constituée d’une couche médiane en copolymère d’éthylène et d’alcool vinylique (EVOH) pris en sandwich entre deux couches de polyamide 6, fixée sur un non-tissé de polypropylène. Cette membrane est disponible sur le marché sous la dénomination Vario Xtra® (Saint-Gobain Isover).The fourth membrane (comparative membrane) is a three-layer membrane according to the state of the art, with an active part consisting of a middle layer of copolymer of ethylene and vinyl alcohol (EVOH) sandwiched between two layers of polyamide 6, fixed on a polypropylene non-woven. This membrane is available on the market under the name Vario Xtra® (Saint-Gobain Isover).
Les caractéristiques techniques des quatre membranes (composition des couches, épaisseur, épaisseur d’air équivalente dans les conditions sèches et humides, orientation pour la membrane asymétrique) sont rassemblées dans le Tableau 1 ci-dessous.The technical characteristics of the four membranes (layer composition, thickness, equivalent air thickness in dry and humid conditions, orientation for the asymmetric membrane) are gathered in Table 1 below.
(25,5 % RH)S d
(25.5% RH)
(90 % RH)S d
(90% RH)
PVDC côté secCellulose/PVDC
PVDC dry side
PVDC côté humideCellulose/PVDC
PVDC wet side
Vario® DuplexPolyamide (PA6)
Vario® Duplex
Vario® XtraPA6-EVOH-PA6
Vario® Xtra
Le comportement hygrorégulateur de la membrane bicouche cellulose/PVDC selon l’invention est très intéressant puisqu’une grande différence de Sd est observée.The hygroregulatory behavior of the cellulose/PVDC bilayer membrane according to the invention is very interesting since a large difference in Sd is observed.
En comparaison des performances de la membrane Vario®KM Duplex nous pouvons noter que l’assemblage bicouche considéré ici présente des valeurs de Sd bien supérieures en condition sèche et bien inférieures en condition humide (100-80 % HR). Ainsi, le comportement intelligent de ce film bicouche est bien plus prononcé que celui de cette membrane commerciale.In comparison with the performance of the Vario ® KM Duplex membrane we can note that the bilayer assembly considered here presents Sd values that are much higher in dry conditions and much lower in humid conditions (100-80% RH). Thus, the intelligent behavior of this bilayer film is much more pronounced than that of this commercial membrane.
La membrane bicouche cellulose/PVDC selon l’invention présente des valeurs de Sd plus faibles en conditions sèche et humide que celles de la membrane Vario®Xtra. Ainsi, la membrane réalisée bloque certes un peu moins la vapeur d’eau en hiver (faible humidité relative) mais laisse davantage circuler la vapeur d’eau en été (humidité relative élevée), ce qui est particulièrement intéressant pour garantir un bon séchage en été.The cellulose/PVDC bilayer membrane according to the invention has lower Sd values in dry and humid conditions than those of the Vario ® Xtra membrane. Thus, the membrane produced certainly blocks water vapor a little less in winter (low relative humidity) but allows water vapor to circulate more in summer (high relative humidity), which is particularly interesting for guaranteeing good drying in summer.
De plus, si nous comparons les films actifs de ces trois membranes nous pouvons noter que la quantité globale de polymère utilisée est plus faible dans le cas de la membrane cellulose/PVDC (24,5 µm contre 40 µm de film actif de PA6 pour la Vario® KM Duplex et 30 µm de PA6/EVOH/PA6 pour la Vario® Xtra). L’impact environnemental de cette membrane cellulose/PVDC est ainsi meilleur que celui des films actifs des membranes commerciales actuelles qui, de surcroît sont constitués uniquement de polymères organiques non biodégradables.
Furthermore, if we compare the active films of these three membranes we can note that the overall quantity of polymer used is lower in the case of the cellulose/PVDC membrane (24.5 µm compared to 40 µm of PA6 active film for the Vario® KM Duplex and 30 µm PA6/EVOH/PA6 for Vario® Xtra). The environmental impact of this cellulose/PVDC membrane is thus better than that of the active films of current commercial membranes which, moreover, are made up only of non-biodegradable organic polymers.
Claims (17)
- une première couche d’une épaisseur comprise entre 2 µm et 200 µm, de préférence entre 4 µm et 100 µm, constituée d’un biopolymère ayant un coefficient de perméabilité à la vapeur d’eau P1qui augmente avec l’humidité relative moyenne et qui, lorsqu’il est déterminé à 23 °C et à une humidité relative moyenne de 25,5%, est au moins égal à 300 Barrers,
et, sur une seule des deux faces de la première couche, de préférence en contact avec celle-ci,
- une deuxième couche d’une épaisseur comprise entre 100 nm et 20 µm, de préférence entre 200 nm et 2,5 µm, constituée d’un polymère organique synthétique présentant un coefficient de perméabilité à la vapeur d’eau P2, déterminé à 23 °C et à une humidité relative moyenne de 25,5%, au plus égal à 250 Barrers, de préférence compris entre 0,05 et 100 Barrers, en particulier entre 1,0 et 20 Barrers.Method for improving the airtightness of a building or a room of a building comprising the application of a vapor barrier membrane on the internal face of the walls of said building or of said room a building, characterized in that the vapor barrier membrane is a hygroregulating membrane with an active part comprising
- a first layer with a thickness of between 2 µm and 200 µm, preferably between 4 µm and 100 µm, made of a biopolymer having a water vapor permeability coefficient P 1 which increases with relative humidity average and which, when determined at 23 °C and an average relative humidity of 25.5%, is at least equal to 300 Barrers,
and, on only one of the two faces of the first layer, preferably in contact with it,
- a second layer with a thickness of between 100 nm and 20 µm, preferably between 200 nm and 2.5 µm, consisting of a synthetic organic polymer having a water vapor permeability coefficient P 2 , determined at 23°C and at an average relative humidity of 25.5%, at most equal to 250 Barrers, preferably between 0.05 and 100 Barrers, in particular between 1.0 and 20 Barrers.
- une première couche d’une épaisseur comprise entre 2 µm et 200 µm constituée d’un biopolymère ayant un coefficient de perméabilité à la vapeur d’eau P1qui augmente avec l’humidité relative moyenne et qui, lorsqu’il est déterminé à 23 °C et à une humidité relative moyenne de 25,5%, est au moins égal à 300 Barrers,
et, sur une seule des deux faces de la première couche, de préférence en contact avec celle-ci,
- une deuxième couche d’une épaisseur comprise entre 100 nm et 20 µm, constituée d’un polymère organique synthétique présentant un coefficient de perméabilité à la vapeur d’eau P2, déterminé à 23 °C et à une humidité relative moyenne de 25,5%, au plus égal à 250 Barrers, de préférence compris entre 0,05 et 100 Barrers, en particulier entre 1,0 et 20 Barrers.Hygroregulating membrane with an active part comprising
- a first layer with a thickness of between 2 µm and 200 µm made of a biopolymer having a water vapor permeability coefficient P 1 which increases with the average relative humidity and which, when determined at 23°C and an average relative humidity of 25.5%, is at least equal to 300 Barrers,
and, on only one of the two faces of the first layer, preferably in contact with it,
- a second layer with a thickness of between 100 nm and 20 µm, made of a synthetic organic polymer having a water vapor permeability coefficient P 2 , determined at 23 °C and an average relative humidity of 25 .5%, at most equal to 250 Barrers, preferably between 0.05 and 100 Barrers, in particular between 1.0 and 20 Barrers.
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