WO2016110647A1 - Materiau isolant thermique avec des fibres de bananier. - Google Patents

Materiau isolant thermique avec des fibres de bananier. Download PDF

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    • Y02A30/244—Structural elements or technologies for improving thermal insulation using natural or recycled building materials, e.g. straw, wool, clay or used tires

Definitions

  • the present invention relates to a fibrous thermal insulating material based on natural fibers.
  • the thermal insulating power of a material is measured by the thermal conductivity ( ⁇ ) measured in W / mK (Watt per meter and per degree Kelvin), which is intrinsic to the material and is even lower than the insulation by the material is effective.
  • ⁇ thermal conductivity
  • W / mK Wood per meter and per degree Kelvin
  • the thermal insulation is essentially performed by materials whose insulating power is low, so materials whose thermal conductivity ⁇ is high, of the order of 0.040 W / m-K. These include glass wool or rockwool. As a result, it is necessary to use a greater thickness of these materials to obtain good insulation.
  • Materials with a high insulating power very low ⁇ of the order of 0.015 W / m-K
  • silica aerogels exist, however, their manufacturing cost makes their use as insulants on a large scale in structures prohibitive.
  • the materials currently used for thermal insulation are generally not recyclable or biodegradable.
  • the thermal insulation of buildings for example is mainly made by mineral materials based on glass fibers or rock.
  • materials based on plant fibers For example, materials based on hemp, cotton, flax, palm or coconut fibers are known.
  • the insulating structures made with these natural fibers have sufficient rigidity to substantially retain their shape under their own weight. This implies that these fibers are mixed with a binder which, after heating and solidification, confers this rigidity to the final insulating material. In some structures made from a mixture of natural fibers and binder, it is observed that the material collapses under its own weight, which makes handling and use difficult.
  • the present invention aims to remedy these disadvantages.
  • the invention aims to provide a thermal insulating material whose insulating power is at least equal to that of materials commonly used for thermal insulation, which is recyclable or biodegradable, which has sufficient rigidity after heating and solidification, and whose cost production makes it possible to use it on a large scale.
  • this object is achieved by virtue of the fact that this material comprises a homogeneous mixture of banana flowering stem fibers and a binder made of polyester fibers.
  • insulating materials are obtained which are recyclable or degradable by the use of banana fibers, and whose insulating properties are superior to those of other natural fibers and of the order of those of mineral fibers ( glass wool or rock) by the specific use of fibers from the flowering stem of banana.
  • a binder in the form of polyester fibers makes it possible to obtain a homogeneous mixture of the floriferous stem fibers with the binder, and therefore a material with optimal insulating properties, and which is capable of being stiffened.
  • the invention also relates to a structure made of a material according to the invention.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a structure made of a thermal insulating material as described above.
  • this method comprises the following steps:
  • the invention also relates to a device for manufacturing a structure made of a thermal insulating material as described above.
  • this manufacturing device comprises a fiber-conveying mechanism, and comprises, from the upstream to the downstream in the direction of conveying the fibers by the conveying mechanism, the following devices:
  • a mixing device that is capable of mixing the banana flowering stem fibers with the polyester fibers to form a homogeneous mixture
  • a heating device which is able to heat the sheet at a temperature below the dam temperature TE of the banana flowering stem fibers and higher than the melting temperature of the polyester fibers.
  • FIG. 1 is a schematic view of a panel made of a thermal insulating material according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic view of the method according to the invention.
  • banana flower stem fibers and polyester fibers are mixed, these polyester fibers acting as a binder.
  • Banana is defined as the monocotyledonous plant of the family Musaceae.
  • the flowering stem refers to the part of the banana tree that is located between the pseudostem and the leaves, and is also called the stem.
  • the flowering stem comprises an envelope enclosing a plurality of fibers 10. Tests by the inventors with various synthetic fibers as a binder show that the polyester fibers disentangle better (separate better from each other) and mix better with the banana flower stalk fibers than others. synthetic fibers.
  • polyester fibers 20 better trap the air within the material 1 consisting of this mixture.
  • the observations of the inventors reveal that the polyester fibers are straight and do not naturally have bends (in other words the polyester fibers are little or not "curly"), which facilitates their ability to mix homogeneous with the floriferous stem fibers.
  • some synthetic fibers are not suitable as binder.
  • polyethylene fibers or polypropylene fibers which are not straight (and which in addition are long - see below) which prevent them from mixing homogeneously with the floriferous stem fibers.
  • the polyester fibers are smooth, i.e. they have a very low roughness R a .
  • the roughness R a of polyester fibers 20 is less than 1 ⁇ m (microns).
  • the roughness R a is the arithmetic mean of the absolute values of the heights y, (relative to the mean line) on a sample of n measurements and is given by the following formula:
  • polyester fibers are multifiber.
  • each polyester fiber 20 itself is composed of several fibers, which has the advantage of being able to trap more air within it.
  • polyester fibers used in the invention are, for example, poly (ethylene terephthalate) fibers (also called PET).
  • the material 1 consisting of a mixture of banana flowering stem fibers and binder fibers, structures having certain particular geometries, for example to form a panel, it is necessary to at least partially melt the fibers of the plant. binder, in order to stiffen this structure.
  • the melting temperature TF of the polyester fibers is less than the dam temperature TE of the banana flowering stem fibers.
  • the dam temperature TE is the temperature at which the insulating properties and / or the structure of the flowering stem fibers are degraded.
  • the temperature TE is greater than 200 ° C.
  • polyester fibers which have a melting temperature TF of 110 ° C are selected.
  • polyester fibers with a length of less than 80 millimeters are chosen.
  • polyester fibers which are fine, that is to say with a linear density of less than 5 decitex, are chosen.
  • the polyester fibers 20 are chosen from the group comprising the fiber referenced 4232 and the fiber referenced 2206.
  • the polyester fiber referenced 4232 has a linear density of 2.2 decitex, and a length of 32 millimeters.
  • the polyester fiber referenced 2206 has a linear mass of 2.2 decitex and a length of 6 millimeters.
  • the material 1 according to the invention comprises a mixture of banana flowering stem fibers and a binder of polyester fibers.
  • the material 1 according to the invention consists of (only) a mixture of banana flowering stem fibers and a polyester fiber binder.
  • the insulating properties and the rigidity of a structure manufactured with the material 1 according to the invention are optimized.
  • FIG. 1 Such material is illustrated in FIG. 1, with further magnification showing the floriferous stem fibers and the mixed polyester fibers.
  • the proportion of banana flowering stem fibers in the material 1 is greater than or equal to 80% and less than 90%, which gives the material 1 better insulating properties.
  • the banana flowering stem fibers have less than 35% by weight starch and pectin of the total weight of the flowering stem fibers, and have a moisture content of less than or equal to 10% by weight.
  • banana flowering stems fibers have better insulating properties (because they contain less water), and are more flexible (due to their lower starch and pectin content) which facilitates their ability to mix together. with polyester fibers 20.
  • banana flower stems fibers are obtained by a process which comprises the following steps:
  • the material 1 according to the invention further comprises plant fibers other than banana flower stalk fibers.
  • these plant fibers are chosen from the group comprising hemp, cotton, flax, palm and coconut fibers.
  • the material 1 according to the invention comprises, in addition to the binder consisting of polyester fibers, a binder consisting of fibers obtained from starch.
  • these fibers are obtained from corn starch.
  • An example of such fibers are fibers under the name PLA Ingéo.
  • a material may be a mixture of banana flowering stem fibers and a binder of corn starch fibers. Such a material has the advantage of being entirely recyclable, since it does not contain synthetic fibers.
  • step (E) In order to manufacture insulating structures based on this material, for example panels, a method similar to that described below is used, in which in step (E) this mixture is heated to a temperature greater than 100 ° C. which stiffens the starch and by the same this structure.
  • the material 1 according to the invention is usable as a thermal insulating material, and may be shaped as desired in a variety of structures prior to use.
  • this material 1 can be rolled in order to be easily transportable.
  • the invention also relates to a structure consisting of the material 1 according to the invention.
  • This structure is for example a panel.
  • this structure has on a portion of its surface an adhesive film, for example a double-sided adhesive.
  • an adhesive film for example a double-sided adhesive.
  • the structure can easily be glued and fixed on a wall. For that, we removes the protective film which covers this adhesive film, and the structure is applied against this wall so that the adhesive film is in contact with this wall.
  • a double-faced adhesive film is applied against the layer of fibers so that this film is glued. on this tablecloth.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a structure consisting of a thermal insulating material 1 as described above.
  • this method comprises the following steps:
  • the web 830 is heated to a temperature below the damage temperature TE of the banana flowering stem fibers and higher than the melting temperature of the polyester fibers.
  • the upstream and downstream is defined with respect to the normal conveying direction of the fibers in the manufacturing device and in the method according to the invention. This conveying direction is indicated by bold arrows in FIG.
  • the rods and the fibers are conveyed by a conveying device 900.
  • this conveying device 900 comprises a set of mats 910 which move the fibers from upstream to downstream between the devices forming part of the processing device and through these devices.
  • the conveying device 900 also comprises a drive mechanism (not shown) of the belts 910.
  • This conveying device 900 may comprise, in addition to the rolls and rollers mentioned below, conveying rolls (not shown) intended to improve conveying the fibers.
  • the banana flowering stem fibers are provided with the polyester fibers and deposited on the carpet 910 which feeds the mixing device 120.
  • the polyester fibers are weighed so as to mix with the floriferous stem fibers the amount necessary to obtain the desired percentage of binder in the final structure.
  • step (C) the banana flower stalk fibers are mixed with the polyester fibers using a mixing device 120.
  • This mixing device 120 comprises a cylinder 125 provided with tips which detangles the fibers (10, 20) if they are agglomerated and which mixes them together.
  • the fibers (10, 20) pass into the annular space between this cylinder 125 and a curvilinear guide 127 which follows a portion of the circumference of this cylinder 125, and leaves as a homogeneous mixture of 800 fibers.
  • the cylinder 125 rotates counterclockwise as indicated by the arrow in FIG.
  • step (D) the mixture 800 is coated with an "Airlay” type machine.
  • the type of "Airlay” is characterized by the fact that the sheet is created by mixing the fibers with air. This brewing is more effective than brewing with needles.
  • the topping consists of calibrating a mass of material to give it a defined thickness and density.
  • the napper 130 comprises a vertical chimney 132, open at its upper end and at its lower end.
  • the mixture 800 is poured into the chimney 132 by its upper end.
  • the fibers (10, 20) of the mixture 800 fall into the duct of the chimney 132 to emerge from its lower end and be received on a conveyor belt 910.
  • the chimney 132 acts as a mixing chamber. Indeed, the fibers (10, 20), falling into the duct of the chimney 132, mix, then are distributed uniformly over the entire width of the conveyor belt 910.
  • the laminator 130 Downstream of the chimney 132, the laminator 130 comprises a perforated band 133 rotating around a suction system 134 (the perforated band 133 rotates in the clockwise direction as indicated by the arrow on Figure 2).
  • the mixture 800 is fed to the perforated band 133 and above the suction system 134.
  • This suction system 134 by stirring the fibers with air, causes the fibers (10, 20) to become agitated and entangled. ) of this mixture 800 and an isotropic distribution of these fibers in this mixture 800, to improve the strength and the mixing density 800 in all directions.
  • the mixture 800 Downstream of the suction system 134, the mixture 800 passes between a calibration cylinder 135 (which is part of the laminator 130) and the perforated band 133 and leaves as a web 830.
  • the calibration cylinder 135 rotates counterclockwise as indicated by the arrow in FIG.
  • the thickness of the ply 830 is chosen (calibrated) by adjusting the distance between the calibration cylinder 135 and the perforated band 133.
  • step (E) this layer 830 is heated.
  • This heating is carried out by passing the sheet 830 in a heating device 140.
  • This heating device comprises an oven 145 through which passes a carpet 910 of the conveying device 900.
  • This heating is performed at a temperature above the melting temperature of the polyester fibers 20, in order to melt these polyester fibers 20.
  • this melting temperature is 110 ° C.
  • the polyester fibers 20 are fused together through all the material 1 and the floriferous staple fibers 20 are trapped between these polyester fibers 20, so that, after cooling, the material 1 constituting the sheet 830 is stiffened.
  • This stiffening is sufficient to allow a panel (a height of about one meter) made of this material 1 to substantially retain its shape under its own weight when placed in a vertical position.
  • This heating is carried out at a temperature below the dam temperature TE of the banana flowering stem fibers so as not to damage the flowering stem fibers.
  • a rigid structure 840 is obtained, for example a panel, which is ready to be used as an insulating panel.
  • the heating device comprises immediately downstream of the furnace 145 a cooling chamber where the web 840 is air cooled. This has the advantage of freezing the web 840 in a desired shape immediately after heating.
  • step (B) the banana floriferous stalk fibers are opened in order to separate these fibers into microfibers.
  • the manufacturing device comprises, upstream of the mixing device 120, an opener 110 able to open the fibers of the banana flowering stem.
  • Step (B) is described with reference to FIG.
  • the working consists of opening the floriferous stem fibers and separating them into microfibers.
  • the floriferous stem fibers are made of pectin-bound microfibers, as revealed by microscopic observations made by the inventors.
  • This work-out is for example performed by an opener 110, which comprises a roller 115 provided with needles and a curvilinear guide 117 which follows a portion of the circumference of this roller 115 to define an annular space in which the floriferous stem fibers pass. .
  • Roll 115 rotates counterclockwise as indicated by the arrow in FIG.
  • the flowering stem fibers are poured onto a conveyor belt 910 which feeds the mixing device 120.
  • step (B) Prior to step (B), it is important that the floriferous stem fibers are dry to allow their opening. Indeed, the opening can not be performed effectively on wet fibers.
  • the moisture content of the floriferous stem fibers is less than or equal to 10% by weight of the total weight of the fibers 10.
  • step (C) the polyester fibers are also worked. This process has the advantage of separating the polyester fibers into finer fibers (of smaller diameter).
  • step (A) cutting the banana floriferous stem fibers into shorter fibers.
  • the manufacturing device according to the invention comprises, upstream of the opener 110, a cutter 101 able to cut the fibers of the flower stem of banana in shorter fibers.
  • This step (A) promotes the homogeneous blending of the floriferous stem fibers with the polyester fibers because the floriferous stem fibers are shorter.
  • step (A) is performed before step (C).
  • Step (A) is described with reference to FIG.
  • the cutter 101 is a guillotine cutter that includes a guillotine 105 with a blade that cuts the floriferous stem fibers so that the maximum length of these fibers 10 is less than a threshold length L.
  • the guillotine 105 is operated vertically repeatedly to penetrate the floriferous stump fiber bundle and cut these fibers as the pile of fibers 10 advances on the conveyor belt 910.
  • the threshold length L is advantageously less than 100 mm (millimeters).
  • the method comprises both step (A) and step (B) upstream of step (C).
  • the invention also comprises a device for manufacturing a structure according to the method described above.

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Abstract

TITRE DE L'INVENTION MATERIAU ISOLANT THERMIQUE AVEC DES FIBRES DE BANANIER ABREGE L'invention concerne un matériau isolant thermique fibreux (1). Ce matériau comprend un mélange homogène de fibres de tige florifère de bananier (10) et d'un liant constitué de fibres (20) de polyester. Figure

Description

MATERIAU ISOLANT THERMIQUE AVEC DES FIBRES DE BANANIER
La présente invention concerne un matériau isolant thermique fibreux à base de fibres naturelles.
Une isolation thermique de structures qui soit la plus efficace possible, qu'il s'agisse par exemple d'habitations ou de bâtiments industriels, de véhicules pour les industries automobile, aéronautique, ou spatiale, est devenue un enjeu économique et environnemental majeur.
Le pouvoir isolant thermique d'un matériau est mesuré par la conductivité thermique (λ) mesuré en W/m-K (Watt par mètre et par degré Kelvin), qui est intrinsèque au matériau et est d'autant plus faible que l'isolation par le matériau est efficace. Actuellement, l'isolation thermique est essentiellement réalisée par des matériaux dont le pouvoir isolant est peu élevé, donc des matériaux dont la conductivité thermique λ est élevée, de l'ordre de 0,040 W/m-K. Il s'agit notamment de laine de verre ou de laine de roche. En conséquence, il est nécessaire d'utiliser une épaisseur plus importante de ces matériaux pour obtenir une bonne isolation. Des matériaux avec un pouvoir isolant élevé (λ très faible de l'ordre de 0,015 W/m-K), tels que les aérogels de silice, existent, cependant leur coût de fabrication rend prohibitive leur utilisation comme isolants à grande échelle dans des structures.
De plus, les matériaux actuellement utilisés pour l'isolation thermique ne sont en général pas recyclables ou biodégradables. En effet, l'isolation thermique des bâtiments par exemple est essentiellement réalisée par des matériaux minéraux à base de fibres de verre ou roche.
Pour pallier à ce second inconvénient, il est possible d'utiliser des matériaux entièrement recyclables, ou biodégradables, en l'espèce des matériaux à base de fibres végétales. On connaît par exemple des matériaux à base de fibres de chanvre, de coton, de lin, de palmier, ou de coco.
Cependant ces matériaux naturels possèdent une conductivité thermique supérieure à celle des matériaux minéraux couramment utilisés et/ou sont trop coûteux à récolter et à transformer en matériaux isolants tels que des panneaux.
En outre, il est nécessaire que les structures isolantes fabriquées avec ces fibres naturelles possèdent une rigidité suffisante pour conserver sensiblement leur forme sous leur propre poids. Ceci implique que ces fibres soient mélangées avec un liant qui, après chauffage et solidification, confère cette rigidité au matériau isolant final. Or dans certaines structures fabriquées à base d'un mélange de fibres naturelles et de liant, on observe que le matériau s'affaisse sous son propre poids, ce qui rend sa manipulation et son utilisation difficile.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients.
L'invention vise à proposer un matériau isolant thermique dont le pouvoir isolant soit au moins égal à celui des matériaux couramment utilisés pour l'isolation thermique, qui soit recyclable ou biodégradable, qui présente une rigidité suffisante après chauffage et solidification, et dont le coût de production rende possible son utilisation à grande échelle.
Ce but est atteint grâce au fait que ce matériau comprend un mélange homogène de fibres de tige florifère de bananier et d'un liant constitué de fibres de polyester.
Grâce à ces dispositions, on obtient des matériaux isolants qui sont recyclables ou dégradables de par l'utilisation de fibres de bananier, et dont les propriétés isolantes sont supérieures à celles d'autres fibres naturelles et de l'ordre de celles de fibres minérales (laine de verre ou de roche) de par l'utilisation spécifique de fibres issues de la tige florifère du bananier. De plus, l'utilisation d'un liant sous forme de fibres de polyester permet d'obtenir un mélange homogène des fibres de tige florifère avec le liant, et donc un matériau avec des propriétés isolantes optimales, et qui soit apte à être rigidifié.
L'invention concerne également une structure constituée d'un matériau selon l'invention.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une structure constituée d'un matériau isolant thermique tel que décrit ci- dessus.
Selon l'invention, ce procédé comprend les étapes suivantes :
(C) on mélange les fibres de tige florifère de bananier avec les fibres de polyester pour obtenir un mélange homogène ;
(D) on effectue un nappage de ce mélange pour obtenir une nappe ;
(E) on chauffe la nappe à une température inférieure à la température d'endommagement TE des fibres de tige florifère de bananier et supérieure à la température de fusion des fibres de polyester. Ce procédé permet de fabriquer une structure à base du matériau isolant thermique selon l'invention qui présente une cohésion et une rigidité qui permette sa manipulation et son utilisation comme structure isolante dans diverses applications, telles que le bâtiment par exemple.
L'invention concerne également un dispositif de fabrication d'une structure constituée d'un matériau isolant thermique tel que décrit ci- dessus.
Selon l'invention, ce dispositif de fabrication comprend un mécanisme de convoyage de fibres, et comprend, depuis l'amont vers l'aval selon le sens de convoyage des fibres par le mécanisme de convoyage, les dispositifs suivants :
- un dispositif de mélange qui soit apte à mélanger les fibres de tige florifère de bananier avec les fibres de polyester pour former un mélange homogène ;
- une nappeuse qui soit apte à effectuer un nappage de ce mélange pour obtenir une nappe ;
- un dispositif de chauffage qui soit apte à chauffer la nappe à une température inférieure à la température d'endommagement TE des fibres de tige florifère de bananier et supérieure à la température de fusion des fibres de polyester.
L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'un panneau constitué d'un matériau isolant thermique selon l'invention,
- la figure 2 est une vue schématique du procédé selon l'invention. Pour élaborer le matériau isolant thermique 1 selon l'invention, on mélange des fibres 10 de tige florifère de bananier et des fibres 20 de polyester (ou « fibres polyester »), ces fibres 20 de polyester agissant comme un liant.
On désigne par bananier le genre de plantes monocotylédones de la famille des Musaceae. La tige florifère désigne la partie du bananier qui est située entre le pseudo-tronc et les feuilles, et est également appelée hampe. La tige florifère comprend une enveloppe qui enferme une pluralité de fibres 10. Les essais effectués par les inventeurs avec diverses fibres synthétiques en guise de liant montrent que les fibres de polyester 20 se démêlent mieux (se séparent mieux les unes des autres) et se mélangent mieux avec les fibres de tige florifère de bananier 10 que d'autres fibres synthétiques.
Ce mélange intime entre les fibres de tige florifère de bananier 10 et les fibres de polyester 20 garantit qu'une structure fabriquée avec ce mélange présentera une répartition homogène des fibres de polyester 20. Ainsi, lors de la fabrication de structures à base du matériau 1 constitué de ce mélange (voir ci-dessous la description du procédé de fabrication), la rigidification résultant du chauffage, de la fusion, puis de la solidification des fibres 20 de liant, s'opère de façon homogène dans toute la structure. On évite ainsi la présence de régions de fibres 10 de tige florifère sans liant, qui sont moins rigides et moins isolantes.
De plus, ce mélange intime entre les fibres de tige florifère de bananier
10 et les fibres de polyester 20 permet de mieux emprisonner l'air à l'intérieur du matériau 1 constitué de ce mélange.
En effet, les observations des inventeurs révèlent que les fibres polyester 20 sont rectilignes et ne présentent pas naturellement de coudes (en d'autres termes les fibres polyester sont peu ou pas « frisées »), ce qui facilite leur capacité à se mélanger de façon homogène avec les fibres 10 de tige florifère.
Ainsi, certaines fibres synthétiques ne sont pas appropriées comme liant. En particulier, les fibres de polyéthylène ou les fibres de polypropylène, qui ne sont pas rectilignes (et qui de plus sont longues - voir ci-dessous) ce qui les empêchent de se mélanger de façon homogène avec les fibres de tige florifère.
De plus, les fibres de polyester 20 sont lisses, c'est-à-dire qu'elles présentent une rugosité Ra très faible. Avantageusement, la rugosité Ra des fibres de polyester 20 est inférieure à 1 Mm (microns). La rugosité Ra est la moyenne arithmétique des valeurs absolues des hauteurs y, (par rapport à la ligne moyenne) sur un échantillon de n mesures et est donnée par la formule suivante :
Figure imgf000005_0001
Ainsi, les fibres de polyester 20 glissent aisément entre elles et entre les fibres 10 de tige florifère, ce qui facilite l'obtention d'un mélange homogène.
De plus, les fibres de polyester 20 sont multifibres.
Ainsi, chaque fibre de polyester 20 est elle-même composée de plusieurs fibres, ce qui présente l'avantage de pouvoir emprisonner en son sein plus d'air.
Les fibres de polyester 20 utilisées dans l'invention sont par exemple des fibres de poly(téréphtalate d'éthylène) (également appelé PET).
Pour élaborer avec le matériau 1 constitué d'un mélange de fibres 10 de tige florifère de bananier et de fibres 20 de liant des structures présentant certaines géométries particulières, par exemple pour élaborer un panneau, il est nécessaire de fondre au moins partiellement les fibres du liant, afin de rigidifier cette structure.
Ainsi, avantageusement, la température de fusion TF des fibres 20 de polyester est inférieure à la température d'endommagement TE des fibres 10 de tige florifère de bananier. La température d'endommagement TE est la température à laquelle les propriétés isolantes et/ou la structure des fibres 10 de tige florifère sont dégradées. La température TE est supérieure à 200°C.
Par exemple, on choisit des fibres polyester 20 qui présentent une température de fusion TF égale à 110°C.
Avantageusement, on choisit des fibres polyester 20 avec une longueur inférieure à 80 millimètres.
En effet, des essais réalisés par les inventeurs montrent que le mélange des fibres polyester 20 avec les fibres de tige florifère 10 est plus efficace lorsque les fibres de polyester 20 sont courtes.
Avantageusement, on choisit des fibres polyester 20 qui sont fines, c'est-à-dire avec une masse linéique inférieure à 5 décitex.
La masse linéique d'un corps allongé tel qu'une fibre ou un fil (on désigne par corps allongé un corps dont deux des dimensions sont sensiblement égales et dont la troisième dimension, sa longueur, est très supérieure à ces deux dimensions, environ dix fois supérieure ou plus) est mesurée en g/m (grammes par mètre), ou en décitex (dtx) avec la conversion 1 dtx = 10~4 g/m. En particulier, les fibres polyester 20 sont choisies dans le groupe comprenant la fibre référencée 4232 et la fibre référencée 2206.
La fibre polyester référencée 4232 présente une masse linéique de 2,2 décitex, et une longueur de 32 millimètres. La fibre polyester référencée 2206 présente une masse linéique de 2,2 décitex et une longueur de 6 millimètres.
Le matériau 1 selon l'invention comprend un mélange de fibres 10 de tige florifère de bananier et d'un liant constitué de fibres 20 de polyester.
Par exemple, le matériau 1 selon l'invention est constitué (uniquement) d'un mélange de fibres 10 de tige florifère de bananier et d'un liant constitué de fibres 20 de polyester.
Ainsi, les propriétés isolantes et la rigidité d'une structure fabriquée avec le matériau 1 selon l'invention sont optimisées.
Un tel matériau est illustré en figure 1, avec en outre un grossissement qui montre les fibres 10 de tige florifère et les fibres 20 de polyester mélangées.
De préférence, la proportion de fibres 10 de tige florifère de bananier dans le matériau 1 est supérieure ou égale à 80% et inférieure à 90%, ce qui confère de meilleures propriétés isolantes au matériau 1.
Avantageusement, les fibres 10 de tige florifère de bananier présentent moins de 35% en poids d'amidon et de pectine du poids total des fibres 10 de tige florifère, et présentent un taux d'humidité inférieur ou égal à 10% en poids.
Ainsi, ces fibres 10 de tiges florifère de bananier présentent de meilleures propriétés isolantes (car elles contiennent moins d'eau), et sont plus souple (grâce à leur teneur plus faible en amidon et en pectine) ce qui facilite leur aptitude à se mélanger avec les fibres polyester 20.
Par exemple, les fibres 10 de tiges florifères de bananier sont obtenues par un procédé qui comprend les étapes suivantes :
(b) on déstructure ces tiges en brisant leur enveloppe ;
(c) on écrase les fibres 10 afin d'en extraire au moins une partie de l'amidon et de la pectine et d'obtenir un tapis de fibres 10 ;
(d) on rince ces fibres 10 avec un liquide de rinçage jusqu'à ce qu'il reste moins de 35% en poids d'amidon et de pectine du poids total de ces fibres 10 ; (e) on essore ces fibres 10 de façon à évacuer la majorité du liquide de rinçage ;
(g) on sèche ces fibres 10 par ventilation ;
(h) on chauffe ces fibres 10 jusqu'à ce que le taux d'humidité de ces fibres 10 soit inférieur ou égal à 10% en poids.
En variante, le matériau 1 selon l'invention comprend en outre des fibres végétales autres que les fibres de tige florifère de bananier.
Par exemple, ces fibres végétales sont choisies dans le groupe comprenant les fibres de chanvre, de coton, de lin, de palmier, de coco.
En variante, le matériau 1 selon l'invention comprend, outre le liant constitué de fibres de polyester, un liant constitué de fibres obtenues à partir d'amidon. En particulier, ces fibres sont obtenues à partir d'amidon de maïs. Un exemple de telles fibres sont les fibres sous la dénomination PLA Ingéo.
Un matériau peut être constitué d'un mélange de fibres de tige florifère de bananier et d'un liant constitué de fibres d'amidon de maïs. Un tel matériau présente l'avantage d'être entièrement recyclable, puisqu'il ne contient pas de fibres synthétiques.
En outre, les essais effectués par les inventeurs montrent que les fibres d'amidon se mélangent de façon homogène avec les fibres de tige florifère de bananier.
Pour fabriquer des structures isolantes à base de ce matériau, par exemple des panneaux, on utilise un procédé similaire à celui décrit ci- dessous, dans lequel à l'étape (E) on chauffe ce mélange à une température supérieure à 100°C, ce qui rigidifie l'amidon et par la même cette structure.
Le matériau 1 selon l'invention est utilisable en tant que matériau isolant thermique, et peut être conformé de la façon souhaitée en une variété de structures avant son utilisation.
Par exemple, ce matériau 1 peut être conformé en rouleau afin d'être aisément transportable.
Ainsi, l'invention concerne également une structure constituée du matériau 1 selon l'invention. Cette structure est par exemple un panneau.
Avantageusement, cette structure présente sur une portion de sa surface un film adhésif, par exemple un adhésif double-face. Ainsi, la structure peut aisément être collée et fixée sur une paroi. Pour cela, on enlève le film protecteur qui recouvre ce film adhésif, et on applique la structure contre cette paroi de telle sorte que ce film adhésif est en contact avec cette paroi. Dans le procédé selon l'invention (décrit ci-dessous), après l'étape (E), en sortie du four 145, on applique un film adhésif double-face contre la nappe de fibres de manière à ce que ce film soit collé sur cette nappe.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une structure constituée d'un matériau 1 isolant thermique 1 tel que décrit ci- dessus.
Selon l'invention, ce procédé comprend les étapes suivantes :
(C) on mélange les fibres 10 de tige florifère de bananier avec les fibres 20 de polyester pour former un mélange homogène 800 ;
(D) on effectue un nappage dudit mélange 800 pour obtenir une nappe 830;
(E) on chauffe la nappe 830 à une température inférieure à la température d'endommagement TE des fibres 10 de tige florifère de bananier et supérieure à la température de fusion des fibres 20 de polyester.
Le procédé est décrit ci-dessous en référence à la figure 2.
Dans la description qui suit, on définit l'amont et l'aval par rapport au sens de convoyage normal des fibres dans le dispositif de fabrication et dans le procédé selon l'invention. Ce sens de convoyage est indiqué par des flèches en gras sur la figure 2.
Dans le procédé et le dispositif de traitement selon l'invention, les tiges et les fibres sont convoyées par un dispositif de convoyage 900.
Par exemple, comme représenté en figure 2, ce dispositif de convoyage 900 comprend un ensemble de tapis 910 qui déplacent les fibres de l'amont vers l'aval entre les dispositifs faisant partie du dispositif de traitement et au travers de ces dispositifs. Le dispositif de convoyage 900 comprend également un mécanisme d'entraînement (non représenté) des tapis 910. Ce dispositif de convoyage 900 peut comprendre, outre les cylindres et rouleaux mentionnés ci-dessous, des cylindres de convoyage (non-représentés) destinés à améliorer le convoyage des fibres.
On fournit les fibres 10 de tige florifère de bananier avec les fibres 20 polyester et on les dépose sur le tapis 910 qui alimente le dispositif de mélange 120. Avantageusement, à l'étape (C), immédiatement avant le mélange, on pèse les fibres 20 polyester afin d'en mélanger avec les fibres 10 de tige florifère la quantité nécessaire pour obtenir le pourcentage de liant désiré dans la structure finale.
A l'étape (C), on mélange les fibres 10 de tige florifère de bananier avec les fibres 20 polyester à l'aide d'un dispositif de mélange 120.
Ce dispositif de mélange 120 comprend un cylindre 125 muni de pointes qui démêle les fibres (10, 20) si elles sont agglomérées et qui les mélange entre elles. Les fibres (10, 20) passent dans l'espace annulaire entre ce cylindre 125 et un guide 127 curviligne qui suit une portion de la circonférence de ce cylindre 125, et en sortent sous forme d'un mélange homogène 800 de fibres.
Le cylindre 125 tourne dans le sens antihoraire comme indiqué par la flèche sur la figure 2.
Puis, à l'étape (D), on effectue un nappage du mélange 800 à l'aide d'une nappeuse 130 de type « Airlay ». La nappeuse de type « Airlay » se caractérise par le fait que la nappe est créée par brassage des fibres avec de l'air. Ce brassage est plus efficace qu'un brassage effectué avec des aiguilles.
Le nappage consiste à calibrer une masse de matière pour lui donner une épaisseur et une densité définies. En l'espèce, la nappeuse 130 comprend une cheminée 132 verticale, ouverte à son extrémité supérieure et à son extrémité inférieure. Le mélange 800 est versé dans la cheminée 132 par son extrémité supérieure. Les fibres (10, 20) du mélange 800 tombent dans le conduit de la cheminée 132 pour en ressortir par son extrémité inférieure et être reçues sur un tapis de convoyage 910. La cheminée 132 agit comme une chambre de mélange. En effet, les fibres (10, 20), en tombant dans le conduit de la cheminée 132, se mélangent, puis se répartissent de façon uniforme sur toute la largeur du tapis de convoyage 910.
Ainsi, il ne subsiste pas au sein du mélange 800 d'espaces sans fibres susceptibles de former ultérieurement des creux au sein de la future nappe de fibres (10, 20).
En aval de la cheminée 132, la nappeuse 130 comprend une bande perforée 133 tournant autour d'un système d'aspiration 134 (la bande perforée 133 tourne dans le sens horaire comme indiqué par la flèche sur la figure 2). Le mélange 800 est amené sur la bande perforée 133 et au- dessus du système d'aspiration 134. Ce système d'aspiration 134, en brassant les fibres avec de l'air, provoque une agitation et un enchevêtrement des fibres (10, 20) de ce mélange 800 et une répartition isotrope de ces fibres dans ce mélange 800, afin d'améliorer la résistance et la densité de mélange 800 dans toutes les directions. En aval du système d'aspiration 134, le mélange 800 passe entre un cylindre de calibrage 135 (qui fait partie de la nappeuse 130) et la bande perforée 133 et en sort comme une nappe 830.
Le cylindre de calibrage 135 tourne dans le sens antihoraire comme indiqué par la flèche sur la figure 2.
L'épaisseur de la nappe 830 est choisie (calibrée) en réglant la distance entre le cylindre de calibrage 135 et la bande perforée 133.
A l'étape (E), on chauffe cette nappe 830.
Ce chauffage est réalisé en faisant passer la nappe 830 dans un dispositif de chauffage 140.
Ce dispositif de chauffage comprend un four 145 au travers duquel passe un tapis 910 du dispositif de convoyage 900.
Ce chauffage est effectué à une température supérieure à la température de fusion des fibres polyester 20, afin de fondre ces fibres polyester 20. Par exemple, cette température de fusion est égale à 110°C.
En fondant les fibres de polyester 20, on fusionne au travers de tout le matériau 1 les fibres de polyester 20 entre elles et on emprisonne les fibres 10 de tige florifère entre ces fibres de polyester 20, de telle sorte que, après refroidissement, le matériau 1 constituant la nappe 830 est rigidifié.
Cette rigidification est suffisante pour permettre à un panneau (d'une hauteur de l'ordre du mètre) constitué de ce matériau 1 de conserver sensiblement sa forme sous son propre poids lorsqu'il est placé en position verticale.
Ce chauffage est effectué à une température inférieure à la température d'endommagement TE des fibres 10 de tige florifère de bananier, afin de ne pas endommager les fibres 10 de tige florifère.
A l'issue de l'étape (E), on obtient une structure 840 rigide, par exemple un panneau, qui est prêt à être utilisé comme panneau isolant.
Avantageusement, le dispositif de chauffage comprend immédiatement en aval du four 145 une chambre de refroidissement où la nappe 840 est refroidie par air. Ceci présente l'avantage de figer la nappe 840 dans une forme désirée immédiatement après son chauffage.
On décrit ci-dessous une première variante de l'invention.
Avantageusement, avant l'étape (C), on effectue l'étape suivante : (B) on ouvre les fibres 10 de tige florifère de bananier afin de séparer ces fibres 10 en microfibres.
Ainsi, le dispositif de fabrication selon l'invention comprend, en amont du dispositif de mélange 120, une ouvreuse 110 apte à ouvrir les fibres 10 de tige florifère de bananier.
L'étape (B) est décrite en référence à la figure 2.
L'ouvraison consiste à ouvrir les fibres 10 de tige florifère et à les séparer en microfibres. En effet, les fibres 10 de tige florifère sont constituées de microfibres liées par de la pectine, comme le révèlent des observations au microscope réalisées par les inventeurs.
Cette ouvraison est par exemple réalisée par une ouvreuse 110, qui comprend un rouleau 115 muni d'aiguilles et un guide 117 curviligne qui suit une portion de la circonférence de ce rouleau 115 pour définir un espace annulaire dans lequel passent les fibres 10 de tige florifère.
Le rouleau 115 tourne dans le sens antihoraire comme indiqué par la flèche sur la figure 2.
En sortie de l'ouvreuse 110, les fibres 10 de tige florifère sont déversées sur un tapis convoyeur 910 qui alimente le dispositif de mélange 120.
Avant l'étape (B), il est important que les fibres 10 de tige florifère soient sèches, afin de permettre leur ouverture. En effet l'ouverture ne peut être réalisée de façon efficace sur des fibres humides.
Avantageusement le taux d'humidité des fibres 10 de tige florifère est inférieur ou égal à 10% en poids du poids total des fibres 10.
Optionnellement, avant l'étape (C), on effectue également une ouvraison des fibres 20 de polyester. Cette ouvraison présente l'avantage de séparer les fibres 20 de polyester en fibres plus fines (d'un diamètre plus faible).
On décrit ci-dessous une deuxième variante de l'invention.
Avantageusement, avant l'étape (B), on effectue l'étape suivante : (A) on coupe les fibres 10 de tige florifère de bananier en fibres plus courtes. Ainsi, le dispositif de fabrication selon l'invention comprend, en amont de l'ouvreuse 110, une coupeuse 101 apte à couper les fibres 10 de tige florifère de bananier en fibres plus courtes.
Cette étape (A) favorise le mélange homogène des fibres 10 de tige florifère avec les fibres 20 de polyester car les fibres 10 de tige florifère sont plus courtes.
En outre, on diminue le risque que les fibres 10 de tige florifère s'enroulent dans les rouleaux et cylindres du dispositif de fabrication.
Si le procédé de fabrication ne comprend pas d'étape (B), l'étape (A) est effectuée avant l'étape (C).
L'étape (A) est décrite en référence à la figure 2.
Par exemple, la coupeuse 101 est une coupeuse à guillotine qui comprend une guillotine 105 avec une lame qui coupe les fibres 10 de tige florifère de telle sorte que la longueur maximale de ces fibres 10 est inférieure à une longueur seuil L. La guillotine 105 est actionnée verticalement de façon répétée afin de pénétrer dans l'amas des fibres 10 de tige florifère et de couper ces fibres 10 au fur et à mesure que l'amas de fibres 10 avance sur le tapis de convoyage 910.
D'après les essais réalisés par les inventeurs, la longueur seuil L est avantageusement inférieure à 100 mm (millimètres).
Selon une troisième variante de l'invention, le procédé comprend à la fois l'étape (A) et l'étape (B) en amont de l'étape (C).
L'invention comprend également un dispositif de fabrication d'une structure selon le procédé décrit ci-dessus.

Claims

REVENDICATIONS
1. Matériau isolant thermique (1) fibreux caractérisé en ce qu'il comprend un mélange homogène de fibres (10) de tige florifère de bananier et d'un liant constitué de fibres (20) de polyester.
2. Matériau (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la température de fusion desdites fibres (20) de polyester est inférieure à la température d'endommagement TE des fibres (10) de tige florifère de bananier.
3. Matériau (1) selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que lesdites fibres polyester (20) sont choisies dans le groupe comprenant la fibre présentant une masse linéique de 2,2 décitex et une longueur de 32 millimètres et la fibre présentant une masse linéique de 2,2 décitex et une longueur de 6 millimètres.
4. Matériau (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites fibres (10) de tige florifère de bananier présentent moins de 35% en poids d'amidon et de pectine du poids total desdites fibres (10) de tige florifère, et présentent un taux d'humidité inférieur ou égal à 10% en poids.
5. Matériau (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites fibres (10) de tige florifère de bananier sont obtenues par un procédé qui comprend les étapes suivantes :
(b) on déstructure ladite tige en brisant son enveloppe;
(c) on écrase lesdites fibres (10) afin d'en extraire au moins une partie de l'amidon et de la pectine et d'obtenir un tapis de fibres (10) ;
(d) on rince lesdites fibres (10) avec un liquide de rinçage jusqu'à ce qu'il reste moins de 35% en poids d'amidon et de pectine du poids total desdites fibres (10) ;
(e) on essore lesdites fibres (10) de façon à évacuer la majorité du liquide de rinçage ;
(g) on sèche lesdites fibres (10) par ventilation ;
(h) on chauffe lesdites fibres (10) jusqu'à ce que le taux d'humidité desdites fibres (10) soit inférieur ou égal à 10% en poids.
6. Matériau (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend en outre un liant constitué de fibres obtenues à partir d'amidon de maïs.
7. Structure caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un matériau (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
8. Structure selon la revendication 7 caractérisée en ce qu'elle présente sur une portion de sa surface un film adhésif.
9. Procédé de fabrication d'une structure constituée d'un matériau isolant thermique (1) selon l'une des revendications 1 à 6, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
(C) on mélange lesdites fibres (10) de tige florifère de bananier avec lesdites fibres (20) de polyester pour obtenir un mélange homogène (800) ; (D) on effectue un nappage dudit mélange (800) pour obtenir une nappe (830) ;
(E) on chauffe ladite nappe (830) à une température inférieure à la température d'endommagement TE desdites fibres (10) de tige florifère de bananier et supérieure à la température de fusion desdites fibres (20) de polyester.
10. Procédé de fabrication selon la revendication 9 caractérisé en ce que, avant l'étape (C), on effectue l'étape suivante :
(B) on ouvre les fibres (10) de tige florifère de bananier afin de séparer ces fibres (10) en microfibres ;
11. Procédé de fabrication selon la revendication 9 ou 10 caractérisé en ce que, avant l'étape (B) si elle existe ou avant l'étape (C), on effectue l'étape suivante :
(A) on coupe lesdites fibres (10) de tige florifère de bananier en fibres plus courtes.
12. Dispositif de fabrication d'une structure constituée d'un matériau isolant thermique (1) selon l'une des revendications 1 à 6, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de convoyage des fibres (900), et comprend, depuis l'amont vers l'aval selon le sens de convoyage de fibres (10, 20) par le mécanisme de convoyage, les dispositifs suivants :
- un dispositif de mélange (120) qui soit apte à mélanger des fibres (10) de tige florifère de bananier avec des fibres (20) de polyester pour former un mélange (800) homogène;
- une nappeuse (130) qui soit apte à effectuer un nappage dudit mélange (800) pour obtenir une nappe (830);
- un dispositif de chauffage (140) qui soit apte à chauffer ladite nappe (830) à une température inférieure à la température d'endommagement TE desdites fibres (10) de tige florifère de bananier et supérieure à la température de fusion desdites fibres (20) de polyester.
13. Dispositif de fabrication selon la revendication 12 caractérisé en ce qu'il comprend, en amont dudit dispositif de mélange (120), une ouvreuse (110) apte à ouvrir lesdites fibres (10) de tige florifère de bananier.
14. Dispositif de fabrication selon la revendication 12 ou 13 caractérisé en ce qu'il comprend, en amont de ladite ouvreuse (110) si elle existe ou en amont dudit dispositif de mélange (120), une coupeuse (101) apte à couper lesdites fibres (10) de tige florifère de bananier en fibres plus courtes.
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