WO2023144486A1 - Materiau d'isolation comprenant des fibres thermoplastiques, des fibres de verre et un agent de couplage - Google Patents
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- E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
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Definitions
- US 2008/0142178 discloses wet-laid fiber mats containing glass filaments and polyvinyl alcohol or poly(ethylene teraphthalate) copolymer and mentions the use of a coating solution glass containing silane as a coupling agent.
- K2O from 0 to 5%, preferably between 0.5 and 2%, Na2 ⁇ ) and K2O representing together preferably between 12 and 20%,
- An insulation material according to the invention containing at least one coupling agent, therefore comprises an organo-functional silane at the surface of its glass fibers and/or a polar coupling agent in its thermoplastic fibers.
- (meth)acrylic functions is intended to denote alternately methacrylic and acrylic functions.
- the organo-functional silane used is then an alkylalkoxysilane optionally having an amine, vinyl, epoxy, (meth)acrylic function , sulfide or phenyl.
- the glass fibers are treated with an organo-functional silane chosen from organo-functional silanes with an amine function and organo-functional silanes with an epoxy function
- the fibers glasses are treated with an organo-functional silane chosen from 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxy silane and 3-methacryloxypropyltrimethoxy silane and preferably the glass fibers are treated with (3-aminopropyl)triethoxysilane (APTES).
- organo-functional silane chosen from organo-functional silanes with an amine function and organo-functional silanes with an epoxy function
- the fibers glasses are treated with an organo-functional silane chosen from 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxy silane and 3-methacryloxypropyltrimethoxy silane and preferably the glass fibers are treated with (3-aminopropyl)trieth
- F at least one coupling agent present in an insulation material according to the invention is a polar coupling agent included in the thermoplastic fibers present in said material.
- the temperature of the heating step is chosen in particular according to the melting temperatures of the components.
- the temperature of the heating step is preferably higher than the melting temperature of a first phase of the thermoplastic fiber and lower than the melting temperature of a second phase of the thermoplastic fiber.
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Abstract
L'invention concerne : un matériau d'isolation comprenant des fibres thermoplastiques, des fibres de verre et un agent de couplage; un produit isolant acoustique et/ou thermique obtenu à partir d'un matériau selon l'invention et un procédé de fabrication d'un matériau selon l'invention comprenant une première étape de mélange des fibres thermoplastiques et des fibres de verre puis une étape de chauffage.
Description
Description
Titre de l'invention : Matériau d’isolation comprenant des fibres thermoplastiques, des fibres de verre et un agent de couplage.
Technique antérieure
[0001] La présente invention appartient au domaine des matériaux d’isolation, thermiques et/ou acoustiques, à base de fibres de verre, et de fibres organiques. Plus précisément, l’invention concerne des matériaux d’isolation composites durables.
[0002] Les matériaux composites sont utilisés dans de nombreux domaines. Dans le domaine de l’isolation, ces matériaux comprennent généralement une matrice de fibres minérales, chargée de conférer au produit isolant les propriétés requises telles que des propriétés thermiques satisfaisantes, liées entre elle par un liant, typiquement à base de polymères thermodurcissables qui confère à l’ensemble une stabilité dimensionnelle, une tenue mécanique, et/ou une couleur homogène. Ces polymères étant facilement mis en œuvre et présentant une bonne affinité pour les fibres de verre.
[0003] Cependant, dans le cadre d’une recherche constante d’amélioration de la durabilité des matériaux et en particulier vue d’une réduction de consommation en énergie et d’une recyclabilité des matériaux, les polymères thermodurcissables ne peuvent aujourd’hui plus donner satisfaction. En outre, ces polymères sont également susceptibles de contenir des composants toxiques et d’émettre des composés organiques volatils lors de leur manipulation.
[0004] Les fibres thermoplastiques sont aujourd’hui principalement utilisées comme liant dans les industries textiles, de la santé et de l’hygiène. Les liants solides thermoplastiques représentent une alternative avantageuse aux liants liquides thermodurcissables afin de réduire les consommations en eau et en énergie impliquées par la fabrication de matériaux isolants.
[0005] Ces liants présentent également l’avantage de permettre, dans le cadre d’une mise en œuvre dans la fabrication d’un matériau d’isolation, un chauffage moindre comparativement aux température de durcissement des thermodurcissables et une recyclabilité complète du matériau d’isolation.
[0006] Cependant, les polymères thermoplastiques étant généralement apolaires, ils ne présentent pas une adhésion aux matériaux minéraux satisfaisante. En effet, au sein d’un matériau d’isolation, ces polymères adhèrent uniquement entre eux. Par conséquent, ils nécessitent d’être mis en œuvre dans des quantités importantes afin d’obtenir des propriétés mécaniques telles que celles décrites ci-dessus qui soient satisfaisantes pour un matériau d’isolation.
[0007] Il est connu de l’art antérieur propre à d’autres domaines techniques de réaliser des matériaux thermoplastiques, renforcés à l’aide de fibres de verres.
[0008] En particulier, les publications :
D. Bikiaris et al., Use of Silane Agents and Poly(propylene-g maleic anhydride) Copolymer as Adhesion Promoters in Glass Fiber/Polypropylene Composites, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 81, 701-709 (2001),
D. Bikiaris et al, Use of Silanes and Copolymers as Adhesion Promoters in Glass Fiber/Polyethylene Composites, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 80, 2877- 2888 (2001), et
S. H. Pak et al, Acid-Base Interactions on Interfacial Adhesion and Mechanical Responses for Glass-Fiber-Reinforced Eow-Density Polyethylene, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 65, 143-154 (1997) traitent de matrices polymériques dans lesquelles des fibres de verres traitées à l’aide de silane sont utilisées comme agent de renforcement.
[0009] CN 109023719 propose des matériaux textiles tissés à base de polypropylène et renforcés à l’aide de fibres de verre. Ce document mentionne la modification des fibres de verre avec du silane comme agent de couplage.
[0010] US 2008/0142178 divulgue des mats de fibres obtenus par voie humide contenant des filaments de verre et de l’alcool polyvinylique ou un copolymère de poly(téraphtalate d’éthylène) et mentionne l’utilisation d’une solution d’enrobage du verre contenant du silane comme agent de couplage.
[0011] Dans le domaine de l’isolation acoustique, EP 1 659 382 propose l’utilisation dans un matériau comprenant des fibres thermoplastiques, de silane en tant qu’agent de couplage sur des fibres d’aramide utilisées pour leur résistance à la chaleur.
[0012] A la connaissance des inventeurs, il n’a pas été proposé de solution technique permettant d’obtenir un matériau d’isolation comprenant des fibres thermoplastiques et des fibres de verre dans lequel l’adhésion entre lesdites fibres permette d’atteindre les propriétés mécaniques voulues selon le produit isolant final désiré.
[0013] Il existe donc un besoin pour un matériau d’isolation durables qui puisse toutefois présenter des propriétés mécaniques satisfaisantes à sa mise en œuvre.
Exposé de l’invention
[0014] La présente invention a pour objectif de remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur, notamment ceux exposés ci-avant, en proposant une solution qui permette d’obtenir un matériau d’isolation comprenant des fibres thermoplastiques qui présentent une adhésion satisfaisante avec les fibres de verre qui composent ledit matériau d’isolation.
[0015] A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention concerne un matériau d’isolation comprenant des fibres de verre, au moins un agent de couplage et de 5 % à 30 % en poids fibres thermoplastiques par rapport au poids total du matériau.
[0016] Un tel matériau selon l’invention trouve son intérêt, notamment, dans le fait qu’il présente une recyclabilité complète, ne nécessite aucune consommation d’eau et implique un chauffage faible tout en étant satisfaisant pour une utilisation dans le domaine de l’isolation au vu de ses propriétés mécaniques, en particulier d’adhésion des fibres thermoplastiques et des fibres de verre entre elles.
[0017] Par « fibres de verre », on entend désigner les fibres comprises dans les laines de verre, les laines de roche et les laines de laitier. De telles fibres sont par exemple décrites dans les brevets EP 1 032 542, EP 1 522 532 et EP 0 399 320.
[0018] Les fibres de verres selon l’invention peuvent présenter la composition suivante, exprimée en poids par rapport au poids total de la fibre de verre :
SiCL de 50 à 75%, de préférence de 60 à 70%,
NazO de 10 à 25%, de préférence de 10 à 25%,
CaO de 5 à 15%, de préférence de 5 à 10%,
MgO de 1 à 10%, de préférence de 2 à 5%, CaO et MgO représentant ensemble de préférence de 5 à 20%,
B2O3 de 0 à 10%, de préférence de 2 à 8%,
AI2O3 de 0 à 8%, de préférence de 1 à 6%,
K2O de 0 à 5%, de préférence entre 0,5 et 2%, Na2<) et K2O représentant ensemble de préférence entre 12 et 20%,
Oxydes de fer de 0 à 3%, de préférence moins de 2%, de préférence encore moins de 1%, et autre(s) oxyde(s) de 0 à 5 % en poids cumulé, de préférence moins de 3% en poids cumulé, le reste étant constitué d’impuretés inévitables,
[0019] Les fibres de verres selon l’invention peuvent également présenter la composition suivante, usuellement trouvée dans la laine de roche, exprimée en poids par rapport au poids total de la fibre de verre :
SiCL de 30 à 50%, de préférence de 35 à 45%,
NazO de 0 à 10%, de préférence de 0,4 à 7%,
CaO de 10 à 35%, de préférence de 12 à 25%,
MgO de 1 à 15%, de préférence de 5 à 13%, CaO et MgO représentant ensemble de préférence de 11 à 40%,
- AI2O3 de 10 à 27%,
K2O de 0 à 2%, de préférence de 0 à 1%,
Oxydes de fer de 0,5 à 15%, de préférence de 3% à 12%, et autre(s) oxyde(s) de 0 à 5 % en poids cumulé, de préférence moins de 3% en poids cumulé, le reste étant constitué d’impuretés inévitables,
[0020] Au sens de la présente invention, par « agent de couplage », on entend désigner :
Soit un silane organo-fonctionnel avec lequel sont traitées les fibres de verre du matériau selon l’invention,
Soit un agent de couplage polaire, compris dans les fibres thermoplastiques du matériau selon l’invention.
[0021] Un matériau d’isolation selon l’invention, contenant au moins un agent de couplage, comprend donc un silane organo-fonctionnel à la surface de ses fibres de verre et/ou un agent de couplage polaire dans ses fibres thermoplastiques.
[0022] Selon la présente invention, un agent de couplage polaire est un composé chimique portant une fonction polaire, apte à être introduit dans les fibres thermoplastiques d’un matériau selon l’invention.
[0023] Ainsi, l’agent de couplage polaire convenant à la présente invention peut être choisi parmi les anhydrides, les acides et les silanes organo-fonctionnels, en particulier l’agent de couplage polaire est choisi parmi les anhydrides, les acides et les silanes organo-fonctionnels à fonctions amines ou époxydiques, de préférence l’agent de couplage polaire est choisi parmi l’anhydride maléique, l’acide maléique et le (3-aminopropyl)triéthoxysilane (APTES).
[0024] Au sens de l’invention, un silane organo-fonctionnel est un composé de formule (I)
(R’O)3.nSi(R”)n-R (I) où n est un nombre entier choisi parmi 1, 2 et 3, chaque R’ est indépendamment choisi parmi le groupe constitué d’un atome d’hydrogène, des alkyles en Ci-Cs et des acyles en Ci-Cs- chaque R” est indépendamment choisi parmi les alkyles en Ci-Cs, et
R est une chaîne carbonée présentant une fonction organique
[0025] En particulier, R est une chaîne carbonée présentant une fonction choisie parmi les fonctions amine, vinyle, époxydiques, (méth)acryliques, sulfure, alkyles et phényle.
[0026] Au sens de l’invention, on entend désigner par « fonctions (méth)acryliques » alternativement les fonctions méthacryliques et acryliques.
[0027] Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, lorsque les fibres thermoplastiques comprennent un agent de couplage polaire, R est une chaîne carbonée présentant une fonction choisie parmi les fonctions amine, époxydiques, (méth)acryliques, sulfure.
[0028] Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, et selon la nature de la chaîne carbonée R, le silane organo-fonctionnel mis en œuvre est alors un alkylalcoxysilane présentant optionnellement une fonction amine, vinyle, époxydiques, (méth)acryliques, sulfure ou phényle.
[0029] Parmi les silanes organo-fonctionnels comprenant une fonction alkyle convenant à l’invention, on peut notamment citer l’éthyltriacétoxysilane et le méthyltriacétoxysilane
[0030] Parmi les silanes organo-fonctionnels comprenant une fonction amine convenant à l’invention, on peut notamment citer le 3-aminopropyltriéthoxysilane (APTES), le 3-aminopropyltriméthoxysilane, le 3-aminopropylméthyldiéthoxysilane, le N-(2-aminoéthyl)-3-aminopropyl-triméthoxysilane, le
N-(n-butyl)-3-aminopropyltriméthoxysilane et la
N-benzyl-N’-(3-triméthoxysilyl)-l,2 éthylènediamine.
[0031] Parmi les silanes organo-fonctionnels comprenant une fonction vinyle convenant à l’invention, on peut notamment citer le vinyltriméthoxysilane et le vinyltriéthoxysilane.
[0032] Parmi les silanes organo-fonctionnels comprenant une fonction époxydique convenant à l’invention, on peut notamment citer le 3-glycidyloxypropyltriméthoxysilane (GLYMO) et le 3- glycidyloxypropyltriethoxysilane (GL YEO) .
[0033] Parmi les silanes organo-fonctionnels comprenant une fonction (méth)acrylique convenant à l’invention, on peut notamment citer le 3-méthacryloxypropyltriméthoxysilane et le 3 -acryloxypropyltriméthoxy silane .
[0034] Parmi les silanes organo-fonctionnels comprenant une fonction sulfure convenant à l’invention, on peut notamment citer le 3-mercaptopropyltriméthoxysilane.
[0035] Parmi les silanes organo-fonctionnels comprenant une fonction phényle convenant à l’invention, on peut notamment citer la
N-benzyl-N’-(3-triméthoxysilyl)-l,2 éthylènediamine.
[0036] Selon un mode de réalisation de l’invention, le silane organo-fonctionnel mis en œuvre selon l’invention est choisi parmi le 3-aminopropyltriéthoxysilane, le 3-glycidyloxypropyltriméthoxysilane et le 3-méthacryloxypropyltriméthoxysilane. De préférence, le silane organo-fonctionnel mis en œuvre selon l’invention est le 3- aminopropyltriéthoxysilane.
[0037] Selon un autre mode de réalisation de l’invention, R est choisi parmi les glycidyloxyalkyles en Ci-Cs et les aminoalkyles en Ci-Cs-
[0038] Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, les fibres de verre sont traitées avec un silane organo-fonctionnel choisi parmi les silanes organo-fonctionnels à fonction amine et les silanes organo-fonctionnels à fonction époxydique, en particulier les fibres de verres sont traitées avec un silane organo-fonctionnel choisi parmi le 3-aminopropyltriéthoxysilane, le 3 -glycidyloxypropyltriméthoxy silane et le 3 -méthacryloxypropyltriméthoxy silane et de préférence les fibres de verre sont traitées avec le (3-aminopropyl)triéthoxysilane (APTES).
[0039] Selon un deuxième aspect, l’invention se rapporte à un produit isolant acoustique et/ou thermique, obtenu à partir d’un matériau d’isolation selon l’invention.
[0040] Selon un troisième aspect, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’un matériau d’isolation selon l’invention, comprenant une première étape de mélange des fibres thermoplastiques et des fibres de verre puis une étape de chauffage.
[0041] Les fibres thermoplastiques mises en œuvre selon l’invention peuvent être choisies parmi fibres de polyoléfines, de poly(téréphtalate d’éthylène) (PET), de poly(chlorure de vinyle) (PVC), de poly(butyral de vinyle) (PVB), de polystyrène (PS), de polyuréthane (PU), de polyamide (PA) et de leurs copolymères, en particulier les fibres thermoplastiques sont choisies parmi les fibres de polyoléfines, de PET et de leurs copolymères, de préférence les fibres thermoplastiques sont choisies parmi les fibres de polypropylène (PP), de polyéthylène (PE) et de leurs copolymères.
[0042] Dans un mode de réalisation, les fibres thermoplastiques sont constituées d’une phase de thermoplastique tel que défini ci-dessus.
[0043] Dans un autre mode de réalisation de l’invention, les fibres thermoplastiques sont dites « bi- composants », c’est-à-dire qu’elles sont constituées d’au moins deux phases distinctes de thermoplastiques tels que définis ci-dessus. Par exemple, une fibre thermoplastique mise en œuvre selon ce mode de réalisation peut être constituée d’un cœur et d’une gaine ou bien de deux phases continues de thermoplastiques juxtaposées. Les méthodes d’obtention de telles fibres sont connues de l’homme de l’art et par exemple décrites dans les brevets US 4,406,850 et EP 0 011 954. De telles fibres sont également disponibles commercialement et par exemple constitutives du tissu vendu sous la dénomination FELIBENDY par la société Kuraray Kuraflex.
[0044] Ce mode de réalisation permet de sélectionner deux phases présentant des températures de fusion distinctes afin lors du procédé de fabrication du matériau isolant, de chauffer à une température supérieure à la température de fusion d’une première phase mais inférieure à celle d’une deuxième phase, de manière à ce que les fibres thermoplastiques conservent une certaine intégrité structurelle.
[0045] Selon ce mode de réalisation, l’agent de couplage polaire peut être compris dans une seule phase des fibres thermoplastiques. En particulier, lorsque les fibres thermoplastiques sont constituée d’un cœur et d’une gaine, l’agent de couplage polaire est compris dans la phase qui constitue la gaine des fibres thermoplastiques.
[0046] Un matériau d’isolation tel que décrit dans le présent texte peut contenir de 1% à 70% en poids de fibres thermoplastiques, en particulier de 3% à 50% en poids de fibres thermoplastiques, et de préférence de 5% à 30% en poids de fibres thermoplastiques par rapport au poids total du matériau d’isolation.
[0047] Un matériau d’isolation selon l’invention comprend de 5% à 30% en poids de fibres thermoplastiques par rapport au poids total du matériau d’isolation.
[0048] Les fibres thermoplastiques mises en œuvre dans un matériau d’isolation selon l’invention peuvent présenter un titre compris de 0,8 dtex à 4 dtex, en particulier de 0,9 dtex à 3 dtex et de préférence de 1 dtex à 1 ,5 dtex.
[0049] Le titre de fibres est classiquement employé dans l’industrie textile, il désigne la masse en gramme de 1000 mètres d’une fibre. Le titre est exprimé en tex (1 tex = 10'6 kg/m) ou, plus usuellement, en dtex (1 dtex = 0,1 tex).
[0050] Les fibres thermoplastiques mises en œuvre dans un matériau d’isolation selon l’invention peuvent encore présenter une longueur comprise de 2 mm à 100 mm, en particulier de 3 mm à 60 mm et de préférence de 6 mm à 20 mm.
[0051] Comme il l’est démontré dans les exemples ci-dessous, les inventeurs ont également constaté que l’adhésion des fibres de verre et thermoplastiques entre elles dans un matériau isolant selon l’invention est significativement augmentée grâce à la présence de fonctions chimiques polaires dans les fibres thermoplastiques.
[0052] Ces fonctions peuvent être introduites soit par mélange d’un agent de couplage polaire dans les fibres thermoplastiques soit par copolymérisation des thermoplastiques avec des unités monomériques polaires.
[0053] Ainsi, selon un mode de réalisation, F au moins un agent de couplage présent dans un matériau d’isolation selon l’invention est un agent de couplage polaire compris dans les fibres thermoplastiques présentes dudit matériau.
[0054] Selon ce mode de réalisation, l’agent de couplage polaire peut être choisi parmi les anhydrides, les acides et les silanes organo-fonctionnels, en particulier l’agent de couplage polaire est choisi parmi les anhydrides, les acides et les silanes organo-fonctionnels à fonctions amines ou époxydiques, de préférence l’agent de couplage polaire est choisi parmi l’anhydride maléique, l’acide maléique et le (3-aminopropyl)triéthoxysilane (APTES).
[0055] De telles fibres thermoplastiques peuvent être obtenues selon des méthodes connues de l’homme de l’art et décrites par exemple dans les demandes US 09/056,875 et WO 2009/051283 Al.
[0056] Selon un autre mode de réalisation, les fibres thermoplastiques présentes dans un matériau d’isolation selon l’invention comprennent des unités monomériques polaires.
[0057] Selon ce mode de réalisation, les unités monomériques polaires sont des unités monomériques d’alcool polyvinylique.
[0058] Par exemple, les fibres thermoplastiques mises en œuvre dans un matériau isolant selon l’invention peuvent comprendre un copolymère éthylène-alcool vinylique (EVOH).
[0059] De telles fibres thermoplastiques peuvent être obtenues selon des méthodes connues de l’homme de l’art et sont, par exemple, présentes dans le tissu vendu par la société Kuraray Kuraflex sous la dénomination FELIBENDY.
[0060] Un matériau d’isolation selon l’invention peut présenter un grammage compris de 400 g/m2 à 12000 g/m2, en particulier de 500 g/m2 à 8000 g/m2 et de préférence de 600 g/m2 à 4000 g/m2.
[0061] Un matériau d’isolation selon l’invention peut présenter une épaisseur comprise de 10 mm à 300 mm, en particulier de 15 mm à 200 mm et de préférence de 20 mm à 100 mm.
[0062] Un matériau d’isolation selon l’invention peut présenter une conductivité thermique comprise de 0,025 W/m.K à 0,050 W/m.K, en particulier de 0,028 W/m.K à 0,048 W/m.K et de préférence de 0,030 W/m.K à 0,045 W/m.K.
[0063] Ces valeurs de conductivité thermiques sont obtenues par des mesures conformément aux normes NF-EN-12667 et NF-EN-12939.
[0064] L’invention a également pour objet un produit isolant acoustique et/ou thermique comprenant un matériau d’isolation selon l’invention.
[0065] Un tel produit se présente notamment sous la forme de rouleaux ou de panneaux.
[0066] Il peut être employé par exemple dans des bâtiments, dans l’industrie ou dans des moyens de transport, notamment ferroviaire ou maritime. Le produit selon l’invention peut être employé pour isoler thermiquement tout type de bâtiments, tertiaires ou d’habitation (collective ou individuelle). Il peut par exemple être utilisé dans des systèmes d’isolation par l’extérieur, pour l’isolation de maisons à ossature bois, dans des panneaux sandwichs, dans des conduits de ventilation etc...
[0067] L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’un matériau d’isolation selon l’invention, comprenant une première étape de mélange des fibres thermoplastiques et des fibres de verre puis une étape de chauffage.
[0068] L’étape de chauffage d’un procédé selon l’invention peut comprendre un chauffage à une température comprise de 90°C à 260°C, en particulier comprise de 100°C à 250°C et de préférence de 110°C à 240°C.
[0069] Dans le mode de réalisation dans lequel les fibres thermoplastiques sont dites « bi- composants », la température de l’étape de chauffage est notamment choisie en fonction des températures de fusion des composants. Ainsi, la température de l’étape de chauffage est de préférence supérieure à la température de fusion d’une première phase de la fibre thermoplastique et inférieure à la température de fusion d’une deuxième phase de la fibre thermoplastique.
[0070] Les exemples qui suivent illustrent l’invention de manière non-limitative.
Exemples
[0071] Afin de mesurer l’adhésion entre les fibres thermoplastiques et les fibres de verre des échantillons de ces matériaux sont préparés. Pour chaque mesure, trois plaques de verre, classiquement utilisées pour l’observation au microscope d’échantillons et un voile polymérique
composé de fibres constituées d’un cœur de polypropylène et d’une gaine de polyéthylène sont utilisés.
[0072] Le voile polymérique peut être obtenu à partir du composé commercial FELIBENDY vendu par la société Kuraray Kuraflex. Les voiles utilisés dans les exemples ci-dessous ont une épaisseur comprise de 0,1 mm à 1 mm ainsi qu’un grammage d’environ 140 g/m2.
[0073] Les plaques de verre sont nettoyées à l’eau puis à l’éthanol et les éventuels résidus organiques sont éliminés à l’aide de la flamme d’un brûleur.
[0074] Pour chaque mesure, les échantillons sont obtenus en disposant les verticalement selon 3 couches :
- une première couche constituée de deux plaques de verre, une plaque supérieure et une plaque inférieure, adjacentes par leurs largeurs,
- une deuxième couche constituée du voile polymérique, recouvrant partiellement les plaques de verre de la première couche de manière à les chevaucher, et
- une troisième couche constituée d’une plaque de verre, recouvrant le voile polymérique de la deuxième couche.
[0075] Les échantillons ainsi obtenus subissent une étape de cuisson dans un four pendant 10 min à 140°C.
[0076] L’adhésion entre les matériaux est ensuite mesurée à l’aide d’une machine de traction, de référence Instron 5965L9952, cellule 2580/2kN, déplaçant la plaque supérieure, prise dans le mors mobile de la machine à une vitesse de 2 mm/min. La force maximale mesurée est considérée comme la force de rupture du système.
[0077] Le tableau 1 ci-dessous présente les différents systèmes étudiés ainsi que les forces de rupture mesurées moyennes pour chacun d’eux, mesurées lors de quatre essais.
Tableau 1
[0078] Pour les exemples 1 et 3 selon l’invention, le traitement de surface du verre au silane organo- fonctionnel est réalisé après les étapes de nettoyage décrites ci-dessus à l’aide d’un papier imbibé de (3-aminopropyl)triéthoxysilane (APTES), passé à la surface des plaques de verre ensuite mises en contact avec le voile polymérique.
[0079] Pour les exemples 2 et 3 selon l’invention, un voile polymérique comprenant en outre de l’anhydride maléique dispersé dans les fibres thermoplastiques est utilisé.
[0080] En comparant les forces de ruptures mesurées pour l’exemple 1 selon l’invention avec celles de l’exemple comparatif 4 ou en comparant les forces de ruptures mesurées pour l’exemple 3 selon l’invention avec celles de l’exemple 2 selon l’invention, il apparait clairement que le traitement de surface du verre au silane organo-fonctionnel, ici l’APTES, permet de significativement améliorer l’adhésion de substrats de verre et de fibres thermoplastiques entre eux.
[0081] De plus, en comparant les forces de ruptures mesurées pour l’exemple 2 selon l’invention avec celles de l’exemple comparatif 4, il apparait également que la présence d’un agent de couplage polaire, ici l’anhydride maléique, dans les fibres thermoplastiques permet de significativement améliorer l’adhésion de substrats de verre et de fibres thermoplastiques entre eux.
[0082] En outre, il est également à noter que, pour l’exemple 3 selon l’invention, il n’est pas possible de désassembler les plaques de verre et le voile polymérique sans rompre le verre. En effet, la rupture se produit au sein du voile thermoplastique et non à l’interface avec les plaques de verre. La force de rupture mesurée est alors uniquement représentative de la cohésion du voile polymérique et non de l’adhésion de celui-ci aux plaques de verres. La force de rupture représentative de l’adhésion entre le voile polymérique et les plaques de verres est donc en réalité plus élevée que celle mesurée. Il est ainsi mis en évidence que la présence combinée d’agents de couplage sous la forme d’un silane organo-fonctionnel utilisé dans le traitement de surface de substrats de verre et d’un agent de couplage polaire présent dans les fibres thermoplastiques permet également de grandement améliorer cette adhésion.
[0083] En conclusion, les résultats présentés dans le tableau 1 ci-dessus, démontrent donc qu’un agent de couplage permet une augmentation significative de l’adhésion de substrats de verre avec des fibres thermoplastiques. Cet agent de couplage peut prendre la forme d’un silane organo- fonctionnel introduit par traitement de surface d’un substrat de verre ou d’un agent de couplage polaire présent dans les fibres thermoplastiques. En particulier, l’adhésion est maximale lorsque
sont présents en tant qu’agents de couplage un silane organo -fonctionnel introduit par traitement de surface du verre et d’un agent de couplage polaire dans les fibres thermoplastiques.
Claims
1. Matériau d’isolation comprenant des fibres de verre, au moins un agent de couplage et de 5 % à 30 % en poids fibres thermoplastiques par rapport au poids total du matériau.
2. Matériau d’isolation selon la revendication précédente, dans lequel au moins un agent de couplage est un silane organo-fonctionnel avec lequel sont traitées les fibres de verre.
3. Matériau d’isolation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un agent de couplage est un agent de couplage polaire compris dans les fibres thermoplastiques .
4. Matériau d’isolation selon la revendication précédente, dans lequel l’agent de couplage polaire est choisi parmi les anhydrides, les acides et les silanes organo-fonctionnels, en particulier l’agent de couplage polaire est choisi parmi les anhydrides, les acides et les silanes organo-fonctionnels à fonctions amines ou époxydiques, de préférence l’agent de couplage polaire est choisi parmi l’anhydride maléique, l’acide maléique et le (3- aminopropyl)triéthoxy silane (APTES) .
5. Matériau d’isolation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fibres thermoplastiques comprennent des unités monomériques polaires.
6. Matériau d’isolation selon la revendication précédente, dans lequel les unités monomériques polaires sont des unités monomériques d’alcool polyvinylique.
7. Matériau d’isolation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fibres thermoplastiques sont choisies parmi les fibres de polyoléfines, de poly(téréphtalate d’éthylène) (PET), de poly(chlorure de vinyle) (PVC), de poly(butyral de vinyle) (PVB), de polystyrène (PS), de polyuréthane (PU), de polyamide (PA) et de leurs copolymères, en particulier les fibres thermoplastiques sont choisies parmi les fibres de polyoléfines, de PET et de leurs copolymères, de préférence les fibres thermoplastiques sont choisies parmi les fibres de polypropylène (PP), de polyéthylène (PE) et de leurs copolymères.
8. Matériau d’isolation l’une quelconque des revendications précédentes présentant une conductivité thermique comprise de 0,025 W/m.K à 0,050 W/m.K, en particulier de 0,028 W/m.K à 0,048 W/m.K et de préférence de 0,030 W/m.K à 0,045 W/m.K.
9. Matériau d’isolation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fibres thermoplastiques présentent un titre compris de 0,8 dtex à 4 dtex, en particulier de 0,9 dtex à 3 dtex et de préférence de 1 dtex à 1 ,5 dtex
10. Matériau d’isolation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fibres thermoplastiques présentent une longueur comprise de 2 mm à 100 mm, en particulier de 3 mm à 60 mm et de préférence de 6 mm à 20 mm.
Matériau d’isolation selon l’une quelconque des revendications 2 à 10, dans lequel les fibres de verre sont traitées avec un silane organo-fonctionnel choisi parmi les silanes organo- fonctionnels à fonction amine et les silanes organo-fonctionnels à fonction époxydique, en particulier les fibres de verre sont traitées avec un silane organo-fonctionnel choisi parmi le 3-aminopropyltriéthoxysilane, le 3-glycidyloxypropyltriméthoxysilane et le
3-méthacryloxypropyltriméthoxysilane et de préférence les fibres de verre sont traitées avec le (3-aminopropyl)triéthoxysilane (APTES). Matériau d’isolation selon l’une quelconque des revendications précédentes, présentant un grammage compris de 400 g/m2 à 12000 g/m2, en particulier de 500 g/m2 à 8000 g/m2 et de préférence de 600 g/m2 à 4000 g/m2. Matériau d’isolation selon l’une quelconque des revendications précédentes, présentant une épaisseur comprise de 10 mm à 300 mm, en particulier de 15 mm à 200 mm et de préférence de 20 mm à 100 mm. Produit isolant acoustique et/ou thermique, comprenant un matériau d’isolation selon l’une quelconque des revendications précédentes. Procédé de fabrication d’un matériau d’isolation selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, comprenant une première étape de mélange des fibres thermoplastiques et des fibres de verre puis une étape de chauffage.
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| CA3240829A1 (fr) | 2023-08-03 |
| AU2023213129A1 (en) | 2024-06-20 |
| FR3132112A1 (fr) | 2023-07-28 |
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