Matériau composite du type panneaux sandwich autoportants

Description

[0001] La présente invention concerne un matériau composite du type panneau sandwich autoportant, utilisable en particulier comme élément de couverture préfabriqué pour les bâtiments.

[0002] On connaît des panneaux sandwich autopor- tants constitués d'une âme isolante en mousse de polyuréthane. ou de polyisocyanurate comprise entre une feuille métallique, par exemple en acier nervuré, et une feuille de revêtement d'étanchéité. Ces panneaux sont utilisés dans l'industrie du bâtiment. Ils sont notamment fabriqués par un procédé continu consistant à dérouler et conformer une feuille d'acier, à dérouler simultanément une feuille de revêtement d'étanchéité, à injecter entre les deux feuilles un polyol, un isocyanate et un agent d'expansion, à provoquer en continu la polymérisation et l'expansion de la résine et à découper à la dimension désirée le panneau obtenu. Un procédé de ce genre est par exemple décrit dans le FR-A-2 003 281.

[0003] Comme feuille de revêtement d'étanchéité, on utilise avantageusement une feuille de bitume ou de mélange de bitume et d'élastomère armée (c'est-à-dire comportant en son épaisseur une armature constituée par exemple par un voile de fibres de verre). Toutefois, les panneaux sandwich ainsi réalisés présentent fréquemment des défauts de surface correspondant à l'apparition de plis ou de cloques à la surface de la feuille d'étanchéité. On peut invoquer plusieurs raisons pour expliquer l'origine de ces défauts : dégagement dans la mousse de l'agent d'expansion ou de C0₂ par action de traces d'eau sur l'isocyanate, retrait de la mousse au moment du refroidissement lors de la fabrication, adhérence insuffisante entre la couche d'étanchéité et la mousse. Ces défauts apparaissent soit à l'issue de la fabrication, soit ultérieurement en cours de stockage ou après mise en oeuvre. Ils sont particulièrement gênants dans la mesure où ils nuisent à l'aspect de surface et/ou à la longévité des couvertures réalisées, en entraînant des désordres même après application de la couche finale d'étanchéité.

[0004] Une solution qui n'est pas sans inconvénient a été proposée par la demande de brevet allemand DE-A-1 459951. Dans cette solution, une feuille ajourée ininflammable est interposée entre un support de béton ou autre et une couche de matière plastique bitumineuse, et elle est chauffée pour provoquer un collage par zones d'ajourage, une couche d'air subsistant entre le support et la feuille ininflammable, plus exactement entre le support et les parties pleines de la feuille ajourée. Cette solution présente l'inconvénient d'être complexe dans sa mise en ceuvre.

[0005] La présente invention concerne un nouveau matériau composite qui peut être obtenu en continu sous forme de panneau sans présenter les défauts de surface constatés dans la technique antérieure. Il offre en outre une adhérence améliorée de la feuille de revêtement d'étanchéité à la mousse.

[0006] Le matériau composite du type panneau sandwich selon l'invention comprend une âme isolante en mousse de polyuréthane ou de polyisocyanurate située entre une feuille rigide et une feuille de revêtement d'étanchéité à base de bitume et il est caractérisé en ce qu'il comprend, entre la feuille d'étanchéité et l'âme isolante en mousse, une couche de matériau fibreux.

[0007] L'âme isolante des panneaux sandwich selon l'invention est constituée, comme il est connu en soi, de mousse rigide de polyuréthane ou de polyisocyanu rate.

[0008] Les mousses de polyuréthane sont des matériaux alvéolaires à cellules fermées résultant de la réaction d'un polyester-polyol ou d'un polyéther-polyol sur un diisocyanate ou un polyisocyanate, l'expansion se faisant au moyen d'un liquide à bas point d'ébullition. En pratique, la mousse s'obtient en mélangeant deux constituants liquides :

- un diisocyanate ou un prépolymère de diisocyanate,

- un prémélange fait de : un polyol, un agent d'expansion, un catalyseur (pour régler la réactivité), un agent tensio-actif (pour régler la structure cellulaire), éventuellement des additifs pour améliorer la résistance au feu.

[0009] Les diisocyanates généralement utilisés sont le toluène-diisocyanate (TDI), le diphényl-méthane- diisocyanate (MDI), le polyméthylène-polyphényl-isocyanate (PAPI). Les polyols utilisés sont des composés à fonctions hydroxyles obtenus soit par estérification de polyacides avec les polyols (polyesters saturés) soit par action de polyols sur l'oxyde de propylène (polyéthers). L'agent d'expansion est habituellement le trichlorofluoro- méthane ou fréon 11. L'eau agit sur les fonctions isocyanates avec dégagement de C0₂ qui participe à l'expansion. Le catalyseur est généralement une amine tertiaire.

[0010] Les mousses de polyisocyanurate sont obtenues en diminuant la quantité de polyol et en utilisant des catalyseurs spécifiques provoquant une trimérisation de molécules d'isocyanates.

[0011] La feuille rigide utilisée pour la fabrication des panneaux sandwich conformes à l'invention est par exemple constituée par une feuille d'acier nervuré de quelques dixièmes de millimètres à quelques millimètres d'épaisseur. Au lieu d'acier il peut être utilisé une feuille de matière plastique rigide ou d'un autre métal.

[0012] La feuille de revêtement d'étanchéité est formée à partir de bitumes de distillation ou de bitumes oxydés ou de mélanges de bitume et d'élastomère connus en soi. Les mélanges de bitume et d'élastomère comprennent par exemple 3 à 15 % d'un élastomère tel que caoutchouc butadiène-styrène, caoutchouc nitrile, terpolymère éthylène- propylène-diène monomère, polynorbornène, ou bien 10 à 15% de polypropylène. La feuille de revêtement d'étanchéité peut être armée c'est-à-dire comprendre dans son épaisseur un matériau fibreux tel qu'un voile de fibres de verre ou un mat de fibres polyesters.

[0013] La couche de matériau fibreux utilisée selon l'invention comprend des fibres minérales (fibres de verre, fibres d'amiante) et/ou organiques (fibres synthétiques, etc..). Par exemple on utilise avantageusement un mat de fibres de polyesters.

[0014] La couche de matériau fibreux peut être continue, c'est-à-dire interposée entre la feuille de revêtement d'étanchéité et la mousse sur toute leur surface, ou bien discontinue (par exemple présentant des perforations), c'est-à-dire permettant des surfaces de contact direct entre la feuille de revêtement d'étanchéité et la mousse.

[0015] Ainsi, contrairement à l'art antérieur où l'on utilisait une feuille souple armée comportant une armature noyée dans le bitume, on utilise selon l'invention une feuille de revêtement d'étanchéité comportant une couche de bitume déposée sur une des faces de l'armature, l'autre face de l'armature venant au contact de l'isolant. Ceci améliore d'une part, notablement l'adhérence de la feuille d'étanchéité sur la mousse (la contrainte à la rupture et la force de pelage sont considérablement augmentées) et joue le rôle de couche d'évacuation des gaz provenant de la mousse. Par ailleurs, l'armature ainsi déposée absorbe les variations dimensionnelles dues au retrait de polymérisation et aux sollicitations thermiques en cours d'utilisation.

[0016] Pour fabriquer les panneaux selon l'invention, on déroule et/ou conforme en continu une feuille rigide, on déroule simultanément une feuille de revêtement d'étanchéité, éventuellement armée, à base de bitume, on injecte en continu la mousse de polyuréthane ou de polyisocyanurate entre la feuille rigide et la feuille de revêtement d'étanchéité et on déroule simultanément en continu une couche de matériau fibreux entre la mousse et la feuille de revêtement d'étanchéité. Ensuite on conforme le panneau à l'épaisseur voulue, on provoque le durcissement de la mousse et enfin on découpe les éléments de panneaux à la longueur désirée.

[0017] Au lieu de dérouler simultanément la feuille de revêtement d'étanchéité et la couche de matériau fibreux, on peut, préalablement déposer la couche de matériau fibreux sur la feuille de revêtement d'étanchéité et dérouler en continu l'ensemble ainsi formé, la surface libre de la couche de matériau fibreux venant au contact de la mousse.

[0018] L'exemple suivant a pour but d'illustrer l'invention.

Exemple 1

[0019] Pour fabriquer un panneau sandwich selon l'invention, on a conformé une feuille d'acier de 1 mm d'épaisseur par formation de nervures longitudinales et on a déroulé parallèlement à cette feuille, à une distance de 60 mm, une couche de bitume oxydé déposée sur une feuille de polyester non tissé ayant une masse au m² de 150 grammes. Entre la feuille de polyester et la tôle d'acier, on a injecté une mousse obtenue à partir d'un mélange de 44 parties de polyéther-polyol. 155 parties de polyméthylène-polyphényl-isocyanate (PAPI) et 31 parties de fréon 11.

[0020] Le panneau ainsi obtenu présente un bel état de surface, en particulier sans présence de plis ou de cloques.

[0021] Sur un échantillon de ce panneau, on a mesuré l'adhérence de la feuille de bitume à la mousse. Pour une vitesse d'arrachement de 1 mm/mn, la contrainte à la rupture était de 0,8 daN/cm², alors que sur un panneau analogue fabriqué selon la technique de l'art antérieur, elle est dans les mêmes conditions de 0,4 daN/cm2.

[0022] Sur un échantillon du même panneau, on a mesuré la force de pelage à 90° de la couche de bitume. Pour une vitesse de traction de 100 mm/mn, la force de décohésion du bitume, sur un échantillon de 10 cm de largeur, était de 110 newtons. Sur un échantillon de panneau analogue fabriqué selon l'art antérieur, la force de décohésion du bitume, mesurée dans les mêmes conditions, est de 60 newtons.

[0023] Un échantillon du même panneau a été soumis à un essai de vieillissement artificiel à 70 °C pendant 120 heures. La teneur en C0₂ de la mousse qui était de 0,5 % avant vieillissement est bombée à 0,05% après vieillissement, ce qui montre que les gaz formés se. sont évacués. Le panneau vieilli ne présente pas de défauts de surface tels que plis ou cloques. A titre de comparaison, sur un panneau de l'art antérieur soumis au même vieillissement, la teneur en C0₂ de la mousse (0,5 %) a légèrement augmenté au cours de l'essai et des cloques sont apparues en surface.

Revendications

1. Matériau composite du type panneau sandwich autoportant préfabriqué constitué par une âme isolante en mousse de polyuréthane ou de polyisocyanurate située entre une feuille rigide et une feuille de revêtement d'étanchéité, éventuellement armée, à base de bitume, caractérisé en ce qu'il comprend entre la feuille de revêtement d'étanchéité et l'âme isolante en mousse, une couche de matériau fibreux.

2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de matériau fibreux présente des perforations.

Claims

1. Composite material of the prefabricated self- supporting sandwich panel type, consisting of an insulating core made of polyurethane or polyisocyanurate foam situated between a rigid sheet and an optionally reinforced, bitumen- based sealing coat sheet, characterized in that it comprises a layer of fibrous material between the sealing coat sheet and the foam insulating core.

2. Material according to Claim 1, characterized in that the layer of fibrous material has perforations.

Ansprüche

1. Zusammengesetztes Material in Form von selbsttragenden vorgefertigten Verbund-Platten, das gebildet ist durch einen isolierenden Kern aus Polyuretan- oder Polyisozyanid-Schaum, der zwischen einer starren Tafel und einer eventuell armierten Dichtheits-Verkeidungstafel auf Bitumengrundlage gelegen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Material zwischen der Dichtheits-Verkleidungstafel und dem Isolierkern aus Schaum eine Lage aus Fasermaterial umfaßt.

2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage aus Fasermaterial Lochungen aufweist.