CA3224071A1 - Produit comprenant une laine minerale a souffler - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un produit d'isolation thermique comprenant une laine minérale, la laine minérale comprenant des fibres minérales, les fibres présentant une distribution d'une population de longueurs de fibre telle que la longueur de fibre médiane en nombre de la distribution est inférieure ou égale à 2 mm, et qu'au moins 10 % de la population en nombre présente une longueur de fibre strictement supérieure à 1,5 mm et préférentiellement strictement supérieure à 2,0 mm, le produit comprenant au moins un additif, le produit présentant un taux massique de la totalité du ou des additifs compris entre 0,4 % et 1,2 % inclus, notamment compris entre 0,6 % et 1 % inclus.
Description
DESCRIPTION
TITRE : PRODUIT COMPRENANT UNE LAINE MINERALE A SOUFFLER
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un produit d'isolation thermique et/ou acoustique comprenant une laine minérale à souffler, préférentiellement une laine de verre, ainsi qu'un revêtement obtenu par le soufflage d'un tel produit.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Il est connu d'isoler thermiquement et/ou acoustiquement une paroi d'un bâtiment, par exemple un mur, un sol ou un plancher, en déposant une laine de verre soufflée au contact de la paroi. Une laine de verre compressée dans un sac subit une première expansion lors de l'ouverture du sac. La laine de verre est ensuite introduite dans un dispositif configure pour souffler la laine de verre, comprenant par exemple une cardeuse, dans lequel la laine de verre est soumise à une deuxième expansion. La laine de verre est ensuite transportée depuis la cardeuse jusqu'à la paroi à isoler dans un conduit pneumatique. Cette méthode permet de recouvrir de laine de verre une paroi présentant une morphologie irrégulière. Cette méthode permet également de réduire le volume de la laine de verre entre sa production et son utilisation.
Toutefois, lors du dépôt de la laine de verre sur la paroi, une partie significative de la laine de verre peut être dispersée dans l'atmosphère ambiant. La partie dispersée dans l'atmosphère est qualifiée de poussière -de laine de verre. Cette poussière présente un problème de confort de l'utilisateur lors du soufflage de la laine de verre.
Il est connu de réduire la quantité de poussières émises lors du soufflage de la laine de verre et ainsi d'augmenter le confort de l'utilisateur en ajoutant à
la laine de verre une huile minérale.
Toutefois, l'ajout d'huile minérale dans la laine de verre entraîne une augmentation de la conductivité thermique A de la laine de verre soufflée, ce
TITRE : PRODUIT COMPRENANT UNE LAINE MINERALE A SOUFFLER
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un produit d'isolation thermique et/ou acoustique comprenant une laine minérale à souffler, préférentiellement une laine de verre, ainsi qu'un revêtement obtenu par le soufflage d'un tel produit.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Il est connu d'isoler thermiquement et/ou acoustiquement une paroi d'un bâtiment, par exemple un mur, un sol ou un plancher, en déposant une laine de verre soufflée au contact de la paroi. Une laine de verre compressée dans un sac subit une première expansion lors de l'ouverture du sac. La laine de verre est ensuite introduite dans un dispositif configure pour souffler la laine de verre, comprenant par exemple une cardeuse, dans lequel la laine de verre est soumise à une deuxième expansion. La laine de verre est ensuite transportée depuis la cardeuse jusqu'à la paroi à isoler dans un conduit pneumatique. Cette méthode permet de recouvrir de laine de verre une paroi présentant une morphologie irrégulière. Cette méthode permet également de réduire le volume de la laine de verre entre sa production et son utilisation.
Toutefois, lors du dépôt de la laine de verre sur la paroi, une partie significative de la laine de verre peut être dispersée dans l'atmosphère ambiant. La partie dispersée dans l'atmosphère est qualifiée de poussière -de laine de verre. Cette poussière présente un problème de confort de l'utilisateur lors du soufflage de la laine de verre.
Il est connu de réduire la quantité de poussières émises lors du soufflage de la laine de verre et ainsi d'augmenter le confort de l'utilisateur en ajoutant à
la laine de verre une huile minérale.
Toutefois, l'ajout d'huile minérale dans la laine de verre entraîne une augmentation de la conductivité thermique A de la laine de verre soufflée, ce
2 qui diminue les performances thermiques et/acoustiques de la laine de verre soufflée.
A cet effet, le document US 2017 0198472 décrit une laine de verre dans laquelle le taux massique d'huile minérale a été diminué au regard de l'art antérieur. Le taux massique d'huile minérale de la laine minérale décrite dans le document US 2017 0198472 est compris entre 0,1 % et 0,6 % de la masse totale de la laine minérale.
Toutefois, la laine de verre décrite par le document US 2017 0198472 présente une conductivité thermique élevée pour une densité prédéterminée de laine de verre installée sur une paroi. De plus, la laine de verre décrite entraîne une quantité importante de poussières dispersées dans l'atmosphère ambiant lors de son soufflage. Ainsi, il existe un besoin de produire une laine de verre présentant à la fois une conductivité thermique basse pour une densité de laine de verre installée prédéterminée et un confort de pose de l'utilisateur élevé.
EXPOSE DE L'INVENTION
Un but de l'invention est de proposer un produit d'isolation thermique et/ou acoustique présentant conductivité thermique inférieure ou égale aux conductivités thermiques des laines minérales connues, tout en minimisant la quantité de poussières émises lors de l'installation du produit par un utilisateur.
Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un produit d'isolation thermique et/ou acoustique comprenant une laine minérale, la laine minérale comprenant des fibres minérales et étant adaptée à être soufflée, dans lequel :
- les fibres présentent une distribution d'une population de longueurs de fibre telle que la longueur de fibre médiane en nombre de la distribution est inférieure ou égale à 2 mm, et qu'au moins 10 % de la population en nombre présente une longueur de fibre strictement supérieure à 1,5 mm, notamment strictement supérieure à 2,0 mm, et préférentiellement strictement supérieure à 2,5 mm, - le produit comprend au moins un additif, le produit présentant un taux massique de la totalité du ou des additifs compris entre 0,4 % et 1,2 %
inclus,
A cet effet, le document US 2017 0198472 décrit une laine de verre dans laquelle le taux massique d'huile minérale a été diminué au regard de l'art antérieur. Le taux massique d'huile minérale de la laine minérale décrite dans le document US 2017 0198472 est compris entre 0,1 % et 0,6 % de la masse totale de la laine minérale.
Toutefois, la laine de verre décrite par le document US 2017 0198472 présente une conductivité thermique élevée pour une densité prédéterminée de laine de verre installée sur une paroi. De plus, la laine de verre décrite entraîne une quantité importante de poussières dispersées dans l'atmosphère ambiant lors de son soufflage. Ainsi, il existe un besoin de produire une laine de verre présentant à la fois une conductivité thermique basse pour une densité de laine de verre installée prédéterminée et un confort de pose de l'utilisateur élevé.
EXPOSE DE L'INVENTION
Un but de l'invention est de proposer un produit d'isolation thermique et/ou acoustique présentant conductivité thermique inférieure ou égale aux conductivités thermiques des laines minérales connues, tout en minimisant la quantité de poussières émises lors de l'installation du produit par un utilisateur.
Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un produit d'isolation thermique et/ou acoustique comprenant une laine minérale, la laine minérale comprenant des fibres minérales et étant adaptée à être soufflée, dans lequel :
- les fibres présentent une distribution d'une population de longueurs de fibre telle que la longueur de fibre médiane en nombre de la distribution est inférieure ou égale à 2 mm, et qu'au moins 10 % de la population en nombre présente une longueur de fibre strictement supérieure à 1,5 mm, notamment strictement supérieure à 2,0 mm, et préférentiellement strictement supérieure à 2,5 mm, - le produit comprend au moins un additif, le produit présentant un taux massique de la totalité du ou des additifs compris entre 0,4 % et 1,2 %
inclus,
3 wo 2023/002136 notamment compris entre 0,6 % et 1 % inclus et préférentiellement compris entre 0,7 et 0,9 % inclus.
La présente invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en l'une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles :
- la longueur de fibre médiane en nombre de la distribution est inférieure ou égale à 1,5 mm et préférentiellement à 1 mm, - la laine minérale est une laine de verre, - le produit présente une masse volumique comprise entre 100 kg.m-3 et 180 kg.m-3 inclus, notamment comprise entre 120 kg.m-3 et 160 kg.m-3 inclus et préférentiellement comprise entre 140 kg.m-3 et 160 kg.m-3 inclus, - le ou les additifs comprennent au moins un additif choisi parmi un additif anti-poussière, un additif hydrophobant, un additif antistatique et un colorant, - le ou les additifs comprennent un additif antistatique, un taux massique de l'additif antistatique étant compris entre 0,01 % et 0,30 % inclus, notamment entre 0,02 % et 0,20 % inclus, et préférentiellement entre 0,05 % et 0,15 %
inclus, - le ou les additifs comprennent un additif antistatique, l'additif antistatique étant choisi parmi un ammonium tertiaire, un ammonium quaternaire, et un polyéthylène glycol, - le ou les additifs comprennent un additif hydrophobant, un taux massique de l'additif hydrophobant est compris entre 0,05 % et 0,4 % inclus, - une longueur moyenne des fibres en nombre des fibres est comprise entre 0,5 mm et 1,5 mm inclus, - un diamètre médian pondéré en volume des fibres est compris entre 5 pm et 15 pm inclus, notamment compris entre 6 pm et 12 pm inclus, et préférentiellement compris entre 7 pm et 10 pm inclus, - la longueur médiane en nombre des fibres est comprise entre 300 prrl et 700 pm, - le produit est apte à présenter, après avoir été soufflé, un facteur de performance thermique % compris entre 0,45 W.kg.K 1.m 4 et 0,8 W.kg.K 1.m 4, et notamment entre 0,5 W.kg.K-1.m-4 et 0,75 W.kg.K-1.m-4, - la laine minérale présente un micronaire compris entre 4 L/ min et 9 L/min,
La présente invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en l'une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles :
- la longueur de fibre médiane en nombre de la distribution est inférieure ou égale à 1,5 mm et préférentiellement à 1 mm, - la laine minérale est une laine de verre, - le produit présente une masse volumique comprise entre 100 kg.m-3 et 180 kg.m-3 inclus, notamment comprise entre 120 kg.m-3 et 160 kg.m-3 inclus et préférentiellement comprise entre 140 kg.m-3 et 160 kg.m-3 inclus, - le ou les additifs comprennent au moins un additif choisi parmi un additif anti-poussière, un additif hydrophobant, un additif antistatique et un colorant, - le ou les additifs comprennent un additif antistatique, un taux massique de l'additif antistatique étant compris entre 0,01 % et 0,30 % inclus, notamment entre 0,02 % et 0,20 % inclus, et préférentiellement entre 0,05 % et 0,15 %
inclus, - le ou les additifs comprennent un additif antistatique, l'additif antistatique étant choisi parmi un ammonium tertiaire, un ammonium quaternaire, et un polyéthylène glycol, - le ou les additifs comprennent un additif hydrophobant, un taux massique de l'additif hydrophobant est compris entre 0,05 % et 0,4 % inclus, - une longueur moyenne des fibres en nombre des fibres est comprise entre 0,5 mm et 1,5 mm inclus, - un diamètre médian pondéré en volume des fibres est compris entre 5 pm et 15 pm inclus, notamment compris entre 6 pm et 12 pm inclus, et préférentiellement compris entre 7 pm et 10 pm inclus, - la longueur médiane en nombre des fibres est comprise entre 300 prrl et 700 pm, - le produit est apte à présenter, après avoir été soufflé, un facteur de performance thermique % compris entre 0,45 W.kg.K 1.m 4 et 0,8 W.kg.K 1.m 4, et notamment entre 0,5 W.kg.K-1.m-4 et 0,75 W.kg.K-1.m-4, - la laine minérale présente un micronaire compris entre 4 L/ min et 9 L/min,
4 wo 2023/002136 Un autre aspect de l'invention est un revêtement d'isolation thermique et/ou acoustique obtenu par un soufflage d'un produit selon un mode de réalisation de l'invention, le revêtement présentant un facteur de performance thermique % compris entre 0,45 W.kg.K-1.m-4 et 0,8 W.kg.K-1.m-4, et notamment entre 0,5 W. kg. K-1.m-4 et 0,75 W. kg. K-1. m-4.
Avantageusement, le revêtement présente une masse volumique soufflée comprise entre 5 kg/m3et 18 kg/m3 inclues, notamment comprise entre 7 kg/m3 et 12 kg/m3 inclues.
Avantageusement, le revêtement présente une conductivité thermique comprise entre 35 mW.m 1.K 1 et 55 mW.m 1.K 1 inclues, notamment comprise entre 40 mW.m-1.K-1 et 52 mW.m-1.K-1 indues, et préférentiellement comprise entre 43 mW.m 1.K 1 et 49 mW.m 1.K 1 inclues.
Un autre aspect de l'invention est une utilisation d'un produit selon un mode de réalisation de l'invention pour l'isolation thermique et/ou acoustique d'une paroi d'un bâtiment.
DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
[Fig. 1] - la figure 1 illustre une distribution d'une population de longueurs de fibres d'un produit selon un mode de réalisation de l'invention, [Fig. 2] - la figure 2 illustre schématiquement une installation de production d'un produit isolant selon un mode de réalisation de l'invention, [Fig. 3] - la figure 3 illustre la charge moyenne intégrée des fibres minérales d'un produit selon un mode de réalisation de l'invention, soufflé.
[Fig. 4] - la figure 4 illustre la variation de la consommation d'un revêtement avec le taux massique de la totalité des additifs et la distribution de longueurs de fibre.
Avantageusement, le revêtement présente une masse volumique soufflée comprise entre 5 kg/m3et 18 kg/m3 inclues, notamment comprise entre 7 kg/m3 et 12 kg/m3 inclues.
Avantageusement, le revêtement présente une conductivité thermique comprise entre 35 mW.m 1.K 1 et 55 mW.m 1.K 1 inclues, notamment comprise entre 40 mW.m-1.K-1 et 52 mW.m-1.K-1 indues, et préférentiellement comprise entre 43 mW.m 1.K 1 et 49 mW.m 1.K 1 inclues.
Un autre aspect de l'invention est une utilisation d'un produit selon un mode de réalisation de l'invention pour l'isolation thermique et/ou acoustique d'une paroi d'un bâtiment.
DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
[Fig. 1] - la figure 1 illustre une distribution d'une population de longueurs de fibres d'un produit selon un mode de réalisation de l'invention, [Fig. 2] - la figure 2 illustre schématiquement une installation de production d'un produit isolant selon un mode de réalisation de l'invention, [Fig. 3] - la figure 3 illustre la charge moyenne intégrée des fibres minérales d'un produit selon un mode de réalisation de l'invention, soufflé.
[Fig. 4] - la figure 4 illustre la variation de la consommation d'un revêtement avec le taux massique de la totalité des additifs et la distribution de longueurs de fibre.
5 wo 2023/002136 Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
DEFI NIT IONS
On entend par facteur de performance thermique z - le produit de la conductivité thermique A, exprimé en W.m-1. K-1, et de la masse volumique p d'un produit selon un mode de réalisation de l'invention soufflé, exprimée en kg/m3. Le facteur de performance thermique x est, de manière connue, représentatif de la quantité de laine minérale à souffler pour obtenir une résistance thermique R prédéterminée sur une paroi. Ainsi, la performance thermique de la laine minérale peut être déterminée par le produit de la résistance thermique R prédéterminée et du facteur de performance thermique X.
On entend par - soufflage - d'une laine minérale un soufflage défini par la norme EN 14064-1 :2007, et préférentiellement défini par le document - Cahier Technique 8, Confection des éprouvettes d'essais pour les produits en vrac, Indice de révision C, date de mise en application : 01/07/2019, ACERMI -, se référant à l'annexe C.2.1 de la norme EN 14064-1 :2007.
La conductivité thermique est mesurée selon la mesure définie dans le document Cahier Technique 8, Confection des éprouvettes d'essais pour les produits en vrac, Indice de révision C, date de mise en application :
01/07/2019, ACERMI , se référant à la norme EN 14064-1 :2007.
On entend par masse volumique - d'une laine minérale la masse de laine minérale mesurée dans un contenant pleinement rempli par la laine minérale, divisée par le volume du contenant. Dans le cas d'une laine minérale conditionnée dans un sac permettant de transporter la laine minérale, la masse volumique de la laine minérale est égale au rapport entre la masse de la laine minérale dans le sac et entre le volume du sac. Dans le cas d'une laine minérale soufflée, la mesure de la masse volumique de la laine minérale soufflée est définie dans le document Cahier Technique 8, Confection des éprouvettes d'essais pour les produits en vrac, Indice de révision C, date de mise en wO 2023/002136 6 application : 01/07/2019, ACERM1 -, se référant à l'annexe C.2.1 de la norme EN 14064-1 :2007.
Dans la présente demande, la finesse des fibres de laine minérale est déterminée par la valeur de leur micronaire, sous 5g. La mesure du micronaire appelée aussi - indice de finesse - est représentatif de la surface spécifique des fibres, et comprend une mesure de la perte de charge aérodynamique lorsqu'une quantité donnée de fibres extraites d'un matelas non ensimé est soumise à une pression donnée d'un gaz, en général de l'air ou de l'azote.
Cette mesure est usuelle dans les unités de production de fibres minérales, elle est normalisée (normes DIN 53941 ou ASTM D 1448) et elle utilise un appareil dit "appareil micronaire". La méthode de mesure du micronaire est également décrite dans le document WO 2003098209.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Structure générale du produit d'isolation thermique/acoustique Un aspect de l'invention est un produit d'isolation thermique et/ou acoustique comprenant une laine minérale. De préférence, la laine minérale est une laine de verre. La laine minérale comprend des fibres minérales. La laine de verre comprend de manière connue des fibres de verre. Les fibres minérales sont produites par la fonte d'une matière première inorganique, de préférence du verre, de la pierre, et/ou un laitier. La laine minérale est adaptée à être soufflée.
De préférence, les fibres minérales peuvent être produites par la fonte d'un verre présentant :
- un taux massique de SiO2 compris entre 50 % et 75 %, et de préférence compris entre 60 % et 70 %, et/ou - un taux massique de Na2O compris entre 10 et 25%, et de préférence compris entre 10 % et 20 %, et/ou - un taux massique de CaO compris entre 5 % et 15 %, et de préférence compris entre 5 % et 10 %, et/ou - un taux massique de MgO compris entre 1 à 10%, et de préférence compris entre 2 et 5%, et/ou - une somme d'un taux massique de CaO et d'un taux massique de MgO comprise entre 5 % et 20 %, et/ou w0 2023/002136 - un taux massique de B203 compris entre 0 % et 10%, notamment compris entre 2 % et 8 %, préférentiellement compris entre 3 % et 6%, et plus préférentiellement compris entre 3,5 % et 5%; et/ou - un taux massique de A1203 compris entre 0 % et 8 %, et de préférence compris entre 1 % et 6%, et/ou - un taux massique de K20 compris entre 0 % et 5%, et de préférence compris entre 0,5 % et 2 %, et/ou - une somme d'un taux massique Na2O et d'un taux massique de K20 comprise entre 12 % et 20%.
En référence à la figure 1, les fibres présentent une distribution d'une population de longueurs de fibre telle que la longueur de fibre médiane en nombre de la distribution est inférieure ou égale à 2 mm, notamment inférieure ou égale à 1,5 mm, et préférentiellement inférieure à 1 mm. De plus, au moins 10 % de la population en nombre présente une longueur de fibre strictement supérieure à 1,5 mm, notamment strictement supérieure à 2,0 mm, et préférentiellement strictement supérieure à 2,5 mm.
Le produit comprend au moins un additif. Le produit présente un taux massique de la totalité du ou des additifs compris entre 0,4 % et 1,2 % inclus, notamment compris entre 0,6 % et 1 % inclus et préférentiellement compris entre 0,7 et 0,9 % inclus.
Les inventeurs ont découvert qu'il était ainsi possible de minimiser la conductivité thermique du produit isolant tout en limitant l'émission de poussières lors du soufflage du produit isolant, en combinant le taux massique d'additif décrit précédemment avec la distribution des longueurs de fibres décrites précédemment, présentant à la fois une proportion importante de fibres courtes et de fibres longues.
De préférence, le produit d'isolation présente un taux massique de liant inférieur à 0,1 %. Notamment, le produit d'isolation peut être dépourvu de liant, et présenter un taux massique de liant nul. Toutefois, des traces de liant peuvent être présentes, notamment lorsque le produit est fabriqué en recyclant une laine de verre comprenant un liant.
En référence à la figure 4, la consommation d'un revêtement d'isolation thermique peut être réduite de manière synergique en choisissant un produit wo 2023/002136 8 présentant un taux massique de la totalité des additifs compris dans la gamme définie précédemment, et en choisissant une distribution d'une population de longueurs de fibre telles que définie précédemment. La consommation est exprimée en pourcentage de la consommation du revêtement correspondant au point (a). Le point (a) illustre un revêtement présentant un taux massique de la totalité des additifs égal à 1,6 % et dans lequel strictement moins de 10 %
de la population en nombre de fibres présente une longueur supérieure à 1,5 mm. Le point (b) illustre un revêtement présentant un taux massique de la totalité des additifs égal à 0,8 % et dans lequel strictement moins de 10 % de la population en nombre de fibres présente une longueur supérieure à 1,5 mm.
Le point (c) illustre un revêtement présentant un taux massique de la totalité
des additifs égal à 1,6 % et dans lequel les fibres présentent une distribution d'une population de longueurs de fibre telle que la longueur de fibre médiane en nombre de la distribution est inférieure ou égale à 2 mm et dans lequel au moins 10 % de la population en nombre présente une longueur de fibre strictement supérieure à 1,5 mm. Le point (d) illustre un revêtement selon un mode de réalisation de l'invention, présentant un taux massique de la totalité
des additifs égal à 0,8 % et dans lequel les fibres présentent une distribution d'une population de longueurs de fibre telle que la longueur de fibre médiane en nombre de la distribution est inférieure ou égale à 2 mm et dans lequel au moins 10 % de la population en nombre présente une longueur de fibre strictement supérieure à 1,5 mm.
Fabrication du produit d'isolation En référence à la figure 2, une installation de production du produit isolant peut comprendre une unité de fibrage, dans laquelle les fibres minérales sont produites. L'unité de fibrage peut comprendre un dispositif de centrifugation 1 configuré pour tourner selon un axe vertical X. Le dispositif de centrifugation 1 présente une bande périphérique. La bande périphérique est percée d'une pluralité d'orifices, au travers desquels la matière première fondue peut s'écouler de l'intérieur du dispositif de centrifugation vers l'extérieur, en formant des filaments de matière première fondue.
L'unité de fibrage peut également comprendre un brûleur 2. Le brûleur 2 peut présenter une forme annulaire et être agencé de sorte à imposer en sortie des wo 2023/002136 orifices un écoulement gazeux à une température contrôlée. Le brûleur 2 permet d'étirer les filaments sortant des orifices, de sorte à former les fibres minérales. Un inducteur annulaire 3 peut être agencé en dessous du dispositif de centrifugation. L'inducteur annulaire 3 permet de chauffer une partie inférieure du dispositif de centrifugation 1, en particulier l'assiette. Un voile 4 de fibres minérales est ainsi formé. Un tapis de réception 5 des fibres minérales peut être agencé sous le dispositif de centrifugation 1.
Le brûleur 2 est configuré pour que la température du jet gazeux à la sortie du brûleur 2 soit comprise entre 1300 C et 1500 C, de préférence aux environs de 1400 C. La variation de pression du brûleur 2, entraînant le jet gazeux, permet de contrôler la finesse des fibres : une pression du brûleur 2 moindre peut entraîner un diamètre de fibre plus grand.
Les inventeurs ont découvert qu'il est possible d'augmenter de manière significative la proportion de fibres minérales longues parmi l'ensemble des fibres minérales produites, dans les proportions décrites précédemment, en diminuant la quantité de mouvement transmise par le brûleur 2 aux filaments en sortie des orifices au regard de la quantité de mouvement transmise connue.
Ainsi, la pression du brûleur 2 peut être imposée entre 400 mm CE et 800 mm CE, notamment entre 400 mm CE et 450 mm CE (on rappelle que 1 mm CE =
9,81 Pa).
La vitesse de rotation de peut être comprise entre 1600 tours par minute et 3000 tours par minute, notamment comprise entre 2400 tours par minute et 3000 tours par minute.
La vitesse tangentielle des orifices, lors de la rotation du dispositif de centrifugation 1, peut être comprise entre 50 m/s et 80 m/s, et de préférence comprise entre 57 m/s et 75 m/s. Ainsi, il est possible d'augmenter la proportion de fibres présentant une longueur strictement supérieure à 1,5 mm et préférentiellement strictement supérieure à 2,0 mm dans la population de fibres du produit. En effet, la longueur des fibres peut être augmentée en augmentant la quantité de mouvement apportée aux fibres depuis la sortie de l'orifice. Cependant, la quantité de mouvement apportée aux fibres par le brûleur peut être concomitante avec des contraintes mécaniques subies par les fibres entraînées par des turbulences fluidiques, en aval du brûleur. Ces
DEFI NIT IONS
On entend par facteur de performance thermique z - le produit de la conductivité thermique A, exprimé en W.m-1. K-1, et de la masse volumique p d'un produit selon un mode de réalisation de l'invention soufflé, exprimée en kg/m3. Le facteur de performance thermique x est, de manière connue, représentatif de la quantité de laine minérale à souffler pour obtenir une résistance thermique R prédéterminée sur une paroi. Ainsi, la performance thermique de la laine minérale peut être déterminée par le produit de la résistance thermique R prédéterminée et du facteur de performance thermique X.
On entend par - soufflage - d'une laine minérale un soufflage défini par la norme EN 14064-1 :2007, et préférentiellement défini par le document - Cahier Technique 8, Confection des éprouvettes d'essais pour les produits en vrac, Indice de révision C, date de mise en application : 01/07/2019, ACERMI -, se référant à l'annexe C.2.1 de la norme EN 14064-1 :2007.
La conductivité thermique est mesurée selon la mesure définie dans le document Cahier Technique 8, Confection des éprouvettes d'essais pour les produits en vrac, Indice de révision C, date de mise en application :
01/07/2019, ACERMI , se référant à la norme EN 14064-1 :2007.
On entend par masse volumique - d'une laine minérale la masse de laine minérale mesurée dans un contenant pleinement rempli par la laine minérale, divisée par le volume du contenant. Dans le cas d'une laine minérale conditionnée dans un sac permettant de transporter la laine minérale, la masse volumique de la laine minérale est égale au rapport entre la masse de la laine minérale dans le sac et entre le volume du sac. Dans le cas d'une laine minérale soufflée, la mesure de la masse volumique de la laine minérale soufflée est définie dans le document Cahier Technique 8, Confection des éprouvettes d'essais pour les produits en vrac, Indice de révision C, date de mise en wO 2023/002136 6 application : 01/07/2019, ACERM1 -, se référant à l'annexe C.2.1 de la norme EN 14064-1 :2007.
Dans la présente demande, la finesse des fibres de laine minérale est déterminée par la valeur de leur micronaire, sous 5g. La mesure du micronaire appelée aussi - indice de finesse - est représentatif de la surface spécifique des fibres, et comprend une mesure de la perte de charge aérodynamique lorsqu'une quantité donnée de fibres extraites d'un matelas non ensimé est soumise à une pression donnée d'un gaz, en général de l'air ou de l'azote.
Cette mesure est usuelle dans les unités de production de fibres minérales, elle est normalisée (normes DIN 53941 ou ASTM D 1448) et elle utilise un appareil dit "appareil micronaire". La méthode de mesure du micronaire est également décrite dans le document WO 2003098209.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Structure générale du produit d'isolation thermique/acoustique Un aspect de l'invention est un produit d'isolation thermique et/ou acoustique comprenant une laine minérale. De préférence, la laine minérale est une laine de verre. La laine minérale comprend des fibres minérales. La laine de verre comprend de manière connue des fibres de verre. Les fibres minérales sont produites par la fonte d'une matière première inorganique, de préférence du verre, de la pierre, et/ou un laitier. La laine minérale est adaptée à être soufflée.
De préférence, les fibres minérales peuvent être produites par la fonte d'un verre présentant :
- un taux massique de SiO2 compris entre 50 % et 75 %, et de préférence compris entre 60 % et 70 %, et/ou - un taux massique de Na2O compris entre 10 et 25%, et de préférence compris entre 10 % et 20 %, et/ou - un taux massique de CaO compris entre 5 % et 15 %, et de préférence compris entre 5 % et 10 %, et/ou - un taux massique de MgO compris entre 1 à 10%, et de préférence compris entre 2 et 5%, et/ou - une somme d'un taux massique de CaO et d'un taux massique de MgO comprise entre 5 % et 20 %, et/ou w0 2023/002136 - un taux massique de B203 compris entre 0 % et 10%, notamment compris entre 2 % et 8 %, préférentiellement compris entre 3 % et 6%, et plus préférentiellement compris entre 3,5 % et 5%; et/ou - un taux massique de A1203 compris entre 0 % et 8 %, et de préférence compris entre 1 % et 6%, et/ou - un taux massique de K20 compris entre 0 % et 5%, et de préférence compris entre 0,5 % et 2 %, et/ou - une somme d'un taux massique Na2O et d'un taux massique de K20 comprise entre 12 % et 20%.
En référence à la figure 1, les fibres présentent une distribution d'une population de longueurs de fibre telle que la longueur de fibre médiane en nombre de la distribution est inférieure ou égale à 2 mm, notamment inférieure ou égale à 1,5 mm, et préférentiellement inférieure à 1 mm. De plus, au moins 10 % de la population en nombre présente une longueur de fibre strictement supérieure à 1,5 mm, notamment strictement supérieure à 2,0 mm, et préférentiellement strictement supérieure à 2,5 mm.
Le produit comprend au moins un additif. Le produit présente un taux massique de la totalité du ou des additifs compris entre 0,4 % et 1,2 % inclus, notamment compris entre 0,6 % et 1 % inclus et préférentiellement compris entre 0,7 et 0,9 % inclus.
Les inventeurs ont découvert qu'il était ainsi possible de minimiser la conductivité thermique du produit isolant tout en limitant l'émission de poussières lors du soufflage du produit isolant, en combinant le taux massique d'additif décrit précédemment avec la distribution des longueurs de fibres décrites précédemment, présentant à la fois une proportion importante de fibres courtes et de fibres longues.
De préférence, le produit d'isolation présente un taux massique de liant inférieur à 0,1 %. Notamment, le produit d'isolation peut être dépourvu de liant, et présenter un taux massique de liant nul. Toutefois, des traces de liant peuvent être présentes, notamment lorsque le produit est fabriqué en recyclant une laine de verre comprenant un liant.
En référence à la figure 4, la consommation d'un revêtement d'isolation thermique peut être réduite de manière synergique en choisissant un produit wo 2023/002136 8 présentant un taux massique de la totalité des additifs compris dans la gamme définie précédemment, et en choisissant une distribution d'une population de longueurs de fibre telles que définie précédemment. La consommation est exprimée en pourcentage de la consommation du revêtement correspondant au point (a). Le point (a) illustre un revêtement présentant un taux massique de la totalité des additifs égal à 1,6 % et dans lequel strictement moins de 10 %
de la population en nombre de fibres présente une longueur supérieure à 1,5 mm. Le point (b) illustre un revêtement présentant un taux massique de la totalité des additifs égal à 0,8 % et dans lequel strictement moins de 10 % de la population en nombre de fibres présente une longueur supérieure à 1,5 mm.
Le point (c) illustre un revêtement présentant un taux massique de la totalité
des additifs égal à 1,6 % et dans lequel les fibres présentent une distribution d'une population de longueurs de fibre telle que la longueur de fibre médiane en nombre de la distribution est inférieure ou égale à 2 mm et dans lequel au moins 10 % de la population en nombre présente une longueur de fibre strictement supérieure à 1,5 mm. Le point (d) illustre un revêtement selon un mode de réalisation de l'invention, présentant un taux massique de la totalité
des additifs égal à 0,8 % et dans lequel les fibres présentent une distribution d'une population de longueurs de fibre telle que la longueur de fibre médiane en nombre de la distribution est inférieure ou égale à 2 mm et dans lequel au moins 10 % de la population en nombre présente une longueur de fibre strictement supérieure à 1,5 mm.
Fabrication du produit d'isolation En référence à la figure 2, une installation de production du produit isolant peut comprendre une unité de fibrage, dans laquelle les fibres minérales sont produites. L'unité de fibrage peut comprendre un dispositif de centrifugation 1 configuré pour tourner selon un axe vertical X. Le dispositif de centrifugation 1 présente une bande périphérique. La bande périphérique est percée d'une pluralité d'orifices, au travers desquels la matière première fondue peut s'écouler de l'intérieur du dispositif de centrifugation vers l'extérieur, en formant des filaments de matière première fondue.
L'unité de fibrage peut également comprendre un brûleur 2. Le brûleur 2 peut présenter une forme annulaire et être agencé de sorte à imposer en sortie des wo 2023/002136 orifices un écoulement gazeux à une température contrôlée. Le brûleur 2 permet d'étirer les filaments sortant des orifices, de sorte à former les fibres minérales. Un inducteur annulaire 3 peut être agencé en dessous du dispositif de centrifugation. L'inducteur annulaire 3 permet de chauffer une partie inférieure du dispositif de centrifugation 1, en particulier l'assiette. Un voile 4 de fibres minérales est ainsi formé. Un tapis de réception 5 des fibres minérales peut être agencé sous le dispositif de centrifugation 1.
Le brûleur 2 est configuré pour que la température du jet gazeux à la sortie du brûleur 2 soit comprise entre 1300 C et 1500 C, de préférence aux environs de 1400 C. La variation de pression du brûleur 2, entraînant le jet gazeux, permet de contrôler la finesse des fibres : une pression du brûleur 2 moindre peut entraîner un diamètre de fibre plus grand.
Les inventeurs ont découvert qu'il est possible d'augmenter de manière significative la proportion de fibres minérales longues parmi l'ensemble des fibres minérales produites, dans les proportions décrites précédemment, en diminuant la quantité de mouvement transmise par le brûleur 2 aux filaments en sortie des orifices au regard de la quantité de mouvement transmise connue.
Ainsi, la pression du brûleur 2 peut être imposée entre 400 mm CE et 800 mm CE, notamment entre 400 mm CE et 450 mm CE (on rappelle que 1 mm CE =
9,81 Pa).
La vitesse de rotation de peut être comprise entre 1600 tours par minute et 3000 tours par minute, notamment comprise entre 2400 tours par minute et 3000 tours par minute.
La vitesse tangentielle des orifices, lors de la rotation du dispositif de centrifugation 1, peut être comprise entre 50 m/s et 80 m/s, et de préférence comprise entre 57 m/s et 75 m/s. Ainsi, il est possible d'augmenter la proportion de fibres présentant une longueur strictement supérieure à 1,5 mm et préférentiellement strictement supérieure à 2,0 mm dans la population de fibres du produit. En effet, la longueur des fibres peut être augmentée en augmentant la quantité de mouvement apportée aux fibres depuis la sortie de l'orifice. Cependant, la quantité de mouvement apportée aux fibres par le brûleur peut être concomitante avec des contraintes mécaniques subies par les fibres entraînées par des turbulences fluidiques, en aval du brûleur. Ces
6 contraintes peuvent mener à la rupture des fibres. Ainsi, la vitesse tangentielle des orifices permet d'apporter une quantité de mouvement suffisante aux fibres tout en diminuant les contraintes mécaniques subies par les fibres dans un environnement fluidique turbulent.
La tirée de fibres par orifice d'une assiette par jour est égale au débit de matière première fondue traversant chaque orifice par jour. La tirée de fibres par orifice d'une assiette par jour peut être comprise entre 0,30 kg/jour et 0,8 kg/jour, notamment entre 0,4 kg/jour et 0,7 kg/jour.
De préférence, la tirée de fibres par orifice peut être inférieure à 0,40 kg/jour.
Ainsi, il est possible de réduire le diamètre des fibres au regard des fibres produites avec une tirée supérieure, et ainsi de contrebalancer l'effet de la réduction de la quantité de mouvements transmises par le brûleur 2 aux filaments en sortie des orifices.
L'assiette du dispositif de centrifugation 2 peut comprendre au moins 30000 orifices, par exemple lorsque le diamètre de l'assiette est égal à 600 mm. De préférence, l'assiette du dispositif de centrifugation 2 peut comprendre au moins 36000 orifices, par exemple lorsque le diamètre de l'assiette est égal à
400 mm. Ainsi, pour une tirée totale constante, la tirée par orifice est suffisamment petite pour produire des fibres fines, de manière à
contrebalancer l'effet de la diminution de la transmission de la quantité de mouvement du brûleur 2 aux filaments en sortie des orifices.
L'assiette du dispositif de centrifugation 2 présente un diamètre compris entre 50 mm et 800 mm, et préférentiellement compris entre 400 mm et 600 mm. La tirée du dispositif de centrifugation 2 varie avec le diamètre de l'assiette.
Les orifices sont formés et repartis sur la bande de perçage de l'assiette. La hauteur de la bande de perçage, selon la direction de l'axe de rotation X du dispositif de centrifugation, est préférentiellement inférieure à 35 mm. Le diamètre des orifices est compris entre 0,5 et 1,1 mm.
La distance entre les centres des orifices voisins peut être comprise entre 0,8 mm et 2 mm. Cette distance peut varier de moins de 10 %, et préférentiellement de moins de 3 %. La distance entre les centres des orifices voisins peut diminuer dans une direction orientée vers la partie inférieure de l'assiette.
Le procédé de fabrication peut ensuite comprendre une étape de récupération des fibres minérales sur le tapis 5. Suite à l'étape de récupération, le procédé
de fabrication peut comprendre une étape de broyage des fibres, puis une étape de compression des fibres. L'étape de broyage peut également être mise en oeuvre de sorte à obtenir un produit selon un mode de réalisation de l'invention.
Structure et géométrie de la laine minérale Un diamètre médian, pondéré en volume des fibres, peut être compris entre 5 pm et 15 pm inclus, notamment compris entre 6 pm et 12 pm inclus, et préférentiellement compris entre 7 pm et 10 pm inclus. Ainsi, le produit isolant peut présenter une conduction thermique plus petite que la conduction thermique de produits isolants connus, tout en permettant de former la distribution de longueurs décrite précédemment. En effet, un diamètre médian trop petit peut favoriser une diminution de la proportion de fibres longues dans la distribution de longueur, de par des cassures des fibres les plus longues.
La gamme du diamètre médian des fibres d'un produit selon un mode de réalisation de l'invention permet d'éviter une trop grande cassure des fibres tout en gardant une conductivité thermique du produit petite.
Une longueur moyenne des fibres, en nombre des fibres, peut être comprise entre 0,5 mm et 1,5 mm inclus. La longueur médiane, en nombre des fibres, peut être comprise entre 300 pm et 700 pm. Le produit isolant peut présenter un micronaire compris entre 4 L/min et 9 L/min.
Le diamètre et la longueur des fibres peuvent être mesurés en déposant les fibres sur un substrat, puis en imageant les fibres déposées avec un microscope.
Un échantillon du produit ou du revêtement peut être prélevé à l'aide d'une pince. Typiquement, entre 10 et 30 mg du produit ou du revêtement peuvent être prélevés. Le nombre de fibres mesurées est supérieur à 1000, notamment supérieur à 2000 et de préférence supérieur à 5000. Les fibres de l'échantillon peuvent ensuite être dispersées dans un solvant. Le solvant peut comprendre un mélange d'eau distillée et de glycérine, par exemple dans une proportion wo 2023/002136 12 500:1, et/ou comprendre un surfactant. L'échantillon est mis en agitation à
l'aide d'un agitateur de laboratoire entre 30 minutes et 2 heures, ce qui entraîne une dispersion des fibres dans le solvant. La dispersion de fibres est ensuite diluée dans l'eau distillée à un ratio de 1:3 à 1:20. La dispersion de fibres diluée est ensuite déposée sur un substrat, par exemple sur le fond d'une boîte de Petri. Les fibres comprises dans la dispersion sont ensuite imagées par un microscope muni d'un objectif dont le grossissement est par exemple égal à
20X, 40X ou 90X, ou par tout autre système d'imagerie (caméra, scanner) permettant d'observer les fibres à une résolution suffisante pour en apprécier leur longueur. Un traitement d'image est ensuite mis en oeuvre. Dans chacune des images, les regroupements de pixels de moins de quelques pixels ou dont l'excentricité est inférieure à 0,5, c'est-à-dire les particules de forme grossièrement circulaire ne sont pas considérées. Une squelettisation est ensuite appliquée à chacune des images, de sorte à obtenir l'axe médian des fibres. Enfin, une fonction de score est alors utilisée pour évaluer la probabilité
que deux segments de fibres appartiennent à la même fibre. La fonction de score est aussi utilisée pour reconstruire les fibres qui ont été cassées en segments de fibres pendant l'étape de seuillage.
Additifs Dans l'ensemble des modes de réalisation de l'invention, le produit présente un taux massique de la totalité du ou des additifs compris entre 0,4 % et 1,2 %
inclus, notamment compris entre 0,6 % et 1 % inclus et préférentiellement compris entre 0,7 et 0,9 % inclus. Ainsi, comme décrit précédemment et en combinaison avec la distribution des longueurs de fibres décrite, il est possible de maximiser l'isolement thermique du produit tout en limitant l'émission de poussières lors de l'installation du produit. En effet, les additifs, qui comprennent de manière usuelle des composés organiques, favorisent le transfert thermique au travers du produit, et ainsi dégradent les propriétés d'isolement thermique conférées par le produit soufflé. Dans la présente demande, le taux massique de la totalité du ou des additifs s'entend pour l'ensemble des additifs du produit. Le taux massique de la totalité des additifs, les additifs présentant des natures différentes, est calculé en sommant le taux massique de chacun des additifs une seule fois. Cette définition du taux wo 2023/002136 massique de la totalité du ou des additifs n'exclut pas qu'un additif présente plusieurs fonctions. Une fonction peut être choisie au moins parmi une fonction anti-poussière, une fonction d'hydrophobant, une fonction antistatique et une fonction de colorant. Le taux massique d'un ou plusieurs additifs présentant une fonction déterminée est calculé en sommant le taux massique de chacun des additifs présentant cette fonction déterminée. Cette définition n'exclut pas que le taux massique d'un premier additif, présentant à la fois une première fonction et une deuxième fonction, soit sommé à la fois dans le taux massique d'un ou plusieurs additifs présentant une première fonction et à la fois dans le taux massique d'un ou plusieurs additifs présentant une deuxième fonction.
Le ou les additifs peuvent être de tous types. Le ou les additifs sont préférentiellement choisis parmi un additif anti-poussière, un additif hydrophobant, un additif antistatique et un colorant.
Le produit d'isolation thermique peut comprendre un additif antistatique. Un taux massique de l'additif antistatique peut être compris entre 0,01 % et 0,30 % inclus, notamment entre 0,02 % et 0,20 % inclus, et préférentiellement entre 0,05% et 0,15 % inclus.
L'additif antistatique peut être au moins choisi parmi un ammonium tertiaire, un ammonium quaternaire, et un polyéthylène glycol. De préférence, l'additif antistatique comprend un polyéthylène glycol et au moins un composé choisi parmi un ammonium tertiaire et un ammonium quaternaire. Le taux massique total de l'ammonium tertiaire et de l'ammonium quaternaire peut être compris entre 0,01 % et 0,25 %, notamment entre 0,01 % et 0,05 %. Le taux massique du polyéthylène glycol peut être compris entre 0,03 % et 0,20 %, notamment entre 0,05 % et 0,10 %.
L'additif antistatique peut être pulvérisé sur le voile de fibres 4 minérales produit suite à l'étape de formation d'un voile 4 de fibres minérales précédemment décrite et/ou suite à l'étape de broyage des fibres, par exemple lors du transport des fibres dans un canal pneumatique. L'additif antistatique permet d'augmenter la valeur de la charge électrostatique des fibres minérales de la laine minérale soufflée. Ainsi, lors du dépôt d'un revêtement obtenu par le produit soufflé sur la paroi à isoler, les fibres minérales ne s'accrochent pas wO 2023/002136 14 aux vêtements de l'utilisateur. En référence à la figure 3, la mesure de la charge électrostatique de la laine minérale soufflée peut être mise en oeuvre en agençant, à la sortie du conduit par lequel le produit soufflé est amenée vers la paroi à isoler, un capteur électrostatique mobile (par exemple un capteur du modèle Keyence SK-050). Le capteur mesure une différence de potentiel électrique AV à proximité d'un chemin par lequel le produit soufflé
est transporté, entre un potentiel électrique mesuré lors du passage du produit soufflé par le chemin et un potentiel électrique mesuré au même endroit, en l'absence de passage du produit soufflé par le chemin. La différence de potentiel mesurée est proportionnelle à la charge moyenne des fibres passant par le chemin, et évolue dans le même sens. Le capteur peut, par exemple, être agencé à la sortie d'une conduite pneumatique utilisée pour déposer la laine minérale soufflée sur la paroi à isoler.
La charge moyenne des fibres minérales soufflées d'un produit peut être nulle ou positive. En effet, il a été découvert par les inventeurs qu'une charge moyenne nulle ou positive des fibres soufflées était une condition suffisante pour constater un effet antistatique du produit sur les vêtements de l'utilisateurs. On entend par - charge moyenne la moyenne des charges des fibres minérales mesurées lors du soufflage du produit. La figure 3 illustre la charge moyenne des fibres en fonction du taux d'humidité relative (HR).
Le produit d'isolation peut comprendre un additif hydrophobant. On entend par - hydrophobant - un additif qui, lorsqu'il est déposé sur la laine minérale, permet au produit d'isolation de présenter des propriétés hydrophobes.
L'additif hydrophobant peut être pulvérisé sur le voile 4 de fibres minérales produit suite à l'étape de formation d'un voile 4 de fibres minérales précédemment décrite. Un taux massique de l'additif hydrophobant peut être compris entre 0,05 % et 0,4 % inclus, et de préférence compris entre 0,1 % et 0,2 %. L'additif hydrophobant peut être un silicone, par exemple du polydiméthylsiloxane (PDMS).
Le produit d'isolation thermique peut comprendre un additif anti-poussière.
L'additif anti-poussière peut être pulvérisé sur le voile de fibres 4 minérales produit suite à l'étape de formation d'un voile 4 de fibres minérales précédemment décrite et/ou suite à l'étape de broyage des fibres, par exemple lors du transport des fibres dans un canal pneumatique. L'additif anti-poussière wo 2023/002136 permet de réduire la formation de poussière lors du soufflage de la laine à
souffler, et permet ainsi d'augmenter le confort de l'utilisateur et d'éviter la pénétration de fibres minérales dans les voies respiratoires de l'utilisateur.
L'additif anti-poussière peut comprendre une huile, en particulier une huile d'origine végétale et/ou une huile d'origine minérale. De préférence, le taux massique de l'additif anti-poussière peut être déterminé de sorte que le produit présente un taux massique de la totalité du ou des additifs compris entre 0,4 % et 1,2 % inclus, de sorte que le taux massique de l'additif antistatique est compris entre 0,01 % et 0,30 %, et de sorte le taux massique de l'additif hydrophobant est compris entre 0,05 % et 0,4 % inclus. De préférence, le taux massique de l'additif anti-poussière est compris entre 0,34% et 1,14%.
Propriétés macroscopiques, thermiques & consommation du produit isolant A l'issue du procédé de fabrication du produit précédemment décrit, notamment suite à l'étape de compression des fibres, le produit présente une masse volumique supérieure à celle d'un revêtement obtenu par le soufflage du produit. La masse volumique peut être comprise entre 100 kg.m-3 et 180 kg.m-3 inclus, notamment comprise entre 120 kg.m-3 et 160 kg.m-3 inclus et préférentiellement comprise entre 140 kg.rn-3 et 160 kg.m-3 inclus. Cette masse volumique peut être la masse volumique du produit conditionné. Ainsi, à
volume égal, le produit peut être plus léger quand il est conditionné que d'autre produits connus. A titre d'exemple, les produits connus obtenus à
partir de laine de roche présentent une masse volumique supérieure à 200 kg.m-3. Il est ainsi possible de faciliter l'acheminement du produit sur un site de construction.
Un autre aspect de l'invention est un revêtement d'isolation thermique et/ou acoustique obtenu par un soufflage d'un produit selon un mode de réalisation de l'invention.
Le revêtement, et indirectement le produit, peuvent être utilisés pour l'isolation thermique et/ou acoustique d'une paroi d'un bâtiment. La paroi peut être choisie parmi un mur, un sol et un plancher. La paroi peut être isolée en déposant le revêtement par soufflage du produit.
wo 2023/002136 De préférence, le revêtement présente un facteur de performance thermique % compris entre 0,45 W.kg.K-1.m-4 et 0,8 W.kg.K-1.m-4, et notamment entre 0,5 W.kg.K lan 4 et 0,75 W.kg.K 1.rn 4. Ainsi, il est possible, notamment de par les caractéristiques du produit avant soufflage, de limiter à la fois la consommation du produit pour installer un revêtement présentant une résistance thermique prédéterminée par l'utilisateur, et à la fois l'émission de poussières émises lors du soufflage du produit. Le revêtement peut présenter une conductivité thermique comprise entre 35 mW.m-1.K-1 et 55 mW.m-1.K-1 inclues, notamment comprise entre 40 mW.m-1.K-1 et 52 mW.m-1.K-1 inclues, et préférentiellement comprise entre 43 mW.m-1.K-1 et 49 mW.m-1.K-1 inclues. De plus, préférentiellement en combinaison avec les conductivités thermiques prédéfinies, le revêtement peut présenter une masse volumique soufflée comprise entre 5 kg/m3et 18 kg/m3 inclues, notamment comprise entre 7 kg/m3 et 12 kg/m3 inclues.
La tirée de fibres par orifice d'une assiette par jour est égale au débit de matière première fondue traversant chaque orifice par jour. La tirée de fibres par orifice d'une assiette par jour peut être comprise entre 0,30 kg/jour et 0,8 kg/jour, notamment entre 0,4 kg/jour et 0,7 kg/jour.
De préférence, la tirée de fibres par orifice peut être inférieure à 0,40 kg/jour.
Ainsi, il est possible de réduire le diamètre des fibres au regard des fibres produites avec une tirée supérieure, et ainsi de contrebalancer l'effet de la réduction de la quantité de mouvements transmises par le brûleur 2 aux filaments en sortie des orifices.
L'assiette du dispositif de centrifugation 2 peut comprendre au moins 30000 orifices, par exemple lorsque le diamètre de l'assiette est égal à 600 mm. De préférence, l'assiette du dispositif de centrifugation 2 peut comprendre au moins 36000 orifices, par exemple lorsque le diamètre de l'assiette est égal à
400 mm. Ainsi, pour une tirée totale constante, la tirée par orifice est suffisamment petite pour produire des fibres fines, de manière à
contrebalancer l'effet de la diminution de la transmission de la quantité de mouvement du brûleur 2 aux filaments en sortie des orifices.
L'assiette du dispositif de centrifugation 2 présente un diamètre compris entre 50 mm et 800 mm, et préférentiellement compris entre 400 mm et 600 mm. La tirée du dispositif de centrifugation 2 varie avec le diamètre de l'assiette.
Les orifices sont formés et repartis sur la bande de perçage de l'assiette. La hauteur de la bande de perçage, selon la direction de l'axe de rotation X du dispositif de centrifugation, est préférentiellement inférieure à 35 mm. Le diamètre des orifices est compris entre 0,5 et 1,1 mm.
La distance entre les centres des orifices voisins peut être comprise entre 0,8 mm et 2 mm. Cette distance peut varier de moins de 10 %, et préférentiellement de moins de 3 %. La distance entre les centres des orifices voisins peut diminuer dans une direction orientée vers la partie inférieure de l'assiette.
Le procédé de fabrication peut ensuite comprendre une étape de récupération des fibres minérales sur le tapis 5. Suite à l'étape de récupération, le procédé
de fabrication peut comprendre une étape de broyage des fibres, puis une étape de compression des fibres. L'étape de broyage peut également être mise en oeuvre de sorte à obtenir un produit selon un mode de réalisation de l'invention.
Structure et géométrie de la laine minérale Un diamètre médian, pondéré en volume des fibres, peut être compris entre 5 pm et 15 pm inclus, notamment compris entre 6 pm et 12 pm inclus, et préférentiellement compris entre 7 pm et 10 pm inclus. Ainsi, le produit isolant peut présenter une conduction thermique plus petite que la conduction thermique de produits isolants connus, tout en permettant de former la distribution de longueurs décrite précédemment. En effet, un diamètre médian trop petit peut favoriser une diminution de la proportion de fibres longues dans la distribution de longueur, de par des cassures des fibres les plus longues.
La gamme du diamètre médian des fibres d'un produit selon un mode de réalisation de l'invention permet d'éviter une trop grande cassure des fibres tout en gardant une conductivité thermique du produit petite.
Une longueur moyenne des fibres, en nombre des fibres, peut être comprise entre 0,5 mm et 1,5 mm inclus. La longueur médiane, en nombre des fibres, peut être comprise entre 300 pm et 700 pm. Le produit isolant peut présenter un micronaire compris entre 4 L/min et 9 L/min.
Le diamètre et la longueur des fibres peuvent être mesurés en déposant les fibres sur un substrat, puis en imageant les fibres déposées avec un microscope.
Un échantillon du produit ou du revêtement peut être prélevé à l'aide d'une pince. Typiquement, entre 10 et 30 mg du produit ou du revêtement peuvent être prélevés. Le nombre de fibres mesurées est supérieur à 1000, notamment supérieur à 2000 et de préférence supérieur à 5000. Les fibres de l'échantillon peuvent ensuite être dispersées dans un solvant. Le solvant peut comprendre un mélange d'eau distillée et de glycérine, par exemple dans une proportion wo 2023/002136 12 500:1, et/ou comprendre un surfactant. L'échantillon est mis en agitation à
l'aide d'un agitateur de laboratoire entre 30 minutes et 2 heures, ce qui entraîne une dispersion des fibres dans le solvant. La dispersion de fibres est ensuite diluée dans l'eau distillée à un ratio de 1:3 à 1:20. La dispersion de fibres diluée est ensuite déposée sur un substrat, par exemple sur le fond d'une boîte de Petri. Les fibres comprises dans la dispersion sont ensuite imagées par un microscope muni d'un objectif dont le grossissement est par exemple égal à
20X, 40X ou 90X, ou par tout autre système d'imagerie (caméra, scanner) permettant d'observer les fibres à une résolution suffisante pour en apprécier leur longueur. Un traitement d'image est ensuite mis en oeuvre. Dans chacune des images, les regroupements de pixels de moins de quelques pixels ou dont l'excentricité est inférieure à 0,5, c'est-à-dire les particules de forme grossièrement circulaire ne sont pas considérées. Une squelettisation est ensuite appliquée à chacune des images, de sorte à obtenir l'axe médian des fibres. Enfin, une fonction de score est alors utilisée pour évaluer la probabilité
que deux segments de fibres appartiennent à la même fibre. La fonction de score est aussi utilisée pour reconstruire les fibres qui ont été cassées en segments de fibres pendant l'étape de seuillage.
Additifs Dans l'ensemble des modes de réalisation de l'invention, le produit présente un taux massique de la totalité du ou des additifs compris entre 0,4 % et 1,2 %
inclus, notamment compris entre 0,6 % et 1 % inclus et préférentiellement compris entre 0,7 et 0,9 % inclus. Ainsi, comme décrit précédemment et en combinaison avec la distribution des longueurs de fibres décrite, il est possible de maximiser l'isolement thermique du produit tout en limitant l'émission de poussières lors de l'installation du produit. En effet, les additifs, qui comprennent de manière usuelle des composés organiques, favorisent le transfert thermique au travers du produit, et ainsi dégradent les propriétés d'isolement thermique conférées par le produit soufflé. Dans la présente demande, le taux massique de la totalité du ou des additifs s'entend pour l'ensemble des additifs du produit. Le taux massique de la totalité des additifs, les additifs présentant des natures différentes, est calculé en sommant le taux massique de chacun des additifs une seule fois. Cette définition du taux wo 2023/002136 massique de la totalité du ou des additifs n'exclut pas qu'un additif présente plusieurs fonctions. Une fonction peut être choisie au moins parmi une fonction anti-poussière, une fonction d'hydrophobant, une fonction antistatique et une fonction de colorant. Le taux massique d'un ou plusieurs additifs présentant une fonction déterminée est calculé en sommant le taux massique de chacun des additifs présentant cette fonction déterminée. Cette définition n'exclut pas que le taux massique d'un premier additif, présentant à la fois une première fonction et une deuxième fonction, soit sommé à la fois dans le taux massique d'un ou plusieurs additifs présentant une première fonction et à la fois dans le taux massique d'un ou plusieurs additifs présentant une deuxième fonction.
Le ou les additifs peuvent être de tous types. Le ou les additifs sont préférentiellement choisis parmi un additif anti-poussière, un additif hydrophobant, un additif antistatique et un colorant.
Le produit d'isolation thermique peut comprendre un additif antistatique. Un taux massique de l'additif antistatique peut être compris entre 0,01 % et 0,30 % inclus, notamment entre 0,02 % et 0,20 % inclus, et préférentiellement entre 0,05% et 0,15 % inclus.
L'additif antistatique peut être au moins choisi parmi un ammonium tertiaire, un ammonium quaternaire, et un polyéthylène glycol. De préférence, l'additif antistatique comprend un polyéthylène glycol et au moins un composé choisi parmi un ammonium tertiaire et un ammonium quaternaire. Le taux massique total de l'ammonium tertiaire et de l'ammonium quaternaire peut être compris entre 0,01 % et 0,25 %, notamment entre 0,01 % et 0,05 %. Le taux massique du polyéthylène glycol peut être compris entre 0,03 % et 0,20 %, notamment entre 0,05 % et 0,10 %.
L'additif antistatique peut être pulvérisé sur le voile de fibres 4 minérales produit suite à l'étape de formation d'un voile 4 de fibres minérales précédemment décrite et/ou suite à l'étape de broyage des fibres, par exemple lors du transport des fibres dans un canal pneumatique. L'additif antistatique permet d'augmenter la valeur de la charge électrostatique des fibres minérales de la laine minérale soufflée. Ainsi, lors du dépôt d'un revêtement obtenu par le produit soufflé sur la paroi à isoler, les fibres minérales ne s'accrochent pas wO 2023/002136 14 aux vêtements de l'utilisateur. En référence à la figure 3, la mesure de la charge électrostatique de la laine minérale soufflée peut être mise en oeuvre en agençant, à la sortie du conduit par lequel le produit soufflé est amenée vers la paroi à isoler, un capteur électrostatique mobile (par exemple un capteur du modèle Keyence SK-050). Le capteur mesure une différence de potentiel électrique AV à proximité d'un chemin par lequel le produit soufflé
est transporté, entre un potentiel électrique mesuré lors du passage du produit soufflé par le chemin et un potentiel électrique mesuré au même endroit, en l'absence de passage du produit soufflé par le chemin. La différence de potentiel mesurée est proportionnelle à la charge moyenne des fibres passant par le chemin, et évolue dans le même sens. Le capteur peut, par exemple, être agencé à la sortie d'une conduite pneumatique utilisée pour déposer la laine minérale soufflée sur la paroi à isoler.
La charge moyenne des fibres minérales soufflées d'un produit peut être nulle ou positive. En effet, il a été découvert par les inventeurs qu'une charge moyenne nulle ou positive des fibres soufflées était une condition suffisante pour constater un effet antistatique du produit sur les vêtements de l'utilisateurs. On entend par - charge moyenne la moyenne des charges des fibres minérales mesurées lors du soufflage du produit. La figure 3 illustre la charge moyenne des fibres en fonction du taux d'humidité relative (HR).
Le produit d'isolation peut comprendre un additif hydrophobant. On entend par - hydrophobant - un additif qui, lorsqu'il est déposé sur la laine minérale, permet au produit d'isolation de présenter des propriétés hydrophobes.
L'additif hydrophobant peut être pulvérisé sur le voile 4 de fibres minérales produit suite à l'étape de formation d'un voile 4 de fibres minérales précédemment décrite. Un taux massique de l'additif hydrophobant peut être compris entre 0,05 % et 0,4 % inclus, et de préférence compris entre 0,1 % et 0,2 %. L'additif hydrophobant peut être un silicone, par exemple du polydiméthylsiloxane (PDMS).
Le produit d'isolation thermique peut comprendre un additif anti-poussière.
L'additif anti-poussière peut être pulvérisé sur le voile de fibres 4 minérales produit suite à l'étape de formation d'un voile 4 de fibres minérales précédemment décrite et/ou suite à l'étape de broyage des fibres, par exemple lors du transport des fibres dans un canal pneumatique. L'additif anti-poussière wo 2023/002136 permet de réduire la formation de poussière lors du soufflage de la laine à
souffler, et permet ainsi d'augmenter le confort de l'utilisateur et d'éviter la pénétration de fibres minérales dans les voies respiratoires de l'utilisateur.
L'additif anti-poussière peut comprendre une huile, en particulier une huile d'origine végétale et/ou une huile d'origine minérale. De préférence, le taux massique de l'additif anti-poussière peut être déterminé de sorte que le produit présente un taux massique de la totalité du ou des additifs compris entre 0,4 % et 1,2 % inclus, de sorte que le taux massique de l'additif antistatique est compris entre 0,01 % et 0,30 %, et de sorte le taux massique de l'additif hydrophobant est compris entre 0,05 % et 0,4 % inclus. De préférence, le taux massique de l'additif anti-poussière est compris entre 0,34% et 1,14%.
Propriétés macroscopiques, thermiques & consommation du produit isolant A l'issue du procédé de fabrication du produit précédemment décrit, notamment suite à l'étape de compression des fibres, le produit présente une masse volumique supérieure à celle d'un revêtement obtenu par le soufflage du produit. La masse volumique peut être comprise entre 100 kg.m-3 et 180 kg.m-3 inclus, notamment comprise entre 120 kg.m-3 et 160 kg.m-3 inclus et préférentiellement comprise entre 140 kg.rn-3 et 160 kg.m-3 inclus. Cette masse volumique peut être la masse volumique du produit conditionné. Ainsi, à
volume égal, le produit peut être plus léger quand il est conditionné que d'autre produits connus. A titre d'exemple, les produits connus obtenus à
partir de laine de roche présentent une masse volumique supérieure à 200 kg.m-3. Il est ainsi possible de faciliter l'acheminement du produit sur un site de construction.
Un autre aspect de l'invention est un revêtement d'isolation thermique et/ou acoustique obtenu par un soufflage d'un produit selon un mode de réalisation de l'invention.
Le revêtement, et indirectement le produit, peuvent être utilisés pour l'isolation thermique et/ou acoustique d'une paroi d'un bâtiment. La paroi peut être choisie parmi un mur, un sol et un plancher. La paroi peut être isolée en déposant le revêtement par soufflage du produit.
wo 2023/002136 De préférence, le revêtement présente un facteur de performance thermique % compris entre 0,45 W.kg.K-1.m-4 et 0,8 W.kg.K-1.m-4, et notamment entre 0,5 W.kg.K lan 4 et 0,75 W.kg.K 1.rn 4. Ainsi, il est possible, notamment de par les caractéristiques du produit avant soufflage, de limiter à la fois la consommation du produit pour installer un revêtement présentant une résistance thermique prédéterminée par l'utilisateur, et à la fois l'émission de poussières émises lors du soufflage du produit. Le revêtement peut présenter une conductivité thermique comprise entre 35 mW.m-1.K-1 et 55 mW.m-1.K-1 inclues, notamment comprise entre 40 mW.m-1.K-1 et 52 mW.m-1.K-1 inclues, et préférentiellement comprise entre 43 mW.m-1.K-1 et 49 mW.m-1.K-1 inclues. De plus, préférentiellement en combinaison avec les conductivités thermiques prédéfinies, le revêtement peut présenter une masse volumique soufflée comprise entre 5 kg/m3et 18 kg/m3 inclues, notamment comprise entre 7 kg/m3 et 12 kg/m3 inclues.
Claims (15)
1. Produit d'isolation thermique et/ou acoustique comprenant une laine de verre, la laine de verre comprenant des fibres minérales et étant adaptée à
être soufflée, le produit étant caractérisé en ce que :
- les fibres présentent une distribution d'une population de longueurs de fibre telle que la longueur de fibre médiane en nombre de la distribution est inférieure ou égale à 2 mm, et qu'au moins 10 % de la population en nombre présente une longueur de fibre strictement supérieure à 1,5 mm et préférentiellement strictement supérieure à 2,0 mm, - le produit comprend au moins un additif, le produit présentant un taux massique de la totalité du ou des additifs compris entre 0,4 % et 1,2 %
inclus, notamment compris entre 0,6 % et 1 % inclus et préférentiellement compris entre 0,7 et 0,9 % inclus.
être soufflée, le produit étant caractérisé en ce que :
- les fibres présentent une distribution d'une population de longueurs de fibre telle que la longueur de fibre médiane en nombre de la distribution est inférieure ou égale à 2 mm, et qu'au moins 10 % de la population en nombre présente une longueur de fibre strictement supérieure à 1,5 mm et préférentiellement strictement supérieure à 2,0 mm, - le produit comprend au moins un additif, le produit présentant un taux massique de la totalité du ou des additifs compris entre 0,4 % et 1,2 %
inclus, notamment compris entre 0,6 % et 1 % inclus et préférentiellement compris entre 0,7 et 0,9 % inclus.
2. Produit selon la revendication 1, présentant une masse volumique comprise entre 100 kg.m-3 et 180 kg.m-3 inclus, notamment comprise entre 140 kg.m-3 et 160 kg.m-3 inclus.
3. Produit selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le ou les additifs comprennent au moins un additif choisi parmi un additif anti-poussière, un additif hydrophobant, un additif antistatique et un colorant.
4. Produit selon la revendication 3, dans lequel le ou les additifs comprennent un additif antistatique, un taux massique de l'additif antistatique étant compris entre 0,01 % et 0,30 % inclus, notamment entre 0,02 % et 0,20 %
inclus, et préférentiellement entre 0,05 % et 0,15 % inclus.
inclus, et préférentiellement entre 0,05 % et 0,15 % inclus.
5. Produit selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le ou les additifs comprennent un additif antistatique, et dans lequel l'additif antistatique est choisi parmi un ammonium tertiaire, un ammonium quaternaire, et un polyéthylène glycol.
6. Produit selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel le ou les additifs comprennent un additif hydrophobant, un taux massique de l'additif hydrophobant étant compris entre 0,05 % et 0,4 % inclus.
7. Produit selon l'une des revendications 1 ou 6, dans lequel une longueur moyenne des fibres en nombre des fibres est comprise entre 0,5 mm et 1,5 mm inclus.
8. Produit selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel un diamètre médian pondéré en volume des fibres est compris entre 5 pm et 15 pm inclus, notamment compris entre 6 pm et 12 pm inclus, et préférentiellement compris entre 7 pm et 10 pm inclus.
9. Produit selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel la longueur médiane en nombre des fibres est comprise entre 300 pm et 700 pm.
10. Produit selon l'une des revendications 1 à 9, apte à présenter, après avoir été soufflé, un facteur de performance thermique % compris entre 0,45 W.kg.K-1.m-4 et 0,8 W.kg.K-1.m-4, et notamment entre 0,5 W.kg.K-1.m-4 et 0,75 W. kg. K-1.m-4.
11. Produit selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel la laine de verre présente un micronaire compris entre 4 L/min et 9 L/min.
12. Revêtement d'isolation thermique et/ou acoustique obtenu par un soufflage d'un produit selon l'une des revendications 1 à 11, le revêtement présentant un facteur de performance thermique %compris entre 0,45 W.kg.K-1.m-4 et 0,8 W.kg.K-1.m-4, et notamment entre 0,5 W.kg.K-1.m-4 et 0,75 W.kg.K-1.m-4.
13. Revêtement d'isolation thermique et/ou acoustique obtenu par un soufflage d'un produit selon l'une des revendications 1 à 11, le revêtement présentant une masse volumique soufflée comprise entre 5 kg/m' et 18 kg/m3 inclues, notamment comprise entre 7 kg/m3 et 12 kg/m3 inclues.
14. Revêtement d'isolation thermique et/ou acoustique obtenu par le soufflage d'un produit selon l'une des revendications 1 à 11, le revêtement présentant une conductivité thermique comprise entre 35 mW.m-1.K-1 et 55 mW.m 1.K 1 inclues, notamment comprise entre 40 mW.m 1.K 1 et 52 mW.m 1.K-1 inclues, et préférentiellement comprise entre 43 mW.m-1.K-1 et 49 mW.m-1.K-1 inclues.
15. Utilisation du produit selon l'une des revendications 1 à 11 pour l'isolation thermique et/ou acoustique d'une paroi d'un bâtiment.
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