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Z00~3~iO
MATERIAU CQMPO6ITE A ~AS~ DE FIBRES ~IYiR~lRS
DISPOSITlF D'O~IEWqIo~ ~T AppLIcATlo~
DU M~T~RIAU COMPOSIT~
L'invention a pour objet un matériau co~posite et son
dispositif d'obtention. Le matériau selon l'invention est à
base de fibres minérales, notamment de fibres de verre,
obte~u par reconstitution d'un mat en fibre~ minérales
contenant un liant. Il sert par exemple de primitif pour
l'obtentio~ de pièces moulées.
Il est connu d'obtenir ~es piè~es, eventuellement en
forme, denses ou au co~traire très légeres, par moulage
d'un primitif ~ base de fibres naturelles ou synthéti~ues
comportant un liant. Comme fibres naturelles sont utilisées
notamment des fibres ~extiles qui ont u~ diamètre moyen
assez élevé, supérieur à 10 microns ~e gui n7est pas très
favorable du poi~t de vue des performances d'isolation
acoustigue et ~hermi~ue. Parmi les fibres synthétiques sont
plus particulièrement préférées les fibres minérales, no-
tamment les fibres dites d'isolation telles les fibres de
verre, les fibres de roche ou les fibres de laitier gui
sont plus fines e~ sont en outre produites à des coûts ex-
trêmement faibles.
La dema~de de brevet FR 2 608 964 décrit par exemple
l'utilisation de ma~s à base de fibres de verre pour l'ob-
tentio~ de pièces moulees telles par exemple des garnitures
de pièces auto~obiles. Les prLmitifs ~o~t dans ce cas de~
tronçons de mat~ en fibres de verre obte~ues par centrifu-
gation ~ gran~e-vitess2 de verre fondu avec ~ étirage ~-
zeux des-~fi~am~ltæ ; les ~ibres ~ta~ reQeptionnêes su~ u~e
.
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bande convoyeuse sans fin fermant une hotte dans laguelle
elles sont aspergées par un liant organigue en solution
aqueuse; la nappe ainsi obtenue étant ultérieurement con-
~ormée dans une étuve où se produit la polymérisation du
liant, et ensuite découpée aux dimensions ~ouhait~es pour
~ormer le mat.
D'autres procé~és de fibrage peuvent être utilisés,
notamment des procédés dits à centrifugation libre ou des
procédés dans lesquels la matière en fusion est introduite
dans la zone d'interaction de deux ~ourants gazeux à hautes
températures et à vitesses élevées. Toutefois quelque soit
le procé~é de fibra~e choisi, la réceptio~ se caractéris~
par une aspiration les fihres etant recueillies sur la
bande sans fin sous laquelle est prévue un :.caisson sous
dépression. ~n conséquence et même s'il est possible d'y
remédier partiellement en opérant dans des conditions de
fibrage et d'aspiration idoines, les mats ou fibres miné-
rales ainsi obtenus présentent toujours une anisotropie,les fibres se position~ant ~e préférence dans de~ plans
horizontaux. Ceci se traduit par une anisotropie de cer-
taines propriétés physiques, notamm~nt de la r~sistance à
la traction, anisotropie qui par ailleurs présente certains
avantages notamment pour ce qui est du pou~oir isolant du
feutre for.mé.
Un autre inconvénient rencontré est celui de la limi-
tation dans le choix de la résine pulvérisée comme en-
collage en solution aqueuse. En e~fet, pour optimiser la
répartition du liant dans le mat et obtenir notamment que
celui-ci mouille bien les fibres afin de constituer une
gangue protectrice, il est préférable de pulvériser le
liant dans la hotte de fibrage, avant gue les ~ibres ne se
soient aocumulées pour former un matelas. Or, compte tenu
des conditions de température ~ui règnent dans la hotte de
fibra~e et pour éviter tout ~isque d'inflammation, il est
imperatif d'employer une résine en solution dans de 1'e~u.
Ceoi exclut la plupart de~ adhésifs usuels du type
thermofusibles ou thermodur~issables. kn général, on uti-
lise une résine phénolique du type résine réso~ dont on
sait ~'elle se décompose pour une temp~rat~e d'usage
200~36()
supérieure ~ 350~C, ce f~Ui restreint notablement les pos-
sibilités d'application de produits pourtant ~ base de fi-
bres qui sont par cont~e susceptibles de supporter sans
dommage des températures par exemple bien superieures à
50~C.
~ ar ailleurs, il est connu par exemple du brevet
français 2 591 621 de reconstituer des produits en fibres
minérales à partir de flocons fibreux eux-mêmes produits à
partir d'un mat - encore appelé feutre - par une opération
de cardage au moyen de brosses contra-rotatives ou encore
au moyen de fléaux rotatifs battant le feutre de préférence
prédécoupé en bande. Le cardage est de préférence suivi
d'un fouettage des flocons ou d'un transport pneumatique
afin de relâcher les contraintes résiduelles. Les flocons
produits sont usuellement utilisés tels ~uels. Ils sont par
exemple répandus en couches sur le sol pour 1'isolation
thermif~ue ou acoustique de combles non am'enages OU serYent
encore de matériau de remplissage de caissons par exemple
pour la formation de cloisons int~rieures~
~ es ~ouches isolantes obtenue~ à partir de tels flo-
cons sont nettement plus perform~ntes que les couches de
laine soufflées obte~ues de façon traditionnelle, mais sur
de nombreux points, notamment la conductivité thermique f
l'écart entre les propriétés de ces couches et celles du
mat d'origine est encore tres sensible.
La détérioration observée de la résistance thermi~ue
s'explique par la nature des flocons. En effet, il est bien
connu que des fibres libreæ, ~'est-à-dire ~on collées entre
elles par un liant ont tendance naturellement a s'associer
sous forme de boules. Aussi dans toute operation de
cardage, on cherche à démêler ces amas p~ur retrouver des
fibres intègres. Toutefois, les fibres minérales telles les
fibres de verre et pluæ encore les fibres de roche sont
extrêmement fragiles aussi le cardage casse les fibres et
si on poursuit un peu trop longtemps l'opération, les ré-
duit totalement en poussière. Par ~onséguent, la teDdance
est d'operer avec des moyens de cardage "doux", comme ceux
décrits dans l~ bxevet FR 2 591 621 avec en contrepartie
une ins bonne ouYer-ture des flocohs ce_qu~ signifie ~u'u~
Z0043~
-- 4 --
grand nombre d'entre eux (environ 1 sur 2 dans le meilleur
des cas) sont tou~ours const~tués par des nodules centraux
autour desguels rayonnent quel~ues rares fibres unitaires.
Ces nodules étant particulièrement denses, ils ne per-
mettent pas 1'emprisonnement d'une quantité d'air impor-
tante, ce qui on le sait diminue le pouvoir isolant d'un
produit fibreux. Aussi pour une isolation donnée doit-on
accroître la quantité de produit nécessaire.
A cet inconvénient déjà fort grand s'ajoute le fait
qu'il est très difficile d'imprégner ou "mouiller" ces
nodules avec un liant, que celui-ci soit à l'état liquide
ou plus encore à 1'état solide sous forme pulvérulente et
donc peut apte à pénétrer par capillarité au coeur des
nodules. Typiquement, comme la plupart des liants pré-
sentent après polymérisation une coloration, ce phénomène
se traduit par un aspect moucheté du produit après poly-
mérisation, les nodules. non impregnés de liant ne pré-
sentant pas la même couleur que le reste du produit.
Par contre, à l'avantage de ce proc~dé il faut noter
qu~ 1'addition de liant peut être effectuée avant que les
flocons ne soient à nouveau réunis, à u~e tempera~ure et
dans des conditions libres de toute contrainte due au pro-
cédé de préparation des fibres. De plus, la réception des
flocons peu~ se faire simplement par dépose sous gravité,
c'est-à-dire dans des conditions qui n'entraînent pas
d'orientation préférentielles des fibres et ~ui conduisent
de ce fait à des produits plus isotropes.
D'autre part, la publication de brevet AU-A-75 746/87
enseigne un procé~é d'obtention d'un ~roduit fihreux
isolant contenant un liant uniformement réparti, même si le
produit est à base de fibres difficilement impregnables
telles les fibres végétales ou anLmales. Ce procédé - qui
peut s'appliquer également à des fibres minerales - con-
siste à carder un feutre pour séparer substantiellement les
fibres, puis pour compléter cette séparation à les flui-
diser en les entraînant par un courant gazeux, ~e liant
étant pulvérisé-sur les fibres séparées avant que celles-ci
ne se soient déposées. Dans cette publication, on ne pro-
pose ~ s des moyens de cardage specifiques pour les fibres
Z00436~)
minérales de sorte gu'il faut comprendre par fibres m~né-
rales, des fibres de verre dites textiles - encore appel~es
fibres de verre de renforcement - c'e~t-a-dire des fibres
produites au moyen d'une filière avec un étirage méca~i~ue
et dont le diamètre moyen est sup~rieur à 10 microns. Rap-
pelons que des fibres dites d'isolation ont un diamètre
moyen inférieur à 6 microns, généralement de 1'ordre de 3
microns. De plus, les fibres dites textiles sont pra~igue-
ment toujours regroupées en f il8 à l'instar des fibres na-
turelles ce qui les éloi~nent totalement des fi~re~ d'i~o-
lation du point de vue de leur comportement notamment au
cardage. D'autre part, cette technique fait appel à un
transport pneumatique des fibres ce qui pose le problème de
1'élLmination des courants gazeu~ générés et entraîne la
nécessité de caissons aspirants qui comme indi~ué plus haut
conduisent à des produits anisotropes.
La présente invention a pour objet un produit compo-
site à base de fibres minérales obte~u par reconstitution
d'un mat ou feutre en fibres minérales d'isolation, dont
les performances thermi~ue~ Irapportees à u~e masse de
produit identi~ue) sont au moins égales à 93 % de celle~ du
feutre initial et comportant un liant a~tivable ulté-
rieurement, choisi indépendamment de la technique utilisée
pour 1'obtention dudit feutre initial. Le produit composite
selon l'invention est formé de flocons auxquels est ajouté
un liant activable ultérieurement, obte~us par déchiquetage
d'un feutre à base de fibres minérales d'isolatio~, moins
de 1~ % des flacons comportant un nodule dense dont le
diamètre moyen est de plus défini comme inférieur à 7 mm et
qui présente un degré d'imprégnatisn en liant réactivable
moindre gue le reste du produit.
De cette définition, il ressort gue le terme flocons
est pratiguement abusif car le déc~iquetaqe du feutre est
mené de manière telle que l'individualisation des fibres
est pratiquemen~ totale et que dès lors, on repa~se par un
stade où les f}bres ~ont pratiquement toutes à 1'état UDi-
taire, comme cela était le cas au moment de leur fibrage.
Pour ce faire, les flocons sont prod~its à partir d'un
feutre en fibres minérale~ gui est dechigueté au mo~
20043~iO
d'une cardeusa const1tu~e par une seule brosse ~ po~læ
souples nettoyee par un peigne. Par rapport aux moyens
connus de 1'art, on opère donc avec un dispositif extrême-
ment simplifié mais qui pourtant donne des résultats éton-
namment supérieurs. En effet, une ~ardeuse d brosses
contra-rotatives conformes à FR-2 591 621 produit des flo-
cons comportant pour la moitié d'entre eux deæ nodules
denses let il n'est pas possible de remédier à ce défaut e~
prolon~eant le temps de présence des flocons entre les
brosses car alors on réduit les fibres en poussière).
Outre les flocons, le pr~duit composite selon l'in-
vention contient un liant activable ultérieurement. Par
ultérieurement on entend une durée fLxée par l'utilisateur
qui peut être éventuellement de quelques secondes, cas ou
une étuve de polymérisation est prévue immédiat~ment en
aval de la ligne ou au contraire de plusieur~ jours et même
plusieurs is ce dernier cas se retrouvant plus particu-
lièrement lorsque le produit reconstitue est utilise à ti-
tre de primit~f pour 1'o~tention de pieces moulées en
forme.
La durée de cette période dépend bien ~ur du type de
liant utilisé, un stockage i~termediaire du produi~ n'etant
possible qu'avec des résines dont l'action ne ~e produit
pas - ou extr &ement lentement - à temperature ambiante.
Ceci est le cas par exemple de résines thermofusibles ou
thermodurcissa~les, ajoutées sous forme pulvérulente aux
fibres. Citons par exemple lee résines phénol-formaldehyde
novolaque~, les résines époxy, les silicones, le po-
lyuréthane, le polyéthylène et le polypropylène.
De toute façon, le fait ~ue la résine est ajoutée sur
des fibres froides, loin de toute installation de fibrage,
donne une entière liberté dans le choix du liant trésine ou
liant minéral).
Sous forme liquide, le liant est pulvérisé sur les
fibres indifféremment au moment de 1'operation de cardage
ou après celle-ci. Lorsqu'il est sou~ sa forme pu-
lvérulente, l'addition du liant est effectuée de préférence
après le cardage, le liant etant en suspensio~ dan3 un gaz
pour une-ré~aEtit-~on opt~m~l~O
~0043~,0
~ s flocons sont de préférence recueillis par simple
dépose sous gravité, sans aspiration complémentaire. Le8
produits ainsi reconstitués sont beaucoup plu8 iSotropeB
que les produit~ standards obtenus directement sous la
hotte de fibrage, ce qui est plus particulière~ent avanta-
geux pour la préparation de pièces moulées en forme 8US-
ceptibles d'être ultérieurement soumises à des contraintes
à des niveaux assez élevés, ce qui n'est bien sûr pas le
cas lorsque les flocons sont utilisés en vrac.
D'autres détails et caractéristiques avantageux de
l'invention sont decrits ci-après en référence aux planches
annexées ~ui représentent :
- Figure 1 : un schema d'une ligne pour produit com-
posite selon l'invention,
- figure 2 : une vue plus détaillée de la cardeuse de
la figure 1,
- Figure~~ : les courbes d'évolution~de la conducti-
vité therm gue en fonction de la densité,
- Figure 4 : les courbes comparées des valeurs des
résistances specifiques au passa~e de l'air en fonction de
la densité,
- Figure 5 : les courbes comparées des valeurs de dé-
formation relative en fonction de la contrainte exercée.
Le produit com~osite selon l'invention est préparé
comme indiqué très ~chématiguement à la figure 1. Le feutre
initial 1 gue nous appelons encore feutre standard - ou les
2 feutres comme ici représentés - est un feutre en fibres
minérales. on peut utiliser par exemple un feutre en laine
de verre, les fibres étant obtenues par un procédé selon
lequel le verre fondu est introduit à l'intérieur d'une
assiette de centrifugation tournant à grande vitesse dont
il s'échappe sous forme de ~ilaments par une série d'ori-
fices pratiqués sur la paroi de l'assiette, les filaments
étant étirés sous forme de fibres par un courant gazeus à
grande vitesse et haute temperature, généré par des
brûleurs entourant 1'assiette. Les conditions de tempera-
tures du verre et des gaz, les pressions et leæ vitesses
utili~ées étant par exemple celles définies dans le breve~
européen EP 9186~. L'encollage est avantageuse~ent
200436()
~ 8 --
pulv~risé sur les fibres avant qu'elles ne solent recuell-
lies par un organe de réceptlon. Cet encollage est de pré-
férence une solution agueuse ~ 10 % d'une r~ine
formo-phénoligue comportant en partie de ~ec S5 % en poids
de résine résol et d'un silane agissant entre autr~s ac-
tions comme agent anti-poussière. A titre d'exemple, on a
utilisé un feutre dont la densité est de 11 kg/m3, la ré-
sistance thermigue de 2 mZc~Watt et la résista~ce spéci-
fique au passage de l'air de 6,4 Rayls~cm Irésistance me-
surée perpendiculairement au plan de ~épôt ~es fibres de
verre). Le feutre conditionné à l'état de rouleau est monté
sur un dévidoir ici no~ représenté.
Comme plus précisément représenté à l'aide de la fi-
gure 2, l'alimentation de l'unite de cardage est obten~e au
moyen d'un cylindre 2 et d'un contre-cylindre 3 assur~t
1'avancée du produit. Le feutre 1 est simplement comprimé
entre les cylindres 2, 3, sans découpe ce gui simplifie ~e
dispositif de ces operations. Avantageusement, ce~ deux
cylindres assurent éga}ement le ma~ntie~ du feutre en le
retenan~ quelque peu.
L'unité de cardage 4, entourée d'un carter, est avan-
tageusement constituée par une seule brosse 5. Catte brosse
a un diamètre extérieur de par exemple 300 mm. ~lle est
munie de poils 6 fins, montés selon un hauteur libre suf-
fisante (d'ici 45 mm) pour leur permettre une certaine
souplesse. Ces poils ont par exemple un diametre de l'ordre
de 0,5 mm et sont de préférence ondulés. Selon l'invention,
ils sont de préference en métal, les meilleurs résultats
ont été obtenus avec de l'acier trempé. Le choix du métal
peut paraître surprenant dans la mesure ou il est connu ~ue
des poils en matériaux synthétiques, par exemple en
polyamide résistant mieux à 1'attague par 1'abrasion du
verre. En fait, il a été constate selon l'invention que des
poils en matériaux ~ynthétigues - et donc du fait de cer-
taines contraintes techno~ogigues obligatQir~ment d'un
diamètre de plus de 1 mm - s'échauffent énormement au cours
de 1'operation de cardage et qu'en conseguence ils s'usent
beaucoup ~lus ~r~pihemen~_que de5._pOilfi da~ un matértau
moins ré5i8tant dans ~iabsolu mai~-plu~ s--.-Par ~i~}eurs~
~004~;0
g
1'emploi de poils fins permet une meilleure ad~guat~on en-
tre les dimensions de l'outil de découpe qu'il~ constituent
et celles des fibres que l'on cherche à s~parer.
Avantageusement, une telle brosse à poil8 métalliques
fins permet d'augmenter ~e nombre de poil~ et de supprimer
la contre-brosse qui a pour inconvénient de prolonger le
temps de traitement du feutre en fibres minérales et de ce
fait accentue sa dégradation. La densité de poils doit être
suffisamment importante pour permettre un déchiquetage
complet et sur une petite portion de la brosse, mais sans
toutefois atteindre une valeur telle qu'elle interdise une
action séparée de chaque poil. ~n pratique un écartement
des poils à la périphérie compris entre 2 et 5 mm donne
satisfaction, des meilleurs résulta~s ayant été obtenus
avec environ 1500 poils soit 1 poil tous les 3,S mm pour
une brosse de 300 mm de diamètre.
La vitess:e~de rotation de la brosse est voisine par
exemple de 1000 tours par minute lorsque l'uni~é est ali-
mentée par un feutre de 1~ kg/m3.
Pour nettoyer l-a brosse, on utilise un simple peigne 7
constitué par des pointes montees sur une plague 8 de pré-
férence très-fines et très pointues~.- Ces pointes sont par
e~emple des aiguilles métalliques de moins de 0,2 mm de
diamètre à la pointe ~ui pénètrent dans la brosse selon une
profondeur de par exemple 2 mm, cette profondeur pouvant
varier grâce au mécanisme de réglage de pOSitiOh 9.
Après le cardage, les flocons sont recueillis par dé-
pose sous gravité dans une enceinte close 10, sans trans-
port par des moyens pneumatiques. Ce transport pneumatique
présente en effet l'inconvénient lors de l'extraction de
1'air de favoriser une orientation préférentielle des flo-
cons parallèlement à la airection du gaz porteur et de
plus, il augmente sensiblement le prix de revient du pro-
duit. Pour éviter l'accumulation des flocons en raison d~
l'électricite statique, l'enceinte close 10 de réception
est de préférence entièrement 2~ matière plastique.
L'observation sous microscope des flocons obte~us les
montre constitué de fibres relativement lQngues, c'es~
dire d'environ 2 cm alora gue les fibres du feukre-i~itial
- . -. ,- , -. ~ :
.
-
.
- ` ~
20043~0
ont une longueur d'envlron 10 cm ; ~l s'agit 1~ bien en-
~endu d'une valeur moyennée apr~s est~mation sur un échan-
tillon de taille réduite la mesure r~elle étant particu-
lièrement délicate. Ces fibres plus ~ourte~ sont moins 5U-
jettes aux problèmes de stratifi~ation, en revanche leur
lon~ueur reste encore suffisante pour assurer l'emprison-
nement d'une quantité importante d'air. De plus ces fibres
se répartissent de façon extrêmement homogène, moins de 10
% des flocons comportant un nodule central dense dont le
diamètre est de moins de 7 mm ou se présentant sous forme
de mèche.
A ce sujet, il semble d'ailleurs que les fibres sont
presque à un état plus unitaire qu'au mome~t de la fabri-
cation du feutre initial. U~e explication de cet état
inattendu est peut-être la présence du lian~ utilisé comme
encollage pour le ~eutre initial qui joue là un role de
lubrifiant entre les fibres - à l'ins*ar de ce gui est re-
cherché par tout ensima~e - et qui de plus favori~e
1'écartement des fibr~s - propriété recherchée pour au~-
menter les capacités de reprise dlépaisseur du produit.
~ 'autre aspect de 1'invention est 1'addition d'un
liant ; après son dosage ~par des pompes 11, 12) le lian~
est conduit par une canalisation 13 jusqu'aux fibres. ~n
règle générale, ~n liant sous forme liquide sera plu~ôt
pulvérisé à un niveau situé après l'unité de cardage, ceci
afin dléviter si possible l'encrassement de celle-ci par
contre un liant sous forme pulvérulente, au pouvoir
"mouillant" moindre, sera lui envoyé sur les flocons au
niveau de l'unité de cardage. Mais comme indiqué précédem-
ment, il ne s'agit la que d'une tendaQ~e générale, le pro-
blème se posant plus précisément pour chaque liant utilisé.
Par contre, ce qui doit être noté, c`est que l'extrême ou-
verture des flocons obtenus selon ~'inventio~ permet le cas
échéant une distribution très homogène du liant même après
le cardage.
Les fibres se déposent sur un tapis récepteur 14
fermant la hotte de cardage 10. Comme represe~té à la fi-
gure l, cet~e hotte ~0 fenme totaleme~t le syst ~e ce qui
conduit ~ de~ ren ~ ~ de matieres voi i~s de 100 %. En
200~3~i~
-- 11 --
sortie de hotte, le matelas est ramené à 1'épaisseur 80U-
haitée par une calandreuse 15 puis le produit est éven-
tuellement conduit dans une enceinte 16 dans laquelle est
établie une circulation d'air chaud assurant la prise du
liant (par exemple dans un four de fusion du liant s'agis-
sant d'un produit thermofusible). Parallèlement ou à la
suite de ces opérations, on procede bien entendu aux dif-
férentes opérations de découpe 17 nécessaires avant l'ob-
tention du produit fini.
Une autre application particulièrement intéressante du
procédé selon l'invention est la réalisation de primitifs
de moulage et dans ce cas, le produit est directement con-
ditionné après son calandrage~ la prise du liant ayant lieu
ultérieurement lors de l'opération de moulage.
Des produits ont été réalisés avec des quantités de
liant extrême~ent diverses. De8 essais ont été effectués
par exemple avec un pourcentag~ très f~; hle de lia~t com-
pris entre 10 et 15 %, pour un liant thermoactivable des-
tiné à un primitif pour produits moulés à la presse à
chaud. A l'opposé, on a également préparé des produits
composites comportant plus de 70 % d'un liant minéral ac-
tivable par addition d'eau.
A titre d'exemples d'application comme primitifs de
moulage ont été realisées 3 séries a), b), c) de produits
contenant respectivement 30 % d'un liant du type epoxy,
constitué par des déchets de production de peinture par
projection électrostatique ~Q % de polypropylène et ~7 %
d'un liant phénolique ~bakelite), les pourcentages de
liants étant donnés par rapport à la masse du produit ~ini.
Ces primitifs secs peuvent être conservés aussi longtemps
que nécessaire avant leur pressage chaud. On a ensuite me-
suré conformêment à la norme NF-~-51224 les valeurs des
contraintes à la rupture ~en MPa) et des modules en flexlon
en ~G. Pa) pour dif~érentes masses volumiques ~en kg~m3).
Une guatrième série de mesures a été effe~tuée à ti~re
comparatif à partir de produits moulés usuels, préparés par
voie humide et comporta~t 18 % de résines phénoligues. Les
résultats sont rassemblés au tableau suivant ~
. .
.
2~)043~,0
: liant : Bpaisseurs : kg/m' : MPa : GPa
..__________________________________~______________________
: a : 5-7 mm : 300 : 5,8 : 0,3
: : : 500 : 21,0 : 0,7
~ 00 : 36,0 : 2,3
: : : 970 : 57,0 : 4,3
________________________________________.._________________
: b : 4-5 mm : 210 : 1,6 : 0,2
: : : 420 : 7,6 : 0,8
: : : 590 :12,8 : 1,3
: : : 850 :25,6 : 2,9
: : : 1030 .36 ! 1 : 3,8
_______~__________________________________________________
: c :5-7 mm : 320 : 6,4 : 0,7
: : : S00 : 16,3 : I,6
: : : 700 : 27,0 : 2,9
: : : 89~ : 45,9 : 4,2
___________ _____________________~._____ __________________
: d :5-7 mm : 200 : 2,5 : 0,3
: : : 300 : 6 : 0,7
50~ : 22
: : : 800 : 45 : 4,3
______________________,___________________________________
Les valeurs mesurées pour les produits a, c et d sont
pratiquement identiqueæ. Le procédé selon l'invention per-
met donc bien de réaliser des produits finals très compa-
rables à ceux de 1'art mais qui peuvent l'être selon une
production en deux etapes différées, en rendant ainsi
1'étape de moulage indépendante de l'étape de préparation
des fibre~.
Un autre aspect du dispositif selon 1'invention est
celui de recyclage des fibres. En effet, il est connu de
préparer des produits isolants à partir de dechets de feu-
tre de fibres de verre textiles. Les f~bres dites tex~iles
æon~ pour cela récuperées par cardage d'un feutre à l`aide
d'une cardeuse utilisée traditionnellement Far l'industrie
textile. Leæ feutres à ba~e de fi~reæ dites d~isol~tion
telles que celles envisagées par la prése~t~ inventiQ~ ne
:
20043fiO
- 13 --
conviennent pas car la cardeuse transforme ces fibres plu8
fragiles en poussière. Avec une cardeuse ~elon l'invention,
il est possible de remplacer une partie des fibres textiles
par des fibres d'isolation. On a ainsi réalisé sans diffi-
culté particuli~re un feutre reconstitué d'un grammage de
1,2 kg/m3, pour une densité de 25 kg~m3, constitué pour 12
% de "flocons" selon l'invention, de 74 % de fibres de
verre textile et de 14 % d'un liant phénolique. La propor-
tion de fibres minérales d'isolation peut être éventuelle-
ment accrue pour atteindre 20 ou 25 % ce qui est to~t par-
ticulièrement intéressant lorsque la quantité disponible de
déchets de fibres textiles est insuffisante pour couvrir la
demande de produits isolants reconstitués.
Les performances du produit selon l'invention res-
sortent plus particulièrement de l'étude des 3 courbes an-
nexées.
La première de ces courbes ~figure 3) est une repré-
sentation de la conductivité thermigue ~ambda mesur~e en
mW/~.K, en fonction de la ~ensité du produit préparé Ifi-
bres et liants~. Cette courbe se rattache directement à la
capacité d'isolatiou d'un produit en effet la conductivité
thenmique est définie cQmme égale au ratio de l'épaisseur
du produit sur sa résist~nce thermigue. La courbe A est la
courbe caractéristigue d'un prQduit stan~ard obtenu par le
procédé centrifuge avec étirage gazeux exposé précédemment,
la finesse des fibres étant caractérisée par un micronaire
de 3 pour 5 g. Le micronaire F est défini de façon norma-
lisée comme le débit d'un courant gazeux ~esure après que
ce courant gazeux émis dans des conditions de pressions
bien fixes ait traversé un échantillon très comprLmé de 5 g
de fibres. Notons ~ue le micronaire don~e donc une indica-
tion du freinage du courant gazeux par les fibres de verre
et est de ce fait caractéristique de la finesse des ~ibres.
Un tel micronaire de 3 pour 5 g est caractéristique de fi-
breæ de verre d'une tres grande finesse.
La courbe ~ est celle obtenue avec des produits re-
constitués selon 1'invention, alors ~ue les courbes C et D
sont respectivement obtenues pour des produits reconstitues-
obtenus co~ ormeme~t-~ l'enseignement de PR---2-*9i 621 et
2004~iO
pour de la laine de verre ~oufflée obtenue de fason clas-
sique. La compar~ison de ces 4 courbes montre que pour une
isolation équivalente (L~mbda = 40 mW/m.R par exemple), il
faut environ 1 point de plus de densité avec des produits
selon l'invent~on (soit environ 6,6 % de produit en plu5)
alors que 2 points sont nécessaires (soit environ 13 % de
produit en plus) avec des produits selon FR 2 591 621, des
produits traditionnels nécessitant eu~ plus de 50 % de
produits supplémentaires pcur une i~olation comparable. Il
doit être également noté ~ue les courbes A et B sont pra-
tiquement parallèles et ~u'en conséguence, la dif~érence
entre le produit initial (suivant la courbe A) et le pro-
duit reconstitué selon l'invention est pour tout le domaine
de densité considéré comprise entre 5 et 7%. Autrement dit,
le produit composite selon l'invention peut très faci-lement
se substituer au produit standard, san~ gu'une détériora-
tion des qualités soit pratiquemen~ constata~le ; on peut
notamment fabriguer des produits très lé~ers, typi~uement
de 10 kg~m3 ou moins alors que les produits en fibres
soufflées prése~tent toujours une densité supérieure à lS
kg/m3 (et avec dans ce ca~ un pouvoir isolant très faible
comparativement aux feutres standards), et gue la limite
inférieure est ~oisine de 12-13 kg~m3 pour des prodt~its
suivant FR 2 591 621.
Ce premier test a permis de démontrer que les produits
reconstitués selon l'invention présentent un pouvoir
isolant très analogue à celui des produits initiaux servapt
à leur fabricatio~ De plus, le mode d'obtention et de ré-
ception des flocons conduit à une diminution fort impor-
tante de 1'anisotropie du matériau. Ceci ressort par exem-
ple des valeurs de la résistance spécifigue au passage de
l'air d'un produit, mesurées pour différente~ ~ensi~és de
produits. Contrairement à la mesure du micronaire ~ui est
effectuée sur un échantillon de taille trè~ reduite et
surtout très fortement c3mprimé, la mesure de la resistance
specifique au passase de 1'air caractéxise keaucoup mieux
l'arrangement des fibres dans le produit et notamment leur
orientation. Ce teæt est en effet e~fectué sur un ~rodult
réel, et 8ur un échantillon ~o~t la di~en~ion est~dR`~2~0 x
20043~
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20 cm, aussi autant le micronaire est-il une donnée carac-
téristique des fibres, autant la résistance sp~cifique au
passage de l'air est elle caractéristique du produit fini.
Les mesures, exprimees en [Rayllcm R~ dont les ré-
sultats sont repris à la figure 4 ont été e~fectuées dan~
un plan parallèle au plan de dépôt des fibres (ré~i~tance
spécifique parallèle ou Rs //) et dans un plan perpendicu-
laire à celui-ci (résistance spécifique perpendiculaire ou
Rl ). Si le produit est parfaitement isotrope, les courbes
de résistances parallèle et perpe~diculaire sont con-
fondues; si par contre les fibres sont orientées préféren-
tiellement selon un de ces pla~s, parallèlement à celui-ci,
1'air traverse le produit dans des "couloirs" parallèles
aux fibres ta~dis que perpendiculairement à celui-ci il
doit systématiquement contourner les fibres pour se frayer
un chemin. Les courkes 21 et 22 sont obte~ues avec le pro-
duit standard défini préalablement. on n~t~ bie~ que pour
une densité donfiée, la résistance spéci~ique parallèle est
nettement inférieure a la resistance spécifique perpendi-
culaire. Pour le produit reconstitué selon l'invent~o~, la
courbe 24 de la résistance specifique parallè~e est prati-
guement confondue avec la courbe 22 du produ~t standard;
par contre, la résistance spécifique perpendiculaire
lcourbe 23) est un peu plus faible. Ceci explique l'affai-
blissement des performances d'isolation du produit ~voir
courbe de conductivité thermique) mai~ mo~tre de plus que
l'anisotropie du produit a diminué.
L'importance de cette diminution est plus particuliè-
rement mise en relie~ par la courbe de la figure 5 où sont
indiquées en abscisse les contraintes exercées sur un pro-
duit (en kN/m2) et en ordonnées les déformations relatives
correspondantes.
La courbe 31 ~orrespond a un produit standard, tou-
jours au sens défini précedcmment, dont la densité est de
45 kg/m3. Pratiquement verticale au départ - ce qui cor-
respond à une augmentati~n importante de la déformation
relative meme pour une c~ntrainte faible~ la courbe s'in-
fléchit legèrement pour des contraintes p~us Lmportantes
mais reste en per~anence conca~e~ ~e ;plus, Q~ co ~ ate
20043fi()
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qu'un taux de 50 % de déformation relative est atte~nt pour
une contrainte de 18 kg/m2.
Avec les produits selon 1'invention et de meme densi-
té, on constate par contre gue dans un prem~er temps, la
courbe 32 est relativement plate, autrement dit l'augmen-
tation de la déformation relative est moins rapide ~ue
celle de la contrainte exercée. Ceci correspond en fait à
la présence de fibres disposées verticalement gui ont la
possihilité de fléchir alors que dans le plan horizontal la
déformation relative est directement la résultante de la
déformation des fibres elles-mêmes SOU5 l'effet des con-
traintes.
Une fois atteinte, la valeur de la contrainte qui
correspond au point de flambage des fibres verticales, la
courbe de la déformation relative devient identigue à celle
du produit standard, mais en partant d'une va~eur initiale
non nulle. on note en effet~~gue -pour- une de'-~ormat,io~ rela-
tive donnée, la contrainte à exercer est d.'environ 12 kN~m2
plus élevée avec un produit reconstitué.
Ces différents tests mettent ain~i e~ evidence le fait
que l'opération de ~ardage pra~iguée dans les conditions de
1'inven~ion ~ermet de reconsti~uer des produit~ très per-
formants du point ae vue de l'isolation thermigue et pré-
sentant des propriétés mécaniques Yalorisantes,
