Isolations en fibres naturelles recyclées et/ou recyclables

Transcription

1 Isolations en fibres naturelles recyclées et/ou recyclables - 1 -

2 I. Contexte de l application : Depuis quelques années déjà, les non-tissés sont en pleine expansion car ils sont porteurs d innovation dans de nombreux domaines comme l automobile, le bâtiment, le médical, En effet, il s agit d un process souvent moins coûteux et aussi productif. Cela dit beaucoup de produits en particuliers les produits comme les lingettes nettoyantes sont apparues sur le marché sans aucune optique de développement durable. Aujourd hui la question du recyclage se pose fortement due à tous ces déchets. Il apparaît donc important d une part de produire de nouvelles matières recyclables et d autre part de recycler les produits usagés. Nous nous proposons d illustrer l usage de fibres naturelles recyclées et/ou recyclables en non-tissé dans un but lié à l isolation. Le choix d un isolant dépend de paramètres comme le climat, en effet le taux d humidité joue un rôle important dans le comportement et la durée de vie du matériau. Les non-tissés à base de fibres naturelles recyclées et/ou recyclables (fibres cellulosiques, chanvre, laine, ) sont utilisées aussi bien pour l isolation thermique qu acoustique, dans le bâtiment comme dans l automobile. Dans les cas du bâtiment, on les trouve dans les murs intérieurs et extérieurs, dans les plafonds, les toits et également pour l isolation des sols. C est d ailleurs la même répartition dans l automobile. Malgré leurs origines naturelles, il existe un débat concernant leur aspect écologique, dans la mesure où certains de ces feutres à base de fibres naturelles recyclées seraient traités chimiquement (par exemple contre les agressions extérieures : insectes, anti-feu, ) et qu ils ne seraient recyclables qu à hauteur de 25%.[1] Photo 1 : Panneaux isolants - 2 -

3 II. Cahier des charges fonctionnelles et techniques : Quelques définitions : «La résistance thermique d une paroi dépend de son épaisseur et aussi de la conductivité thermique du matériau utilisé. Dans le cas d un mur composé de plusieurs matériaux différents, il faudra additionner les résistances thermiques de chacun des composants. Dans la pratique c est la couche d isolant (ouate de cellulose, liège, laine de verre...) qui représente la plus grande partie de la résistance thermique.» [2] «L'isolation phonique, ou isolation acoustique, a pour objectif d'éviter la propagation du bruit. Dans un milieu compressible, le plus souvent dans l air, le son se propage sous forme d'une variation de pression créée par la source sonore. En général, plus un matériau est lourd, plus il est isolant acoustique (loi de masse)» [3] Les non-tissés destinés à l isolation de l habitat possèdent des contraintes : Dimensionnelles : o Les panneaux ou rouleaux crées possèdes des largeurs et épaisseurs bien déterminées variant avec la destination (sol, plafond, mur...) Environnementales : o Les traitement ignifuge ou anti-insecte et rongeurs, doivent être respectueux de l environnement. De sécurité : o Normes non feu. Confort : o Perméabilité à la vapeur d eau o Isolation maintenue en cas d humidité o Stable dans le temps. Remarque : La fibre de chanvre possède un coefficient de conductivité thermique =0,04 W/(m.K) à partir de quoi on calcul la résistance thermique R, avec e l épaisseur (en mètre) de l isolant: R=e/ m2.k/w Les isolants à bases de fibres naturelles ne sont pas soumis à la certification européenne CE (à l exception du bois), seul les isolant de type laine de verre et de roche, polystyrène expansé et extrudé, polyuréthanne, verre cellulaire, liège expansé, mousse phénolique, fibre de bois, laine de bois y sont soumis. Mais ils peuvent être certifiés par une démarche volontaire

4 Figure 1 : Exemple de cahier des charges III. Matériaux utilisés : Dans le cas de l isolation, en très grande majorité nous trouvons des isolants fabriqués à base de fibres de laine minérale et de verre. Cela dit, de nouvelles tendances écologiques se développent. Nous pouvons trouver parmi les fibres naturelles recyclées et/ou recyclables utilisées dans l isolation, du coton en grande majorité mais aussi de la laine, des fibres cellulosiques, du lin, du jute, du chanvre Il est aujourd hui imaginable de recycler tous les vêtements, les tapis pour développer des feutres d isolation en non-tissés. De plus, il a été démontré que la laine de chanvre a une résistance thermique égale à celle des laines minérales. IV. Procédés de fabrication : Comme nous avons déjà pu le dire ci-dessus, il est aujourd hui possible de transformer les vêtements et tapis par exemple en feutre par un procédé nommé «l effilochage»

5 Par exemple la machine «Picker Shredder» a été conçue pour pré-ouvrir les vêtements, tapis à recycler mais aussi plantes et fibres libériennes. Figure 2 : «Picker Shreder» machine Cette machine est utilisée pour la fabrication d un isolant (70% Co, 15% Laine- Acrylique, 15% PES Thermofusible) fait à partir de vêtements collectés par EMMAUS. Et selon EFFIREAL, la méthode est simple. A partir de matières déchiquetées en machine, qui s effilochent pour former ce qu on appelle de la ouate, donc un feutre destiné à l isolation par exemple. Exemple : Effilocheuse «Jumbo» de chez LAROCHE, capacité de production de la machine : 3000 kg/h. Les accessoires : affûteuse intégrée, dispositif d ensimage Option : système de nettoyage par rouleaux batteurs escamotable - 5 -

6 Figure 3 : «Jumbo» machine LAROCHE propose des lignes complètes basées à partir de ces deux machines pour obtenir des non-tissés isolants entre autres. Figure 4 : exemple de ligne de production LAROCHE Il est possible selon les fibres d utiliser une méthode de thermoliage ou d aiguilletage pour obtenir le feutre. V. Contrôle des performances : Les principales performances à contrôler sur les produits d isolation sont : -La densité volumique, -La perméabilité à l air, -La conductivité thermique, -Le coefficient de résistance à la diffusion de la vapeur, -La résistance hydraulique, -Le classement au feu (Norme EN : 13171), -La température maximale d installation, -La réceptivité à la moisissure

7 Exemple : Contrôle de la conductivité thermique, conformément aux normes ISO 8302, EN , EN 12664, EN 12667, EN 12939, ASTM C177 et DIN Pour définir le pouvoir isolant d un matériau, on peut mesurer entre autres sa conductivité thermique. Pour cela un des appareils disponible sur le marché est le Meter EP 500. Figure 5 : le Meter EP 500 Cet appareil peut-être utilisé en université, en centre d essais ou directement dans l usine de fabrication des matériaux isolants pour les contrôles qualité. «Trois anneaux de protection thermique et un dispositif de régulation thermique (capable de réchauffer et de refroidir)» [4] permettent d avoir un champ thermique stable dans la zone de mesure. L appareil est certifié ISO 8302, EN , EN 12664, EN 12667, EN 12939, ASTM C177 et DIN et ne nécessite pas de chambre de mesure

8 L ajustement des paramètres est obtenu grâce à un microprocesseur qui assure une commande intelligente de l appareil (chauffage et refroidissement) sans avoir à manipuler pendant la mesure. L épaisseur des échantillons est comprise entre 10 et 200 mm. Il est recommandé d utiliser des échantillons de 500 x 500 mm² mais on peut également utiliser des échantillons plus grands ou plus petits. On mesure trois valeurs de conductivité à des températures différentes. Une régression linéaire permet alors de déterminer le coefficient de conductivité thermique en fonction de la température. Par ailleurs, «l épaisseur de l échantillon est soit mesurée par l appareil, soit saisie au préalable. Dans le cas où l épaisseur est déterminée par l appareil, la mesure est effectuée conformément à la norme EN 823 (ou DIN et 18165) à une pression choisie entre 50 et Pa (contrainte de surface conforme aux normes EN à pour les matériaux isolants). La plaque de mesure supérieure est abaissée automatiquement jusqu à atteindre la pression souhaitée. Juste avant que la plaque n entre en contact avec l échantillon, l appareil passe au mode ralenti pour éviter que les échantillons fragiles ne soient endommagés. Il est également possible de saisir manuellement l épaisseur de l échantillon. Dans ce cas, la plaque de mesure supérieure est abaissée automatiquement jusqu à ce que la valeur saisie soit atteinte. Cette méthode est conseillée par exemple pour les isolants très souples. Toutes les 30 secondes, l appareil détermine la conductivité ou résistivité thermique de l échantillon à l épaisseur mesurée, de manière exacte et conformément aux normes en vigueur (cf. EN paragraphe à 13171). De plus, l appareil calcule toutes les 30 secondes l écart type des valeurs obtenues au cours des 10 dernières minutes, une méthode permettant d évaluer si le champ thermique est suffisamment stable pour que le processus de mesure soit clos. Pour les matériaux isolants et les matériaux de construction (légers), on obtient à une température située entre 10 et 40 C une conductivité thermique comprise entre 4 et 500 mw/m.k et une résistivité thermique R comprise entre 0,125 et 5 m².k/w, avec une différence de température entre les plaques de mesure choisie entre 5 et 15 K.» [4] La conductivité thermique des matériaux est mesurée à partir de la température de surface de l échantillon, la tension et l intensité des éléments chauffants, le réglage du jeu et de la contreplaque chauffante. VI. Produits existants et fabricants : Nombres d entreprises proposent des panneaux d isolation thermiques et/ou acoustiques à base de fibres naturelles recyclables et/ou recyclées. Par exemple EFFIREAL propose un effiloché fabriqué à partir de tissus déchiquetés pour former de la ouate. La qualité diffère selon les fibres : Co, jute, Wo, Et ces applications ne concernent pas que l isolation. En effet les produits peuvent être destinés aux rembourrages, paillages, - 8 -

9 D autres fournisseurs comme BORGERS par exemple fabriquent des panneaux isolants «TRIFLEX», «DUROPTEX» et «THERMOFLOC» basés sur le recyclage de coton et dédiés aux secteurs du bâtiment et de l automobile. Exemples : THERMOFLOC : «panneau isolant flexible en fibres de cellulose. Isolant thermique (été, hiver) et acoustique. Le matériau est flexible et élastique, il régule l'humidité et est favorable à la diffusion de vapeur. Composés de fibres de cellulose recyclées, polyoléfine, ammoniumpolyphosphate. Recyclable. Marquage CE. Norme EN : Réaction au feu : Euroclasse E.» [5] Aussi un projet, nommé «METISSE» de RELAIS-EMMAUS faisant lien direct avec l engagement d EMMAUS rentre tout à fait dans la problématique de l isolation à base de fibres naturelles recyclées : le produit proposé a un excellent comportement à l humidité grâce aux propriétés naturelles d hygrométrie du coton (absorbe et évacue la vapeur d eau sans point de rosée et retrouve ensuite sa capacité thermique). Il est composé de 85% de fibres recyclés issues de textiles récoltés par EMMAUS. Après collecte, trie et effilochage dans un même endroit, le produit ne requiert que très peu d énergie et ne produit aucune forme de pollution. Il est vendu à un prix de 11,25 /m². Tous les bénéfices de la vente seront reversés au RELAIS-EMMAUS pour la lutte contre l exclusion. Photo 2 : Comparatif prix 1-9 -

10 Photo 3 : Comparatif prix 2 Cependant, nous pouvons constater que suivant la qualité de l isolant les prix évoluent. En effet, dans le cas d une isolation moyenne, les laines de verre et de roche sont beaucoup plus avantageuses que les autres produits alors que dans le cas d une bonne isolation les prix s uniformisent. Fournisseurs contactés Matières Secteurs Réponses BORGERS Toutes fibres Automobile BUITEX Isolant naturel Bâtiment FAURECIA Toutes fibres Automobile SO TEX THO Fibres naturelles et déchets Literie Horticulture Bâtiment Automobile NAPTURAL Plume Bâtiment EFFIREAL Ouate de rembourrage et effiloché Fournisseur de matière

11 VII. Marché et tendances : Les non tissés occupent le quart du volume des produits textiles utilisés dans les applications techniques. Ils sont en outre majoritaires dans les secteurs de la santé et de l hygiène (couches jetables, produits d hygiène jetables, matériaux hospitaliers extracorporels), des géosynthétiques (matériaux utilisés pour la séparation des sols et filtres géotextiles) et dans les composantes d habillement techniques (chaussures et bottes, isolants thermiques). On peut aussi constater que les non-tissés sont au premier plan lorsque l on parle de nouveaux développements. Leur usage est en progression dans le domaine automobile (isolants acoustiques, habillage de l habitacle). En ce qui concerne le recyclage de textiles de l habillement : 60% des vêtements usagés sont encore portables, 15% sont dédiés à l'industrie des torchons, 15% à l'industrie de l'effiloché et du non-tissé ainsi que pour l'industrie du papier et du carton et 10% des quantités collectées doivent être envoyés dans des décharges ou être incinérés. Et selon le RELAIS-EMMAUS «seulement 40% de ces vêtements sont revendables en l état, 60% restant à valoriser. Désormais, ces vêtements peuvent être transformés en écomatériau d isolation, grâce aux qualités acoustiques, thermiques et hygrométriques des fibres textiles.» [6] Aussi nous sommes amenés à penser que ce secteur ne va faire que progresser. En effet, si l on regarde le cas du secteur de l automobile, les non-tissés (les panneaux d isolation, le rembourrage, tapis, ) sont déjà très nombreux et leur nombre ne devrait qu augmenter. Photo 4: Non-Tissé secteur Automobile EDANA

12 VIII. Actualité et recherche : L isolation à partir de fibres naturelles recyclées est un sujet d actualité par conséquent de recherche. C est pourquoi il est très difficile d obtenir des informations. A ce sujet nous avons commencé par prendre contact avec M.Thierry MASI de chez LAROCHE. Ce-dernier nous a fourni plusieurs contacts susceptibles de pouvoir répondre à notre demande concernant notre projet : RAYNAUD INDUSTRIES, CAVAC, BUITEX, BUISSON EFFILOCHAGE, NTP, RIETER AUTO, FAURECIA, EFFIREAL, BORGER, SO TEX THO, NAPTURAL. Seul M.José BORDAWE de chez BORGERS a pu répondre à nos questions mais n a pas souhaité développer les sujets concernant les sujets de recherches actuels. Les autres n ont pas souhaité répondre à nos questions

13 IX. Bibliographie : [1] [2], [3] [4] [5] ATIMAT.pdf [6] effireal.ifrance.com/page3.html Figure 1 : Figure 2 : Figure 3 : Figure 4 : Figure 5 : Photo 1 : Photo 2 : Photo 3 : Photo 4 :