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RÉSUMÉ
Les matériaux isolants ont beaucoup évolué ces dernières années, avec des conséquences remarques sur leurs performances. Et les industriels continuent leurs efforts de recherche et développement, notamment par l'utilisation de superisolants, des applications spécifiques en isolation dynamique ou encore l'utilisation de nouveaux gaz interstitiels. Cet article présente une classification des différents matériaux isolants, avec leurs propriétés thermiques et d'aptitude à l'emploi.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Catherine LANGLAIS : Ingénieur civil des mines - Directrice générale, Saint-Gobain Recherche - Ancien Chef de service à ISOVER Saint-Gobain Centre de recherches industrielles de Rantigny
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Sorïn KLARSFELD : Docteur de l’Université de Paris - Ancien chef de laboratoire à Saint-Gobain Recherche
INTRODUCTION
La production et les performances des isolants thermiques ont marqué des importants progrès ces dernières décennies et en particulier à partir des années 1970. Le nombre d’isolants disponibles sur le marché et, en particulier, d’isolants légers a augmenté et leurs propriétés thermiques et d’aptitude à l’emploi ont été sensiblement améliorées.
Trois facteurs qui ont joué un rôle important dans la réalisation de ces progrès peuvent être mentionnés :
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l’évolution rapide et l’amélioration des technologies de fabrication des isolants avec une augmentation des productivités et une réduction des coûts ;
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l’approfondissement des connaissances sur les bases physiques du fonctionnement des isolants ;
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la mise en place d’un système de contrôle de qualité pour garantir les propriétés des produits manufacturés, d’une part, par l’élaboration de normes pour définir et quantifier les propriétés des isolants (spécifications) et fixer les méthodes de mesure (la mise au point d’appareils et matériaux de référence, en particulier pour les mesures de conductivité thermique) et, d’autre part, par l’organisation d’un ensemble de procédures de contrôle de fabrication et de certification de produits, comme le programme ACERMI en France, pour assurer des produits de hautes performances techniques.
À compter du 1er juin 2001 un nouveau document intitulé « Réglementation thermique RT2000 », élaboré par le CSTB est entré en vigueur en France, visant à contribuer, d’une part, à la diminution de la consommation d’énergie et, d’autre part, à l’optimisation du confort dans le domaine du bâtiment. Tous les acquis en matière d’isolants thermiques mentionnés ci-dessus, dont l’harmonisation des méthodes de travail sur le plan européen (normalisation EN), sont pris en compte. Grâce à ces résultats, un logement construit en 2000 consomme moitié moins d’énergie qu’un logement construit en 1974.
Malgré les progrès mentionnés, on ne peut pas dire que l’effort de recherche et de développement dans le domaine des isolants thermiques a été affaibli. En effet, les différentes tendances relevées à l’heure actuelle qui ouvrent de nouvelles perspectives sont notamment :
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l’extension du domaine d’utilisation des superisolants, en particulier les nanomatériaux et les isolants sous vide dans le domaine de la température ambiante et du bâtiment (double vitrage de haut pouvoir isolant, paroi transparente, etc.) ;
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le développement d’applications spécifiques des isolants, par exemple l’isolation dynamique réunissant à la fois l’utilisation des isolants à hautes performances, l’inertie thermique des bâtiments et les apports solaires ;
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l’étude de nouveaux gaz interstitiels de basses conductivités thermiques, non nuisibles à la couche d’ozone atmosphérique ;
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une meilleure maîtrise de la structure morphologique de la matrice solide des isolants (contrôle de l’anisotropie et répartition de masse volumique) pour améliorer le pouvoir isolant.
Cela pour ne citer que quelques-unes des orientations actuelles des recherches et développement dans un domaine d’activité en pleine évolution.
Pour les « Notations et symboles », on se reportera à l’article .
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Propriétés des matériaux isolants
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1. Classification des matériaux isolants
Le critère de classification des isolants généralement retenu repose sur la structure de leur matrice solide et sur la nature chimique de la substance qui la constitue : isolants fibreux, cellulaires et granulaires de nature minérale et organique.
1.1 Isolants fibreux
Les isolants fibreux minéraux sont manufacturés à partir de matières amorphes fondues : roche (basalte en particulier), verre, silice vitreuse et oxydes métalliques. Les principaux représentants sont les laines minérales et les isolants en fibres céramiques (silice-alumine). Les isolants fibreux organiques peuvent être d’origine naturelle, comme les fibres ou laine de bois (figure 1), la laine animale (mouton) ou manufacturés à partir de matières plastiques comme les fibres de polyester (tableau 1). Pour renforcer la résistance mécanique et la tenue de ces isolants à matrice solide non consolidée, les fibres sont généralement agglomérées avec des faibles quantités de résines synthétiques ou autres types de liants (ciment, etc.). Ils sont commercialisés sous forme de feutres flexibles se présentant en rouleaux ou panneaux semi-rigides (figure 2) et de panneaux rigides (figure 3). Lorsque le produit est livré comprimé, il doit reprendre son épaisseur nominale après décompression et pose, pour laquelle la résistance thermique est annoncée. Pour l’isolation des tuyauteries, le matériau est préformé sous forme de cylindre annulaire en un ou deux éléments (coquilles).
Les feutres et les panneaux peuvent être recouverts avec des revêtements de surface ayant un rôle fonctionnel (papier kraft- bitume ou kraft-aluminium formant pare-vapeur, voile de verre renforcé améliorant la tenue mécanique, feuille d’aluminium pour les applications haute température en particulier pour les coquilles) ou esthétique (kraft-aluminium laqué de différentes couleurs pour les plafonds, etc.).
HAUT DE PAGE1.2 Isolants cellulaires
Ce sont les matériaux poreux à matrice solide consolidée contenant des cellules fermées ou ouvertes ou partiellement ouvertes, contenant de l’air ou un autre gaz...
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