Franziska Grüneberger semble satisfaite ; tenant dans sa main un cube indescriptible fait de pail-lettes grises, la chercheuse du laboratoire des matériaux de bois appliqués a atteint son but : très peu de chimie est entrée dans le cube, mais pas de manque de compétences techniques. Ce petit objet est la preuve "vivante" que des montagnes géantes de vieux papiers peuvent être transfor-mées en un matériau isolant précieux et ignifuge - un grand pas vers un monde sans combustibles fossiles. On ne devinerait pas toutes ces propriétés en regardant uniquement ce petit cube.

Le cube ne s’effrite pas
Le secret réside dans ce que le cube de fibre de papier recyclé ne fait pas : s'effriter. Cette propriété est importante pour offrir une protection à long terme contre l'incendie pour les éléments porteurs des maisons en bois. C'est précisément cette fermeté qu'il est difficile d'obtenir dans la production industrielle de couches isolantes. "Il ne s'agit pas ici de matelas isolants que les ouvriers doivent découper à la taille et à la forme voulues et insérer dans les composants ", explique Grüneberger. "Au lieu de cela, les fibres de papier recyclé sont automatiquement soufflées dans une cavité jus-qu'à ce qu'elle soit complètement remplie."

Pour des raisons de coût, ce soufflage doit se faire le plus facilement et le plus rapidement possible, c'est pourquoi les fibres doivent bien circuler à cet endroit. Dès qu'ils sont dans la cavité, cependant, ils doivent garder leur forme pour protéger la construction en cas d'incendie. En fin de compte, l'isolant soufflé à la machine doit être dur et remplir la forme du composant comme un panneau isolant posé à la main. Ce n'est qu'ainsi qu'ils peuvent résister assez longtemps à la chaleur d'un feu et empêcher que la construction ne brûle trop vite. Ce n'est pas une mince affaire : "Nous avons dû chercher un liant pratiquement magique pour les fibres cellulosiques Isofloc déjà présentes sur le marché - un matériau qui fonctionne idéalement d'une seconde à l'autre", explique Grüneberger. Elle claque des doigts comme un magicien ; il ne lui manque plus qu'un "abracadabra" marmonné.

Un tour de force de la chimie
Le projet en collaboration avec Isofloc, un fabricant de matériaux isolants, a débuté au printemps 2017. Franziska Grüneberger et son collègue Thomas Geiger se sont mis à la recherche de liants appropriés - un tour de force de la chimie, dès qu'ils sont apparus. Après tout, seuls ceux qui s'aventurent avec confiance sur ce terrain trouveront de l'or.

La première contrainte : Pour une utilisation dans la construction durable en bois, le liant doit être non toxique - une substance qui peut entrer en contact permanent avec l'homme sans causer de problèmes. Les matériaux auxiliaires de l'industrie textile, papetière, cosmétique et alimentaire - ou les substances de la nature - sont de bons candidats. Deuxième contrainte : le liant souhaité doit être abordable et disponible en abondance.

Une substance de l'industrie alimentaire
"Avec Willi Senn, ingénieur de développement d'Isofloc, nous avons lancé une série d'expériences et combiné les fibres isolantes avec différents additifs ", se souvient Grüneberger. En parallèle, ils ont cherché le bon "pistolet " pour lier les fibres en un clin d'œil avant de les gicler. Chauffage à la vapeur ? Avec le rayonnement infrarouge ? Par induction magnétique ? Enfin, ils ont trouvé le matériau convoité d'une longue série de candidats : une substance de l'industrie alimentaire. Des expériences en laboratoire à l'Empa et à l'Isofloc de Bütschwil ont également montré une liaison fiable entre la structure en flocons de cellulose lors d'un incendie.

Essai de mise à l'échelle et d'incendie
Mais cela fonctionne-t-il aussi à grande échelle ? Un test de mise à l'échelle a fourni la preuve : Les paillettes ont été soufflées dans plusieurs cadres en bois, le long d'une cavité identique avec des paillettes sans le nouvel additif, et montées selon la technique habituelle. Il était maintenant temps de se rendre au laboratoire d'incendie de VKF ZIP AG, où les cadres en bois ont été exposés aux flammes à des températures de 800 à 1 000 degrés pendant une heure. Le cadre en bois n'était pas censé brûler à aucun moment, pas plus qu'il ne devrait y avoir d'écailles rougeoyantes. Le nou-veau matériau isolant a résisté à l'épreuve et a protégé la construction de manière fiable, tandis que les paillettes sans additif sont tombées du cadre en bois par manque d'adhérence.

Jon-Anton Schmidt, responsable Application Technology chez Isofloc AG, en explique les avantages : "Le montage de l'isolant en vrac permet de gagner un temps considérable. Avec l'avantage supplémentaire de la stabilité dimensionnelle et l'efficacité associée pour la sécurité incendie, nous pouvons obtenir une protection équivalente à celle des nattes de laine minérale collées. Ceci rend cette assurance écologique et efficace encore plus intéressante pour l'industrie de la construction."

Nouvelle génération de systèmes d'isolation industrielle
La dernière étape du développement chez Isofloc, est en cours. Les techniciens et ingénieurs en mécanique doivent développer une nouvelle génération de machines d'insufflation à partir des prototypes existants qui répondent aux exigences de répétabilité et de contrôle qualité. Le dosage du liant est ici crucial. Elle doit être respectée et surveillée dans des tolérances étroites à toutes les étapes de la production.

D'après les estimations d'Isofloc, la nouvelle isolation et les machines de soufflage correspondantes seront mises sur le marché d'ici environ un an. Des montagnes de vieux papiers seront ensuite transformées en un matériau isolant précieux qui non seulement permet d'économiser de grandes quantités de combustibles fossiles lors de la production et de l'utilisation, mais qui, en tant que seul matériau isolant en vrac sur le marché, peut également être utilisé de manière industrielle pour une protection incendie efficace.

Texte : Empa