Repousser les limites des panneaux isolants sous vide
Les panneaux isolants sous vide (PIV) consistent en un type d’isolation thermique créé en enveloppant un matériau central de faible densité dans une enveloppe en aluminium et en éliminant l’air. Les PIV sont utilisés pour une large gamme d’applications d’isolation, y compris les réfrigérateurs et congélateurs domestiques, les conteneurs d’expédition réfrigérés et les bâtiments. Comparés aux matériaux isolants traditionnels tels que le polyuréthane, les PIV sont plus fins et plus légers pour un même pouvoir isolant. Le projet INNOVIP, financé par l’UE, a cherché à développer cette technologie pour rendre les panneaux moins chers et plus performants.
Une poudre de faible densité
En général, le noyau d’un PIV est constitué de perlite ou de fibres de silicium, renforcés par des fibres de support et ensuite pressé en forme. «Nous utilisons des matériaux microporeux, car un matériau doté de très petits pores constitue un isolant très efficace», explique Christoph Sprengard, coordinateur du projet INNOVIP. «Malheureusement, ce matériau constitué de très petits pores est plutôt coûteux.» Travaillant à FIW München, Christoph Sprengard a dirigé un consortium de 13 groupes industriels et de recherche à travers l’Europe en vue de développer de nouvelles innovations dans le domaine des PIV. Ils ont mis au point un nouveau matériau de remplissage du noyau sans fibres de support, qui offre la même résistance thermique pour un prix moindre. «Lorsque vous n’avez que la poudre, le PIV est plus performant, mais vous ne pouvez pas le presser pour en faire une planche», explique Christoph Sprengard. «Nous avons donc remplacé la planche comprimée par une nouvelle approche.» Sprengard et ses collègues ont modifié le processus de production en passant de l’utilisation d’un noyau comprimé rigide à une poudre non tassée dans l’enveloppe. Malheureusement, cela avait un inconvénient majeur: la poudre n’étant pas comprimée, elle ne formait pas une arête vive.
La solution de la boîte à pizza
Une forme rectangulaire est cruciale en matière de construction, où les PIV doivent se conformer à l’espace en cours de réalisation. L’équipe a essayé de façonner des arêtes en injectant du polyuréthane dans l’enveloppe, mais cela s’est avéré trop difficile et trop coûteux. Le groupe a alors imaginé une approche de type «boîte à pizza», en plaçant le remplissage de faible densité dans une boîte en carton qui est ensuite placée à l’intérieur de l’enveloppe. L’amélioration de la structure de l’enveloppe a constitué un deuxième élément du processus d’innovation. Cela a trois conséquences: la réduction du coût global de fabrication des PIV et la réduction de l’effet de pont thermique et de la perméation de l’air et de l’humidité à travers l’enveloppe au fil du temps, ce qui améliore sa qualité d’isolation. Les couches de couverture ont également été renforcées pour fournir un meilleur support structurel aux PIV et faciliter leur manipulation. Ceci a pu se faire grâce à l’utilisation de matériaux tels que le polystyrène expansé, les plaques de plâtre et le polyuréthane, en fonction de l’application prévue.
Des tensioactifs multifonctionnels
Enfin, le groupe a développé de nouvelles fonctionnalités sous la forme de nano-revêtements pouvant être déposés sur les produits. Les différents revêtements visent à améliorer divers éléments du rendement tels que la réduction de l’inflammabilité ou les propriétés antibactériennes. Ce travail a été soutenu par le programme Horizon 2020. «Ce fut une excellente occasion de développer davantage les idées existantes et d’en générer de nouvelles», ajoute Christoph Sprengard. «Les technologies que nous avons développées seront bientôt sur le marché dans une série de produits», dit-il, ajoutant que certains de leurs aspects ont déjà été commercialisés.
Mots‑clés
INNOVIP, vide, isolation, PIV, feuille, thermique, pizza, remplissage, pores, densité, microporeux
