Optimisation de formulations de mousses de polyuréthane pour des applications en génie civil

Résumé

La mousse de polyuréthane est un matériau alvéolaire actuellement utilisé sous forme de panneaux isolants en génie civil pour sa légèreté et ses bonnes propriétés thermiques mais aussi mécaniques. Ce marché étant en croissance constante, l’amélioration des produits et des procédés représente un enjeu important pour les manufacturiers. Ce projet de recherche avait pour objectif, dans un premier temps, de créer et de valider une procédure complète pour la fabrication en laboratoire d’échantillons aux memes caractéristiques que les panneaux d’isolation produits en usine. Dans un deuxième temps, grâce à cette procédure, l’influence du surfactant sur les performances du produit final a été étudiée et quantifiée. Cette technique de laboratoire a donc pour but d’aider à l’amélioration de produits existants mais aidera également à la résolution de certains problèmes rencontrés sur la ligne de production continue. Lors du développement de la méthode de fabrication en laboratoire, une première méthode de fabrication à l’aide d’un mélangeur magnétique a été testée. Mais cette méthode ne permettait pas un mélange satisfaisant des composants. La qualité du mélange a donc été améliorée grâce à la mise en oeuvre d’une deuxième procédure reposant sur un mélange à plus grande vitesse dans un bécher en dessous du moule. La méthode de gonflement n’a cependant pas permis une orientation des cellules similaire à ce qui est observé dans les panneaux d’usines. Pour résoudre ce problème, une troisième méthode, basée sur l’utilisation de pompes péristaltiques et d’un mélangeur statique, permettait la dépose de la mousse en une ligne dans le moule et l’obtention de la bonne orientation des cellules. La difficulté de cette technique résidait alors dans l’obtention d’un mélange homogène des composants. La mise en oeuvre d’une quatrième stratégie de fabrication avec le versement de la mousse dans le moule à partir d’un bécher dans lequel le mélange est réalisé a permis l’obtention d’un mélange homogène des composants et d’une orientation des cellules correspondant à ce qui est observé dans les panneaux d’usine. Cette stratégie permet un bon contrôle des quantités de produits et d’obtenir des échantillons de la taille souhaitée et, visuellement, de qualité satisfaisante. Cette procédure de laboratoire a été validée à l’aide de trois critères du produit fini : la masse volumique, la résistance en compression et la résistance en traction. Les résultats issus de ces tests ont montré que les échantillons fabriqués possédaient les caractéristiques requises par la norme. Une analyse de variance a également démontré la répétabilité des résultats obtenus. Suite à cette validation de la procédure de fabrication en laboratoire, des échantillons comportant des quantités différentes de surfactant ont été préparés à l’aide de cette procédure. Ils ont été caractérisés en termes de masse volumique et de résistance en compression, traction et thermique. Les mesures de masse volumique ont montré une nette évolution en fonction de la quantité de surfactant utilisée dans notre produit, en accord avec la littérature. Les résultats de résistance thermique n’ont pas montré d’évolution en fonction de la quantité de surfactant, en accord avec la littérature pour les quantités utilisées. Les résultats de résistance en compression semblent différer de ce qui est rapporté dans la littérature mais d’autres essais requis pour confirmer ces conclusions. Les résultats de résistance en traction n’ont pas montré d’évolution en fonction de la concentration en surfactant, ce qui est attribué au fait que la rupture se produit dans le parement. Les résultats obtenus valident ainsi la procédure mise en place et permettent une première etude des effets du surfactant sur le produit fini. Cependant, les résultats liés au surfactant doivent être validés en répétant ces expériences mais aussi complétés par d’autres expériences dans le but d’obtenir un comportement plus précis de la mousse de polyuréthane en fonction de la quantité de surfactant utilisée.

Date	2 mai 2018
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Éric David (Directeur(-trice)) & Patricia I. Dolez (Codirecteur(-trice))