Développement et caractérisation de panneaux rigides d'isolation à base de coproduits du sciage de thuya occidentalis (cèdre blanc du Nord)

Abstract

Introduction. Le besoin de limiter le réchauffement climatique implique d'amoindrir la consommation énergétique des bâtiments tout en trouvant des matériaux de construction alternatifs davantage biosourcés. Le confort thermique face aux épisodes de chaleurs et de froideurs entraîne à isoler davantage l'enveloppe des bâtiments. Dans un mur conventionnel Québécois, l'isolant principal, souvent une laine ou un matelas flexible, apporte la majorité du pouvoir isolant. L'isolant secondaire, souvent un panneau rigide, permet notamment d'enlever les ponts thermiques. C'est sur ce dernier que se focalise ce travail. Le manque d'offre sur le marché Canadien des produits isolants dérivés du bois couplé au surplus de connexes dans l'industrie du bardeau de cèdre blanc du Nord (Thuja occidentalis L.) ont mené à l'élaboration d'une voie de revalorisation sous la forme de panneau rigide isolant. Objectifs. L'élaboration d'un produit biosourcé, issu d'une exploitation durable et apte à remplacer un isolant conventionnel s'articule comme suit : une formulation de panneau d'isolation rigide composé de résidus de sciage est développée. Ensuite ses caractéristiques et performances sont évaluées au travers d'une batterie de tests propre à la norme Canadienne relative aux panneaux d'isolation en fibre de cellulose. Pour s'assurer que le produit maintienne sa durabilité à la suite de sa transformation des tests microbiologiques sont conduits. Une piste d'obtention de fibres à partir des résidus de sciage dans l'optique de faire un matelas flexible est poursuivie. Méthodologie. Pour fixer les paramètres de la formulation (densité, épaisseur, taux d'encollage), des tests de performance thermique et de résistance mécanique sont conduits. La relation entre la conductivité thermique et la densité est construite et l'évaluation de l'impact de la transformation du résidu est explorée. Des essais de traction perpendiculaire à la surface permettent de sélectionner un taux d'adhésif. Ensuite des panneaux de grande dimension, auxquels de la paraffine est ajoutée, sont pressés. Les aspects suivants en sont évalués : performance hydrique (absorption d'eau et perméabilité de la vapeur), résistance mécanique (flexion statique, compression et cohésion interne), isolation acoustique et combustion superficielle. Les résultats sont comparés avec les exigences de la norme. Enfin, un panneau est intégré à une maquette pour être testée dans une chambre biclimatique. Pour évaluer la durabilité, un inoculum de moisissures est incubé et le développement des spores est qualifié visuellement. Concernant le défibrage, différents traitements et différents broyages sont tamisés puis des profils granulométriques sont établis. Résultats. La conductivité thermique est linéairement proportionnelle à la densité, n'est pas impactée par les taux d'encollages évalués et diminue pour le matériau broyé. La résistance thermique est comparable aux isolants similaires usuels. La résistance à la compression est importante. La résistance en flexion statique s'avère partiellement adéquate. Le matériau résiste particulièrement peu à la traction perpendiculaire à la surface. La perméabilité de vapeur d'eau est faible et l'absorption d'eau est très importante. Le matériau est sujet à la combustion superficielle. Les traitements n'influencent pas la durabilité du matériau. Le défibrage par eau ambiante s'avère efficient à l'obtention de fibres. Conclusion. Le matériau formulé est un réseau d'enchevêtrement de copeaux filiformes aplatis en couches. L'application d'adhésif et de paraffine est insuffisamment homogène et le matériau a tendance à délaminer lorsqu'il est contraint. L'ajout d'agent ignifuge et de davantage de paraffine s'avère nécessaire pour atteindre les exigences. Moyennant certaines améliorations des faiblesses de la formulation, l’élaboration d’un produit apte à être utilisé comme matériau de construction s’avère atteignable.