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Isolants naturels à base de fibres de bois

Michel Bouchard, ing. - CRIQ
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À l'heure actuelle au Québec, on assiste progressivement à un virage vers la construction dite écologique. Cette notion de construction écologique englobe plusieurs concepts, dont celui de l'utilisation de matériaux à faible impact sur l'environnement. Bien que le Québec soit un chef de file en ce qui a trait à la production et à l'utilisation de bois de structure en construction, d'autres pays (européens surtout) sont plus avancés dans la fabrication et l'utilisation d'isolants naturels. Une variété de produits, comme la cellulose en matelas semi-rigides (tissée avec des fibres synthétiques recyclées) et les laines de bois en nattes ainsi que celles de chanvre ou de lin, sont progressivement introduits sur le marché européen en remplacement des laines de roche et de verre. Ces matériaux, faits à partir d'une matière première renouvelable ou recyclée, dont la fabrication est moins polluante que les autres matériaux isolants, sont reconnus en Europe comme une solution pour lutter contre les changements climatiques. À l'exception de la cellulose en vrac et des panneaux de fibres de bois de basse densité qui sont fabriqués et utilisés ici au Québec, il n'existe pas de solution de rechange sérieuse aux laines de verre et de roche qui domine le marché des isolants pour cavités murales à l'échelle de l'Amérique du Nord.


FIGURE 1 : ISOLANT NATUREL A BASE DE FIBRES DE BOIS
(SOURCE : KRONOPLY)

C'est dans ce contexte que CECOBOIS confiait au CRIQ la réalisation d'une mission et d'une étude de préfaisabilité technique et financière afin d'évaluer la possibilité de fabriquer au Québec une nouvelle gamme d'isolants à base de bois.

Matériau écologique

Les matériaux isolants à base de fibres de bois étant fabriqués à partir de copeaux de bois non traités, ils renferment cette même quantité de CO2 qui, elle, ne sera pas rejetée dans l'atmosphère sous forme de gaz à effet de serre. La sécurité en matière d'écoconstruction s'explique également par leur recyclabilité. Ces matériaux se trouvent donc au sein d'un circuit écologique fermé. C'est pourquoi, en Europe, l'isolant en fibres de bois est considéré en tout point comme un matériau écologique.

Propriétés

Le tableau suivant donne la conductivité thermique (le coefficient λ) et quelques autres caractéristiques des principaux matériaux d'isolation conventionnels et écologiques.

PROPRIÉTÉS DE CERTAINS MATÉRIAUX ISOLANTS


Sources : AGEDEN Énergies renouvelables, France
Vlaams Instituut voor Bio-ecologisch Bouwen en Wonen vzu (VIBE), Belgique

 

* L'énergie grise est celle qui est dépensée :
- lors de la conception du produit ou du service;
- lors de l'extraction et du transport des matières premières;
- lors de la transformation des matières premières et de la fabrication du produit;
- lors de la commercialisation du produit ou du service;
- lors de l'usage ou de la mise en oeuvre du produit ou lors de la fourniture du service;
- lors du recyclage du produit.

Les matériaux isolants à base de fibres de bois possèdent plusieurs caractéristiques qui en font pratiquement la meilleure solution, en construction comme en rénovation. En effet, le matériau isolant idéal doit, d'une part, protéger contre le froid en hiver et, d'autre part, protéger contre la chaleur en été. Les panneaux en fibres de bois répondent de manière optimale à ces deux exigences. Tout d'abord, ils ont une faible conductivité thermique (λ), entre 0,037 et 0,040 W/m.oC, et une capacité de stockage thermique spécifique entre 115 et 155 Wh/m3.K (voir le tableau ci-dessus). De plus, leur diffusion thermique, qui est le rapport entre la conductivité thermique et la chaleur spécifique par la densité, est la plus faible de tous les matériaux isolants connus, soit autour de 4 (10­4 m2/h), comparativement à 49 pour la laine minérale et la laine de verre, soit plus de 10 fois supérieures.


FIGURE 2 : PANNEAU HOLZFLEX
(SOURCE : HOMATHERM GMBH)

Procédés de fabrication

Il existe deux procédés majeurs pour la fabrication de matériaux isolants à base de fibres de bois, sous forme de panneaux flexibles ou semi-rigides. Il s'agit d'un procédé par voie humide plus conventionnel et d'un nouveau procédé à sec développé par la compagnie allemande Siempelkamp Maschinen- und Alnagenbau GmbH & Co. KG pour le compte de l'entreprise germanique Gutex Holzfaserplattenwerk H. Henselmann GmbH & Co. KG. L'entreprise Dieffenbacher GmbH & Co. KG possède cette même technologie également.

La figure suivante illustre le principe général du nouveau procédé dit « à sec ».

 


FIGURE 3 : PROCÉDÉ DE FABRICATION
(SOURCE : SIEMPELKAMP MASCHINEN- UND ANLANGENBAU GMBH & CO. KG)

Les avantages du procédé à sec comparativement au procédé humide sont les suivants :

  • panneaux plus légers, jusqu'à 80 kg/m3;
  • panneaux plus épais possible (jusqu'à 240 mm en une seule couche);
  • large gamme d'applications pour les toits, les murs, les planchers;
  • faibles coûts de production (moins d'énergie requise pour le séchage);
  • pas de gestion de l'eau nécessaire, car il n'y a pas d'eau usée de procédé.

Que ce soit l'un ou l'autre des deux procédés, la première étape consiste à défibrer des copeaux de bois qui peuvent provenir de différentes sources. Le but du défibrage est de dissocier le bois en fibres élémentaires. Les copeaux sont d'abord ramollis par l'action de vapeur sous pression dans des préchauffeurs avant d'être transférés directement dans les défibreurs. Un défibreur ou un raffineur est une « machine à moudre le bois », comportant un disque fixe et un disque mobile qui tournent à très grande vitesse et qui sont pourvus de rainures radiales de plus en plus fines et serrées vers la périphérie. Entraînés à travers ces rainures par la force centrifuge, les copeaux sont réduits en fibres. Dans le procédé humide, celles-ci sont ensuite mélangées avec de l'eau, créant ainsi une pâte qui est, par la suite, transformée en panneaux à la manière du procédé papetier. Pour le procédé à sec, les fibres sont encollées de résine (habituellement PMDI), puis séchées sous un fort courant d'air. Sèches et encollées, les fibres sont agglomérées et compactées dans une presse à chaud à la densité et à l'épaisseur voulues afin de polymériser la résine et de stabiliser le panneau.

De plus, ces deux équipementiers offrent, depuis peu, une option qui permet la fabrication d'isolants flexibles. Au lieu d'utiliser du PMDI comme liant, les fibres de bois sont mélangées avec des fibres de plastique bicomposant (bico) dans un ratio fibres de bois/fibres de plastique égal à 10:1.

Concernant le procédé, les principaux équipements suivants sont ajoutés :

  • brise balles pour les fibres bico;
  • balances électroniques permettant d'alimenter en proportion exacte les fibres de bois et les fibres bico;
  • ligne de mélange des fibres pour un mélange homogène.

Il s'agit de dévier le flux de fibres de bois séchées vers une ligne de mélange de fibres de bois et de fibres bico en contournant le mélangeur mécanique ou la tour de mélange. Le reste du procédé reste à peu près identique. Une usine équipée de cette façon peut donc produire toute la gamme d'isolants rigides et flexibles.

D'autre part, Dr. Otto Angleitner GmbH (DOA), équipementier autrichien, propose, quant à lui, une technologie «textile» à sec pour la fabrication d'isolants flexibles. Cette technologie est déjà utilisée dans l'industrie des non tissés.

Situation actuelle

Il y a deux fabricants québécois d'isolants en vrac à base de cellulose. Il s'agit des Entreprises Bénolec ltée de Sainte-Julie, avec son « Benotherm », et de Igloo Cellulose inc. de Dorval, avec son « cellulose Igloo ». Au Canada, il y a également Thermo-Cell Industries Ltd. et son produit « Weathershield » qui est fabriqué dans deux usines, une en Ontario et l'autre en Nouvelle-Écosse. Comme ces isolants sont en vrac, ils sont tous installés par soufflage. Notons également qu'au Québec, il y a deux usines de fabrication de panneaux de fibres de bois de basse densité (Low Density Fiberboard LDF). Il s'agit de la Cie Matériaux de construction BP Canada inc. de Pont-Rouge et de Matériaux Spécialisés Louiseville inc., situé dans la même ville.

Conclusion

Cette mission et cette étude se voulaient exploratoires. Des efforts sont en cours pour intéresser des industriels québécois à la fabrication de ce type d'isolants naturels à base de bois. Compte tenu du fait que certains fabricants d'isolants de laine de roche ou de verre ont transféré récemment leur production à l'extérieur du Québec, nul doute que l'avènement de fabricants québécois de ce nouveau type d'isolants naturels à base de bois, qui sont des matériaux d'avenir très prometteurs, pourrait constituer une filière des plus intéressantes.

 Article mis en ligne le 25 septembre 2009