Séries à masse volumique constante

La caractérisation des mousses de Kerysten® révèle que certaines mousses satisfont les trois critères de performances attendues (masse volumique, conductivité thermique, résistance mécanique . Afin de comprendre l influence du dosage en tensioactif sur les propriétés mécaniques, trois séries à masses volumiques constantes de mousses de Kerysten® sont réalisées. Dans chacune de ces séries, la masse volumique cible est fixée, seul le dosage en tensioactif varie. Trois séries sont réalisées, une série avec le CTAB (ρcible1 = 570 kg/m3) et deux séries avec l (ostapur OSB ρcible2 = 530 kg/m3 et ρcible3 = 470 kg/m3).

Tableau C. 13. Séries à masse volumique constante, propriétés thermomécaniques.

Hostapur OSB (ρmoy = 528 kg/m³)

Nom Kdis25 Kdis24 Kdis26 Kdis22 Kdis21 Kdis20 ρ [kg/m ] 534 535 519 516 517 548

Rc [MPa] 2,39 2,90 2,37 1,38 1,77 0,70 λ [W/ m.K ] 0,17 0,17 0,16 0,14 0,15 0,15 d [%] 0,003 0,006 0,00128 0,025 0,05 0,1

Hostapur OSB (ρmoy = 472 kg/m³)

Nom Kdis72 Kdis71 Kdis70 Kdis69 Kdis67 ρ [kg/m ] 472 469 475 484 462

Rc [MPa] 1,95 2,31 2,59 2,52 2,10 λ [W/ m.K ] 0,15 0,15 0,15 0,16 0,15 d [%] 0,0015 0,003 0,006 0,0125 0,05

CTAB ρmoy = 570 kg/m³)

Nom Kdis82 Kdis81 Kdis80 Kdis79 Kdis41 Kdis40 ρ [kg/m ] 562 556 569 563 590 584

Rc [MPa] 1,83 3,21 3,49 3,31 2,27 0,63 λ [W/ m.K ] 0,18 0,19 0,18 0,18 0,18 0,157

122 Les performances thermomécaniques sont présentées dans la Figure C. 32 :

Figure C. 32. Evolution de la résistance en compression et de la conductivité thermique pour les trois séries.

Pour ces trois séries, la modification du dosage en tensioactif impacte fortement les performances mécaniques des mousses concernées bien que la masse volumique soit constante. Ces trois séries indiquent des performances mécaniques optimales pour un dosage caractéristique en tensioactif globalement identique, dc = 0,006 %. Afin de relier la structure porale aux performances mécaniques, les vues en coupe de deux séries sont analysées dans les Tableau C. 14 et Tableau C. 15.

Tableau C. 14. Masse volumique constante (ρmoy = 528 kg/m³) : Evolution de la structure porale des mousses d’Hostapur OSB. Hauteur des photos = 5 mm.

Kdis ρ = kg/m ; d =0,003 % Kdis ρ = kg/m ; d =0,006 % Kdis ρ = kg/m ; d =0,1 %

L évolution de la structure porale de la série (ostapur OSB à masse volumique constante est présentée dans le Tableau C. 14. La mousse Kdis24 (d = 0,006 %) fournit la meilleure

performance mécanique (Rc = 2,90 MPa). Sa structure semble être polydisperse, mais les bulles

semblent peu connectées. Un dosage inférieur (Kdis25 ; d = 0,003 %) entraîne une modification locale de la structure, de rares grosses bulles sont présentes et témoignent de phénomènes de coalescence. La quantité en tensioactif devenant critique, quelques ruptures de membrane sont

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 0,001 0,01 0,1 Hostapur ρ = kg/m³ Hostapur ρ = kg/m³ CTAB ρ = kg/m³

Résistance à la compression Rc [MPa]

Dosage en tensioactif [%] 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,001 0,01 0,1 Hostapur ρ = kg/m³ Hostapur ρ = kg/m³ CTAB ρ = kg/m³ Conductivité thermique λ [W/(m.K)] Dosage en tensioactif [%]

123 apparues avant la prise engendrant la création de grosses bulles fragilisant localement la structure. De ce fait, la résistance associée à la mousse Kdis25 est inférieure à celle de la mousse Kdis24 qui présente une structure plus homogène. La mousse Kdis20 contient une forte quantité de tensioactif (d = 0,1 % , l excès de tensioactif se traduit par une surface totale de bulle très importante. De très nombreuses interfaces sont apparues lors du malaxage simple et de l application de la méthode dissociée et se sont maintenues jusqu à la prise. La structure associée est très fragile.

Les structures associées à la série issue du CTAB (ρmoy = 570 kg/m³), sont présentées Tableau C. 15. La performance optimale de cette série est obtenue avec la mousse Kdis80, pour un dosage

caractéristique dc identique aux deux séries Hostapur OSB. Les structures porales des mousses

Kdis82 et Kdis80 sont très proches, ces structures sont polydisperses et présentent quelques connectivités entre bulles. La similarité de structure ne se retrouve pas dans les valeurs de résistances mécaniques associées à ces deux mousses, la mousse Kdis82 à une résistance Rc = 1,83 MPa tandis que la mousse Kdis80 à une résistance mécanique de 3,49 MPa. Cette mousse Kdis80 présente la meilleure performance mécanique atteinte par l ensemble des mousses produites au cours de cette thèse (avec ρ 600 kg/m³).

La comparaison, à l œil nu, entre les mousses Kdis et Kdis montre qu il est difficile d associer une structure à une résistance mécanique. Le problème ne peut pas ici provenir d une mauvaise cristallisation des aiguilles de gypse à cause du CTAB puisqu il se trouve en faible quantité, le dosage étant inférieur à celui de Kdis80. Il est également possible que cette vue en coupe ne soit pas représentative de la structure totale, des phénomènes de coalescence localisée ont pu apparaître comme cela est le cas pour la mousse d (ostapur OSB Kdis Tableau C. 14). Un fort excès de tensioactif (mousse Kdis40 - d = 0,1 %) est, comme pour la mousse Kdis20, associé à une structure contenant beaucoup de petites bulles. Cette structure conduit à une mauvaise résistance mécanique.

Tableau C. 15. Masse volumique constante (ρmoy = 570 kg/m³) : Evolution de la structure porale des mousses de CTAB. Hauteur des photos = 5 mm.

Kdis ρ = kg/m ; d =0,0015 % Kdis ρ = kg/m ; d =0,006 % Kdis ρ = kg/m ; d =0,1 %

L étude la structure porale de ces séries révèle que l optimum de résistance mécanique est associé à une structure plutôt polydisperse. Pour les trois séries étudiées, l optimum de résistance est obtenu pour une valeur commune du dosage en tensioactif appelé dosage caractéristique, dc = 0,006 %. Ce dosage caractéristique en Hostapur OSB est très proche du dosage (d = 0,0045 %), présenté (partie B.4.4), permettant un bon maintien de la membrane

124 entre deux bulles au sein d un gel de Carbopol® malgré l augmentation de volume simultanée de ces deux bulles.

L (ostapur OSB et le CTAB appartiennent au même groupe de tensioactifs. )ls présentent un comportement similaire dans l eau pure essais sur la tension de surface, moussabilité . )l semble donc logique que ces deux tensioactifs optimisent les performances mécaniques des mousses de Kerysten® pour un dosage dc identique.

L étude de l évolution de la conductivité thermique de l ensemble des mousses de Kerysten® présentée précédemment (Figure C. 25 a permis d identifier une relation linéaire entre la masse volumique et la conductivité thermique. Cependant, l évolution de la conductivité thermique en fonction du dosage en tensioactif, à masse volumique identique présentée (Figure C. 32 – droite) révèle que le dosage caractéristique dc, associé à l optimisation de la résistance mécanique correspond globalement à un pessimum d un point de vue de l isolation thermique. Ce résultat est toutefois à nuancer, la variation de conductivité thermique présentant une faible amplitude au regard de l amplitude des résistances mécaniques associées à ces différents dosages.