Le polyuréthane, couramment appelé PU, fait partie de la grande famille diversifiée des polymères et des plastiques.La mousse PU est fabriquée par réaction chimique entre divers polyols et des di-isocyanates. Ces deux composants sont dérivés essentiellement de la chimie du pétrole. Lorsque la réaction chimique emploie un polyol de type Polyester/Polyol  on parlera alors de polyuréthane de Type PIR,  Lorsque la réaction chimique utilise un polyol de type Polyeter/Polyol  on parle alors de polyuréthane de Type PUR.  Les PUR et les PIR constituent la famille unique des Polyuréthanes.

Les applications du polyuréthane

Ces multiples combinaisons permettent la fabrication de nombreux produits de consommation courante ou à usage industriel. Dans cette multitude d’applications, le polyuréthane se présente sous forme solide ou sous forme de mousse, dont on distingue deux grandes familles, la mousse PU souple et la mousse PU rigide, qui sert en isolation thermique.

Illustration : Bayer

La mousse PU rigide et son usage

Composition et production

La mousse PU rigide nécessite en plus des deux composants liquides principaux un agent gonflant. D’autres composants auxiliaires tels que des catalyseurs, des stabilisants, des agents ignifuges sont incorporés également au mélange.

Pour produire de la mousse PU rigide, on soumet les matières premières préparées, mises en température et additivées, à un mélange intensif. La réaction se déclenche rapidement et s’accompagne d’un dégagement de chaleur qui provoque l’évaporation de l’agent gonflant, gaz (par exemple le pentane) à bas point d’ébullition. Sous l’action de l’agent gonflant, le mélange réactionnel fait l’objet d’une expansion constante, jusqu’à ce que, sous l’effet de la réticulation croissante, le produit de la réaction se solidifie tout en conservant sa structure de mousse.

Crédit photo : BASF

La formation de la mousse PU repose sur une nucléation (formation de bulles) pendant la phase initiale. Le gaz d’expansion diffuse vers l’intérieur des bulles dispersées de forme sphérique, provoquant ainsi leur croissance. Ce phénomène dure jusqu’à obtention d’un certain volume, correspondant à l’empilement le plus dense des sphères dans la matrice liquide. Si ce volume est dépassé, la structure sphérique se transforme en système de cellules polyédriques – essentiellement de dodécaèdres pentagonaux. Le gros du liquide polymère compose ici les nervures de la charpente, tandis que de fines membranes constituant les surfaces latérales séparent les cellules.

Son usage

La mousse PU rigide composée de fines cellules fermées enfermant un gaz à faible conductivité thermique est un excellent isolant thermique. En raison de la performance de ses propriétés isolantes, une mousse PU apporte des solutions aux enjeux de la conservation d’énergie. L’industrie des polyuréthanes crée des produits finis tels que les panneaux d’isolation permettant de réduire l’utilisation des ressources énergétiques dans un bâtiment. Ces produits permettent aux particuliers et aux entreprises de minimiser leurs factures énergétiques tout en contribuant à la protection de l’environnement.

Lorsque des exigences vis-à-vis de la sécurité incendie sont requises sur les chantiers et/ou sur les ouvrages des bâtiments, la mousse PU des panneaux est de type PIR. Cette mousse a la particularité de « meringuer », ce qui permet par exemple d’utiliser ces panneaux pour l’isolation par l’extérieur des toitures sur bac acier ou des façades des établissements recevant du public, conformément à la réglementation de sécurité incendie en vigueur.

Illustration : Bayer