Qu’est-ce, au juste, que le polyisocyanurate?
Le polyisocyanurate, ou polyiso, est une mousse isolante configurée en panneaux rigide utilisée dans la construction de plus de 70 % des toits de bâtiments commerciaux. Il offre une solution d’isolation continue pour les murs et les toits plats (à faible pente) d’immeubles commerciaux. Comptant parmi les matériaux de construction les plus utilisés et les plus accessibles en Amérique du Nord, le polyisocyanurate est un isolant à la fois économique et efficace pour réduire la consommation d’énergie d’un bâtiment en plus de prolonger la durée de vie des toits et des murs.
La mousse de polyisocyanurate est faite de quatre composants principaux : MDI, polyol, agent gonflant et ignifuge. Lorsqu’on mélange ces composants ainsi que de faibles quantités de catalyseur et d’agent surfactif, une réaction chimique thermogène se produit, entraînant l’ébullition de l’agent gonflant liquide, qui se transforme en vapeur. Cette vapeur produit une mousse expansée dont les cellules remplies de gaz confèrent au polyiso sa résistance thermique élevée. L’industrie du polyisocyanurate utilise l’hydrocarbure pentane comme agent gonflant, car celui-ci n’affecte pas la couche d’ozone et son potentiel de réchauffement planétaire est négligeable.
Structure alvéolaire de la mousse de polyisocyanurate
Histoire et importance du polyisocyanurate
Le polyisocyanurate est apparu sur le marché de la construction vers la fin des années 1970. À l’époque, sa fabrication nécessitait des chlorofluorocarbures (CFC), notamment le CFC-11 utilisé comme agent gonflant. Aujourd’hui, le lien entre les CFC et l’appauvrissement de la couche d’ozone est bien documenté, mais il est utile de lire cette brève chronologie de ce problème (en anglais) et de ses répercussions sur l’industrie.
Dans les années 1970 et 1980, la communauté internationale se préoccupe de plus en plus des effets des substances appauvrissant la couche d’ozone (SACO). Cette couche d’ozone située dans la stratosphère filtre les rayons ultraviolets (UV) nocifs. La surexposition aux rayons UV est responsable de l’augmentation de la prévalence des cancers de la peau et des cataractes, de la réduction du rendement agricole et de la perturbation des écosystèmes marins. En 1985, la Convention de Vienne pour la protection de la couche d’ozone établit un cadre de coopération internationale sur cette question. Cette coopération mène à la signature du Protocole de Montréal relatif à des substances qui appauvrissent la couche d’ozone, en 1987.
Peu après l’entrée en vigueur du Protocole de Montréal, de nouvelles données démontrent que les dommages subis par la couche d’ozone sont plus importants que prévu. En 1992, les parties au Protocole décident donc d’amender l’entente de 1987 afin d’éliminer, avant la fin de 1996, la production de CFC dans les pays développés. Cliquez ici pour des détails concernant l’élimination progressive des SACO (en anglais). Grâce aux mesures prises en vertu du Protocole de Montréal, les émissions de SACO ont chuté et on prévoit que la couche d’ozone retrouvera son état normal d’ici le milieu du 21e siècle.
Focalisée sur l’industrie de la toiture et des produits de polyisocyanurate, l’association des fabricants d’isolant en polyisocyanurate (PIMA) est née de la volonté concertée de six membres fondateurs (fabricants et fournisseurs) de trouver des alternatives aux CFC. Au cours de ses 15 premières années d’existence, la PIMA s’est appliquée à trouver et à perfectionner des alternatives aux CFC et aux HCFC. En 2002, l’industrie s’est convertie aux substances sans danger pour la couche d’ozone.
M. Justin Koscher, président de la PIMA, rappelle que l’organisation a été formée à l’époque de l’élimination progressive et de la taxation des CFC. « Dans les années 1980, les CFC étaient utilisés comme agents gonflants dans la fabrication du polyisocyanurate, mais on a découvert que ces produits détruisaient l’ozone présent dans l’atmosphère terrestre, explique-t-il. »
Usages et avantages du polyiso
Le polyisocyanurate est un choix populaire dans le secteur commercial. On l’utilise comme isolant de toiture, comme panneaux de recouvrement de toiture ou comme revêtement isolant pour murs dans les systèmes d’enveloppe du bâtiment. Le polyisocyanurate est une solution de rechange aux autres isolants fibreux ou à base de mousses plastiques rigides. Les avantages du polyiso sont les suivants :
- Résistance thermique élevée (valeur R par pouce), comparée aux autres produits isolants utilisés dans la construction commerciale
- Coût installé et rapport valeur R/prix remarquables
- Moindre épaisseur requise pour respecter les exigences des codes du bâtiment actuels, signifiant une économie d’espace, de matériaux et de main-d’œuvre (voir la section Polyiso et développement durable ci-dessous)
- Performance remarquable lors d’essais de résistance au feu, en particulier dans des produits comme IKOThermMC III.
- Facilité d’utilisation et fiabilité, car les produits en polyisocyanurate sont conçus pour un large éventail d’usages éprouvés, approuvés et conformes aux codes du bâtiment
- Stabilité sous une vaste plage de températures (de -37 °C à 121 °C), permettant son usage dans un système de toiture à l’asphalte chaud
- Résistance élevée à la compression, excellente adhésion aux revêtements, faible absorption d’eau et faible transmission de vapeur
- Compatibilité avec la plupart des adhésifs utilisés en construction
Les panneaux isolants en polyisocyanurate ont la faveur des entrepreneurs, car ils sont faciles à couper, à soulever et à installer.
Produits isolants pour toitures
L’isolant en polyisocyanurate est surtout utilisé par-dessus le platelage de toits de bâtiments commerciaux à faible pente. Le présent article se penche principalement sur les usages commerciaux du produit, mais il est bon de savoir qu’il convient aussi très bien aux projets de rénovation résidentielle.
Polyvalent, le polyiso est conçu pour de nombreux usages commerciaux et peut être intégré à tout système de toiture de bitume modifié, de toiture multicouche ou de toiture monocouche. Les panneaux de polyisocyanurate sont munis d’un revêtement qui leur confère une grande solidité et un excellent pouvoir d’absorption lors de l’application de bitume chaud à la vadrouille ou de fixation à l’adhésif. Ce produit convient aussi très bien aux attaches mécaniques. Les panneaux de mousse de polyisocyanurate offrent d’excellentes propriétés isolantes, qui contribuent à réduire les coûts de chauffage et de climatisation.
L’amélioration continue des produits est indispensable au succès du polyiso pour usage commercial. Le polyisocyanurate est l’isolant pour systèmes de toitures se conformant au plus grand nombre de codes du bâtiment. Il demeure le seul isolant à base de mousse plastique à détenir les approbations FM et UL pour application directe sur platelage d’acier, sans autre barrière thermique. De plus, il résiste particulièrement bien au feu et satisfait aux exigences strictes des normes FM 4450 (essai au calorimètre de résistance aux flammes) et UL 1256 (essai de résistance à la propagation des flammes à l’intérieur).
Assemblage complet d’un toit commercial, avec deux couches d’isolant en polyisocyanurate.
Panneaux de support pour toiture
Les panneaux de support isolants pour toiture sont abondamment spécifiés, car ils sont légers et faciles à manipuler pour les entrepreneurs. Constitués d’une âme de mousse de polyisocyanurate rigide à structure alvéolaire fermée dont les deux faces sont revêtues de fibre de verre, ces panneaux ont des propriétés isolantes et une résistance à la compression qui en font d’excellents panneaux de support.
Les panneaux de support en polyisocyanurate haute densité sont de plus en plus incontournables dans les systèmes de toiture. Ils constituent un substrat stable pour l’application de membranes, en plus de protéger efficacement l’isolant sous-jacent.
Image courtoise de PIMA
M. Koscher, de l’association PIMA, explique que l’ajout d’un panneau de support améliore la durabilité de tout le système de toiture et peut absorber les coûts d’entretien à long terme. « Comprendre les avantages uniques que procurent les panneaux de support haute densité et leur mode d’installation, peut vous permettre de réduire les coûts de main-d’œuvre et de construction, note-t-il. » Les panneaux de support haute densité peuvent aussi contribuer à réduire les coûts en énergie sur toute la durée de vie du bâtiment.
Dans un article de l’édition de juin 2018 de la revue Professional Roofing Magazine intitulé A Versatile Option (Un choix polyvalent), M. Koscher précise que les panneaux de support haute densité offrent une combinaison de résistance aux chocs, d’économie d’énergie et de facilité d’installation. « En ajoutant des panneaux de support, les entrepreneurs-couvreurs peuvent augmenter la performance à long terme de leurs systèmes de toiture commerciaux, ajoute-t-il. »
Revêtement pour murs
Les revêtements isolants pour murs sont de plus en plus recherchés dans l’industrie, car les codes du bâtiment exigent désormais une isolation continue. L’isolation continue se définit comme étant une « isolation qui s’étend à travers tous les éléments de structure sans ponts thermiques autres que les dispositifs de fixation et les ouvertures de service. Elle est installée à l’intérieur, à l’extérieur ou fait partie intégrante de toute surface opaque de l’enveloppe du bâtiment1. »
Le polyisocyanurate se compare aux traditionnels panneaux de gypse sur les plans de la résistance au feu, à l’humidité et au soulèvement par le vent. Cependant, la résistance thermique du polyiso (sa valeur R par pouce d’épaisseur) est parmi les plus élevées, comparée à celle d’isolants communs comme le polystyrène expansé ou le polystyrène extrudé. C’est pourquoi de plus en plus de constructeurs le choisissent comme isolant sur et dans les murs. Selon l’association PIMA, les panneaux de polyisocyanurate revêtus d’aluminium ont une grande résistance thermique par pouce grâce à laquelle un mur creux peut atteindre le coefficient k requis avec une moindre épaisseur d’isolant. Ceci réduit la superficie au sol du bâtiment et peut donc faire baisser les coûts de construction.
Dans les murs creux, le revêtement d’aluminium des panneaux de polyiso et leur résistance thermique élevée permettent un vide d’air plus grand entre les parois de mur (section verticale d’un mur de maçonnerie ayant l’épaisseur d’un élément) interne et externe, ce qui achemine l’eau plus efficacement vers l’extérieur et améliore la performance thermique à long terme du mur. Les produits comme Enerfoil ou Ener-Air de IKO constituent des systèmes isolants novateurs, à la fine pointe de la conception de murs d’enveloppe du bâtiment.
Polyiso et développement durable
Les vertus de l’isolation sont évidentes depuis longtemps aux yeux des entrepreneurs et des professionnels de l’industrie de la construction. Mais la question a aussi attiré l’attention de certains leaders du gouvernement américain. En décembre 2009, le président Barack Obama a affirmé que l’isolation des maisons était un sujet « sexy » et a demandé au Congrès d’instaurer des mesures qui incitent les propriétaires à rendre leurs maisons plus écoénergétiques.
« Ce qui rend l’isolation attrayante, c’est qu’elle permet d’économiser de l’argent, » a lancé le président lors d’une allocution dans un magasin Home Depot de la Virginie. En compagnie de membres du Congrès et d’acteurs du milieu du travail et des affaires impliqués dans le domaine de la construction et proposant une moindre consommation des ressources naturelles par les propriétaires, Obama a qualifié l’isolation de « sujet branché ».
L’un des principaux aspects du caractère durable du polyisocyanurate est sa résistance thermique, ou valeur R. Il s’agit d’une mesure de la capacité d’un matériau à empêcher la chaleur de le traverser. Donc, plus sa valeur R est élevée, plus un isolant est efficace. Pour déterminer quelle est la valeur R minimale requise en vertu de la norme ASHRAE 90.1, vous pouvez utiliser l’outil de calcul suivant (en anglais) : EnergyWise Roof Calculator Online. L’association américaine NRCA (National Roofing Contractors Association) a développé, en partenariat avec l’organisme Roofing Industry Alliance for Progress, cette application basée en partie sur la section Prescriptive Building Envelope Option de la norme ASHRAE 90.1, versions 1999 (2001), 2004 et 2007.
L’outil Roof Calculator comprend aussi un module construction virtuelle de toits qui permet d’évaluer la résistance thermique et les coûts en énergie d’un projet de toiture, dans des conditions normales. Cette application se veut un guide simplifié.
Image courtoise de PIMA
Soutien à l’industrie
La PIMA (Polyisocyanurate Insulation Manufacturers Association) regroupe les voix de tous les acteurs de l’industrie du polyisocyanurate rigide. L’association, qui promeut les méthodes de construction sûres, économiques, durables et éco énergétiques, a célébré son 30e anniversaire en 2017. La diversité de ses membres témoigne d’un partenariat synergique entre les fabricants de polyisocyanurate et les fournisseurs de l’industrie.
La PIMA collabore avec des représentants de tous les secteurs de l’industrie de la construction et diverses organisations de commerce et de défense de l’environnement, pour soutenir les politiques favorisant des méthodes de construction sûres, économiques, durables et éco énergétiques. Ses partenaires manufacturiers et fournisseurs (incluant IKO) représentent d’importants groupes d’utilisateurs subséquents comme les associations NRCA (National Roofing Contractors Association) et BOMA (Building Owners and Manufacturers Association). Du côté gouvernemental, l’agence de protection de l’environnement (EPA) et le département de l’énergie (DOE) des États-Unis soutiennent l’industrie par des études et des programmes comme Energy Star, qui promeuvent certains produits, ainsi que par la recherche sur l’efficacité énergétique menée au sein du Building Technologies Office de la DOE. « Nous coordonnons nos efforts avec ceux d’autres organismes qui soutiennent les politiques éco énergétiques comme la modernisation des codes de l’énergie applicables aux constructions résidentielles et commerciales, ou les incitatifs fiscaux visant à réduire la consommation d’énergie dans l’environnement bâti, indique M. Koscher. »
La PIMA est une véritable mine d’information pour qui veut en savoir plus sur le polyisocyanurate, notamment pas sa longue série de bulletins techniques regorgeant de détails sur l’utilisation du polyiso dans les toitures, les murs et les panneaux de support.
L’avenir du polyisocyanurate
Selon M. Koscher, d’importantes initiatives de développement durable ont été entreprises dans la foulée des bâtiments à bilan énergétique nul, et celles-ci continueront d’attirer des investissements dans les technologies liées à l’efficacité énergétique. « Dans la zone de l’ALÉNA, les États-Unis et le Canada ont pris les devants. Que ce soit au niveau d’États comme la Californie ou New York, ou au niveau national comme au Canada, on voit de plus en plus d’immeubles construits suivant les normes concernant les bâtiments à bilan énergétique nul, commente-t-il. L’utilisation de technologies éco énergétiques comme les isolants de polyisocyanurate a ouvert la voie à des solutions abordables pour approvisionner les bâtiments en énergies renouvelables. Une enveloppe de bâtiment à haute efficacité énergétique est la base de tout bâtiment à bilan énergétique nul, ajoute-t-il. »
Un autre élément clé de l’avenir de l’environnement bâti est la résilience. Les bâtiments sont construits pour résister plus efficacement aux désastres naturels. « Dans une région sujette aux ouragans, la structure des écoles est renforcée de manière à ce que ces bâtiments constituent des abris fiables en cas de catastrophe, indique M. Koscher. »
« L’isolation durable est incontournable si on veut pousser l’efficacité énergétique à un autre niveau. Depuis des décennies, la PIMA est un chef de file dans l’avancement de cette proposition de valeur, et nous voulons continuer de mettre de l’avant le rôle important du polyisocyanurate dans la réduction de l’impact environnemental des infrastructures bâties, ainsi que dans l’amélioration de l’efficacité des bâtiments dans lesquels nous vivons et travaillons au quotidien, conclut-il. »
Le polyisocyanurate est l’un des isolants en mousse les plus utilisés au pays, avec un des meilleurs rapports coût-efficacité. Pour en savoir davantage sur les remarquables produits de polyisocyanurate pour toitures et murs de bâtiments commerciaux, visitez le www.iko.com/comm/fr/.
Polyiso is one of the nation’s most widely used and cost-effective foam insulation products available. To learn even more about outstanding polyiso commercial roofing and wall products, visit www.iko.com/comm/.
1ASHRAE 90.1-2007, Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings, American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers, Inc., Atlanta, GA.
