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Home Energy Magazine Online July/August 1998
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| Le laboratoire national Lawrence Berkeley a maintenant testé plus d’une douzaine de types de ruban adhésif en toile. Il existe plusieurs qualités – économique, utilitaire, à usage général, pour entrepreneurs, industriel, professionnel, haut de gamme et même nucléaire. Cependant, les tests accélérés montrent que le ruban à dos de tissu avec un adhésif en caoutchouc, seul, a tendance à se détacher, comme on le voit ici. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tant de scellants, tant de défaillancesLe ruban d’emballage a un support fin, généralement transparent, en polyester et un adhésif acrylique. Sa résistance à la traction est généralement faible, sauf s’il est renforcé par des fibres. Le ruban d’emballage est souvent utilisé sur les systèmes de conduits assemblés en usine. Il existe de nombreux types de rubans qui peuvent être appelés rubans d’emballage, mais nous utilisons ce terme pour désigner uniquement les rubans destinés à être utilisés sur les gaines. La plupart des rubans d’étanchéité de carton et de cerclage ne sont pas destinés à être utilisés sur les conduits. Le ruban en feuille a un support en feuille et un adhésif acrylique ou en caoutchouc. Les rubans en feuille sont souvent utilisés sur les systèmes de conduits rigides tels que les panneaux de conduits. Le ruban en butyle a également un support en feuille, mais il utilise un adhésif en butyle épais (15 à 50 millimètres) pour lui permettre de se conformer à des formes plus irrégulières. Le mastic est un adhésif gluant qui est appliqué humide. Il remplit les espaces et sèche pour devenir un solide mou. Les mastics peuvent ou non contenir des fibres de renforcement, et ils peuvent être utilisés avec un ruban de maille de renforcement. Le mastic en aérosol est un polymère vinylique collant qui est appliqué sur les fuites à l’intérieur. Il est pompé dans le système de conduits, où il enjambe les fuites et sèche (voir Not Your Daddy’s Duct Sealing Method, Jan/Feb ’98, p. 44). Tous les produits que nous avons testés étaient destinés à être utilisés sur des conduits, et aucun n’avait une température nominale inférieure à 200°F.
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| Le banc de vieillissement accéléré simule des conditions réalistes en faisant fonctionner l’air à environ 100 Pascals. Chaque échantillon de gaine contient un joint difficile à sceller : une gaine en tôle jointe par entures multiples rejoignant une transition en escalier, typique de la façon dont les gaines rejoignent les plénums. Les différents scellants pour conduits ont des longévités très différentes dans ces conditions. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Ce ruban transparent, que les auteurs appellent ruban d’emballage, s’est révélé avoir une plus grande longévité que le ruban adhésif pour conduits. Cependant, il n’est pas très solide. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Le ruban adhésif pour conduits peut former un bon joint d’étanchéité – au début. Mais dans les conditions difficiles de la plate-forme vieillissante, il échoue rapidement. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Le mastic a très bien fonctionné dans la plate-forme vieillissante, sans augmentation notable des fuites au fil du temps. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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La plupart des fuites de conduits pourraient être évitées avec un scellement approprié des conduits. Mais les examens sur le terrain constatent souvent que les joints s’abîment avec le temps. Pour fournir des données de laboratoire sur les produits d’étanchéité et les rubans qui durent, et ceux qui sont susceptibles d’échouer, nous effectuons des tests accélérés continus au Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL).
La principale conclusion que nous pouvons tirer jusqu’à présent est que l’on peut utiliser n’importe quoi d’autre que du ruban adhésif pour conduits – si nous définissons le ruban adhésif pour conduits comme un ruban à dos de tissu avec un adhésif en caoutchouc – pour sceller les conduits. Dans des conditions difficiles (mais réalistes), les rubans adhésifs pour conduits échouent. D’autres types de rubans et d’autres méthodes d’étanchéité ont une bonne longévité lorsqu’ils sont installés correctement (voir So Many Sealants, So Many Failures). Les tests ont également montré que les rubans n’ont pas besoin d’être solides pour avoir une bonne longévité, et qu’aucun des différents classements, y compris ceux des Underwriters’ Laboratories (UL), ne tient compte de la longévité des mastics dans des conditions réalistes.
La durabilité est la cléAujourd’hui, le ruban adhésif pour conduits est la méthode la plus courante pour sceller les conduits. Les équipes de terrain n’aiment pas les mastics car ils ont tendance à être salissants. Les rubans en feuille sont utilisés sur les panneaux de gaine, mais le ruban adhésif en toile est le plus populaire sur les matériaux de gaine les plus courants, à savoir les gaines flexibles et le métal. Chaque produit d’étanchéité a ses avantages et ses inconvénients, mais avec une application raisonnablement soigneuse, n’importe lequel d’entre eux peut bien sceller – au début.
La longévité est une autre histoire. Aujourd’hui, on dit que les maisons sont conçues pour durer 30 ans. Les systèmes de conduits flexibles sont souvent évalués pour une durée de vie de 15 ans. Les joints de conduits devraient durer au moins aussi longtemps. Mais il semble que les propriétés physiques de certains produits d’étanchéité peuvent entraîner la défaillance des joints en quelques années seulement.
Bien que certains produits d’étanchéité soient classés UL, aucun classement UL ne traite de la longévité (voir Normes pour les produits d’étanchéité). Si les personnes qui choisissent des produits d’étanchéité pour conduits disposaient d’évaluations relatives de la longévité, elles pourraient prendre une décision plus éclairée.
Trois bancs d’essaiNous avons mis au point trois procédures d’essai – cuisson, cyclage et vieillissement – pour solliciter les joints de conduits standard et leurs produits d’étanchéité dans différentes conditions environnementales. L’essai de cuisson n’utilise qu’un simple four. L’appareil de cyclage a été financé il y a plus de trois ans par l’Agence américaine pour la protection de l’environnement afin de mesurer la longévité des produits d’étanchéité pour conduits en aérosol dans des conditions accélérées. L’appareil de vieillissement a été construit l’année dernière grâce à un financement de l’Institut californien pour l’efficacité énergétique. Dans ces appareils d’essai, nous mesurons périodiquement les fuites dans les conduits. Nous déclarons qu’un produit d’étanchéité a échoué lorsqu’il fuit plus de 10 % de l’air que le joint fuyait avant d’être scellé. Ces tests mesurent l’endurance du mastic face à des environnements exigeants, mais ils ne traitent pas des problèmes d’installation.
Le test de cuisson est le plus simple. Nous construisons un joint à doigts de transition étagé métal-métal d’une gaine en tôle standard de 4 pouces, et soutenons la gaine avec des supports mécaniques indépendants. C’est l’un des joints les plus difficiles à étanchéifier. Certaines normes exigent l’application d’un collier de serrage sur le ruban adhésif des gaines aux raccords flexibles à collet, mais il n’y a aucun moyen d’appliquer un collier de serrage sur le ruban adhésif ou un produit d’étanchéité à une transition en escalier, comme le joint gaine-plenum. Nous appliquons du scellant sur le joint, en suivant les instructions du fabricant du scellant, le cas échéant. Nous plaçons ensuite la section de gaine dans un four réglé à la température d’un grenier chaud ou de l’air d’alimentation d’un système de chauffage, entre 140°F et 180°F. Les températures sont maintenues en dessous de 200°F car certains rubans sont conçus pour cette température. Les fuites des conduits sont mesurées avant la cuisson et à différents intervalles pendant la cuisson. Lorsque nous testons les fuites, nous examinons également le mastic et notons les défaillances évidentes. Les sections sont cuites jusqu’à 4 mois.
Dans le test de cycle, nous ajoutons des changements de température et de pression. Nous soufflons de l’air chaud et de l’air ambiant à travers le conduit à des pressions comprises entre la pression de l’air ambiant et 200 Pascals (Pa) pour simuler le cycle HVAC. Ce test a ses limites. Les cycles prennent beaucoup de temps – 20 minutes – en raison de la nécessité de réchauffer et de refroidir le conduit. Et l’appareil de cyclage ne peut pas soumettre l’échantillon d’essai aux températures froides auxquelles on peut s’attendre en hiver ou même dans les conduits d’alimentation de climatisation.
Seul le produit d’étanchéité en aérosol a été soumis au test de cyclage. Quelques fuites scellées à l’aérosol ont été scellées il y a plus de deux ans et ont été soumises à un cycle entre l’air chaud et l’air ambiant toutes les 20 minutes depuis lors. Il n’y a pas eu de changement significatif dans l’étanchéité des conduits.
Le test de vieillissement a été conçu pour surmonter les limites de l’appareil de cyclage, et peut être un prototype utile pour effectuer des tests normalisés sur la longévité des scellants pour conduits. Le banc d’essai comporte une source d’air chaud et une source d’air froid (voir la figure 1). Les sections de conduits dans le dispositif sont traversées par de l’air chaud pendant cinq minutes, puis par de l’air froid pendant cinq minutes. Nous avons testé 19 rubans et produits d’étanchéité dans le dispositif de vieillissement.
Un large éventail de produits prétendent être adaptés à l’étanchéité des conduits, mais il y a souvent peu de choses dans les spécifications ou la littérature des produits pour les différencier. Par exemple, un grand fabricant répertorie 16 rubans pour conduits différents, disponibles dans une gamme de couleurs, et 8 rubans en feuille. Certains ont un code produit imprimé sur le ruban, d’autres sur le moyeu et d’autres encore ne portent aucun code produit. Tous les rubans pour conduits sont classés selon la norme UL 723, Test for Surface Burning Characteristics of Building Materials, mais seuls certains des rubans en feuille métallique le sont. Certains rubans sont étiquetés comme approuvés par le code BOCA, mais un ruban ayant presque les mêmes caractéristiques que ceux approuvés par le code n’indique pas qu’il est approuvé par le code.
Tous les produits que nous avons testés sont tous vendus pour être utilisés sur les conduits CVC. Plusieurs sociétés ont récemment sorti des rubans UL 181B-FX (voir les définitions dans les normes pour les produits d’étanchéité), qui sont approuvés par UL pour une utilisation sur les systèmes de conduits flexibles lorsqu’ils sont installés avec des colliers métalliques sur le ruban. En général, ils ne figurent pas encore dans les catalogues de produits. Bien que nous n’ayons pas étudié les mastics de manière aussi approfondie que les rubans, il semble y avoir moins de catégories de mastics. Peu de mastics sont actuellement approuvés par la norme UL 181B, mais beaucoup le sont par la norme UL 181A. Cette situation pourrait changer à l’avenir.
Défaillance catastrophique rapideLorsque nous avons commencé les expériences de vieillissement, nous nous attendions à ce qu’il faille des semaines pour commencer à voir une dégradation des performances. Nous avons été surpris de constater que certains rubans adhésifs tombaient en panne en l’espace de quelques jours. La plupart ont connu une défaillance catastrophique plutôt que progressive. Il était donc moins nécessaire pour nous d’utiliser des critères numériques arbitraires pour décider qu’un échantillon avait échoué. Les défaillances rapides ne se sont produites que pour les rubans adhésifs en tissu avec des adhésifs en caoutchouc.
Sur les 19 échantillons que nous avons vieillis et les 13 échantillons que nous avons cuits, beaucoup ont échoué ; huit fonctionnent toujours. Les seuls conduits qui sont devenus étanches ont été scellés avec du ruban adhésif pour conduits (voir tableau 1). La plupart d’entre elles ont montré des signes visibles de défaillance dans les trois jours environ qui ont suivi le début du test. Ces tests ne nous donnent aucune indication sur le délai de défaillance dans le monde réel. Mais ils nous permettent de voir quels mastics durent relativement mieux que d’autres.
Dans le test de cuisson, seuls les rubans avec des adhésifs à base de caoutchouc ont montré une dégradation. Les rubans pour conduits ont tendance à être plus étanches que les autres rubans. Certains sont proches de la défaillance dans le test de vieillissement, également. Les autres produits d’étanchéité présentent tous des fuites inférieures à 2 % du flux non scellé.
Après que les échantillons d’essai aient passé trois jours dans les bancs d’essai, nous avons mesuré leur fuite de joint. Les rubans pour conduits présentaient 10 à 20 % de la fuite non scellée. Le ruban adhésif de qualité supérieure a complètement échoué, tombant de la section d’essai. Cette défaillance complète était due à une délamination, c’est-à-dire à la séparation du support en tissu et de l’adhésif. Les autres rubans défaillants avaient juste commencé à se délaminer. Nous pensons qu’à des températures élevées, les adhésifs à base de caoutchouc des rubans adhésifs pour conduits changent de propriétés et ont tendance à se séparer soit du support en tissu, soit de la surface. Nous avons essayé un deuxième échantillon de ruban adhésif de qualité supérieure ; il a duré environ sept jours avant de s’effondrer complètement. Les rubans à dos métallique avec adhésif acrylique, l’aérosol et le mastic n’ont montré aucun signe visible ou mesurable de dégradation après deux semaines de test.
Bien que notre critère d’échec ait été de 10 %, nous avons continué à surveiller la plupart des échantillons jusqu’à ce que leur fuite soit supérieure à 50 % du débit non scellé. Dans la plupart d’entre eux, la fuite a continué à augmenter rapidement, se terminant souvent par une défaillance catastrophique.
Une inspection visuelle des sections de conduits cuits a révélé que dans la plupart des échantillons de ruban adhésif, l’adhésif en caoutchouc avait changé de propriétés et le ruban s’était délaminé. Certains échantillons semblaient avoir cuit de manière à maintenir leur étanchéité. Cependant, l’adhésif a cuit sans que la pression d’air des fuites ne pousse contre le ruban ; une telle permanence est peu probable sur le terrain.
Dans le test de vieillissement, nous avons parfois vu certains rubans de gaine commencer à se séparer de la gaine, puis se refermer lorsqu’un morceau de ruban chevauchant s’est rompu de manière à boucher la première fuite, laissant une bulle. Nous avons observé ce même phénomène sur le terrain. Ce comportement peut expliquer pourquoi certains rubans pour conduits durent plus longtemps ; nous ne l’avons pas observé sur d’autres types de scellants. Nous considérons qu’un tel échec et un nouveau scellement sont inacceptables, mais nous n’avons pas échoué les échantillons sur cette base.
Il semble y avoir peu de différence de performance entre les rubans pour conduits, par rapport à la différence entre le ruban pour conduits et les autres produits d’étanchéité. Les différentes qualités de ruban adhésif pour conduits ont des résistances différentes, mais les différences n’affectent pas la longévité.
Extinction par la chaleurBien que nos tests ne puissent pas faire la différence entre les mastics et le produit d’étanchéité en aérosol, les données montrent que le ruban adhésif pour conduits n’est pas un bon produit d’étanchéité pour les conduits qui fonctionnent à une température bien supérieure à la température ambiante. Nous pensons que cela est dû à l’adhésif en caoutchouc, mais nous ne pouvons pas l’affirmer avec certitude. Dans la plupart des cas, le support en tissu et les adhésifs en caoutchouc vont de pair. Les autres produits d’étanchéité n’ont présenté aucun des modes de défaillance que nous avons observés dans les rubans pour conduits.
Il existe quelques produits qui utilisent des adhésifs en caoutchouc avec un support qui n’est pas en tissu. Nous avons l’intention de tester ces produits à l’avenir. Bien que la récolte actuelle de rubans adhésifs pour conduits échoue à nos tests de longévité, il n’y a aucune raison de croire que l’adhésif ne peut pas être reformulé pour mieux fonctionner aux températures plus élevées que l’on trouve dans les greniers ou les systèmes de chauffage.
Nous avons constaté que le ruban adhésif transparent sans support en plastique renforcé – que nous appelons ruban d’emballage – tient bien. Au moins une version de ce ruban a été classée UL 181B-FX et est disponible dans le commerce. Nous avons testé la version classée UL pendant plus d’un mois et la version non classée pendant plus de trois mois, et aucune fuite significative n’a été constatée.
Des produits de ruban d’emballage avec un classement 181B-FX sont maintenant disponibles. Le minerai que nous avons testé a bien tenu pendant un mois dans la plate-forme de vieillissement.
Le ruban d’emballage a une faible résistance à la traction. Comme le but d’un scellant pour conduits est uniquement de réduire les fuites, nous n’avons pas testé la résistance. Certains utilisateurs sur le terrain n’aiment pas utiliser des rubans plus faibles, peut-être parce qu’ils aiment accrocher les conduits avec du ruban adhésif, mais les systèmes de conduits ne sont pas censés être soutenus mécaniquement par des produits d’étanchéité.
Principes d’installationNos tests se sont concentrés sur les propriétés des produits d’étanchéité eux-mêmes. Nous nous sommes assurés d’obtenir de bons joints initiaux pour notre section de test en suivant les bonnes pratiques et les instructions du fabricant. Par exemple, la section d’essai était propre et sèche. Nous avons appliqué le produit d’étanchéité avec un soin méticuleux, et nous avons vérifié que l’étanchéité était bonne avant de commencer les tests.
Dans une application normale, un tel soin n’est pas pratique. L’accès aux conduits peut être limité, et les conduits peuvent être sales. Ces problèmes rendent difficile l’installation des rubans. Ainsi, certains travaux de bande peuvent donner de mauvais résultats parce qu’ils ont été mal installés, et non à cause d’un défaut intrinsèque de la bande. L’expérience sur le terrain montre que les mastics et le scellant en aérosol scellent souvent mieux que le ruban dans les endroits sales ou inaccessibles.
Le meilleur choix de scellant pour conduits variera selon le climat, le type de construction et l’expérience locale. Notre recommandation ? Tenez compte des problèmes d’installation, mais utilisez tout sauf du ruban adhésif pour conduits.
Pour une description plus détaillée de l’appareil d’essai lui-même ainsi que du protocole d’essai, consultez le rapport du projet, Leakage Diagnostics, Sealant Longevity, Sizing and Technology Transfer in Residential Thermal Distribution Systems, Lawrence Berkeley National Laboratory Report No. 41118. Tél :(510)486-4022 ; site Web : www.lbl.gov.
FIgure 1. Schéma non à l’échelle. Les zones gris foncé sont remplies d’air chaud, les zones gris clair sont remplies d’air froid.
Normes pour les produits d’étanchéité
La plupart des rubans étiquetés 181B-FX sont des rubans pour conduits. D’autres produits 181B viennent d’arriver sur le marché
Les UL 181A et 181B semblent faire un bon travail de test pour la sécurité, la résistance à la traction et l’adhérence initiale. Cependant, ils peuvent ne pas faire un bon travail d’évaluation de la façon dont les scellants scellent les fuites typiques des conduits ou de la façon dont ils restent scellés dans des conditions normales.
Nous avons constaté qu’il n’y a pas de corrélation entre la longévité des scellants et l’inscription UL. Parmi les rubans pour conduits, ceux qui étaient classés UL 181B avaient une meilleure performance. La plupart des échantillons de ruban adhésif pour conduits ont échoué au bout d’une semaine dans le test de vieillissement, mais deux échantillons classés UL et un autre qui ne l’était pas ont tenu plus d’un mois. Cependant, même les rubans pour conduits classés UL ont eu des performances bien inférieures à celles de tout autre produit d’étanchéité.
Ce manque de corrélation ne devrait pas être surprenant. De nombreux éléments des tests UL traitent des questions de résistance et de sécurité incendie, et aucun de ces éléments ne figure dans nos tests. En fait, certains produits d’étanchéité ayant une bonne longévité, comme le ruban butyle, peuvent avoir des difficultés à passer le test UL 181B. De nombreux rubans, y compris tous les rubans pour conduits que nous avons testés, sont répertoriés UL 723 pour la sécurité incendie.
Test irréalisteBien que les tests UL portent principalement sur la sécurité, on pourrait supposer que les tests détermineraient également quels rubans remplissent leur tâche principale d’étanchéité. Cependant, les tests UL sont limités par certaines conditions irréalistes :
- Dans le test 181B, les rubans pour conduits ont un collier de serrage sur le joint.
- Dans le test d’adhésion par cisaillement, le ruban n’a aucune charge pendant 60 jours à 150°F (66°C), et est ensuite testé à 73°F (23°C) pendant 24 heures. Même dans ce cas, le ruban peut se détacher du conduit de 1/8 de pouce. À ce rythme, il peut se détacher en aussi peu que deux jours et réussir quand même.
- L’essai à haute température cuit le ruban pendant 60 jours à 212 °F (100 °C), mais le ruban est évalué par inspection visuelle seulement, sans test d’adhérence.
- L’essai de gel-dégel du mastic est effectué avec le mastic encore dans son contenant, à moins que le contenant ne dise d’empêcher le gel.
- Les surfaces sur lesquelles le ruban ou le mastic sont appliqués sont toutes propres (notre installation partage cette limitation).
- Il n’y a pas de cycle de température ou de pression aux essais d’adhésion dans 181B. 181A a un cycle de pression à des températures fixes de 165°F (74°C), 90°F (32°C), et 0°F (-18°C), mais aucun cycle de température.
Qui utilise des colliers de serrage ? L’une des plus grandes différences entre le test UL et notre test de longévité est que pour le test du ruban adhésif en tissu, UL exige un collier de serrage sur le joint. Afin d’encourager le serrage dans la pratique, UL exige que pour qu’un système de conduits soit approuvé par UL, il doit avoir des colliers de serrage sur le joint, et les fabricants de conduits flexibles répertoriés par UL doivent inclure la nécessité de colliers de serrage dans leurs instructions. Nous avons observé que les joints de la gaine flexible peuvent parfois être maintenus en place par des sangles, mais nous n’avons jamais vu de colliers de serrage sur le type de joint entre la gaine et le plénum que nous avons testé. De plus, lorsque nous avons acheté les rubans de tissu, nous n’avons pas reçu d’instructions ou de directives pour effectuer un tel serrage. Ainsi, nos joints ont été testés dans des conditions différentes de celles des tests UL, mais nos conditions représentent mieux la construction réelle.
Indubitablement, le serrage aurait amélioré la performance des rubans UL 181B-FX. Il aurait également amélioré les performances des rubans non évalués. Cependant, d’autres produits d’étanchéité peuvent avoir des performances acceptables sans serrage, et la difficulté et le temps que prend le serrage font qu’il est peu probable qu’il devienne courant.
UL toujours utileDu point de vue de la longévité du produit d’étanchéité, nous ne donnerions pas de préférence aux rubans classés UL, mais d’autres questions peuvent rendre les rubans classés UL souhaitables. Et les codes de construction locaux, s’ils font référence au Southern Building Code ou au Standard Mechanical Code, les exigent.
Max Sherman et Iain Walker sont des scientifiques du personnel du Energy Performance of Buildings Group du Lawrence Berkeley National Laboratory à Berkeley, en Californie.
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