Brevet FR2258510A1 — publié le 19750818

La presente invention qui résulte des travaux de Monsieur Daniel REGUER concerne des ouvrages de menuiserie metallique particulierement destinés a l'industrie du bâtiments et notamment aux chassis de portes et fenêtres. Les caractéristiques de construction des bâtiments modernes imposent aux ch ssis de portes,# de fenêtres, et aux éléments de façades, porteurs ou décoratifs, des efforts mecaniques importants. Ils doivent, en effet: - - supporter des vitrages épais, simples ou sultiples, en vue d'assurer l'isolation thermique et phonique, - supporter des différences de pression non négligeables entre extérieur et intérieur du bâtiment, dues, par exemple aux rafales de vent;; - résister aux sollicitations mécaniques dues, surtout dans les b ti- ments de grande hauteur, aux oscillations sous L'effet du ventt - permettre les dilatatits dues aux écarts de terpérature > - limiter la perméabilité des ouvrages de façon a éviter les fuites thermiques qui perturberaient les systèmes de climatisation, et à éviter les entrées de poussières ou d'eau de pluie L'abandon progressif du bois, en raison des déformations qu'il subit dans le temps, et de son entretien onéreux, a conduit les constructeurs à se tourner vers les matériaux métalliques, tels que les alliages d'aluminium ou les métaux ferreux, - et vers les matériaux de synthèse tels que les matières plastiques. Une solution adoptée de façon classique consiste à utiliser des profiles en alliages légers à base d'aluminium, d'une épaisseur de l'ordre de 2 à 5 min. Il en résulte un prix élevé, qui en limite le développement, un poids important qui oblige à prévoir des articulations robustes, des dispositifs de manoeuvre bien équilibrés En outre, Si l-'extrusion de profilés épais en aluminium ne pose pas de gros problèmes, il n'en est pas de même avec certains autres métaux tels que l'acier inoxydable ou le cuivre pour lequel il y aurait des débouchés importants en raison de Sa résistance à la corrosion ou de s#on caractère décoratif. Il est connu, par ailleurs, de réaliser entre les faces externes et internes des ouvrages de menuiserie métallique, une coupure thermique qui permet, entre autres, d'éviter que par temps froid et humide des condensations d'eau ne se produisent sur les faces intérieures des ouvrages, et qui permet, également, de réduire dans une forte proportion les pertes thermiques de l'intérieur vers l'extérieur du bâtiment, donc de diminuer les frais de chauffage. Ces dispositifs de coupure thermique tendent encore à compliquer et à alourdir les ouvrages de menuiserie métallique et à les rendre plus fragiles, car ils ne par ticipent pas à# la rigidité de ltenseible. La demanderesse a z ine de constituer des ouvrages de menuiserie soit métalliques soit mixtes métalliques - et non métalliques, à partir de profilés minces formant un corps tubulaire creux, d'assembler ces corps tubulaires creux pour constituer un cadre creux dans lequel on injecte, au moyen d'un ou plusieurs orifices, une mousse plastique expansible rigide, à cellules ouvertes ou fermées, mais de préférence fermées, qui assure la liaison entre les différents éléments et rigidifie l'ouvrage. Ces profilés tubulaires minces peuvent être obtenus par tous les moyens connus, tels que filage par extrusion, étirage, moulage, emboutissage, mais il est particulièrement avantageux de les mettre en forme à partir de tôles minces par pliage ou par formage au train de galets, le filage par extrusion convient mal à l'obtention de profilés minces dissymétriques ou relativement complexes, en raison des différences de vitesse d'écoulement du métal dans les filières, qui engendrent des tensions locales et des déformations. Dans tout ce qui suit, nous désignerons par: - "profilés tubulaires minces" des profilés dont l'épaisseur, comptetenu du matériau qui les constitue, et des dimensions de ltouvrage, serait nettement insuffisante pour assurer à des cadres obtenus à partir desdits profilés tubulaires minces, la rigidité suffisante, c'est-à-dire l'absence de toute tendance au voile, au flambage ou à toute autre déformation les rendant impropres aux exigences de la menuiserie naétallique, En pratique, et compte-tenu des différents matériaux utilisables, on envisagera l'utilisation de profilés minces > d'une épaisseur comprise entre 0,3 et 3 millimètres, en aluminium, en alliages légers à base d'aluminium ou de magnésium, en tôle d'acier brute ou galvan#isée ou revêtuede plastique sur une de ses faces, en acier inoxydable au chrome-, au chrome-nickel ou au chrome-manganèse, en cuivre ou alliages à base de cuivre, en zinc ou alliages à base de zinc. - "profilés de jonction", des profilés en matières de faible conducti vitéthexmique, naturelles, telles que le bois, ou synthétiques corme le chlorure de polyvinyle, les résines phénoliques plus ou moins chargées et autres ma tières plastiques rigides susceptibles d'être obtenues par moulage, découpage, usinage, filage, extrusion ou autres procédés équivalents. - "mousse expansible", toute substance pouvant subir une expansion spontanée ou provoquée et fournissant une mousse dure, rigide, à cellules ouvertes ou fermées, mais de préférence fermées, pour une menuiserie exposée aux intempéries, dont la densité finale est inférieure à 1 et qui possède une adhérence énergique sur les différents matériaux que lton peut utiliser pour la mise en oeuvre de l'invention. En pratique, les mousses de polyuréthane conviennent particulièrement bien, mais on peut également faire appel à des mousses polyphénoliques ou de polyvinyle chloré ou tout autre produit équivalent. La présente invention concerne des ouvrages de menuiserie métallique constitués par un assemblage préalable de profilés minces tubulaires constituant un cadre creux, fermé, dans lequel on injecte une mousse expansible qui assure la liaison entre les différents profilés et rigidifie l'ouvrage. L'invention concerne également des ouvrages de menuiserie métallique constitués par des profilés métalliques tubulaires minces, en deux parties, reliées par des profilés de jonction qui assurent une coupure thermique entre les deux faces de l'ouvrage, et préassemblés de façon à former un cadre creux, fer mé, dans lequel on injecte une mousse expansible qui assure la raison entre les différents profilés et rigidifie l'ouvrage. L'invention concerne également des ouvrages de menuiserie métallique constitués de profilés tubulaires minces en deux parties, l'une en métal sur une face de l'ouvrage, l'autre en bois ou en matière synthétique sur l'autre face de l'ouvrage, préassemblés de façon à constituer un cadre creux, fermé, dans lequel on injecte une mousse expansible qui assure la liaison entre les différents profilés et rigidifie l'ouvrage. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention, les profilés tubulaires minces, constitués soit d'un profilé métallique unique, soit d'un profilé en deux parties de même nature ou de nature différente, reliés directement ou par l'intermédiaire de profilés de jonction, sont assemblés de façon à former un cadre creux, fermé, au moyen de pièces d'angle, mises en place par coulissement ajusté ou par un moyen équivalent, tel que collage ou rivetage, et de préférence ajourées en vue d'assurer une liaison plus énergique entre les profilés tubulaires minces et lesdites pièces d'angle lors de l'injection ultérieure de la mousse expansible. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention, les profilés tubulaires minces, assemblés de façon à constituer un cadre creux' fermé, au moyen de pièces d'angle, sont mis en place dans un moule conformateur très résistant avant injection de la mousse expansible, de façon que l'expansion de la mousse ne provoque pas de déformation de l'ouvrage. Les figures et les exemples de réalisation qui suivent permettront de mieux comprendre la portée et la mise en oeuvre de l'invention sans cependant constituer une limitation quelconque, les exemples donnés ne pouvant pas couvrir 1 'extrême diversité des ouvrages de menuiserie utilisés dans le bâtiment. La figure 1 représente une coupe transversale d'un profilé métallique tubulaire mince, rempli de mousse expansible. La figure 2 représente une coupe transversale d'un profilé métallique tubulaire mince refermé au moyen d'un profilé de jonction, et rempli de mousse expansible. La figure 3 représente une coupe transversale d'un profilé tubulaire mixte, dont une face est constituiepar un parement massif en matière isolante, et rempli de mousse expansible. La figure 4 représente une coupe transversale d'un profilé tubulaire formé de deux profilés métalliques minces réunis,par deux profilés de jonction, et rempli de mousse expansible. La figure 5 représente une coupe transversale d'un profilé tubulaire mince formé par l'assemblage de deux profilés minces et rempli de mousse ex pansible. Les figures 6, 7, 8 et 9 representent une coupe transversale d'un châssis à vitrage simple, conforme à l'invention, avec différentes variantes du mode de fixation du vitrage. Les figures 10 et 11 représentent une coupe transversale d'un châssis à vitrage double, conforme à l'invention, avec deux variantes du mode de fixation du vitrage. Les figures 12 et 13 représentent le système d'assemblage à angle droit de deux profilés tubulaires minces au moyen de pièces d'angles ajourées et mises en place par coulissement ajusté. La figure 13 est une coupe de la figure 12 selon la ligne AA'. La figure 14 montre les phases successives de montage d'un cadre selon l'invention. La figure 15 représente, en coupe horizontale, le système de fixation de paumelles par vissage dans des pièces de renforts placées à l'inténeur de l'ouvrant et du dormant. La figure 16 représente, en coupe verticale, ce même système de fixation de paumelles. La figure 17 montre une fenêtre complète, avec ouvrant et dormant,con- forme à l'invention, mais schématisée. La figure 18 représente une coupe horizontale de cette fenêtre au niveau d'une paumelle et la figure 19 une coupe verticale du montant horizontal inférieur à proximité d'un angle. La figure 20 représente en coupe verticale une fenêtre vitrée conforme à l'invention, du-type "à la Française". La figure 1 représente une coupe transversale d'un profilé métallique tubulaire, simple, à paroi mince 1, dont les deux lèvres sont raccordées par un cordon de soudure 2 ou par un autre moyen analogue tel que le profilé de jonction 3 de -la figure 2, et qui est rempli de mousse expansible 4. Le profilé 1 peut aussi être obtenu en une seule pièce, sans raccord, par exemple par filage par extrusion. De tels profilés n'assurent pas la coupure thermique entre les faces intérieures et extérieures de l'ouvrage assemblé. Ils sont donc réservés, normalement, aux ouvrages de menuiserie intérieure. La figure 3 représente une coupe transversale d'un profilé tubulaire mixte, formé d'un profilé mince en forme de gouttière 5 qui s'encastre dans les rainures 6 d'un parement massif 7 qui peut être en une matière syntnéti- que ou naturelle, telle que le bois, dont L'effet décoratif est souvent recher ché. Le profilé. -en-bois se trouve du côté intérieur du bâtiment, et il n'y a pas, de ce fait, de dont thermique entre l'intérieur et l'extérieur. L'élément creux ainsi constitué est rempli de mousse expansible qui assure une excellen te liaison entre les diverses parties. La figure 4 représente une coupe transversale d'un profilé tubulaire formé par llassemblage de deux profilés minces 8 et 9 réunis par deux profilés isolants 10 et 11 dont l'un est muni d'une gorge 12 destinée à recevoir un joint d'étanchéité. Le profilé tubulaire est rempli de mousse expansible 4. Les deux profilés tubulaires minces 8 et 9 peuvent être l'un et l'autre métalliques. Ce lui qui est placé du côté extérieur du bâtiment peut subir un traitement parti culier pour résister à la corrosion, par exemple, une anodisation s'il est en aluminium; il peut être en un métal ou alliage différent, soit pour réaliser un effet décoratif, soit pour mieux résister à la corrosion. L'un des éléments 8 ou 9 peut être également en matière plastique.Les profilés de jonction 10 et 11 assurent la coupure thermique entre les deux profilés 8 et 9 dans le cas où ils sont métalliques l'un et l'autre, la forme des profilés 8 et 9 est donnée à titre d'exemple non limitatif. Elle peut être quelconque et s'adapter aux nécessités de tous les types de menuiserie métallique. Il en est de même pour les profilés de jonction 10 et 11. La figure 5 représente une coupe transversale d'un profilé tubulaire mince en deux. parties 8 et 9, assemblées directement en 13 et 14 sans profilé isolant intermédiaire. Si les profilés 8 et 9 sont métalliques, la coupure ther mique n'est pas assurée; ce montage est donc réservé aux ouvrages intérieurs. L'assemblage simple représenté en 13, peut être effectué par soudure, collage, sertissage, rivetage ou tout autre moyen connu. On a représenté en 14 une va riante de fi#ation.quî stauto-verrouille par la force d'expansion considérable de la mousse, et qui est particulièrement facile à assembler. Si le profilé 8 est métallique et le profilé 9 en matière synthétique, l'assemblage peut se faire par collage ou par un auto-verrouillage tel que 14. La figure 6 représente une coupe transversale d'un châssis vitré con forme à l'invention, avec coupure thermique entre les faces intérieures et ex térieures. Les profilés tubulaires minces 8 et 9 sont assemblés par les profi lés de jonction Il et 16. Le profilé de jonction 11 comporte une gorge 12 dans laquelle s'insère un joint d'étanchéité en élastomère 15. La vitre à simple pa roi 18 stappuie sur le profilé isolant 16 par l'intermédiaire du joint 17. La vitre 18 et le joint 17 sont immobilises par la parclose 19 fixée par les clips 20. La figure 7 est une variante du système de fixation du vitrage 18, qui s'appuie sur le profilé 9 par l'intermédiaire d'un joint 17. La pareclose 19 est auto-verrouillée du fait de son élasticité propre dans le profilé de jonction 21. Le vitrage 18 est immobilisé par le joint 22 qui peut être un joint en élastomère souple ou être constitué par un bourrage de "mastic de vitrier". La coupure thermique est bien assurée entre les deux faces de l'ouvrage. La figure 8 représente une coupe transversale d'un châssis vitré a vitrage simple 18, dans lequel les profilés minces 8 et 9 sont réunis par un profilé de jonction 11 supportant un joint d#tanchéité 15, et par un profilé en élastomère 23 dans lequel le vitrage 18 est immobilisé par la clé 24. La figure 9 représente une variante du procédé de fixation du vitrage dans le profilé en élastomère 25 qui ne permet pas le démontage ou le rempla cement du vitrage 18, comme c'était le cas dans les figures précédentes. Il faut donc le mettre en place au moment de l'assemblage de l'ouvrage a partir de ses éléments et avant injection de la mousse. Cette disposition simplifiée est acceptable car les vitrages modernes en verres durs, de forte épaisseur, sont extrêmement résistants et ne se brisent que dans des circonstances tout à fait exceptionnelles. La figure 10 représente un procédé de fixation d'un vitrage double 26 analogue à celui qui a été décrit sur la figure 6 dans le cas d'un vitrage simple. Le vitrage double 26 s'appuie sur le joint 17, et il est immobilisé par la pare close 19 fixée par les clips 20. La variante de fixation de la pareclose- 19, décrite sur la figure 7, est adaptable sans modification, au cas du vitrage double. Sur la figure 11, le profilé en élastomère 27 est prévu pour recevoir un vitrage double qui doit être mis en place au moment de L'assemblage, avant injection de la mousse, et ne peut plus être ni -démonté ni échangé. Dans tous les exemples représentés sur les figures 1 à 11, la mousse expansible est injectée par un ou plusieurs orifices que l'on peut obturer ultérieurement au moyen d'un bouchon, et que l'on ménage à des endroits où ils ne seront pas visibles après achèvement et mise en place de ltouvrage. Les figures 12 et 13 permettent de comprendre le système d'assemblage des profilés creux tels que 28 et 29, non encore remplis de mousse, au moyen de pièces d'angle 30 et 31 munies d'ajourages 32 qui ont pour but d'améliorer la liaison entre les pièces d'angle 30 et 31 et les profilés creux 28 et 29 du fait de la forte adhérence de la mousse plastique. Si l'on veut maintenir la coupure thermique entre les deux faces de l'ouvrage, il est indispensable que les pièces d'angle 30 et 31 soient séparées et n'aient aucun point de contact si elles sont métalliques, ce qui est le cas le plus fréquent.Pour l'assembla- ge, on met en place, à coulissement ajusté, ou par un procédé qui assure le maintien provisoire en place tel que collage ou rivetage sommaires, les pièces d'angle 30 et 31 dans l'un des profilés tubulaires, par exemple 28. Puis les parties des pièces d'angle restant en saillie sont engagées dans l'autre élément 29, de façon que les éléments 28 et 29 viennent en contact jointif sur la ligne 33, ce qui est réalisé sans difficulté si les éléments 28 et 29 sont bien coupés à 450. On peut faire en sorte, sans que ce soit indispensable, que la partie des pièces d'angle venant au contact de la ligne de jonction 33 soit pleine et non ajourée de façon à empêcher une fuite éventuelle de mousse exansible - d'ailleurs très improbable - le long de cette jonction 33. La figure 14 montre les phases successives de montage d'un cadre com- plet selon le processus qui vient d'être décrit. La figure 15 montre, en coupe horizontale, et la figure 16 en coupe verticale, la fixation d'un système de pivotement sur paumelles 34, fixées au moyen des vis 35 sur les renforts 36 et 37 constitués par une plaque d'aluminium de 5 à 10 mm d'épaisseur mise en place par collage à l'intérieur du profilé tubulaire avant assemblage, et qui, après injection de la mousse expansible, est percée et taraudée pour recevoir les vis de fixation 35 des paumelles 34. Ce dispositif de renforcement local s'applique, naturellement, à la fixation de tous dispositifs analogues, tels que poignées de manoeuvre, axes de pivotement, verrous, freins, compas, etc. Il est nécessité par la faible épaisseur des profilés minces dans lesquels une fixation directe, non renforcée, aurait une résistance mécanique insuffisante. La figure 17 représente une fenêtre complète 38, avec ouvrant et dor mant,conforme à l'invention, mais schématisée. Les paumelles sont situées à droite de la figure, à la partie supérieure et à la partie inférieure des montants verticaux ouvrant et dormant. La figure 18 représente une coupe horizontale des montants verticaux droits des cette fenêtre 38 selon la ligne AA' c1est-à-dire immédiatement au- dessus de la paumelle supérieure. L'extérieur du b tíment est en haut de la figure, l'intérieur en bas. Le dormant est à droite de la figure, l'ouvrant au milieu. Le vitrage double 26 est à gauche. Le dormant est constitué de deux profilés tubulaires minces 8 et 9 reliés par les profilés de jonction 10 et 11 qui assurent la coupure thermique. Le profilé isolant ll porte un joint d'étanchéité 15 en élastomère souple. L'ouvrant est également constitué de deux profilés tubulaires minces 40 et 41 reliés par les profilés de jonction 42 et 43 qui assurent la coupure ther mique. La paumelle 34 est fixée par les vis 35 dans les renforts 36 et 37. Le vitrage double 26 est supporté par le joint dur 17 et les deux joints souples en élastomère 39. Il est immobilise par la pare close 19 fixée par les clips 20. La figure 19 représente une coupe verticale des montants horizontaux inférieurs, ouvrant et dormant de la fenêtre 38, selon la ligne BB'; au voisinage de l'angle inférieur droit, le dormant est en bas de la figure -17, ltou- vrant en haut. L'extérieur du bâtiment est à gauche, l'intérieur à droite de la figure. Cette coupe permet de mieux comprendre la position des pièces d'angle 30 qui assurent la liaison entre les parties verticales et horizontales de ltou- vrant et du dormant. La figure 20 représente la coupe verticale partielle d'une fenêtre conforme à l'invention, du type dit "oscillo-battante" ou "à la Francaise" selon la position du système de pivotement non représenté. L'extérieur du bâtiment est à droite et l'intérieur à gauche sur l'une et l'autre figures. Le- vitrage simple 18 est fixé selon le procédé décrit sur la figure 9. Il n'est donc pas démontable Les joints 15 présents à la fois sur le dormant et sur ltouYrant assu- rent une double étanchéité. La partie inférieure horizontale 43 du dormant com- porte un tube creux ouvert 44 à profil carré, mis en place avant injection de la mousse expansible. L'emplacement libre 45 ainsi ménagé permet de recueillir les eaux de pluie ou de lavage et de les évacuer à l'extérieur par le canal 46. La présente invention permet, à partir de profilés tubulaires minces, simples ou composés, entièrement métalliques, ou mixtes: métalliques - non mé métalliques, assemblés au moyen de pièces d'angle et rigidifiés par injection de mousse expansible dure, de constituer toutes les variantes imaginables d'ouvrages de menuiserie, fixes ou mobiles, vitrés ou non, décoratifs ou fonctionnels, possédant ou non une coupure thermique entre leurs deux faces. Elle se prête aussi bien à la production en grande série qu'à la -fabrication artisanale. Elle permet l'utilisation des matériaux les plus divers, métalliques ou synthétiques, en fonction des différentes exigences techniques et décoratives. REVENDICATIONS lr Ouvrage de menuiserie métallique caractérisé par un assemblage prealable de profilés tubulaires minces constituant un cadre creux, fermé, dans lequel on injecte une mousse expansible qui assure la liaison entre les différents profilés et rigidifie l'ouvrage. 2) Ouvrage de menuiserie métallique, selon la revendication J, caractérisé en ce que les profilés tubulaires minces sont en deux parties reliées par des profiles de jonction qui assurent une coupure thermique entre les deux faces de l'ouvrage. 3) Ouvrage de menuiserie métallique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les profilés tubulaires minces sont en deux parties, l'une mé- tallique sur une face de ltouvrage, l'autre en Bols ou en matière synthétique sur l'autre face de l'ouvrage. 4) Procédé d'assemblage d'un ouvrage de menuiserie métallique selon la rerendication 1, caractérisé en ce que les différents profilés tubulaires minces sont préassemblés, de façon à former un cadre creux, fermé, au moyen de pièces d'angles mises en place par coulissement ajusté ou par un moyen esquiva~ lent, et de préférence ajourées en vue d'assurer une liaison plus énergique entre les profilés tubulaires minces et lesdits pièces d'angle lors de l1injec- tion ultérieure de la mousse expansible. 5) Procédé d'assemblage d'un ouvrage de menuiserie#selon la revendication 4, caractérisé en ce que les différents profilés tubulaires minces préassemblés pour former un cadre sont mis en place dans un moule conformateur très résistant de façon que l'expansion de la mousse ne provoque pas de déformation de ltouvrage.