Brevet FR2522052A1 — publié le 19830826

La présente invention se rapporte à un panneau composite d'isolation thermique et acoustique applicable aux industries les plus variées. On sait que certaines installations où doit être maintenu le froid telles les tunnels de congélation ou les armoires où sont conservées les denrées congelées, sont de grosses consommatrices d'énergie en dépit de l'isolation thermique de leurs parois. Bien que réalisées généralement avec des nappes de laine de verre ou des panneaux de matière alvéolaire, ces panneaux n'empêchent pas une importante transmission de chaleur. De même le problème de la protection# contre un rayonnement plus ou moins intense comme dans le cas de rayons solaires frappant des parois métalliques, en particulier lorsqu'il s'agit des toits de voiture ou de camions utilisés dans les pays chauds, n'a pas encore reçu de solution satisfaisante en raison de l'incapacité des matériaux courants à assurer une importante isolation sous une faible épaisseur. Des problèmes semblables se présentent pour l'isolation phonique ou acoustique de certaines cabines ou de locaux destinés à l'audition de musique ou nécessitant une simple protection contre les bruits extérieurs. L'isolation au moyen d'une double enveloppe hermétiquement close et à l'intérieur de laquelle a été réalisé un vide poussé, c'est-à-dire dont la pression résiduelle est inférieure à 10-3 torr soit inférieure à 0,1 P. apparaît comme une solution physiquement idéale car, dans ce cas, le coefficient de transmission thermique à travers la surface est voisin de zéro et la transmission acoustique pratiquement nulle. Cette solution bien connue, utilisée pour le transport de certains gaz liquéfiés, ou même plus simplement de liquides chauds ou froids, presente l'inconvénient de la fragilité, puisque l'enceinte sous vide peut perdre toutes ses qualités par détérioration d'un seul point de son enveloppe. En outre les matériaux généralement utilisés pour confectionner cette enveloppe :l'acier ou le verre, sont soit trop lourds soit trop fragiles. Ainsi, l'objet de l'invention est un panneau composite d'isolation thermique et acoustique caractérisé en ce que l'on incorpore à un matériau d'isolation thermique alvéolaire des éléments creux, fermés, étanches aux gaz, à l'air et aux vapeurs et dans lesquels on a créé un vide poussé. A titre d'exemple la pression résiduelle peut être de l'ordre de 10-3 torr soit de l'ordre de 0,1 Pascal. L'expérience montre que les qualités d'isolation thermique et acoustique sont alors accrues dans des proportions consi dérables, le matériau alvéolaire au contact des éléments creux de forme oblongue jouant non seulement le rôle de support mais de gaine de surface isolante associée à l'enceinte vide, accroissant les longueurs des seuls chemins de conduction autour des enceintes totalement isolantes. Il en résulte que l'on peut réduire considérablement l'épaisseur du panneau isolant tout en conservant une protection anti-chocs efficace et un aspect extérieur uniforme ce qui ne pouvait être obtenu -avec les panneaux antérieurs de même épaisseur. Une autre caractéristique de l'invention est d'assurer une herméticité remarquable des éléments creux dans lesquels on effectue le vide en revêtant ces éléments d'une enveloppe constituée d'une feuille souple d'une matière plastique telle que le polyvinylidène ou d'un film à base d'alcool polyvinylique formant une gaine parfaitement étanche aux gaz. Ainsi en plus des avantages obtenus par le contact matériau plastique alvéolaire-corps creux à pression interne négligeable, l'enveloppe hermétique assure un maintien du vide de longue durée,d'ailleurs accrue par la présence d'un corps adsorbant à l'inférieur de l'élément par exemple par la présence d'une pastille de charbon actif ou de tout autre produit adsorbant du commerce. Les éléments creux peuvent être tubulaires et rigides. Ils peuvent en outre être aisément réalisés en utilisant des matières plastiques telles que le polychlorure de vinyle ou le polyvinylidène par exemple. Le revêtement hermétique pouvant être aisément obtenu par extrusion ou extrusion-gonflage, on voit que les panneaux composites se prêtent aisément à une fabrication industrielle, les enveloppes de polyvinylidène par exemple se soudant en utilisant des courants haute fréquence, les soudures obtenues étant parfaitement étanches. Une autre caractéristique de l'invention est l'accroissement du nombre des éléments tubulaires à vide poussé dans l'épaisseur du panneau d'isolation thermique et acoustique à la fois par leur section droite de forme plus ou moins oblon gue ou elliptique et par leur disposition parallèle dans une série de plans parallèles ainsi que par le décalage des élément appartenant à un premier niveau,par rapport aux éléments appartenant à un second niveau. Outre l'accroissement notable de l'efficacité du panneat à couches d'isolation par incorporation d'éléments à vide, le décalage des éléments à des niveaux différents ainsi que la forme oblongue ou elliptique de leur section accroissent l'homc généité du matériau tout en accroissant encore les longueurs des chemins de conduction du son ou de la chaleur. Ainsi l'effet d'isolation est renforcé tout en respectant les qualités de résistance mécanique de l'ensemble du panneau. Une autre caractéristique de l'invention est de faciliter la fabrication industrielle de tels panneaux en utilisant des éléments tubulaires à section oblongue ou elliptique, dont les extrémités sont renforcées par la présence de bouchons appropriés pourvus de perforations,l'étanchéité de la gaine étant assurée à ces extrémités par une disposition particulière des soudures de l'enveloppe étanche, une ligne de soudure au moins s'appliquant le long d'une partie médiane du bouchon dépourvue d'orifice. Ces éléments peuvent éventuellement être collés aux matériaux alvéolaires dans des logements appropriés préalablement obtenus lors du moulage des plaques en matériau alvéolaires. On remarquera encore que même en cas d'accident ou de défaillance d'un élément tubulaire, leur indépendance permet de conserver encore une isolation remarquable notamment lorsque les éléments sont disposés sur plusieurs niveaux quelle que soit la forme retenue des panneaux, ceux-ci pouvant se présence ter sous la forme de plans, de prismes, de surfaces cylindriques ou autres. D'autres caractéristiques et avantages apparaitront à la lecture de la description suivante faite en référence aux dessins annexés qui représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de la présente invention. Sur les dessins La figure 1 est une vue en plan d'une portion d'élément tubulaire, La figure 2 la coupe longitudinale de l'élément faite le long de la ligne Il-Il de la figure 3, La figure 3 la vue en coupe transversale faite le long de la ligne 111-111 de la figure 1, La figure 4 représente une portion du tube vue de profil, La figure 5 le bouchon perforé vu de l'intérieur de l'élément tubulaire, Les figures 6 et 7 montrent respectivement les vues en coupe du bouchon le long des lignes VI-VI et Vil-Vil de la figure 5, La figure 8 est une vue en coupe transversale du panneau isolant montrant la disposition des éléments à vide entre les plaques alvéolaires et, La figure 9 la vue du profil longitudinal de deux élé ments voisins après retrait d'une partie du matériau alvéolaire. Dans le mode de réalisation représenté les corps creux de formes oblongues ou ellipsoidales sont des éléments tubulaires. Chaque élément tubulaire à vide est composé, ainsi qu'il apparait sur les figures 1 à 4 d'une tube 1 en matière plastique rigide du type chlorure de polyvinyle, polyvinylidene, ou tout autre matiere facile à dégazer. Ces éléments obtenus par extrusion sont découpés à la longueur désirée. La forme des sections transversales est oblongue ou, de préférence, ellipsoîdale ainsi qu'il apparaît sur les figures 3 et 8. L'épaisseur des parois du tube 1 peut ne pas être uniforme et par exemple être plus forte aux extrémités 2 du grand axe de l'ellipse de façon à accroître sa résistance à l'écrasement. Les deux extrémités du tube 1 sont fermées par un bouchon perforé 3 figures 5 à 7 comportant une collerette périphé- rique elliptique 4 s'enfonçant -avec serrage à l'intérieur du tube. Les perforations 5 sont disposées de part et d'autre d'une ligne médiane 16 recouvrant sensiblement le grand axe de l'el- lipse formée par la section transversale. Le tube rigide 1 est placé à l'intérieur d'une enveloppe ou gaine 6 constituée d'une feuille en matière plastique souple polyvinylidene par exemple, ou à base d'alcool polyvinylique, la gaine étant obtenue par les méthodes ordinaires d'extrusion ou extrusion-gonflage sous forme de manchon, dont les dimensions sont en rapport avec celles du tube rigide qu'elle recouvre. La longueur de la gaine 6 est supérieure à celle du tube rigide 1 de maniere à présenter un prolongement à chaque extrémité dont les bords sont rabattus sur le plan médian conte. nant les lignes 16. La forme elliptique des sections de l'élément rigide 1 facilite le rabattement des bords de la gaine de sorte qu'après avoir réalisé un vide poussé à l'intérieur de la double enceinte formée du tube et de la gaine 6 on obtient après soudure dew extrémités applaties 7 de la gaine. L'une des extrémités de la gaine ou enveloppe souple 6 peut être soudée avant mise sous vide. La mise sous vide étant une opération banale et ne faisar pas partie en soi de l'invention n'est pas décrite. Cependant on pousse le vide jusqu'à ce que la pression résiduelle à l'intérieur du tube ne dépasse pas 10-3 torr c'est-à-dire encore 0,1 P. A cet effet une pastille 8 de charbons actifs ou de produits analogues ayant la propriété d'absorber les gaz résiduels est déposée dans chaque élément tubulaire 1. La soudure est réalisée, après insertion des bouchons perforés 3, sur les deux extrémités 7 de l'enveloppe souple 6 par des techniques classiques et de préférence par l'application de courants de haute fréquence. Afin d'obtenir une étanchéité complète à l'air la structure de la soudure comporte deux ou trois cordons latéraux 9 réunis par des cordons de soudure transversaux 10 figure 2 formant corps entre elles pour constituer un ensemble de régions fermées ou alvéoles 11. Il est facile de voir selon cette disposition qu'un défaut laissant passer l'air dans la région la plus vulnérable, c'est-à-dire dans la partie de la gaine ne reposant pas sur la partie rigide des bouchons 3 ne peut avoir de conséquence, l'air ne pouvant se propager jusqu'à l'enceinte vide en raison du quadrillage réalisé par la disposition des cordons de soudure 10, 9 formant cloisons. Afin d'éviter toute contrainte nuisible sous l'effet de la pression atmosphérique, le cordon de soudure latéral intérieur 9 s'appuie le long de la ligne médiane 16 du bouchon 3 #qui sur cette partie est dépourvu de perforation. Après les opérations de mise sous vide et de soudage les éléments tubulaires d'isolation 18 sont places entre deux ou trois couches de matière alvéolaire : 12, 14 et 15 dans l'exemple de la figure 8. Ces plaques alvéolaires, constituées de mousses rigides de matière plastique tel que le polystyrène expansé, le polyuréthane, ou les résines phénoliques, sont de préférence préalablement moulées de façon à présenter des -évidements destinés à recevoir les éléments tubulaires d'isolation 18. On accroît encore l'efficacité de tels ensembles en utilisant deux ou plusieurs couches de tubes et en les décalant de telle sorte que les éléments 18 d'une couche recouvrent l'expace intercalaire situé entre les éléments 18 d'une autre couche ainsi qu'il est visible à la figure 8. Le panneau obtenu présente ainsi toujours une enceinte sous vide en face d'un point quelconque de la surface longitudinale dudit panneau. L'ensemble des plaques alvéolaires est de préférence collé aux éléments tubulaires 18. Selon les utilisations l'une des faces extérieures du panneau peut être également collée à une feuille 13 soit métallique soit de plastique souple recouvert d'une pellicule de métal afin de réfléchir les rayonnements. Une feuille de ce type connue sous le nom de "Mylar" peut être collée sur la surface du panneau exposé par exemple au rayonnement solaire. Afin de faciliter le découpage du panneau sans détruire les tubes, des zones 17 figure 8 ne comportant pas de tubes 18 peuvent être prévues lors de la fabrication. Ces zones peuvent être signalées par des moyens quelconques, marques en surface, repères sur bandes etc... Les panneaux ainsi constitués peuvent être réalisés sous des formes quelconques, planes et de tous contours, prismatiques, cylindriques, annulaires etc. afin de: s'adapter aux parois de formes variées des enceintes diverses auxquelles ils doivent s'appliquer en vue de leur isolation. Ces panneaux peuvent également être placés à l'intérieur de cadres rigides comportant des éléments de fixation ou tous autres moyens de mise en place, de tels éléments pouvant être utilisés notamment pour l'isolation thermique des toits de voitures et camions. REVENDICATIONS 10) Panneau composite d'isolation thermique et acoustique caractérisé en ce que l'on incorpore à un matériau d'isolation thermique alvéolaire (12) des éléments creux de forme oblongue (18) fermés et étanches à l'air dans lesquels on a créé un vide poussé. 20) Panneau tel que revendiqué en 1 dont le matériau d'isolation alvéolaire est formé d'au moins deux plaques (12, 14,15) de matériau alvéolaire superposées dont l'une au moins comporte des logements appropriés à la forme des éléments creux (18). 30) Panneau tel que revendiqué en 1 dont la paroi externe (6) des éléments creux (18) est en matière plastique. 40) Panneau tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 3 dont les éléments creux (18) sont à des niveaux différents et sont décalés de telle sorte qu'il existe au moins un élément en regard de tout point des surfaces longitudinales du panneau à un niveau ou à un autre.- 50) Panneau tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 4 dont l'étanchéité à l'air et aux gaz est obtenue en revêtant les éléments creux (1) d'une enveloppe (6) constituée d'une feuille souple d'une matiere plastique telle que le polyvinylidene ou d'un film à base d'alcool polyvinylique, les éléments creux (1) étant en matériau plastique rigide. 60) Panneau tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 5 dont les éléments creux (18) sont formés d'éléments rigides tubulaires (1) à section droite oblongue ou ellipsoîàale. 70) Panneau tel que revendiqué en 6 dont les éléments tubulaires rigides (1) comportent à leurs extrémités des bouchons (3) pourvus d'orifices (5). 80) Panneau tel que revendiqué en 7 dont les orifices (5) des bouchons (3) sont répartis de part et d'autre d'une ligne médiane (16) coîncidant avec la plus grande longueur des bouchons (3), chaque bouchon étant pourvu d'une collerette (4) s'appuyant sur la paroi interne des éléments (1). 90) Panneau tel que revendiqué en 8 dont la gaine (5' d'étanchéité à l'air et aux vapeurs recouvre les bouchons (3) et se prolonge au delà des extrémités de l'élément tubulaire (1) les bords de la gaine à chaque prolongement étant réunis paral lelement à la ligne médiane (16), la fermeture de la gaine étant obtenue après le mise sous vide de l'élément tubulaire (1) au moyen d'au moins deux cordons de soudure (9) l'un le long de la ligne médiane (16), l'autre le long des bords de la gaine, ces cordons de soudure étant réunis par des cordons longitudinaux entralnant la formation d'un ensemble d'alvéoles fermées (11). 100) Panneau tel que revendiqué en 9 dont le vide pous sé au delà de 10 3 torr (0,1 Pascal), assuré par introduction de pastilles adsorbantes, est réalisé après obturation d'une extrémité fermée lors de sa formation par extrusion et gonflage.