Brevet FR2548713A1 — publié le 19850111

PANNEAU COMPOSITE PORTEUR La présente invention concerne un nouveau panneau composite porteur et notammoent un nouveau composant isolant support de couverture. Par soucis de simplification, la description suivante se référera essentiellnement à un composant isolant support de couverture, étant entendu que d'autres panneaux composites porteurs sont inclus dans le cadre de 1 ' invention. En remplissant plusieurs fonctions simultanément, le 20 composant isolant support de couverture est de plus en plus utilisé dans le bâtmuent, notammrent dans la maison individuelle à plafond rampant ou à comble habitable. Le composant remplit généralement les fonctions suivantes: Fonction de portance: le comiposant assure la portance entre les élé25 ments de charpente. Fonction d'isolation thermique: le composant comprend un isolant thermique. Fonction de parement intérieur: le composant est prêt à recevoir les finitions intérieures. Fonction de contre liteaunage: le composant doit pouvoir recevoir les liteaux pour répondre à tous les types de couvertures en petits éléments. Fonction d'étanchéité Le composant doit assurer les fonctions de pare-pluie et pare-neige. Des composants isolants supports de couvertures sont connus. Ces composants comprennent généralement, du côté orienté vers l'intérieur, un parement intérieur prêt à finir, une âme cellulaire isolante, et éventuellement du côté orienté vers l'extérieur, un parement extérieur assurant parfois la fonction d'é tanchéité, et généralement équipé 25487 13 de contrelattes. Le parement intérieur est constitué grénéralement d'un panneau de particules de bois L'âme isolante quanti à elle est constituée gêneralement d'un panneau en matériau cellulaire tel le polystyrène expansé 5 ou extrudé, le polyuréthane, le chlorure de polyvinyle expansé Le parement extérieur est également généralement un panneau de particules de bois ou encore une feuille en matière plastique ou à base d'un complexe kraft-polyéthylène par exemple. Un des inconvénients de ces composants connus est leur sensi10 bilità aux variations d'hygrométrie entrainant des variations dimensionnelles importantes notamment des bcmbements du composant, entrainant un mouvement des joints réunissant deux caomposants voisins, préjudiciable à l'aspect du revêtement final. Un autre inconvénient réside dans le poids et les difficultés 15 de mise en oeuvre du composant lorsque celui-ci comprend deux panneaux de particules de bois en tant que parements. L'invention propose un nouveau panneau composite porteur, notamment un com Dosant isolant support de couverture exempt des inconvénients cités. Le panneau selon l'invention, porteur ou autoportant, comprend une âme isolante cellulaire, notamment en polystyrène expansé ou extrudé, en polyuréthane, en chlorure de polyvinyle, d'épaisseur variable selon l'isolation désirée, et, collés de part et d'autre de l'âme isolante, un parement extérieur et un parement intérieur tous deux for25 més d'une feuille à base de fibres minérales discontinues, liées entreelles par un liant polymkrisé, ayant une teneur en fibres supérieure à 70 % du poids total des fibres et du liant, le reste étant constitué essentiellement du liant polymérisé, cette feuille présentant une masse volumique élevée, comprise entre 300 et 1500 kg/n P, et elle est obtenue 30 à partir d'au moins un matelas de fibres minérales très fortement ccmnprimé a cbaud Une telle feuille possède des propriétés nmécaniques très intéressantes malgré sa faible épaisseur, généralement de l'ordre de 0,1 à 10 mm et de préférence de 2 à 4 mm, et permet au composant de remplir efficacement les fonctions énumérées précédemment. Dans une forme préférée, le composant comprend au niveau du parement extérieur, des inserts destinés à faciliter la mise en oeuvre de la couverture En effet, la très bonne moulabilité des feuilles à base de fibres minérales constituant les parements permet de leur donner des formes géométriques adaptées, très variées, permettant par 25487 13 exemple d'insérer entre l'âme isolante et la feuille thermofornke, des contrelattes et autres inserts destinés à faciliter sa mise en oeuvre. La très forte masse volumique pour un produit à base de fibres discontinues, de l'ordre de 300 à 1500 kg/n P et de préférence de 5 600 à 1100 kg/m 3 est obtenue par thermocoepression d'un ou de plusieurs matelas de fibres mirnérales avant polymérisation, tels des matelas utilisés de façon connue pour l'isolation thermique. Cette feuille présente une excellente stabilité dimensionnelle aux variations hygrométriques et une bonne tenue à l'eau. Bien que présentant une masse volumique apparente sensiblement égale à celle d'us panneau de particules de bois, la feuille de parement intérieur et extérieur peut être utilisée dans une épaisseur de 2 m de façon équivalente à un panneau de particules de bois de 12 mm d'épaisseur nécessaire pour qu'un panneau caomposant porteur soit 15 utilisable dans le bâtiment en raison du problème de résistance au feu dudit panneau, ce qui permet un gain de poids considérable pour le panneau composant selon l'invention, d'o une facilité de mise en oeuvre et une possibilité d'allégement de la charpente En outre, les parements selon 1 ' invention subissent une sorte de frittage sous l'effet de 20 la température due au feu et restent généralement en place. Pour améliorer encore certaines propriétés de la feuille, elle peut avantageusement contenir des adjuvants, par exemple des huiles de silicones telles du polydiméthylsiloxane, ces adjuvants étant généralement introduits dans le liant comme indiqué par la suite. Un des avantages des parements selon l'invention est qu'on peut utiliser toutes sortes de colles structurelles, compatibles avec l'âme isolante, connues des techniques classiques d'assemblage On peut utiliser par exemple des colles à base de polyuréthane mono ou bicomposants, des colles contact du type polychloroprène. Dans une forme de réalisation, la feuille de parement intérieur et/ou extérieur selon le cas est munie du côté apparent d'une feuille ou film de revêtement en papier kraft, en matière plastique, métallique, en tissu, en bois déroulé, etc, par exemple La feuille de parement intérieur peut égalnement être munie sur sa face orientée 35 vers l'âme isolante d'une feuille d'un des types décrits précédemmnent et notamment en papier kraft par exemple faisant fonction le cas échéant de pare-vapeur. Un autre avantage de l'utilisation de feuilles à base de matelas de fibres minérales thermccmprimnées est la réalisation aisée des bords amincis du composant. En effet, un des problèmes posé par l'utilisation de coamosants plurifonctionnels de sous-toiture est le joint entre deux ccaposants voisins et notamment la réalisation du jointoiement intérieur La 5 feuille utilisée en tant que parement selon l'invention ne subit aucune variation dimensionnelle du fait des variations d'humidité de l'air On peut donc envisager un type de joint classique entre panneau, avec bande plus enduit En outre les parements selon l'invention offrent diverses possibilités pour amincir les bords du composant afin de réaliser 10 un jointoiement correct et facile à réaliser L'amincissement des bords du ccmposant peut être obtenu directement par amincissement des bords de la feuille par moulage au moment de sa fabrication Avantageusement, l'amincissement est obtenu sur le comosant lui-mme, grâce à la bonne déformabilité de la feuille de parement De préférence on crée un bord 15 aminci sur l'âme par moulage ou usinage et on assemble le parement intérieur par pressage et compression de l'âme isolante De ce fait, lorsqu'on relache la compression, la feuille de parement vient au profil de l'âme. Dans une forme préférée, le bord du parement intérieur n'est 20 pas collé sur l'âme isolante et peut conserver sa souplesse En cas de mouvement différentiel de deux composants voisins, le jointoiement peut ainsi être préservé. Pour fabriquer le panneau compfosite porteur selon l'invention, on superpose les différents éléments constitutifs, en in25 terposant une couche de colle comme décrite précédemment entre eux La feuille utilisée en tant que parement selon l'invention est fabriquée à partir d'un ou de plusieurs primitifs de fibres minérales d'isolation, par exemple des fibres de verre, de roche, c'est-à-dire des fibres discontinues dont le diamètre toyen est généralement compris entre 2 et 15 30 micrométres Ces primitifs contiennent un liant non polymérisé, thermodurcissable tel une résine formophénolique, mnélamine-formol, uréeformol à raison d'environ 20 % du poids total des fibres et du liant. On comprime fortement les primitifs avec des pressions de l'ordre de 10 à 100 bars en même temps qu'on chauffe afin de polymériser le liant, en 35 évitant toutefois une prépolynérisation du liant avant la mise à dimension définitive. D'autres caractéristiques et avantages du panneau composite porteur selon l'invention apparaitront dans la description suivante d'exemples de réalisation. 25487 1 3 La figure 1 représente une réalisation d'un panneau composite porteur selon l'invention. La figure 2 représente une réalisation d'une variante avec inserts selon l'invention. La figure 3 représente une réalisation d'une autre variante avec bords amincis. La figure 4 représente un joint entre deux panneaux assemblés. Les figures 5 et 6 représentent une réalisation dans laquelle 10 les bords du parement intérieur sont libres au droit du joint. La figure 1 représente un panneau composite selon 1 ' invention comprenant une âme cellulaire 1 de 120 mm d'épaisseur en polystyrène. expansée de masse volumique d'environ 25 kg/m 3, un parement extérieur 2 de 2 mm d'épaisseur formé à partir d'un matelas de fibres de verre 15 thermocompriné d'une masse volumique de 700 kg/n P, un parement intérieur 3, de même nature, de 2 mm d'épaisseur. Ce panneau composite peut être utilisé comme caomposant d'isolation des murs Pour fabriquer ce composant, on opère de la façon suivante: On fabrique le paraement intérieur à partir d'un primitif de fibres de verre discontinues d'isolation, d'une masse surfacique de 1400 g/mn, obtenu par les méthodes de fibrage classique et pour lequel le liant représentant 20 % en poids est une résine formo-phénolique Le primitif est placé entre les plateaux d'une presse L'ensemble est 25 comprimé fortement en exerçant une pression de 10 bars, à une température de 200 "C pendant une minute Le parement obtenu aux dimensions déterminées est démoulé. On fabrique le parement extérieur de la même façon. Les parements sont collés sur l'âme cellulaire en polystyrène 30 expanse On utilise une colle contact au polychloroprène. La figure 2 représente un composant isolant support de couverture selon l'invention comprenant une âme 1, un parement intérieur 3 nuni sur sa face visible d'une feuille de papier kraft 4, un parement extérieur 2 toujours formé d'une feuille à partir de matelas 35 de fibres de verre thermoccmprimë, mais présentant une structure thermoformée permettant d'insérer entre elle et l'âme, des contrelattes 5 en bois De même que le parement intérieur, ce parement est muni d'une feuille de papier kraft 4 sur sa face orientée vers l'extérieur L'âme présente d'un côté une rainure 6 et de l'autre une languette 7 permet- 25487 13 tant l'assemblage entre les cacposants voisins Pour fabriquer ce camposant on opère de même façon que dans l'exemple 1, sauf qu'à la fabrication des parements par pressage on place sur le primitif la feuille de revêtement en papier kraft en interposant entre-eux un film 5 d'un adhésif et que l'on donne une structure adaptée au parement extérieur 2 au moment du pressage pour pouvoir insérer les contrelattes entre lui et l'âme cellulaire. La figure 3 représente un composant support de couverture du type décrit en relation avec la figure 2 mais qui en outre présente sur 10 sa face intérieure des bords amincis 8 et 9 facilitant le jointoiement. La figure 4 représente la liaison entre deux coeposants du type décrit en relation avec la figure 3 L'assemblage au niveau de l'ame s'effectue par languette 7 et rainure 6 Le joint extérieur 10 est une bande en aluminium ou autre, auto-adhésive Le jointoiement in15 tàrieur 11 est réalisé par une bande 12 et un enduit 13 qui s'appliquent sur les bords amincis des deux ccarposants pour remplir le creux 14. La figure 5 représente l'assemblage entre deux composants pour lesquels les parties extrêmes 15 et 16 du parement intérieur cor20 respondant aux parties amincies 8 et 9 des composants du type décrit à la figure 3, sont libres, c'est-à-dire non collées sur l'âme isolante. Le jointoiement 11 est réalisé de la même façon que décrit précédenmment avec une bande 12 et un enduit 13 qui remplit le creux 14 correspondant au joint. La figure 6 représente ce mêmne joint lorsque les deux composants ont subit des mouvements différentiels l'un par rapport à l'autre Les bords libres, grâce à leur déformabilité et leur élasticité, préservent le jointoiement. Les panneaux composites porteurs selon l'invention présentent 30 d'autres avantages que ceux décrits précédemment Ainsi ils présentent une bonne menuisibilité c'est-à-dire qu'ils peuvent être sciés, percés, cloués aisnément sans formation d'éclats, ni déformations Le module d'élasticité de la feuille d'une valeur d'environ 40000 da N/cm est plus élevé que celui d'un panneau de particules qui est d'environ 35 15 000 à 25 000 da N/ci 2 ce qui procure au composant selon l'invention une résistance à la flexion au moins équivalente comme démontré ciaprès. Un essai ccmparatif de résistance à la flexion entre un panneau composant porteur selon l'exemple 1 décrit ci-dessus conforme à 25487 13 l'invention et un panneau composant connu utilisant des panneaux de particules de bois de 12 mm d'épaisseur en tant que parement intérieur et parement extérieur et une âme isolante de 120 mm d'épaisseur est réalisé de la façon décrite ci-après. On répartit uniformément une charge de 500 kg par m 2 sur des 5 panneaux de 2 mètres de long disposés entre appuis libres et on mesure la flèche au milieu des panneaux La flèche pour le penneau conforme à l'invention est de 12 mn, équivalente à celle du panneau composant utilisant des panneaux de particules de bois. 25487 13 REVENDICATIONS 1 Panneau composite porteur ou auto-portant comprenant une âme isolante cellulaire, un parement intérieur et un parement extérieur collés sur l'âme, caractérisé en ce que les parements sont formés d'une feuille à base de fibres minérales discontinues liées entre-elles par un liant polymérisé, ayant une teneur en fibres supérieure à 70 % du poids total des fibres et du liant, le reste étant constitué essentiellemient du liant polymérisé, cette feuille présentant une masse volumique comprise entre 300 et 1500 kg/m 3 et étant obtenue à partir d'au moins un matelas de fibres minérales comprimé à chaud. 2 Panneau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille de parement présente une masse volumique comprise entre 600 et 1100 kg/m 3. 3 Panneau composite selon une des revendications I 1 ou 2, caractérisé en ce que le parement extérieur présente des formes géométriques permettant de placer des inserts entre lui et l'âme isolante. 4 Panneau composite selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bords de sa face orientée vers l'intérieur sont amincis pour faciliter le jointoiement: Panneau composite selon une des revendications i à 4, caractérisé en ce que la partie du parement intérieur correspondant aux bords amincis du composant est libre. 6 Panneau composite selon une des revendications 1 à 5, carat C,',*-J en ce 'u-d l pa' emt i L Jrie Lr et, ou - t Grie,' eût,:uni d'une feuille de revêtement. 7 Panneau composite selon la revendication 6, caractérisé en ce que la feuille de revêtement est assemblée avec le parement au cours de la fabrication de celui-ci. 8 Panneau composite selon une des revendications i à 7, caractérisé en ce que l'âme isolante cellulaire est en polystyrène. 9 Panneau composite selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'épaisseur des parements intérieur et extérieur est comprise entre 0, 1 et io mm et de préférence entre 2 et 4 mm. Procédé de fabrication d'un panneau composite selon une des revendications 1 à 9, caractérisé-en ce qu'on forme les feuilles de parement intérieur et extérieur munies éventuellement d'une feuille de revêtement par pressage d'au moins un primitif de fibres minérales contenant un liant non polymérisé, associé le cas échéant à la feuille de revêtement, et polymérisation du liant et on assemble les éléments du 25487 13 9 panneau par collage. 11 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on assemble les él&ments par collage en compressant l'ensemble puis en relachant.