Brevet FR2755159A1 — publié le 19980430

PANNEAU ISOLANT AUTOPORTANT La présente invention a pour objet un nouveau panneau isolant, notamment pour l'isolation thermique et/ou phonique ayant des capacités mécaniques qui le rendent autoportant. On connaît des panneaux comprenant deux faces en matériaux rigides qui sont séparées par des matériaux ayant un pouvoir isolant et présentant une raideur mécanique suffisante. C'est ainsi que l'on réalise des parois prévues pour des chambres frigorifiques dans des bâtiments fixes ou pour être montées sur des véhicules tels que des camions ou pour isoler acoustiquement des bureaux administratifs qui jouxtent un atelier bruyant. On connaît des parois qui incluent des complexes de plusieurs matériaux fibreux comme la laine de roche et la fibre de verre, pulvérulents lorsqu'il s'agit de billes de polystyrène ou de perlite ou encore sous forme de blocs de mousse, par exemple de la mousse de polyuréthanne. De tels panneaux ont des coefficients de déperdition thermique X de 0.018-W/m/OC et même plus pour certaines mousses moins performantes. On sait aussi que de tels panneaux ont des épaisseurs trop importantes mais qu'ils sont aussi limités en réduction du coefficient de déperdition thermique. II serait intéressant de réduire les épaisseurs, pour les chambres mobiles bien sûr mais aussi pour les chambres fixes, qu'elles soient de petite taille comme un réfrigérateur ou de grande taille pour des entrepôts car le gain en volume est un but constamment recherché. Dans un premier temps l'invention est présentée en vue de faire ressortir les possibilités d'isolation thermique, les capacités de ces mêmes panneaux à améliorer l'isolation acoustique seront indiquées ultérieurement. On connaît un brevet EP-A-463 311 qui décrit un panneau asymétrique, thermiquement isolant, composé de deux feuilles disposées de part et d'autre d'une matrice en matériau isolant, fibreux ou pulvérulent, I'une des feuilles au moins étant non métallifère pour éviter la transmission thermique par des ponts. La mise en dépression est ensuite réalisée entre les deux feuilles préalablement soudées en périphérie. On réalise ainsi des objets solides non structuraux, en forme, qui ont un fort pouvoir isolant thermiquement. Par contre, on constate que de tels produits sont utilisables en doublage de parois elles-mêmes mécaniquement rigides mais qu'ils peuvent difficilement être utilisés directement comme panneaux assurant la reprise des efforts mécaniques ou même une partie de ces efforts. La présente invention a pour objet un panneau isolant à très faible coefficient de déperdition thermique, qui est autoportant, qui peut être fabriqué en grande dimensions, qui est d'un coût de fabrication peu élevé et dont les épaisseurs peuvent couvrir sensiblement tous les besoins exprimés dans le sens où les épaisseurs peuvent varier de quelques millimètres à la dizaine de centimètres. De même, les matériaux utilisés peuvent varier suivant une gamme très étendue qui peut comprendre certains matériaux naturels. A cet effet, la présente invention a pour effet un panneau thermiquement isolant et autoportant comprenant au moins un insert avec une structure munie d'alvéoles, un matériau isolant sous forme de fibres, de poudre, de billes, de broyat de matière naturelle ou artificielle, réparti dans ces alvéoles, ainsi que deux films supérieur et inférieur disposés au-dessus et au-dessous dudit insert en sorte de former une enveloppe unique périphérique avec une soudure périphérique, le volume interne délimité par les films soudés étant mis en dépression. Selon une première variante, L'insert comprend des alvéoles distincts ouverts sur une face et des alvéoles ouverts sur l'autre face ainsi qu'une zone périphérique susceptible de recevoir par soudage les bords des films supérieur et inférieur en sorte de réaliser deux volumes sous dépression, indépendants. Selon une autre variante, les alvéoles d'une face sont décalés en quinconce par rapport à l'autre face, pour réaliser une alternance. L'invention prévoit aussi des moyens formant réflecteur surfacique, disposés dans le volume délimité par les films, sur l'une ou l'autre des faces du ou des inserts ou en position intermédiaire. Selon un mode de réalisation complémentaire et particulièrement intéressant pour améliorer les qualités de résistance mécanique, au moins une plaque de parement est rapportée sur le film correspondant, la liaison étant réalisée au moyen d'une composition expansible, adhérente, compatible avec la nature du film et la nature de la plaque. Dans le cas où ledit panneau comprend deux plaques de parement, les deux films supérieur et inférieur sont soudés l'un à l'autre sur une zone donnée, à travers l'insert, en sorte de pouvoir percer cette zone, et les deux plaques de parement sont solidarisées par au moins un tirant. Dans ce cas, un matériau thermiquement isolant est rapporté autour de chacun des inserts. Le matériau thermiquement isolant dudit panneau comprend en combinaison au moins un matériau thermiquement isolant proprement dit, au moins un capteur d'humidité ainsi qu'au moins un capteur d'oxygène. Plus particulièrement, les films supérieur et inférieur sont des films complexes. L'invention est décrite ci-après selon un mode de réalisation particulier, non limitatif, en regard des dessins annexés qui représentent - figure 1A, une vue d'un mode réalisation schématique d'un panneau avec un insert compartimenté selon l'invention, avant mise sous dépression, - figure 1B, une vue du panneau de la figure 1A, après soudure et réalisation de la dépression, - figure 2, une vue d'un panneau à alvéoles doubles avec soudures doubles périphériques indépendantes, - figure 3, une vue d'une variante d'insert avec un profil à symétrie décalée, - figure 4, une variante avec un matériau de renfort rapporté, - figure 5, une variante avec un double insert et des moyens réflecteurs de chaleur interposés, - figure 6, une variante à double film intérieur et extérieur, - figure 7, une variante avec des plaques de parement rapportées, - figure 8, une variante du type de celle de la figure 7 avec des tirants de liaison, - figure 9, une vue schématique en coupe d'une composition isolante selon l'invention avec les matériaux capteurs complémentaires, et - figures 10A et 10B, un état comparatif schématique d'un panneau à noyau isolant monolithique et d'un panneau à insert selon l'invention. Sur la figure 1A, on a représenté un panneau selon l'invention qui comprend un insert 10, un matériau 12 ayant des capacités d'isolation thermique et deux films complexes 14, 15, d'étanchéité de surface, respectivement supérieur et inférieur. L'insert est une structure 16, avec des alvéoles 18, en nid d'abeilles par exemple, réalisée à partir de matière fibreuse cellulosique tel que du carton, en papier imprégné, en résine thermoplastique, ou même en métal. Le rôle de cet insert est d'une part d'assurer les propriétés mécaniques tant vis à vis de la reprise des efforts à la compression que vis à vis des efforts à la flexion et d'autre part de déterminer l'épaisseur finale du panneau selon l'invention une fois fini. Dans les alvéoles de cette structure est disposé le matériau 12 de remplissage ayant des capacités d'isolation thermique, qui peut se présenter sous forme de broyat de matières naturelles ou artificielles, de poudre, de billes, de morceaux concassés ou de fibres. II faut en tout état de cause que le matériau puisse être logé dans les alvéoles 18 et remplir au mieux ces alvéoles. On peut citer comme matériau des poudres ou granules de mousse polyuréthanne, des matériaux d'origine minérale, perlite ou argile ou encore des mélanges de ces matériaux, voire des matériaux organiques naturels tels que des plumes. Les deux films 14 et 15 d'étanchéité de surface, supérieur et inférieur, sont prévus pour réaliser une barrière aux gaz entre le matériau de remplissage, y compris l'insert, et l'environnement. Ces deux films sont de nature à pouvoir être soudés sur eux mêmes ou pour le moins sur un matériau d'apport pouvant être déposé en couche mince. On peut citer dans les polymères ayant de telles capacités, les copolymères EVOH (éthylène vinyle alcool), le PVCD (polyvinyle dichlorure). On peut aussi citer les films complexes de feuilles de polyester combinées avec des feuillards d'aluminium. Dans ce dernier cas, les films polymère de surface permettent la soudure thermique et les films polymère à coeur assurent, avec les films aluminium, la parfaite étanchéité aux gaz. Sur la figure 1B, on a assuré le soudage des deux films sur toute la périphérie de l'insert avec une mise sous en dépression du volume intérieur délimité par les films soudés, ce qui permet de plaquer les films de part et d'autre de l'insert, emprisonnant simultanément le matériau de remplissage. On peut noter que dans la réalité, pour ce mode de réalisation présenté sous la forme la plus simple, il se forme une légère dépression au centre de chacun des alvéoles sous l'effet de la dépression mais pour des raisons de clarté des dessins, cette dépression n'est pas représentée. La mise sous dépression assure de façon complémentaire une amélioration du coefficient d'isolation du panneau ainsi réalisé. On constate qu'un tel panneau présente une rigidité mécanique très importante par la réalisation d'un panneau sandwich avec deux peaux séparées par une âme de forte épaisseur par rapport à l'épaisseur des peaux, ce qui conduit à un moment d'inertie très important. On a représenté sur les figures 1A et 1B deux éléments complémentaires mais non nécessaires qui sont deux feuillards réfléchissants 20 et 21, interposés entre l'insert et le film, pour être immobilisés par le film contre l'insert. Ces feuillards réfléchissants participent à la rigidité mécanique du panneau ainsi réalisé en plus de limiter les déperditions. En outre, ces feuillards permettent de remédier aux dépressions. Ces feuillards peuvent aussi être collées, ce qui renforce la résistance au cisaillement de l'ensemble du panneau fini tout en permettant au film de venir serrer l'ensemble du panneau ainsi constitué supprimant les dépressions. L'agencement de base étant ainsi décrit, il est possible de prévoir une variante montrée sur la figure 2. Dans ce cas, L'insert porte sur sa périphérie une couche adhérente 22 d'un matériau susceptible de recevoir par soudage à chaud les bords des films d'étanchéité. De plus, L'insert lui-même est réalisé en sorte que chaque alvéole est divisé en deux volumes indépendants, 24 et 25. On dispose ainsi de deux zones sous dépression, indépendantes l'une de l'autre, en prenant la précaution de réaliser l'insert en un matériau étanche aux gaz. Dans la pratique, il faut réaliser chacune des faces successivement pour permettre le remplissage des différents alvéoles de chacune des faces. On peut aussi réaliser une variante ainsi que montrée sur la figure 3, dans laquelle les alvéoles 18 sont répartis pour être débouchants alternativement sur l'une et l'autre des faces, la répartition étant faite en quinconce. On peut réaliser de la même façon que précédemment une soudure indépendante de chacun des films, sur la tranche périphérique de l'insert, afin d'obtenir deux compartiments indépendants avec des films ou des matériaux pouvant avoir des caractéristiques différentes de part et d'autre du panneau. Sur la figure 4, il s'agit d'un panneau réalisé avec des plaques 20, 21 qui sont cette fois-ci en matériau alvéolaire et ces plaques sont brochées sur la structure 16 pour en assurer la fixation. Notamment lorsque le panneau doit présenter un très faible coefficient de déperdition, des fortes épaisseurs de l'ordre de 100 mm pour donner un ordre de grandeur, on peut recourir au mode de réalisation représenté sur la figure 5. Dans ce cas, deux inserts indépendants sont superposés avec interposition de moyens réflecteurs 26 de chaleur entre les deux inserts, tel qu'un film métallisé, préalablement à la fermeture par soudage des films supérieur et inférieur et à la mise sous dépression. Sur la figure 6, on a représenté une variante avec un film intérieur supérieur 14a et un film intérieur inférieur 15a ainsi que les deux films supérieur 14 et inférieur 15 des modes de réalisation précédents. Dans ce cas, le film intérieur inférieur 15a est plaqué au fond de chaque alvéole mais en conservant la continuité, par exemple par aspiration sous vide, L'insert étant perméable aux gaz. Le matériau de remplissage est introduit dans les alvéoles tapissés par le film 15a puis le film intérieur supérieur est disposé par dessus et lié par soudage avec le film intérieur inférieur au droit des parois des alvéoles comme représenté, après avoir mis en dépression le volume délimité par ces deux films intérieurs. On a ainsi réalisé des poches individuelles et indépendantes. De façon connue par les modes de réalisation précédents, les films supérieur et inférieur 14 et 15 sont rapportés et soudés avec mise sous dépression de l'ensemble autour de l'insert rempli ainsi qu'il vient d'être indiqué. Selon une variante de ce mode de réalisation, on peut prévoir deux inserts ainsi réalisés dont les fonds sont plaqués l'un contre l'autre et collés, les films périphérique 14 et 15 entourant alors l'ensemble ainsi constitué. Un tel panneau peut aussi intégrer directement des plaques de parement 27 de très grande rigidité telles que celles qui sont actuellement utilisées pour la réalisation des faces des parois de camions frigorifiques à savoir généralement du polyester. Un mode de réalisation est représenté sur la figure 7. On peut utiliser des parements thermoplastiques et les films barrières sont sélectionnés pour que la face en vis à vis du parement soit chimiquement compatible avec lesdits parements. Dans ce cas, les plaques de parement doivent être liées à l'ensemble du film et de l'insert. On utilise alors une composition 29 de résine colle expansible qui dans le cas de plaques en polyester peut être une colle époxy allégée ou un polyester allégé. La composition 29 de résine colle expansible vient combler les légères dépressions qui sont représentées sur cette figure à plus grande échelle. Ceci permet de conserver une parfaite planéité du panneau. Afin de permettre une continuité parfaite lors de l'assemblage de plusieurs panneaux en vue de former une grande surface, on peut aussi prévoir de disposer un cadre métallique périphérique préalablement à la mise en place des parements. Ce cadre alors ainsi un parfait équerrage lors du montage. Un tel cadre est connu en soi et l'homme de l'art est à même de choisir parmi les produits du marché, la nouveauté réside dans la combinaison avec le panneau selon l'invention. Dans le cas de panneaux de grandes dimensions et/ou de forte épaisseur, on peut être amené à prévoir des tirants 28 de liaison mécanique avec des têtes 30, interposés entre les deux plaques de parement. Une solution est représentée sur la figure 8. Dans ce cas certains alvéoles concernés par le passage d'un tirant ont les films supérieur et inférieur 14 et 15 qui sont soudés dans la partie centrale pour former une zone 32 supportant un perçage sans constituer une fuite lors de la mise en dépression. Pour des raisons pratiques de clarté du dessin, les têtes 30 des tirants sont apparentes mais sur les panneaux industriels, elles devront être intégrées dans l'épaisseur des plaques de parement pour conduire à la réalisation de panneaux parfaitement plans, sans éléments en saillie. La composition préférentielle des matériaux 1 2 thermiquement isolants selon l'invention, telle que montrée sur la figure 9, comprend une couche 34 d'un agent isolant minéral, de la perlite par exemple, une couche 36 de poudre de matériaux organiques tels que des plumes, une couche 38 d'un matériau hydrophile en poudre qui forme un agglomérat solide en présence d'eau et une couche 40 d'un matériau capteur d'oxygène qui comprend des éléments réducteurs de l'oxygène au sens chimique du terme. La couche 40 a pour but de capter l'oxygène éventuellement libéré par la matière organique. Ces couches, pour la simplification du dessin, ont été représentées sous forme de strates mais ceci n'est pas nécessaire et la composition peut se présenter sous la forme d'un mélange intime de l'ensemble des composants avec de la silice pyrogénée pour assurer un remplissage et un effet de volume. Sur les figures 10A et 10B, on peut noter, plus particulièrement pour les panneaux montés sur des véhicules et soumis à des trépidations importantes que dans le cas d'un panneau de l'art antérieur, figure 10A, il peut se former un espace libre en partie haute du panneau, sur une hauteur x, dû au tassement de la matière isolante tandis que dans le panneau selon l'invention, figure 10B, le matériau isolant est maintenu par le film et par la dépression interne, ceci sur de petites quantités de matière, ce qui rend le maintien plus efficace. De plus, les matériaux de remplissage sont prétassés par tout moyen adapté tel qu'une table vibrante, préalablement, et une telle opération est de façon certaine plus facile et plus homogène sur de petits volumes. En ce qui concerne les panneaux acoustiquement isolants, la réalisation est strictement identique et un panneau isolant thermiquement peut avoir des qualités d'isolation acoustique mais pour atteindre un meilleur résultat, les matériaux utilisés sont choisis parmi ceux qui permettent de filtrer les ondes acoustiques. De préférence, on peut associer des charges lourdes pour filtrer les basses fréquences, disposer dans les alvéoles, et des charges légères pour amortir les hautes fréquences comme de la laine de roche ou des voiles de verre qui sont disposés sur l'insert et sous le film barrière. REVENDICATIONS 1. Panneau thermiquement et/ou acoustiquement isolant et autoportant comprenant au moins un insert (10) avec une structure (16) muni d'alvéoles (18), un matériau isolant (12) sous forme de fibres, de poudre, de billes, de broyat de matière naturelle ou artificielle, réparti dans ces alvéoles, ainsi que deux films supérieur (14) et inférieur (15) d'étanchéité de surface, disposés au-dessus et au dessous dudit insert (10) en sorte de former une enveloppe unique périphérique avec une soudure périphérique, le volume interne délimité par les films soudés étant mis en dépression. 2. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'insert (10) comprend des alvéoles (18) distincts ouverts sur une face et des alvéoles ouverts sur l'autre face ainsi qu'une zone périphérique (22) susceptible de recevoir par soudage les bords des films supérieur et inférieur en sorte de réaliser deux volumes en dépression indépendants. 3. Panneau selon la revendication 2, caractérisé en ce que les alvéoles (18) d'une face sont décalés en quinconce par rapport à l'autre face, pour réaliser une alternance. 4. Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (20,21) formant réflecteur surfacique, disposés dans le volume délimité par les films, sur l'une ou l'autre des faces du ou des inserts ou en position intermédiaire. 5. Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une plaque (27) de parement rapportée sur le film correspondant, la liaison étant réalisée au moyen d'une composition (29) adhérente, expansible, compatible avec la nature du film et celle de la plaque. 6. Panneau selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans le cas où ledit panneau comprend deux plaques (27) de parement, les deux films supérieur (14) et inférieur (15) sont soudés l'un à l'autre sur une zone (32) donnée, à travers l'insert, en sorte de pouvoir percer cette zone, et les deux plaques (27) de parement sont solidarisées par au moins un tirant (28). 7. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en plus des films d'étanchéité de surface supérieur et inférieur, deux films intérieur supérieur 14a et inférieur 15a, le film intérieur inférieur 15a venant tapisser le fond des alvéoles de l'insert et recevant le matériau isolant, le film intérieur supérieur 14a étant soudé audit film intérieur inférieur 15a pour former des volumes indépendants, les volumes ainsi délimités étant mis en dépression. 8. Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau thermiquement isolant dudit panneau comprend en combinaison au moins un matériau (34,36) thermiquement isolant proprement dit, au moins un capteur (38) d'humidité ainsi qu'au moins un capteur (40) d'oxygène ou des matériaux acoustiquement isolants en fonction des fréquences à absorber. 9. Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les films supérieur (14) et inférieur (15) sont des films complexes. 10. Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un cadre périphérique de maintien et de liaison avec les panneaux adjacents.