Brevet FR2765260A1 — publié le 19981231

PANNEAU ISOLANT PREFABRIQUE POUR MUR ET TOITURE ET ENSEMBLE DE FIXATION DE CELUI-CI La présente invention concerne les parois murales ou de toiture des bâtiments de structures relativement légères, tels que bâtiments industriels, commerciaux, sportifs ou publics, par opposition aux bâtiments réalisés en maçonnerie. De tels bâtiments présentent, en général, une ossature en bois lamellé-collé ou, de manière privilégiée dans le cadre de l'invention, métallique. Fréquemment, des lisses horizontales sont fixées sur les poteaux verticaux ou les pannes de toiture de l'ossature. Les parois elles-mêmes sont fixées sur la structure ainsi constituée. Ces parois comportent au moins, par exemple, une peau rigide dirigée vers l'extérieur du bâtiment, notamment une tôle, à l'intérieur de laquelle est maintenu un matelas isolant. Leurs fonctions essentielles sont l'isolation thermique et acoustique c'est-à-dire, dans ce dernier cas, aussi bien l'aptitude à isoler plus ou moins l'enceinte du bâtiment vis-à-vis des bruits de l'extérieur que celle à absorber les vibrations provenant des machines à l'intérieur du bâtiment. D'autres préoccupations essentielles doivent être prises en compte. I1 convient, tout d'abord, d'éviter que la matière isolante ne s'imprègne d'humidité formée par condensation. En effet, lorsqu'un bâtiment est chauffé et isolé vis-à-vis d'une atmosphère extérieure froide, il existe un gradient de température dans l'épaisseur de l'isolant. Si celui-ci est en contact avec l'atmosphère intérieure du bâtiment, la vapeur d'eau a tendance à y pénétrer : la condensation se produit dans l'isolant, vers l'extérieur du bâtiment, à partir du moment où la température, décroissante, atteint le point de rosée. Un phénomène similaire est naturellement aussi observé pour les enceintes réfrigérées. Il peut y être remédié au moyen d'une feuille pare-vapeur constituant une barrière étanche vis-à-vis de l'humidité, positionnée dans la paroi à une profondeur correspondant normalement à une température supérieure au point de rosée. En second lieu, la matière isolante doit satisfaire aux normes établies dans les différents états, relatives à sa réaction au feu. Elle est ainsi choisie, de préférence, ininflammable, ou mieux incombustible, ou tout au moins de telle manière à ne pas former de gaz toxiques ou des masses fluides en fusion donc dangereuses. A l'heure actuelle, les laines minérales, comprenant les laines de verre et les laines de roche, constituent l'un des meilleurs compromis eu égard aux quatre types d'exigences décrits précédemment. Ces laines minérales se présentent sous la forme agglomérée bien connue de matelas plus ou moins denses et compacts. L'une des premières approches dans la conception des parois isolantes a consisté à mettre au point des panneaux préfabriqués constitués d'une âme de laine minérale collée entre deux plaques rigides, en général des tôles d'acier. Ainsi, trois éléments de parois à monter séparément étaient commodément remplacés par leur assemblage, unique. Un premier problème rencontré avec ce type d'assemblage est de le rendre apte à ne fléchir sous l'effet du vent que dans une certaine mesure bien contrôlée. Du fait que la laine minérale, même d'une densité aussi élevée que 250 kg/m3 environ, ne possède pas les propriétés mécaniques requises à cet effet, il a été prévu de munir la tôle extérieure, susceptible d'être exposée au vent, d'une nervuration en excroissance, c'est-à-dire orientée vers l'extérieur. La laine minérale occupe alors tout l'espace entre les deux tôles, c'est-à-dire notamment les excroissances correspondant aux nervurations. De grandes quantités de colle sont cependant nécessaires car la laine minérale est pulvérulente. La colle a de plus tendance à pénétrer dans la laine minérale pour former une pellicule à l'interface métal-laine minérale. Du fait que, dans la configuration susmentionnée à nervurations vers l'extérieur, cette interface comportant la pellicule de colle est en grande partie plane, un léger décollement à cette interface est susceptible de se propager rapidement par effet de pelage provoquant l'arrachement de la laine minérale en surface, sur une faible profondeur. L'invention a donc pour but la mise à disposition d'un panneau isolant préfabriqué pour mur ou toiture du type décrit précédemment, dont la tenue à la flexion, la fixation durable des éléments constitutifs les uns aux autres et la cohésion durable du matelas de laine minérale, c'est-à-dire l'absence du phénomène de pelage précité, sont garanties. En conséquence, l'invention a pour objet un panneau isolant préfabriqué pour l'enveloppe du bâtiment constitué d'un matelas de laine minérale collé entre deux plaques rigides. Plus précisément, le but de l'invention est atteint par le fait qu'au moins l'une des faces du matelas est munie d'au moins une rainure en creux destinée notamment à améliorer la liaison du matelas de laine minérale avec la plaque rigide lui faisant face. En effet, cette disposition procure un ancrage notamment mécanique dans la liaison plaque rigide-matelas qui permet d'améliorer cette liaison et qui permet, le cas échéant, l'utilisation de quantités de colle diminuées. Elle ouvre, d'autre part, la possibilité de répartir ces faibles quantités de colle de manière discontinue à l'interface plaque rigide-matelas et notamment au fond des rainures, d'une part, et en haut des rainures à hauteur de leurs bords, d'autre part, c'est-à-dire à des profondeurs différentes par rapport à l'épaisseur de la structure stratifiée constituant le matelas. Cette discontinuité du collage et/ou le fait de déporter au moins partiellement le collage dans l'épaisseur du matelas empêche la propagation de l'arrachement de la laine minérale en surface, telle que mentionnée ci-dessus, et permet de maintenir la cohésion du matelas pendant des périodes plus longues qu'avec les panneaux isolants connus à l'heure actuelle. De plus, il est possible d'envisager à cette fin un collage uniquement par dépôt de colle dans les rainures tout en obtenant la fixation requise du matelas aux plaques rigides. De moindres quantités de colle sont susceptibles d'être utilisées, d'où une économie substantielle. D'autre part, la résistance à la flexion du panneau de l'invention est assurée selon deux modes de réalisation principaux, conformément auxquels l'espace dégagé dans le matelas par la rainure qui y est creusée est essentiellement rempli par une excroissance de forme correspondante de la plaque rigide correspondante, respectivement par une masse rigide de colle. Lorsque l'espace défini par la rainure du matelas est occupé par une partie de forme correspondante de la plaque rigide ce qui accentue l'ancrage mécanique dans la liaison matelas-plaque rigide, un collage uniquement au fond des rainures est suffisant, comme déjà dit. Cependant, un collage en toute partie localisée de l'interface plaque rigide-matelas peut être associé à un collage à l'aide des rainures, voire le remplacer, sans que la qualité de la fixation en soit affectée de manière inacceptable. Lorsque l'espace défini par la rainure du matelas est occupé par un cordon rigide de colle, tout autre collage est superflu mais envisageable. De préférence, les rainures sont réparties sur les deux faces du matelas et, de manière particulièrement préférée, décalées d'une face à l'autre de celui-ci. Ces mesures permettent en effet d'améliorer la tenue de la laine minérale aux déformations légères mais répétées du panneau, notamment sous l'effet du vent. Ainsi, même en cas de collage uniquement au fond des rainures, les fléchissements du panneau n'auront pas pour résultat une désolidarisation des couches constituant le matelas les unes des autres. On utilise avantageusement une colle à effet d'expansion, susceptible d'imprégner la matière isolante avant de durcir et de créer une certaine pression sur les éléments à coller, en augmentant d'autant la force d'adhérence finale et la ténacité mécanique de l'interface plaque rigide-colle-laine minérale. Les colles polyuréthane mono- ou bicomposant sont préférées. Selon d'autres caractéristiques de l'invention la laine minérale est une laine de roche de densité comprise entre 80 et 150 kg/m3, ou une laine de verre de densité comprise entre 50 et 100 kg/m la ou l'une au moins des rainures est obtenue avec enlèvement de matière par fraisage ou sans enlèvement de matière par réalisation d'une empreinte, telle que, de manière bien connue, à l'aide d'un rouleau l'une au moins des deux plaques rigides est métallique, par exemple en acier ou en aluminium et d'épaisseur comprise entre 0,4 et 0,9 mm e l'épaisseur totale du panneau préfabriqué est comprise entre 40 et 200 mm, toutes les rainures sont parallèles et espacées, sur chaque face du matelas de 15 à 55 cm, la largeur de chaque rainure étant comprise entre 1 et 5 cm et sa profondeur entre 40 et 80 % de l'épaisseur du panneau. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit et des figures dans lesquelles la figure 1 est une représentation schématique partielle d'un panneau isolant préfabriqué pour mur et toiture conforme à l'invention, en perspective, la figure 2 est une représentation schématique d'un ensemble de fixation d'un tel panneau isolant préfabriqué, vu en perspective, ledit ensemble de fixation constituant un autre objet de l'invention, et tôles figures 3 et 4 sont des représentations schématiques du collage d'une plaque rigide à un matelas selon les deux modes de réalisation principaux de l'invention. Le panneau isolant 1 de la figure 1 est constitué d'un matelas de laine de verre 2 pris en sandwich entre deux tôles d'acier galvanisé 3 et 4 de 0,6 mm d'épaisseur. La laine de verre a une densité de 70 kg/m3 et une teneur pondérale en liant de 7 %. (On peut alternativement mettre en oeuvre une laine de roche contenant approximativement 4 % de liant). L'épaisseur totale du panneau 1 est de 100 mm. Le matelas 2 et les tôles 3 et 4 sont munis de rainures 5 parallèles, espacées, sur chaque face du matelas 2, de 40 cm, et décalées de l'une de ces faces à l'autre de telle sorte qu'une rainure appartenant à une face soit située entre deux rainures appartenant à l'autre face et à égale distance de celles-ci. Chaque rainure 5 est large de 2 cm, profonde de 60 mm et de forme sensiblement parallélépipédique. Des formes de rainures à parois inclinées seraient également envisageables. Le matelas 2 est collé aux tôles 3 et 4 au moyen d'une colle polyuréthane expansive monocomposant, commercialisée par la société EMF sous la référence Emfi 2001 et disposée au fond et/ou sur les parois des rainures 5. Une quantité aussi faible que 30 g de colle par mètre de rainure est suffisante. Aux extrémités gauche et droite du panneau 1 préfabriqué sont formés des profilés d'assemblage 6 et 7 conçus pour s'emboîter l'un dans l'autre pour deux panneaux voisins. L'ensemble de fixation représenté à la figure 2 comprend une vis autoperceuse taraudeuse 8 et un profil de répartition 9. Celui-ci est de forme telle qu'il peut être placé en fond de rainure 5 en en épousant plus ou moins la forme. Sa fonction est bien entendu de répartir la pression exercée par la vis 8 sur une surface de la rainure 5 correspondant à celle du profil 9, au lieu d'une surface beaucoup plus petite, correspondant à celle de la tête de la vis 8. Sur la figure 3, l'espace de la rainure 5 du matelas 2 est essentiellement occupé par un profil de forme correspondante de la tôle 4. La colle est disposée en deux quantités distinctes 10, 11, respectivement au fond de la rainure 5 et le long des bords de celle-ci. Comme précisé ci-dessus, un collage suffisant peut cependant déjà être obtenu avec l'une ou l'autre des quantités de colle 10 ou 11, seule ou associée à une quantité auxiliaire, non représentée et positionnée différemment des quantités 10 et 11, par exemple à la hauteur des bords de la rainure 5 sur la partie horizontale de la surface de la tôle 4 ou sur les parois verticales de la rainure 5. La colle peut aussi être disposée dans tout l'interface matelas-tôle, rainures comprises, lorsqu'on veut assurer la meilleure liaison possible. Au contraire, la tôle 4 représentée à la figure 4 est parfaitement plane à proximité de la rainure 5 ménagée dans le matelas 2. La rainure 5 est remplie d'un cordon rigide de colle à effet d'expansion, ce cordon rigide 12 assurant la résistance à la flexion de l'ensemble de la même manière que le profil de la tôle 4 représentée en figure 3 épousant la rainure 5. Bien que la fixation du matelas 2 à la tôle 4 soit ainsi parfaitement assurée, la mise en oeuvre de quantités additionnelles de colle ne serait pas incompatible avec l'invention. Ainsi, on peut prévoir de la colle dans tout l'interface 13 matelas-tôle. Le panneau isolant 1 préfabriqué constitue un élément préfabriqué dont la pose est aisée. Il est susceptible d'offrir aux lisses sur lesquelles il est fixé une surface extérieure plane, comme représenté en figure 1. Une fois monté, éventuellement en position verticale, on n'observe aucune perte de cohésion du matelas de laine minérale, même sur de longues périodes, ni aucun arrachement de celui-ci en surface ; les fléchissements du panneau sont à la fois limités dans la mesure souhaitée, et bien supportés, voire sans effet sur la durabilité de l'ensemble. Les performances élevées d'isolation thermique et acoustique de la laine minérale sont préservées et mises à profit, de même que son excellent comportement au feu. REVENDICATIONS 1. Panneau isolant préfabriqué pour mur et toiture (1) constitué d'un matelas de laine minérale (2) lié par collage aux deux plaques rigides (3, 4 le prenant en sandwich, caractérisé en ce que l'une des faces au moins du matelas (2) comporte au moins une rainure (5) destinée à améliorer la liaison du matelas de laine minérale avec la plaque rigide lui faisant face. 2. Panneau isolant (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace délimité par ladite ou au moins l'une desdites rainures (5) est essentiellement occupé par un relief correspondant de la plaque correspondante (3) ou (4). 3. Panneau isolant (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace délimité par ladite ou au moins l'une desdites rainures (5) est essentiellement occupé par une masse rigide de colle. 4. Panneau isolant (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux faces du matelas (2) comportent des rainures (5). 5. Panneau isolant (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les rainures (5) sont décalées d'une face à l'autre du matelas (2). 6. Panneau isolant (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la colle utilisée est à effet d'expansion, notamment du type polyuréthane monocomposant ou bicomposant. 7. Panneau isolant (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la laine minérale est une laine de roche ou une laine de verre de densités 3 3 comprises, respectivement, entre 80 et 150 kg/m3 et entre 50 et 100 kg/m3. 8. Panneau isolant (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite ou l'une au moins desdites rainures (5) est obtenue avec ou sans enlèvement de matière, par fraisage ou par simple empreinte, telle qu'à l'aide d'un rouleau. 9. Panneau isolant (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'une au moins des deux plaques (3, 4) est métallique, notamment en acier galvanisé ou en aluminium et d'épaisseur comprise entre 0,4 et 0,9 mm. 10. Panneau isolant (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que son épaisseur est comprise entre 40 et 200 mm, en ce que toutes les rainures (5) sont parallèles et espacées, sur chaque face du matelas (2), de 15 à 55 cm, et en ce que la largeur et la profondeur des rainures (5) sont comprises entre 1 et 5 cm, respectivement 40 et 80 % de l'épaisseur du panneau (1). 11. Panneau isolant (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte à deux de ses bords un profilé d'assemblage (6, 7). 12. Ensemble de fixation d'un panneau isolant (1) selon l'une des revendications 2 et 4 à 11, comprenant une vis (8) et un profil intermédiaire de répartition (9) destinés à être positionnés à proximité du fond d'une rainure (5).