Brevet FR2816239A1 — publié le 20020510

Panneau composite présentant une amélioration de l'acoustique aux bruits d'impact et de la stabilité thermique. La présente invention concerne un panneau composite, plus particulièrement destiné à réaliser des surfaces exposées aux bruits solidiens provenant de sources diverses comme par exemple la grêle, la pluie, etc. Des panneaux composites présentant de bonnes qualités d'isolation thermique et une tenue mécanique acceptable pour de nombreuses applications sont communément utilisés dans le domaine du bâtiment pour réaliser des couvertures de vérandas, de terrasses, de toitures, de balcons, de galeries, de murs (bardages, etc.). Les panneaux composites de ce genre comportent principalement une âme de mousse rigide de matière plastique plus ou moins épaisse, disposée entre deux parements rigides, métalliques ou autres, et assemblée à ces derniers par collage, par exemple au moyen d'adhésifs structuraux. D'une manière générale, ces panneaux composites sont applicables à la réalisation de surfaces ou parois pouvant avoir des fonctions diverses, les exposant indifféremment à l'ensoleillement, aux intempéries et/ou aux ondes sonores, ces surfaces pouvant être disposées horizontalement, plus ou moins inclinées ou dressées verticalement ; elles peuvent être portées ou auto porteuses. Dans le document FR-A-2.780. 334, on a décrit un panneau composite, comprenant une âme alvéolaire disposée entre deux parements rigides, cette âme étant constituée d'une plaque relativement mince traversée par de multiples canaux parallèles entre eux et régulièrement répartis, ladite âme étant disposée en interface entre le parement externe, appelé à recevoir les rayons solaires et le parement interne et assemblée auxdits parements par collage, de préférence au moyen d'adhésifs structuraux. Cette âme alvéolaire assure une ventilation naturelle entre les parements, laquelle permet de refroidir le parement externe et de limiter ainsi l'élévation de température lorsque le panneau est exposé au rayon solaire. En outre, elle participe à la tenue mécanique du panneau pour les panneaux auto-portants. Afin de présenter de meilleures qualités d'isolation thermique, le document FR-A-2.780. 334 à prévu un autre mode de réalisation du panneau composite, suivant lequel celui-ci comprend également une plaque de mousse rigide de matière plastique disposée entre la plaque alvéolaire d'auto-ventilation et le parement interne dudit panneau. On obtient de la sorte une ventilation naturelle à l'intérieur du panneau isolant et, par conséquent, une protection de l'âme de mousse plastique vis-à-vis des chaleurs excessives, un renforcement des caractéristiques mécaniques dudit panneau préservant sa planéité et une augmentation du niveau de l'amortissement acoustique et, bien entendu, de l'isolation thermique. Toutefois, il a semblé souhaitable d'améliorer encore le niveau d'amortissement acoustique notamment aux bruits d'impacts et la stabilité thermique. En effet, le niveau ou indice d'affaiblissement des bruits solidiens obtenus par de tels panneaux composites reste relativement médiocre. Cela résulte du fait que ces panneaux, lorsqu'ils sont soumis à un ou des points de chocs au niveau de leur parement extérieur, n'absorbent pas acoustiquement et efficacement les bruits d'impacts lesquels peuvent atteindre des niveaux élevés, et provoquer une forte gêne auditive pour les personnes situées à proximité desdits panneaux, surtout lorsque le parement extérieur de ceux-ci est constitué par une tôle métallique. Pour améliorer l'acoustique des panneaux aux bruits d'impacts dans le domaine du bâtiment, les solutions proposées à ce jour répondent à un critère basé sur un système de masse. Afin de limiter les phénomènes de transmission des bruits solidiens, l'acoustique recommande l'utilisation de matériau lourd présentant une inertie élevée. Ces matériaux, de par leur poids propre, demandent une pression acoustique beaucoup plus forte pour créer une résonance du matériau, de par l'absorption vibratoire de ces matériaux transformée en chaleur. Par contre, des essais acoustiques ont démontré qu'il n'est pas souhaitable d'avoir toute la surface recouverte des panneaux de cette masse. En effet, l'inconvénient d'une surface totale d'un matériau acoustique réside dans le fait que ce matériau pénalise fortement le poids du panneau et crée des problèmes d'industrialisation. Un objet de la présente invention est donc, notamment, de remédier aux inconvénients susmentionnés. Selon l'invention, ce but est atteint grâce à un panneau composite du genre panneau sandwich, lequel est remarquable en ce qu'il comprend une âme thermo-phonique disposée entre deux parements, cette âme thermo-phonique étant constituée par une ou plusieurs portions de manière alvéolaire accolée (s) à une ou plusieurs portions de matériau lourd et viscoélastique. De manière avantageuse, ces portions de matière alvéolaire et de matériau lourd et viscoélastique constituant l'âme thermo-phonique sont formées par des bandes disposées en alternance et accolées par leurs bords longitudinaux, ces bandes s'étendant, de préférence, dans le sens de la longueur des panneaux. Grâce aux caractéristiques physico-chimiques du matériau lourd et viscoélastique, l'énergie vibratoire du point d'impact transmise par le parement à l'âme thermo-phonique sous-jacente est transformée en énergie calorifique (chaleur). Ce matériau lourd et viscoélastique rend le parement moins résonant, en absorbant ses vibrations. En outre, compte tenu de la densité élevée propre à ce matériau, ce dernier nécessite une pression acoustique beaucoup plus forte pour créer une résonance des parements. Grâce à la présence conjointe et coplanaire de ces deux matériaux (alvéolaire et lourd/viscoélastique) complémentaires, les vibrations émises par le ou les points d'impact au niveau du ou des parements sont réceptionnées au niveau des bandes de matériau lourd/viscoélastique, où elles sont transformées en énergie thermique laquelle s'engouffre et se dissipe en totalité ou à tout le moins en grande partie dans les bandes longitudinales alvéolaires adjacentes. En effet, l'aération provoquée par la circulation d'air dans les alvéoles desdites bandes permet une dissipation et une évacuation rapide de l'énergie calorifique de ces ondes. Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus et d'autres encore ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, d'un premier exemple de réalisation du panneau composite selon l'invention. La figure 2 est une vue éclatée et en coupe transversale d'une variante de réalisation de ce panneau. La figure 3 est une vue partielle et en coupe transversale d'un deuxième exemple de réalisation du panneau composite selon l'invention. La figure 4 est une vue partielle et en coupe transversale d'un troisième exemple de panneau composite selon l'invention. On se réfère auxdits dessins pour décrire des exemples de réalisation intéressants, bien que nullement limitatifs du panneau composite thermoacoustique selon l'invention. On a représenté, à la figure 1, un panneau composite de forme rectangulaire, mais on précise que le panneau composite selon l'invention pourrait avoir d'autres formes telles que triangulaire, trapézoïdale, etc. Selon les exemples illustrés aux figures 1 et 2, ce panneau composite comprend une âme 1 disposée entre deux peaux ou parements rigides, semirigides ou souples 2 et 3, par exemple formés par des plaques en acier ou en aluminium ou autres, laquées ou recouvertes de tout autre revêtement convenable. Les parements 2,3 pourraient être exécutés en tout autre matériau rigide adéquat tel que polyester armé, tissu époxy ou autre. L'un de ces parements (référence 2) appelé à être orienté en direction de l'extérieur sera appelé conventionnellement"parement externe"dans la suite du présent exposé, alors que l'autre parement (référence 3) sera nommé"parement interne". Comme le montre la figure 2, les parements 2 et 3 comportent des bords longitudinaux, respectivement 2a et 3a, pliés en direction du plan médian du panneau, de façon à recouvrir les chants longitudinaux de ce dernier. Selon une première disposition caractéristique de l'invention, l'âme 1 est constituée par une ou plusieurs portions de matériau alvéolaire 4 accolée (s) à une ou plusieurs portions de matériau lourd et viscoélastique 5. De manière préférée, en considérant que les panneaux composites utilisés dans le bâtiment ont le plus souvent une forme rectangulaire, la ou les portions de matériau alvéolaire 4 et la ou les portions de matériau lourd et viscoélastique 5, sont avantageusement formées par des bandes disposées en alternance et accolées par leurs bords longitudinaux, ces bandes s'étendant de préférence dans le sens de la longueur des panneaux. Ces bandes ont une épaisseur (ou hauteur) et une longueur identiques. Par exemple, elles peuvent avoir une hauteur comprise entre 1 mm et 10 mm, tandis que leur longueur correspond à la longueur des panneaux, c'est-à-dire de l'ordre de 3 m à 7, 5 m. Par contre, au sein de l'âme isolante 1, le nombre et la largeur des bandes alternées des deux matériaux sont variables ; chaque type de bande pouvant être avantageusement présent dans des proportions comprises entre 25 % et 75 %. Ainsi, sur la figure 1, on voit un panneau composite dont l'âme thermoacoustique est constituée d'une bande de matériau lourd et viscoélastique 5, disposée entre deux bandes de matériau alvéolaire 4, alors que suivant la figure 2, l'âme du panneau est constituée de deux bandes de matériau lourd et viscoélastique 5 accolées en alternance à trois bandes de matériau alvéolaire 4. Le matériau alvéolaire 4 et le matériau lourd et viscoélastique 5 peuvent occuper avantageusement un pourcentage identique (50 %) de la superficie totale de l'âme thermo-acoustique 1. Toutefois le pourcentage de la surface occupées par le matériau lourd et viscoélastique 5 pourrait être inférieur à 50 %, en fonction de la destination des panneaux. Le matériau alvéolaire 4 est constitué par un produit organique, pouvant avantageusement correspondre à celui retenu pour constituer l'âme aérée du panneau composite décrit dans le document FR-A-2. 780. 334. Il s'agit d'une plaque exécutée dans un matériau plastique mauvais conducteur de chaleur et dont la température de fusion est supérieure à la température des parements exposés aux rayonnements solaires et dans laquelle est aménagée une pluralité de vides. Cette plaque est constituée de deux semelles planes parallèles reliées par de minces cloisons longitudinales, de sorte que les vides ménagés dans ladite plaque occupent une surface supérieure à 80 % par rapport à la surface desdites semelles opposées. Ce matériau aéré est avantageusement réalisé en matière plastique telle que polypropylène. Une telle plaque est façonnée par un procédé d'extrusion permettant d'obtenir une pluralité d'alvéoles ou canaux 4a rectilignes, de section quadrangulaire par exemple, parallèles entre eux et régulièrement disposés les uns par rapport aux autres. Des bandes de la largeur souhaitée sont découpées facilement dans lesdites plaques en suivant une ligne parallèle aux canaux 4a, lors de la préparation de panneaux composites de forme rectangulaire, lesdits canaux restant ouverts à leurs extrémités et à l'air libre. Si l'on considère que les panneaux composites destinés aux applications susmentionnées sont généralement de forme rectangulaire, les bandes alvéolaires 4 sont disposées de façon telle que leurs canaux de ventilation naturelle 4a sont parallèles aux bords latéraux desdits panneaux. Le matériau"complexe"lourd et viscoélastique utilisé pour former les bandes 5, peut avantageusement être constitué d'un produit ou d'un mélange de produits organiques de type bitumes, de PVC chargé l'oxyde de baryum, une masse à base de caoutchouc, de charges minérales haute densité, de plastifiant, de polyuréthanne, d'un élastomère. Ce matériau"complexe"de densité élevé, de préférence aux environs de 2 000 Kg/m3 à 3 000 Kg/m3 est disposé sous forme de bande (s), couvrant une partie seulement de la superficie de l'âme thermoacoustique 1, ce qui permet de ne pas alourdir considérablement le poids final du panneau composite et d'éviter ainsi les problèmes liés à son industrialisation. Les différents matériaux 4 et 5 constituant l'âme isolante 1 sont collés entre eux ainsi qu'aux parements 2 et 3, par exemple au moyen d'adhésifs structuraux, afin d'assurer un contact intime entre eux. On comprend aisément que lorsqu'un parement et plus particulièrement le parement externe 2 du panneau, est soumis à des chocs mécaniques (grêle, pluie) ou à des ondes sonores, des points d'impact sur le parement naissent des ondes vibratoires transmises à l'âme thermo-acoustique sous-jacente. Les ondes sont transformées par le matériau"complexe"lourd viscoélastique 5 en énergie calorifique, laquelle est dissipée par l'air circulant dans les canaux 4a des bandes voisines de matériau alvéolaire 4. En effet, les canaux 4a ménagés dans chaque bande de matériau alvéolaire de polypropylène restant ouverts à l'air libre, une circulation d'air est possible dans lesdits canaux. En outre, lorsque la température du parement s'élève, le circuit d'air ou ventilation naturelle entraîne l'abaissement de la température du parement extérieur et celle du matériau lourd et viscoélastique qui garde ainsi toujours son potentiel fonctionnel. En effet, ces matériaux viscoélastiques ne présentent généralement pas une bonne tenue à la chaleur et peuvent devenir mou, collant et perdre ainsi en partie leurs caractéristiques (qualité d'amortisseur). Or, il est à noter que la température du parement métallique extérieur du panneau sandwich exposé au rayonnement solaire peut atteindre facilement 90 C, dans le cas notamment où ce revêtement est de couleur sombre. De plus, la présence de bandes de matériau alvéolaire de type polypropylène 5 alvéolaire renforce, en plus de l'isolation thermique de l'ensemble de la construction, la tenue mécanique du panneau composite 1 selon l'invention. On comprend que le complexe constitué par la combinaison de portions de matériau alvéolaire 4 et de portions de matériau lourd et viscoélastique 5 permet de réaliser, à la fois, l'absorption des vibrations sonores du parement externe 2 et la transformation de cette énergie vibratoire en énergie calorifique grâce à l'action des parties du matériau lourd et viscoélastique, et le refroidissement du parement externe 2 grâce à l'action de ventilation assurée par les portions de matériau alvéolaire lesquelles contribuent, par ailleurs, à la tenue mécanique du panneau. Selon un autre mode de réalisation du panneau composite de l'invention, l'âme l'dudit panneau comprend également une épaisseur ou couche de mousse rigide 6 (figure 3) collée entre la couche thermo-acoustique 1 précédemment décrite et le parement interne 3. Cette couche de mousse rigide 6 peut être constituée par une plaque de mousse de polyuréthanne, mousse de chlorure de polyvinyl, polystyrène extrudé, ou autre, dont l'épaisseur peut varier en fonction de la destination des panneaux composites, cette épaisseur pouvant être, par exemple, de l'ordre de +/-50 mm. Cette plaque de mousse rigide 6 remplit la fonction d'isolant thermique et elle se trouve protégée des chaleurs excessives par la présence de la couche thermo-acoustique 4-5. Elle est assemblée par collage, de préférence au moyen d'adhésifs structuraux, à la couche thermo-phonique (4-5) et au parement interne (3). Selon un troisième mode de réalisation du panneau composite illustré à la figure 4, le parement interne 3 comporte plusieurs zones de perforations 3b et des couches d'un matériau d'absorption acoustique 7 sont encastrées, de préférence sans colle, dans des cavités ou évidements 8 ménagées dans la surface interne de l'âme de mousse rigide extrudée 6. Ces couches de matériau d'absorption acoustique peuvent par exemple être constituées par une mousse plastique souple. Ce matériau souple agit comme piégeur de sons émanant de la pièce du bâtiment recouverte par ce type de panneaux. Il peut être constitué par une mousse souple de mélamine, de polyéthylène ou autre. REVENDICATIONS 1. -Panneau composite comprenant une âme (1) disposée entre deux parements rigides (2,3), caractérisé en ce que ladite âme est constituée par une ou plusieurs portions de matériau alvéolaire (4) accolée (s) à une ou plusieurs portions de matériau lourd et viscoélastique (5). 2. -Panneau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que les portions de matériau alvéolaire (4) et de matériau lourd et viscoélastique (5) constituant l'âme thermo-phonique (1), sont formées par des bandes disposées en alternance et accolées par leurs bords longitudinaux, ces bandes s'étendant, de préférence, dans le sens de la longueur du panneau. 3. -Panneau composite selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'âme thermo-phonique (1) est constituée d'un nombre et d'une largeur variable de portions ou bandes de matériau lourd et viscoélastique (5) et de matériau alvéolaire (4), de sorte que chaque type de matériau recouvre entre 25 % et 75 % de la surface ou de la largeur totale de ladite âme thermo- phonique. 4. -Panneau composite selon la revendication 3, caractérisé en ce que la superficie de l'âme thermo-phonique (1) comprend 50 % de matériau lourd viscoélastique (5) et 50 % de matériau alvéolaire (4) répartis, chacun, en une ou plusieurs portions ou bandes. 5. -Panneau composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau lourd et viscoélastique (5) est composé d'un produit organique viscoélastique ou d'un mélange de produits organiques viscoélastiques tels que, par exemple bitumes ou matériaux de type bitumineux, PVC chargé à l'oxyde de baryum, élastomère, masse à base de caoutchouc, de charges minérales haute densité, de plastifiant, de polyuréthanne. 6. -Panneau composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque portion ou bande de matériau alvéolaire (4) est constituée de deux semelles reliées par des cloisons longitudinales, de sorte à présenter une pluralité d'alvéoles ou canaux rectilignes (4a) parallèles entre eux. 7. -Panneau composite selon la revendication 6, caractérisé en ce que la ou les bandes de matériau alvéolaire (4) sont réalisées en matière plastique rigide extrudée, par exemple en polypropylène. 8. -Panneau composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les différentes portions ou bandes de matériaux (5,6) constituant l'âme thermo-phonique (1) sont collées, au moyen d'un adhésif structural, entre elles ainsi qu'aux parements (2,3) au sein du panneau composite, afin d'assurer un contact intime entre eux. 9. -Panneau composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une épaisseur ou couche (6) de mousse rigide extrudée de matière plastique, disposée entre la couche thermo- phonique (4,5) et le parement interne (3), cette couche de mousse rigide (6) étant, par exemple, constituée par une plaque de mousse rigide de polyuréthanne, ou de chlorure de polyvinyl, ou de polystyrène. 10. Panneau composite selon la revendication 9, caractérisé en ce que le parement interne (3) comporte plusieurs zones de perforations (3b) et des couches d'un matériau d'absorption acoustique (7) sont encastrées, de préférence sans colle, dans des cavités ou évidements (8) ménagées dans la surface interne de l'âme de mousse rigide extrudée (6).