Brevet FR2816240A1 — 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. 1 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 autoporteuses. 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 aux rayons solaires. 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 a 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-ressort. Afin de limiter les phénomènes de transmission des bruits solidiens, l'acoustique recommande l'utilisation de matériaux lourds 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. 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 la combinaison d'un matériau lourd viscoélastique et d'un matériau aéré ou aérifère. Selon un premier exemple de réalisation de l'invention, l'âme thermophonique est constituée par la superposition d'un matériau lourd viscoélastique placé au contact du parement externe et d'un matériau aéré ou aérifère disposé au contact dudit matériau lourd viscoélastique. Suivant un deuxième exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'âme thermo-phonique est constituée par une ou plusieurs portions ou bandes de matériau lourd viscoélastique accolée (s), latéralement, à une ou plusieurs portions ou bandes de matériau aéré ou aérifère. On comprend aisément que lorsqu'un parement et plus particulièrement le parement externe du panneau est soumis à des chocs mécaniques (chutes de grêlons ou de gouttes de pluie), les impacts sur ce parement donnent naissance à des ondes vibratoires transmises à l'âme thermo-acoustique sous-jacente. Ces ondes sont transformées par le matériau lourd viscoélastique en énergie calorifique, laquelle est dissipée par l'air circulant dans les canaux du matériau aéré ou aérifère restant ouverts à l'air libre. En outre, lorsque la température du parement exposé au rayonnement solaire s'élève, la circulation d'air dans le matériau aérifère crée une ventilation naturelle qui assure l'abaissement de la température du parement externe et celle du matériau lourd 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 mous, collants, 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 0 C, dans le cas notamment où ce revêtement est de couleur sombre. De plus, la présence d'une couche ou de bandes de matériau alvéolaire de type polypropylène renforce, en plus de l'isolation thermique de l'ensemble de la construction, la tenue mécanique du panneau composite selon l'invention. 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 éclatée, avec arrachement partiel, d'un premier mode 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 premier mode d'exécution du panneau composite selon l'invention. La figure 4 est une vue partielle et en coupe transversale d'un troisième exemple de réalisation de ce premier mode d'exécution. La figure 5 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, d'un deuxième mode de réalisation du panneau composite selon l'invention. La figure 6 est une vue éclatée et en coupe transversale d'une variante d'exécution de ce panneau. La figure 7 est une vue partielle et en coupe transversale d'un deuxième exemple de réalisation du deuxième mode d'exécution du panneau composite selon l'invention. La figure 8 est une vue partielle et en coupe transversale d'un troisième exemple de réalisation de ce deuxième mode d'exécution. On se réfère auxdits dessins pour décrire des exemples de réalisation intéressants, bien que nullement limitatifs du panneau composite thermoacoustique selon l'invention. Ce panneau est remarquable en ce qu'il comprend une âme thermophonique disposée entre deux parements, cette âme thermo-phonique étant constituée par la combinaison d'un matériau lourd viscoélastique et d'un matériau aéré ou aérifère. Dans l'exposé qui suit, les composants des deux modes de réalisation décrits remplissant les mêmes fonctions sont désignés par des repères ou références identiques. D'autre part, on a représenté, aux figures 1 et 5, des panneaux composites de forme rectangulaire, mais on précise que le panneau selon l'invention pourrait avoir d'autres formes telles que triangulaire, trapézoïdale, etc. Selon les différents modes de réalisation illustrés, ce panneau composite comprend une âme désignée dans son ensemble par la référence 1 et disposée entre deux peaux ou parements rigides, semi-rigides 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 (parement 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 (parement 3) sera nommé "parement interne". Comme le montrent les figures 2 et 6, 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. Le matériau aéré ou aérifère 4 utilisé pour la réalisation de l'âme 1 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 au rayonnement solaire 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 5 peut avantageusement être constitué d'un produit ou d'un mélange de produits organiques de type bitumes, d'EPDM, de polyuréthanne, de PVC chargé à l'oxyde de baryum, ou toute autre masse à base de caoutchouc, ou d'élastomère avec, selon les besoins, des charges minérales haute densité, et/ou un plastifiant. Ce matériau "complexe"présente une densité élevée, de préférence aux environs de 2 000 Kg/m3 à 3 000 Kg/m3. Selon différents exemples de réalisation d'un premier mode d'exécution de l'invention illustrés aux figures 1 à 4, l'âme 1 des panneaux comprend au moins un complexe thermo-phonique intermédiaire constitué par la superposition d'une couche ou plaque de matériau lourd viscoélastique 5 placée au contact de la surface interne du parement externe 2 et une plaque de matériau aéré ou aérifère 4 disposée au contact de ladite plaque de matériau lourd viscoélastique. Selon l'exemple illustré à la figure 1, l'âme thermo-phonique 1 est uniquement constituée par la superposition d'une plaque de matériau lourd viscoélastique et d'une plaque de matériau aéré ou aérifère, disposées entre les parements 2 et 3. Selon la variante d'exécution montrée à la figure 2, la plaque de matériau aéré ou aérifère est disposée entre deux couches 5A et 5B de matériau lourd viscoélastique. Ce mode d'exécution peut être avantageusement retenu lorsque les deux faces des panneaux sont susceptibles d'être exposées au rayonnement solaire. C'est par exemple le cas des panneaux utilisés dans le domaine de la communication (panneaux d'affichage, panneaux de signalisation, etc.) Suivant un autre exemple de réalisation du premier mode d'exécution, l'âme 1 dudit panneau comprend également une épaisseur ou couche de mousse rigide 6 (figure 3) collée entre la couche thermo-acoustique 4-5 précédemment décrite et le parement interne 3. Cette couche de mousse rigide 6 peut être constituée par une plaque de mousse de polyuréthanne, de mousse de chlorure de polyvinyle, de 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 exemple de réalisation du panneau composite selon le premier mode d'exécution (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 les 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 et/ou entourée par ce type de panneaux. Il peut être constitué par une mousse souple de mélamine, de polyéthylène ou autre. Suivant les trois exemples de réalisation ci-dessus, la couche ou bande de matériau lourd viscoélastique 5 peut avoir une épaisseur égale à deux fois l'épaisseur du parement externe 2. Selon différents exemples de réalisation d'un deuxième mode d'exécution de l'invention illustrés aux figures 5 à 8, l'âme l'est constituée par une ou plusieurs portions de matériau alvéolaire 4 accolée (s), latéralement, 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, dans ce cas, 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 5, on voit un panneau composite dont l'âme thermoacoustique l'est constituée d'une bande de matériau lourd et viscoélastique 5, disposée entre deux bandes de matériau alvéolaire 4, alors que suivant la figure 6, 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 occupée par le matériau lourd et viscoélastique 5 pourrait être inférieur à 50 %, en fonction de la destination des panneaux. Compte tenu du fait que le matériau lourd viscoélastique 5 est présent dans le complexe thermo-acoustique l'sous forme de portions ou de bande (s), couvrant une partie seulement de la superficie de l'âme thermo-acoustique 1', un tel arrangement permet de ne pas alourdir considérablement le poids final du panneau composite et d'éviter ainsi les problèmes liés à son industrialisation. 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 également 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 deuxième exemple de mise en oeuvre du deuxième mode de réalisation du panneau composite de l'invention (figure 7), l'âme l'dudit panneau comprend également de manière comparable à l'exemple illustré à la figure 3, une épaisseur ou couche de mousse rigide 6 collée entre la couche thermoacoustique 4-5 précédemment décrite et le parement interne 3. Cette couche de mousse rigide 6 peut être constituée, comme indiqué précédemment, par une plaque de mousse de polyuréthanne, mousse de chlorure de polyvinyle, 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. Selon un troisième exemple de mise en oeuvre du deuxième mode de réalisation du panneau composite, illustré à la figure 8, le parement interne 3 comporte, de façon semblable à l'exemple illustré à la figure 4, 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. Les différentes couches ou plaques de matériaux 4,5 et 6 constituant l'âme isolante 1 ou l' (à l'exception des couches ou plaques de mousse plastique souple 7) sont collées entre elles, ainsi qu'aux parements 2 et 3, de préférence au moyen d'adhésifs structuraux afin d'assurer un contact intime entre les différentes parties constituantes du panneau composite. REVENDICATIONS 1.-Panneau composite comprenant une âme (1 ou 1') disposée entre deux parements rigides (2,3), caractérisé en ce que ladite âme est constituée par la combinaison d'un matériau lourd viscoélastique (5) et d'un matériau aéré ou aérifère (4). 2.-Panneau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une âme thermo-phonique (1) constituée par la superposition d'une couche ou plaque de matériau lourd viscoélastique (5) placée au contact du parement externe (2) dudit panneau, et d'une plaque d'un matériau aéré ou aérifère (4) disposée au contact de ladite couche ou plaque de matériau lourd viscoélastique. 3.-Panneau composite suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une âme thermo-phonique (1') constituée par une ou plusieurs portions de matériau aéré ou aérifère (4) accolée (s), latéralement, à une ou plusieurs portions de matériau lourd et viscoélastique (5). 4.-Panneau composite selon la revendication 3, caractérisé en ce que les portions de matériau aéré ou aérifère (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. 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, ou d'EPDM, ou de polyuréthanne, ou de PVC chargé à l'oxyde de baryum, ou toute autre masse à base de caoutchouc, ou d'élastomère, avec, selon les besoins, des charges minérales haute densité, et/ou un plastifiant. 6.-Panneau composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche ou plaque ou chaque portion ou bande de matériau aéré ou aérifère (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 couche ou plaque de matériau aéré ou aérifère (4) ou les bandes de matériau aéré ou aérifère (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 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 polyvinyle, ou de polystyrène. 9.-Panneau composite selon la revendication 8, 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). 10.-Panneau composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les différentes couches ou plaques de matériaux (5, 4,6) constituant l'âme isolante (1, 1') sont collées, au moyen d'un adhésif structural, entre elles ainsi qu'aux parements (2,3), afin d'assurer un contact intime entre les parties constituantes dudit panneau.