Brevet FR2813927A1 — publié le 20020315

Panneau multicouche isolant en matière plastique L'invention concerne des panneaux multicouches isolants constitués essentiellement de matière plastique. L'invention concerne également un procédé de fabrication pour de tels panneaux et leur utilisation. De nombreux secteurs de l'activité économique ont besoin de panneaux isolants produits à faible coût. Par exemple, dans les secteurs du bâtiment et du génie civil, les propriétés d'isolation thermique des panneaux utilisés en toiture ou pour des cloisons diverses est essentielle. Il en est de même dans les secteurs du transport , de la réfrigération,... Il est connu d'utiliser pour ces applications des panneaux multicouches, dont une couche assure l'isolation thermique. Une ou plusieurs autres couches assurent la résistance mécanique de l'ensemble et permettent éventuellement d'adapter son apparence extérieure. Dans de nombreuses circonstances (voisinage d'autoroutes, d'aéroports, de machines bruyantes, ... ) des propriétés d'isolation sonore en plus des propriétés d'isolation thermiques sont recherchées. Le brevet américain US 5.842.315 décrit un panneau à trois couches, dont la couche supérieure, en matière plastique ou en métal est ondulée, la couche inférieure est constituée d'un film PVC et la couche centrale est de la mousse polyuréthanne injectée. La couche supérieure de ces panneaux est prolongée au- delà de la couche de mousse pour permettre un recouvrement de la jonction de différents panneaux entre eux. Lors de leur montage, de tels panneaux sont en effet simplement juxtaposés. Il faut donc les fixer sur une structure portante, au moyen de vis, boulons ou clous qui perforent le panneau. Ce type de montage présente de nombreux désavantages : risque de corrosion, manutentions nécessaires pour leur fixation, perte d'étanchéité suite à la perforation des panneaux, perte de pouvoir isolant suite aux ponts thermiques que constituent les clous ou boulons. De plus, suite à des imperfections de montage, il y a un risque que les couches de mousse de panneaux contigus ne soient pas parfaitement jointives. Les propriétés d'isolation des panneaux seront alors fortement réduites. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en fournissant des panneaux multicouches isolants qui soient bon marché, adaptés à de nombreuses utilisations variées et pourvus d'un système d'assemblage fiable, rapide et simple. En conséquence, l'invention concerne un panneau multicouche isolant comprenant une couche de matière plastique expansée située entre deux couches de matière plastique non expansée et comportant un système intégré permettant d'assembler dans au moins deux dimensions de l'espace le dit panneau et au moins un autre panneau complémentaire. Les panneaux multicouches selon la présente invention sont essentiellement plans. Le mot essentiellement se réfère notamment au cas ou les panneaux présentent un relief de surface. Selon les modes d'exécution, les panneaux présenteront éventuellement une certaine souplesse qui permettra de les courber lorsqu'on les utilise. Par matière plastique expansée, on entend une matière plastique dont la densité a été diminuée par l'ajout d'additifs connus sous le nom d' agents moussants . De tels additifs sont bien connus dans le métier de la plasturgie. Ils peuvent être de divers types regroupés souvent en deux familles : agents moussants chimiques et agents moussants physiques. On peut aussi les mélanger. Des renseignements peuvent être trouvés à ce sujet dans de nombreux ouvrages techniques. Les réductions de densité varient fortement selon l'agent moussant et la quantité utilisée. Dans l'invention, par matière plastique expansée on entend une matière plastique dont la densité a été réduite de plus de 5 %, voire de plus de 10 %, par rapport à sa valeur sans agents moussants, pour des conditions de pression et température identiques. Par matière plastique non expansée on entend une matière plastique dont la densité est proche de sa valeur sans agents moussants, pour des conditions de pression et température identiques. Elle peut contenir ou non des agents moussants. Dans le cas où elle en comprend, il faut que ce soit en petite quantité ou que l'action de l'agent moussant ait été empêchée, par exemple par application de pression. Dans l'invention, par matière plastique non expansée on entend une matière plastique dont la densité a été réduite de moins de 5 %, éventuellement de moins de 10%, par rapport à sa valeur sans agents moussants et pour des conditions de pression et température identiques. Dans les panneaux multicouches selon l'invention, la transition entre la couche expansée et la couche non expansée peut être très brutale, c'est-à-dire que l'on passe directement de la densité de la matière expansée à celle de la matière non expansée. Elle peut également, selon la technique de réalisation des panneaux utilisée, être plus progressive et présenter une zone de densité intermédiaire. Ce sera souvent le cas si les couches non expansées et la couche expansée sont constituées du même matériau, l'expansion du matériau n'ayant pu se produire, suite aux conditions de mise en oeuvre, que dans la couche expansée. Selon les cas, un adhésif pourra être nécessaire par assurer l'adhésion entre les différentes couches du panneau. Il pourra constituer une couche séparée entre les couches expansées et non expansées ou bien être partie intégrante de ces dernières. Les couches non expansées pourront être ou non renforcées par toutes techniques bien connues (par exemple fibres ou tissus de verre, de polyester, ...). Elles pourront comprendre tout type d'additifs bien connus en plasturgie pour améliorer certaines propriétés (telles la résistance aux chocs, la tenue au feu, ...). Elles pourront également avoir subi un traitement de surface ou même avoir été enduites ou recouvertes de couches extérieures, par exemple de couches minces protectrices, en particulier de protections contre les rayonnements solaires. Ces couches minces pourront aussi avoir un but décoratif. Selon l'invention, les panneaux comportent un système d'assemblage. Ce système est intégré au panneau. On entend par là que les pièces constitutives du système font déjà partie du panneau avant qu'il ne soit fixé à d'autres panneaux. Il n'est donc pas nécessaire de disposer de pièces séparées supplémentaires. L'assemblage peut donc se faire rapidement et simplement. Souvent, le système d'assemblage sera constitué de deux parties complémentaires, par exemple une de type mâle et une de type femelle . En général les panneaux seront munis de ce système sur deux de leurs extrémités opposées, chaque extrémité portant une des deux parties complémentaires. Les panneaux complémentaires seront donc en général similaires. Toutefois, pour certaines applications il pourra s'avérer utile de produire des panneaux complémentaires exceptionnels n'ayant qu'une des deux parties sur une seule ou deux de leurs extrémités. Certains panneaux pourront même comprendre des parties complémentaires de système d'assemblage sur plus de deux de leurs extrémités. Les panneaux complémentaires pourront aussi être des panneaux d'angle, de bord, de raccordement,... Par souci de simplicité, il sera entendu ci-dessous qu'on se réfère à un panneau portant deux parties complémentaires du système d'assemblage, et ce sur deux de leurs extrémités opposées. Les techniques d'assemblage peuvent être très diverses. Les panneaux peuvent être préenduits de colles ou d'adhésifs divers, on peut utiliser des systèmes d'accrochage particuliers comme par exemple ceux connus sous la marque commerciale VELCRO . De nombreux autres systèmes d'assemblage mécanique connus pourront être utilisés. Les panneaux seront assemblés dans deux ou trois dimensions de l'espace. Le mot dimension est ici entendu au sens géométrique de directions perpendiculaires deux à deux : un plan possède deux dimensions et l'espace possède 3 dimensions. Lorsque les panneaux sont assemblés dans deux dimensions, ces dimensions pourront être les deux dimensions du plan des panneaux ou une dimension dans le plan des panneaux et la dimension perpendiculaire aux panneaux. De préférence, il s'agira de la dimension perpendiculaire au panneau et de la dimension perpendiculaire au système d'assemblage. Les panneaux seront alors assemblés de manière à ce qu'on ne puisse ni les écarter l'un de l'autre ni les soulever l'un par rapport à l'autre dans la dimension perpendiculaire au plan des panneaux. Le système d'assemblage intégré peut être réalisé par exemple en métal (aluminium, notamment), en matière plastique, .... Les matières plastiques sont préférées. En effet, étant donnée la basse conductibilité thermique de ces matériaux, on évite les ponts thermiques. Il est en effet bien connu dans le domaine de l'isolation thermique qu'un élément même petit de la structure dont la conductibilité thermique est élevée peut détériorer les propriétés d'isolation de l'ensemble de la structure. Préférentiellement, le système d'assemblage intégré est constitué de profilés. La notion de profilé est bien connue dans la technique (pièces définies géométriquement par la translation d'un contour bi-dimensionnel). Cependant, selon l'invention, les profilés pourront éventuellement comprendre en outre des motifs périodiques supplémentaires, tels des encoches ou protubérances ménagées à espacements réguliers sur le profilé. Le profilé peut consister en une pièce produite séparément des autres éléments du panneau et assemblée lors de la fabrication de celui-ci. Il peut aussi être constitué des extrémités des couches de matière non expansée. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, les profilés ont une forme rainurée ou nervurée munie d'une came autoserrante. Une extrémité du panneau sera munie de la nervure (côté mâle ) tandis que son extrémité opposée sera munie deaa rainure (côté femelle ). La pénétration de la nervure dans la rainure assemble les panneaux dans la dimension qui leur est perpendiculaire. La came autoserrante, quant à elle, empêche l'écartement des panneaux lorsqu'ils sont assemblés. Dans une variante d'exécution de l'invention, le système intégré permet d'assembler dans les trois dimensions de l'espace le dit panneau et au moins un autre panneau complémentaire. Dans le cas où le système d'assemblage est constitué de profilés munis de rainures, nervures et cames autoserrantes, on obtiendra l'assemblage dans la troisième dimension en munissant les profilés des motifs périodiques supplémentaires évoqués ci dessus. Le système d'assemblage intégré selon l'invention permet d'éviter dans la majorité des cas d'utiliser des systèmes de fixations supplémentaires. Il est toutefois possible de fixer de façon supplémentaire les panneaux à une structure portante sous-jacente, par exemple une charpente. A cette fin des emplacements pourront être prévus dans le système d'assemblage pour y disposer des vis, clous ou autre dispositif de fixation bien connu. De manière avantageuse ces logements pour fixations supplémentaires seront disposés de manière à être invisibles après assemblage des panneaux entre eux et à éviter les ponts thermiques. Dans un montage particulier d'un ensemble de panneaux, assemblés selon l'invention, on pourra par exemple en fixer certains de cette manière. On assurera ainsi à l'ensemble du montage une stabilité exceptionnelle, tout en réduisant fortement le nombre de fixations, par rapport à un montage selon l'art antérieur. De nombreuses matières plastiques sont actuellement disponibles pour former des mousses : polyéthylène, polypropylène, polyfluorure de vinylidène, polyuréthanne. La mousse de polyuréthanne est préférée pour ses qualités d'adhérence sur de nombreux supports (matières plastique, métaux, bois,...), sa facilité de mise en oeuvre et son coût modéré. Les couches de matière non expansée peuvent être réalisées en polyéthylène, polypropylène ou PVC, pour ne citer que des polymères dits de commodité. Le PVC est néanmoins préféré, vu son usage très répandu, notamment dans le secteur du bâtiment, pour lequel des grades résistant bien aux intempéries et aux rayonnements solaires existent. On pourra selon les cas utiliser du PVC souple ou rigide. On pourra également de manière très avantageuse combiner ces deux matières, une couche non expansée étant réalisée en PVC souple, l'autre en PVC rigide. L'utilisation de PVC souple en couche extérieure (la couche qui est soumise aux intempéries) permet de profiter des possibilités de rénovation offertes par les membranes en PVC souple. Lors d'une rénovation on ne devra pas remplacer tout le panneau. Il suffira de le recouvrir par les techniques bien connues pour ces produits d'une nouvelle couche de membrane. La couche de PVC rigide, placée du côté intérieur du panneau assurera la bonne rigidité du panneau. Il est également possible de munir le système d'assemblage de joints d'étanchéité. Dans un mode d'exécution préféré des panneaux multicouches isolants selon l'invention, la matière plastique expansée est du polyuréthanne et les deux couches de matière plastique non expansée sont constituées de PVC souple et/ou de PVC rigide. Les deux couches de matière plastique non expansée du panneau isolant selon l'invention peuvent présenter des reliefs divers. Ces reliefs peuvent être les ondulations bien connues (arrondies, de forme greca, ... ), ou toutes formes périodiques pouvant être obtenues par des techniques de formage à chaud. Il est en effet connu que de tels reliefs augmentent la rigidité d'ensemble du panneau. Toutes les combinaisons entre ces reliefs sont possibles pour les deux couches. On peut ainsi combiner à titre d'exemple deux ondulations greca ou une ondulation greca et un relief thermoformé. Il est aussi possible d'utiliser des couches dont la face extérieure est plane et la face intérieure présente un relief, par exemple nervuré, voire la situation inverse. Selon la technique de réalisation du panneau, il se pourra que la couche de mousse suive ces divers reliefs ou qu'au contraire elle reste plane. Il est cependant avantageux qu'au moins l'une des deux couches de matière plastique non expansée soit plane. En effet, grâce à la bonne tenue du système d'assemblage selon l'invention et grâce à la rigidité apportée par la couche de mousse, un panneau dont une des couches de matière non expansée est plane sera déjà suffisamment rigide pour de nombreuses applications. Toutes autres choses égales, un tel panneau nécessitera moins de matière, sera plus léger et plus simple à réaliser, une opération de formage pouvant être évitée. Il sera également plus simple à installer. De manière particulièrement avantageuse, les deux couches de matière plastique non expansée seront planes. Outre les avantages mentionnés ci-dessus, de tels panneaux pourront être plus facilement cintrés, afin d'obtenir des formes arrondies. Il est à remarquer que les notions de relief, d'ondulation, de couche de matière plastique plane dont il est question ici s'entendent à l'échelle du centimètre et ne concernent pas l'état de surface des matériaux. L'état de surface concerne également des reliefs mais qui ont une taille caractéristique plus petite. L'état de surface d'une couche de matière plastique plane peut donc présenter des reliefs destinés à améliorer par exemple son adhérence sur la mousse ou l'adhérence d'une couche de finition qui serait appliquée sur le panneau. Un exemple de tel relief est le grainage qui est souvent donné aux feuilles et plaques de matières plastiques. L'invention concerne également un procédé pour la fabrication d'un panneau multicouche isolant conforme à l'invention telle que définie plus haut, selon lequel on injecte la couche de matière plastique expansée. Les panneaux selon l'invention peuvent être réalisés par de nombreuses techniques bien connues en plasturgie. Par exemple, lorsque le système d'assemblage est constitué de profilés en matière plastique, le panneau peut être coextrudé directement en bloc, au moyen d'une filière de coextrusion dont les différents segments sont alimentés par les différentes matières nécessaires (expansée, non expansée, matière pour les profilés). Cependant, dans ce cas, l'extrudat devra être découpé de façon périodique à la sortie de la filière. Pour obtenir des panneaux de très bonne finition, cette étape sera délicate. Selon l'invention, la matière plastique expansée est injectée. Si le panneau est constitué d'une seule matière on pourra utiliser avantageusement les techniques bien connues des mousses structurées . On se trouvera alors dans la situation évoquée ci dessus, dans laquelle l'interface entre les couches expansées et non expansées est du type progressif . Plusieurs techniques de mise en oeuvre bien connues sont disponibles dans ce cadre pour ne libérer l'action de l'agent moussant présent dans la matière que dans la couche désirée du panneau. On pourra également coinjecter les différentes couches du panneau. Si les couches de matière non expansée sont réalisées de manière séparée, le procédé de fabrication du panneau selon l'invention comprendra avantageusement les étapes suivantes - on dispose dans un moule deux couches de matière plastique non expansée ménageant entre elles un espace intérieur - on injecte de la matière plastique expansée dans l'espace intérieur délimité lors de la première opération - on extrait le panneau du moule. Dans de nombreux cas, l'injection:de mousse aura pour effet de faire adhérer les différentes couches entre elles. Lorsque le système intégré d'assemblage est produit séparément, on l'introduira dans le moule en même temps que les couches de matière non expansée. L'espace intérieur dans lequel on injecte la mousse sera celui ménagé entre les couches non expansées d'une part et le système d'assemblage, disposé aux extrémités, d'autre part. Cette technique de réalisation du panneau est simple et rapide. Le système intégré d'assemblage du panneau conforme à l'invention peut être réalisé par toute technique de mise en ouvre (moulage, surmoulage, thermoformage, compression, extrusion,...). Lorsqu'il sera constitué de profilés, le système sera avantageusement produit par extrusion. Si les profilés sont munis de motifs périodiques supplémentaires, tels des encoches ou protubérances ménagées à 'espacements réguliers, la filière d'extrusion sera munie d'un dispositif mobile, actionné de manière périodique. Il est cependant particulièrement avantageux que le système d'assemblage dudit panneau soit réalisé par moulage ou thermoformage des extrémités d'au moins une des deux couches de matière plastique non expansée. Par thermoformage on entend toute technique de formage au cours de laquelle la matière subit un réchauffement. Le thermoformage du système d'assemblage pourra être réalisé séparément ou bien lors de la constitution du panneau lui même. Un panneau produit de cette dernière façon sera particulièrement économique. Enfin, l'invention concerne également l'utilisation du panneau multicouche isolant conforme à l'invention telle que définie plus haut, pour l'isolation de locaux ou parties de véhicules dont la température intérieure est contrôlée. Les panneaux multicouches isolants conformes à l'invention peuvent être utilisés pour des applications extrêmement variées, telles que : réalisation d'entrepôts réfrigérés, de chambres froides, stockage de produits agro- alimentaires, construction de blocs opératoires pour hôpitaux, réalisation de caisses de véhicules pour le transport, isolation de piscines, construction d'habitations légères et peu coûteuses, .... Les panneaux multicouches isolants selon l'invention seront avantageusement utilisés pour l'isolation de locaux ou parties de véhicules dont la température intérieure est contrôlée. Les excellentes propriétés d'isolation tant thermique que sonore, l'étanchéité, la résistance à la corrosion, la facilité de montage (et de démontage) et enfin le caractère économique des panneaux selon l'invention permettent une utilisation particulièrement compétitive dans ces applications. De plus, le système d'assemblage assure que les panneaux selon l'invention gardent ces propriétés pendant une longue période d'utilisation. Des particularités et détails de l'invention vont ressortir de la description suivante des figures annexées, données à titre non limitatif. Figure 1 La figure 1 représente un exemple de réalisation du panneau selon l'invention. Il comprend une membrane de PVC souple 1, une plaque de PVC rigide 2, une couche de mousse de polyuréthanne 3, un profilé 4 comprenant une nervure 6 et un profilé 5 comprenant une rainure 7. Les profilés 4 et 5 sont en PVC rigide. Le profilé 4 est également pourvu d'un logement 9. Le profilé 5 est muni d'une came autoserrante 8 et d'un logement pour fixation 10. La mousse de polyuréthanne, qui adhère tant sur la membrane 1, sur la plaque 2 que sur les profilés 4 et 5, assure la cohésion de l'ensemble. Figures 2a, 2b, 2c Les figures 2a, 2b, 2c illustrent le fonctionnement du système d'assemblage selon l'invention dans le cas du panneau illustré à la figure 1. La figure 2a montre les systèmes d'assemblage des panneaux avant leur accouplement, en particulier les profilés 4 et 5. On constate que le came autoserrante 8 empêche le rapprochement complet des panneaux par translation. La figure 2b illustre l'inclinaison ou la flexion qu'il est nécessaire de donner au panneau muni de la partie mâle du système d'assemblage pour qu'il puisse pénétrer dans la rainure de la partie complémentaire. La figure 2c montre le système assemblé. La came autoserrante 8 assemble les panneaux dans la dimension X de l'espace. La pénétration de la nervure 6 dans la rainure 7 assemble les panneaux dans la dimension Y de l'espace. Les dimensions X et Y sont perpendiculaires. A titre illustratif, une vis 11 a été placée dans le logement 10 prévu à cet effet. La présence de cette vis est optionnelle. Le logement pour fixation 10 rend la vis 11 invisible après assemblage des panneaux. L'espace ménagé au dessus de la vis 11 par ce logement 10 évite également que la vis ne constitue un pont thermique. Les surfaces de contact 12a et 12b assurent l'étanchéité de l'assemblage. Elles peuvent être couvertes d'un joint d'étanchéité, non représenté. La présence de la vis 11 ne nuira donc pas à l'étanchéité des panneaux assemblés. Figure 3 La figure 3 représente un exemple de réalisation du panneau selon l'invention, particulièrement adapté au cas où ceux-ci doivent être cintrés: Le panneau comprend une membrane de PVC souple 13, une plaque de PVC rigide 14, une couche de mousse de polyuréthanne 15, une partie supérieure 16 du système d'assemblage selon l'invention et sa partie complémentaire inférieure 17. La figure illustre les deux dimensions perpendiculaires X et Y. La découpe des deux parties du système d'assemblage est telle que les flancs verticaux 19 à 24 présentent un angle 18 par rapport à la dimension Y. Figures 4a et 4b Les figures 4a et 4b illustrent le fonctionnement du système d'assemblage selon l'invention, dans le cas d'un panneau bien adapté au cintrage. La figure 4a montre la mise en position des panneaux avant leur assemblage. La figure 4b illustre la disposition relative des panneaux après assemblage. On constate que grâce à l'angle 18 que font les flancs 19 à 24 avec la dimension Y, les panneaux sont assemblés dans les deux dimensions perpendiculaires X et Y. REVENDICATIONS 1. - Panneau multicouche isolant comprenant une couche de matière plastique expansée située entre deux couches de matière plastique non expansée, caractérisé en ce qu'il comporte un système intégré permettant d'assembler dans au moins deux dimensions de l'espace ledit panneau et au moins un autre panneau complémentaire. 2. - Panneau multicouche isolant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système intégré est constitué de profilés. 3. - Panneau multicouche isolant selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le profilé à une forme rainurée ou nervurée munie d'une came autoserrante. 4. - Panneau multicouche isolant selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le système intégré permet d'assembler dans trois dimensions de l'espace ledit panneau et au moins un autre panneau complémentaire. 5. - Panneau multicouche isolant selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la matière plastique expansée est du polyuréthanne et en ce que les deux couches de matière plastique non expansée sont constituées de PVC souple et/ou de PVC rigide. 6. - Panneau multicouche isolant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins l'une des deux couches de matière plastique non expansée est plane. 7. - Panneau multicouche isolant selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les deux couches de matière plastique non expansée sont planes. 8. - Procédé pour la fabrication d'un panneau multicouche isolant conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les trois opérations suivantes - on dispose dans un moule deux couches de matière plastique non expansée ménageant entre elles un espace intérieur - on injecte de la matière plastique expansée dans l'espace intérieur délimité lors de la première opération - on extrait le panneau du moule. 9. - Procédé pour la fabrication d'un panneau multicouche isolant conforme à la revendication précédente, caractérisé en ce que le système d'assemblage dudit panneau est réalisé par moulage ou thermoformage des extrémités d'au moins une couche de matière non expansée. 10. - Utilisation du panneau multicouche isolant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 pour l'isolation de locaux ou parties de véhicules dont la température intérieure est contrôlée.