Brevet FR2918151A1 — publié le 20090102

SYSTEME DESTINE A ASSURER L'ISOLATION THERMO-ACOUSTIQUE DE PAROIS La présente invention est relative à un système destiné à assurer l'isolation thermique, notamment sous étanchéité et/ ou sous finition, de parois constituées d'éléments porteurs ou éléments support en tôles d'acier nervurés, en bois ou béton. Les dispositions réglementaires fixant une limite de consommation énergétique de référence à ne pas dépasser dans les bâtiments à caractère industriel ou résidentiel ne cessent d'évoluer en contraignant l'utilisateur vers des niveaux de référence et des exigences minimales, aussi bien au niveau des matériaux à utiliser que des équipements à employer. Ces dispositions réglementaires font notamment l'objet d'une réglementation thermique dénommée RT2005 et d'une modification du règlement de sécurité contre les risques d'incendie et de panique dans les établissements recevant du public (ERP), publiée au Journal Officiel le 29 décembre 2004, qui stipule dans son annexe dite AM8, que les systèmes d'isolation utilisés en tant que toiture dans un ERP doivent constituer un écran protecteur à un feu d'intérieur durant une demi heure. On connaît par exemple par la demande de brevet EP-A 1-0 109 879 ou par la demande de brevet européen EP-A 1-1 573 147 des panneaux d'isolation thermique qui répondent à ces dispositions réglementaires. Ces panneaux sont essentiellement constitués à partir d'un primitif formé à partir d'un matelas de laine minérale, de roche ou de verre, de forte densité (masse volumique comprise entre 50 à 400 kg/m3), selon des plages d'épaisseur comprises entre 20 à 300 mm et d'un parement disposé sur une face principale dudit primitif. Ces panneaux sont généralement positionnés et solidarisés par collage, par fixation mécanique à des éléments de support ou des parois horizontales ou verticales, inclinées, voire courbes, qui sont plus particulièrement destinées à des bâtiments à caractère industriel ou résidentiel, dans une application relevant des travaux neufs ou de rénovation. Sensiblement de forme parallélépipédique, ces panneaux présentent deux faces principales et quatre bords longitudinaux respectivement parallèles deux à deux, généralement perpendiculaires à ces faces principales ; ces panneaux sont destinés à être juxtaposés à des panneaux similaires, selon leurs bords longitudinaux de manière à composer un système d'isolation d'un édifice industriel, résidentiel, tertiaire ou agricole. Bien que ces produits et/ou équipements répondent aux dispositions réglementaires actuelles, des contraintes de montage ou d'autres contraintes réglementaires (tenue au feu par exemple) risquent de limiter l'adaptation de ces produits aux futures dispositions réglementaires. Ainsi pour une famille de matériaux donnés, tels que par exemple pour les produits d'isolation thermique à base d'isolant minéral, l'utilisateur, pour répondre à ces dispositions réglementaires, va chercher à améliorer les performances de son produit. Ainsi va-t-il par exemple améliorer le coefficient d'isolation thermique du produit par un choix particulier de matière, ou encore va-t-il par exemple augmenter la densité de son produit. Or, il est très difficile d'envisager une augmentation trop importante du poids de ces produits sous peine de risquer un affaissement des charpentes supportant ces produits ou conduire à un redimensionnement de cette dernière. De plus, on comprend aisément que l'alourdissement des produits est un handicap dans leur mise en oeuvre aisée (utilisation de moyen de fixation (vis) de dimensions importantes par exemple), ou dans leur manipulation (gabarit de grande dimension à déplacer, souvent à des hauteurs du sol non négligeables). Par ailleurs, il n'est pas possible d'utiliser des produits de plus faible densité car en général leur matériau est combustible et leur utilisation seule est proscrite par les dispositions réglementaires explicitées précédemment. La présente invention vise donc à proposer un système d'isolation thermique, pour bâtiment à caractère industriel ou résidentiel, notamment du type ERP, qui réponde aux évolutions réglementaires en matière de réduction de la consommation énergétique. A cet effet, le système d'isolation thermique selon l'invention comprenant un premier élément essentiellement constitué d'isolant minéral sensiblement de forme polygonale, notamment parallélépipédique, comportant deux faces principales et des bords longitudinaux, se caractérise en ce que le premier élément comporte sur deux de ses bords adjacents une zone en feuillure ou en contre-feuillure et en ce que l'une des faces principales dudit premier élément est associée à un second élément constitué d'un produit combustible et isolant thermiquement. Du fait de la présence des zones en feuillure et contre-feuillure, il se crée une étanchéité par chicane lors de la juxtaposition de deux systèmes d'isolation, les chicanes empêchant toute propagation d'une flamme à travers le produit minéral en direction du produit combustible. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : - l'isolant minéral est à base de laine minérale ou de roche - le produit combustible est à base de polymère thermoplastique ou thermodurcissable. - Le polymère est choisi parmi les polyuréthanes ou les polystyrènes, - Le second élément est associé par des moyens de solidarisation mécanique au premier élément, Le second élément est associé par des moyens de solidarisation chimique et/ ou physique au premier élément Selon un autre aspect de l'invention, elle vise le premier élément utilisé au sein du système précédemment décrit, ce panneau étant à base d'un matériau isolant thermiquement et comportant deux faces principales et des bords longitudinaux, qui se caractérise en ce que les bords dudit panneau présentent une zone en retrait ou une zone en saillie permettant d'accueillir et d'arrêter une zone complémentaire venue d'un autre panneau lorsque ces derniers sont juxtaposés au niveau d'un de leur bord commun. Selon encore un autre aspect de l'invention, elle vise une toiture constituée d'éléments porteurs en tôles d'acier nervurés, en bois ou béton, sur laquelle est fixé un système d'isolation comprenant des éléments isolants juxtaposés tels que précédemment décrits. Elle vise également et de manière plus générale toute paroi d'édifice industriel, résidentiel, tertiaire ou agricole formant support sur laquelle est fixé un système conforme aux dispositions précédentes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de plusieurs de ses formes de réalisation, données à titre d'exemple non limitatif. Sur les figures : -la figure 1 est une vue en perspective d'un panneau parallélépipédique utilisé dans le système d'isolation objet de l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un panneau parallélépipédique, selon un deuxième mode de réalisation, utilisé dans le système d'isolation objet de l'invention ; - la figure 3 est une vue en coupe d'une portion de toiture recouverte par le système d'isolation faisant l'objet de l'invention; Le panneau représenté en figure 1 est formé d'un premier élément constitué essentiellement d'un matelas ou panneau 2 de laine de roche dont le taux de liant est de préférence inférieur à 5% en poids, notamment de l'ordre de 3 à 4 % en poids, ce taux étant l'une des caractéristiques structurelles du matelas. Il présente une masse volumique de l'ordre de 135 kg/m3 et une épaisseur comprise entre 30 mm et 300 mm, par exemple de l'ordre de 40 mm à 100 mm. Bien entendu, les caractéristiques dimensionnelles et structurelles du matelas 2 sont données à titre purement indicatif, et celles-ci peuvent varier en fonction des applications recherchées. Ainsi l'invention peut s'appliquer à des panneaux dont la gamme de masse volumique est comprise entre 20 à 400 kg/m3 et notamment de 70 à 200 kg/m3, et préférentiellement voisine de 140 kg/m3, pour des épaisseurs pouvant varier de 30 à 300 mm. D'autres matériaux pouvant constituer le premier élément 2 peuvent être utilisés. Ils doivent être classés A2-s2, dO dans la norme édictée par le système européen de classification, transposé en France par un arrêté du 21/11/2002, ce dernier étant relatif à la réaction au feu des produits de construction et d'aménagement, au sein duquel on définit - A2 : produit non combustible, - s2 : quantité et vitesse de dégagement moyenne des fumées, - dO : pas de gouttes ou de débris enflammés Il peut s'agir d'un autre isolant minéral comme par exemple de la laine de verre Ce premier élément 2 se présente sous la forme d'un panneau sensiblement parallélépipédique présentant deux faces principales 3, 4 et quatre bords longitudinaux 5, 6, 7, 8, deux à deux parallèles. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, le panneau peut présenter d'autres formes par exemple carré (se reporter en figure 2 par exemple), ou en losange, ou plus généralement sous la forme d'un polygone. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, on prévoit que les bords dudit panneau présentent une zone en saillie 14 ou une zone en retrait 15 permettant d'accueillir et d'arrêter une zone complémentaire venue d'un autre panneau lorsque ces derniers sont juxtaposés au niveau d'un de leur bord commun. Suivant qu'il s'agisse d'une zone en retrait 15, on appellera cette zone une feuillure et si cette zone est en saillie 14, on appellera cette zone une contre-feuillure. Comme on peut le voir sur la figure 1, le panneau comporte sur ses quatre bords 5, 6, 7, 8 soit une zone en feuillure et/ ou soit une zone en contre-feuillure. On peut remarquer que les zones en feuillure 14, 15 ou en contre-feuillures sont appariées selon deux bords adjacents. On comprend aisément, et sans sortir du cadre de l'invention, que d'autres variantes de réalisation peuvent être envisagées en fonction de la forme du panneau, de son nombre de côtés, des diverses axes de symétries du panneau, le positionnement des zones en feuillure et des zones en contre-feuillure étant adapté de manière à permettre la juxtaposition de panneaux au niveau d'un de leur bord commun (se reporter à la figure 2). Ainsi selon une variante de réalisation du panneau, celui-ci peut être obtenu par la superposition et la solidarisation par tout moyen connu (collage ou agrafage par exemple) de deux panneaux de moindre épaisseur, un décalage de l'un par rapport à l'autre à la fois dans un sens transversal et un sens longitudinal permettant de créer au niveau de leurs bords longitudinaux les zones adjacentes en feuillure et en contre feuillure. Etant donné que des zones 14, 15 en feuillure et en contre feuillure appartenant respectivement à deux panneaux juxtaposés définissent entre elles d'une part, une zone d'accrochage mécanique permettant le montage et le blocage des panneaux entre eux et d'autre part, une zone d'étanchéité réalisée par chicane lorsque une zone en feuillure coopère au sein d'une zone en contre-feuillure, un compromis optimal entre les deux fonctions est obtenu lorsque l'épaisseur de la feuillure (et par complémentarité de la contre-feuillure) est comprise entre 30 et 70 %, préférentiellement entre 40 et 60 % de l'épaisseur totale (repérée e) du premier élément (repérée distance a sur les figures), et de préférence sensiblement voisine de 50 %, la profondeur (repérée b sur les figures) de la feuillure (et par complémentarité de la contre feuillure) étant sensiblement égale à l'épaisseur de la feuillure. L'une des faces 4 principales du premier élément est destinée à être associée soit par des moyens de solidarisation mécanique (des organes de fixation de type vis ou similaire), soit par des moyens de solidarisation chimique ou par adhésion (collage), soit encore par des moyens de solidarisation physique (soudage) ou tout autre moyen permettant d'assurer l'adhésion entre deux matériaux, à un second élément 9 (visible en figure 3). Ce second élément 9 est à base d'un produit isolant thermiquement mais combustible. En particulier ce produit ne répond pas à la classe A2-s2, d0, mais peut être classé dans les classes B, C, D , E, ou F dans la norme édictée par le système européen de classification (voir précédemment). Ce deuxième élément 9 se présente sous la forme d'un panneau à base de polymère thermoplastique ou thermodurcissable, ce polymère pouvant être choisi parmi la famille des polyuréthanes (PU) ou la famille des polystyrènes expansés (PS) et/ou extrudés (XPS). Classiquement l'épaisseur du panneau constituant le deuxième élément a une épaisseur comprise entre 10 et 250 mm en fonction des configurations choisies. Le choix particulier du matériau constitutif du deuxième élément 9 est conditionné par les performances d'isolation thermique que l'on veut atteindre, en prenant en compte toutes les autres contraintes liées à l'installation du système en toiture. Ainsi pour atteindre un coefficient d'isolation thermique donné, et en se donnant une contrainte liée par exemple au poids/m2 à ne pas dépasser, on pourra ainsi concevoir le système de telle sorte que le premier élément soit à son optimum poids par rapport à son coefficient d'isolation thermique, et le second élément qui par nature dispose d'une masse volumique plus faible, soit calculé de manière à apporter le coefficient d'isolation global désiré. On donne ci-après des exemples de configurations répondant aux exigences réglementaires (Résistance thermique minimum de 3,70 environ) pour 3 valeurs de Lambda (conductivité thermique, exprimée en mW/(m.K)), respectivement (À= 36 ; À= 29 ; À= 25) et en prenant comme masse volumique pour l'isolant minéral 135 kg/m3, pour l'isolant combustible en PS de 20 kg/m3 et XPS de 32 kg/ m3 , et en PU de 32,5 kg/ m3. Exemple 1 épaisseur isolant minéral en laine de roche (mm) 60 50 40 épaisseur de PS (mm) (À= 36) 78 87 95 Masse de l'isolant minéral au m2 (kg) 8,1 6,7 5,4 Masse de l'isolant combustible au m2 (kg) 1,6 1,7 1,9 Masse totale du système au m2 (kg) 9,7 8,5 7,3 Exemple 2 épaisseur isolant minéral en laine de roche m(m) 60 50 40 épaisseur de XPS (mm) (À= 29) 63 70 77 Masse de l'isolant minéral au m2 (kg) 8,1 6,7 5,4 Masse de l'isolant combustible au m2 (kg) 2,0 2,2 2,5 Masse totale du système au m2 (kg) 10,1 9,0 7,9 Exemple 3 épaisseur isolant minéral en laine de roche (mm) 60 50 40 épaisseur de PU (mm) (À= 25) 54 60 66 Masse de l'isolant minéral au m2 (kg) 8,1 6,7 5,4 Masse de l'isolant combustible au m2 (kg) 1,8 1,9 2,1 Masse totale du système au m2 (kg) 9,9 8,7 7,6 (On notera que les épaisseurs des différents matériaux sont des épaisseurs calculées, et que lors de leur fabrication, ces épaisseurs seront20 ajustées à des valeurs d'épaisseurs commercialisées) Une solution traditionnelle de l'art antérieur répondant également à ces mêmes exigences réglementaires, à savoir une résistance thermique globale R de sensiblement 3,70, et pour À=38 il faudrait un panneau de 140 mm d'isolant minéral en laine de roche, soit une masse au m2 de 19 kg. Si on compare aux diverses valeurs obtenues des exemples, on remarque que les différents systèmes sont au moins deux fois moins lourds que la solution traditionnelle (à résistance thermique globale équivalente). Ce système 1 représenté en perspective en figure 3 peut être utilisé pour l'isolation de toitures 10 horizontales, verticales ou inclinées, voire courbes, en juxtaposant au niveau de leurs bords longitudinaux une pluralité de systèmes, les systèmes 1 étant solidarisés et fixés mécaniquement par notamment des vis 11 à la toiture 10 à ossature métallique, horizontale, formée de profilés métalliques par l'intermédiaire de vis ou rondelles. En variante, les systèmes pourraient être collés aux supports. Le système d'isolation thermique est pourvu d'un dispositif de recoupement 12 qui évite la propagation d'un feu à l'ensemble de la toiture, ce dispositif de recoupement est visible en figure 3. Le dispositif de recoupement 12 consiste à interposer une barrière étanche au flux thermique, aux effluents gazeux et matières fondues, en formant des mailles en surface de la toiture, la surface de ces mailles ne devant pas par excéder 300 m2 et dont la plus grande dimension ne doit pas dépasser 30 m. Le dispositif de recoupement 12 est réalisé à partir de bande de matériau isolant thermiquement et répondant à la classification A2-s0, d0, ces bandes étant fixées mécaniquement (vis ou similaires) au premier élément du système, la surface des mailles, située entre les dispositifs de recoupement, étant recouverte du second élément à base du produit isolant thermiquement mais combustible. Cet ensemble constitué du premier élément 2 associé au panneau 9 de matériau combustible, et délimités par les dispositifs de recoupement 12, une fois solidarisé à l'ossature de la toiture 10, est recouvert par un parement d'étanchéité 13. Ce parement 13 peut être constitué de plusieurs éléments tels que par exemple un voile de verre, bituminé ou non, ou une feuille de kraft ou tout autre type de matériau, ces éléments sont éventuellement associés avec une grille de verre pour renforcer le parement. On entend par voile de verre tout support réalisé à partir d'un non 10 tissé en verre. L'application du parement s'effectue par chauffage et ramollissement du bitume imprégnant le voile ou par un autre moyen de collage, de solidarisation mécanique, chimique, ou similaire afin que le moyen devant assurer l'adhésion puisse pénétrer l'une des faces 15 principales du système, du moins sur une faible épaisseur de ce dernier. En variante, le parement n'est pas un voile de verre, éventuellement renforcé, et enduit d'un matériau bitumineux mais un parement en kraft. Dans ce cas, ce parement constitué de kraft peut faire office de parement de finition. 20 En variante, le parement 13 peut être directement associé au deuxième élément recouvrant ainsi une face principale du panneau de matériau combustible et supprimant des moyens de fixation. Cette solution offre l'avantage de supprimer des manipulations, l'utilisateur n'ayant en fait qu'à solidariser au premier élément un complexe associant 25 à la fois le deuxième élément en matériau combustible et le parement de finition. Selon un exemple de parement kraft pouvant être utilisé en tant que parement de finition, il peut s'agir d'un kraft dont l'une des faces est traitée déperlante (qui supporte le mouillage par un fluide de 30 refroidissement (eau)). De plus, cette face ainsi traitée présente d'une part, une surface lisse, ce qui minimisera les quantités de colle utilisées ultérieurement, et d'autre part une meilleure répartition des contraintes mécaniques. En variante, le parement est un complexe bitumineux de ceux vendus par la société SIPLAST sous la marque Paradiène ou par la société SOPREMA sous la marque Elastophène Bien entendu, ce parement d'étanchéité est orienté vers l'extérieur de l'enceinte ainsi recouverte, par opposition à la face du système qui est dépourvue de parement qui est dirigée vers l'intérieur de l'enceinte et qui est au contact de l'ossature de la toiture ou de toute autre paroi liée au support de l'édifice industriel, résidentiel, tertiaire, ou agricole. On décrira ci-après un procédé et un dispositif pour la fabrication en continu des panneaux décrits précédemment. Selon le procédé, on fabrique en continu un matelas ou panneau d'isolation rigide en fibres minérales, de forte densité, par les procédés classiques pour la laine de roche ou la laine de verre. Le matelas de fibres minérales préalablement pourvues de liant est acheminé par des tapis de convoyage au sein d'une enceinte de traitement thermique (étuve) dans laquelle le liant polymérise et consolide le matelas en lui donnant, grâce à des rouleaux presseurs, ses caractéristiques dimensionnelles en épaisseur. En aval de cette enceinte, on procède à la découpe de panneaux et à la réalisation des zones en feuillure et/ou en contre feuillure sur deux au 20 moins des bords longitudinaux des panneaux. L'enlèvement de matière sur une fraction de l'épaisseur du panneau est réalisé par un organe de coupe (scie, fraise) ou par tout autre moyen équivalent, comme par exemple à l'aide d'un fluide sous pression (jet d'eau par exemple). Un résultat similaire pourrait être obtenu sans enlèvement 25 de matière mais par compression ou enfoncement de matière au niveau des bords respectifs des divers panneaux formant les premiers éléments L'organe de coupe est intégré dans le procédé de fabrication des panneaux. Les opérations d'enlèvement de matière sont généralement réalisées au cours d'opérations de reprise, soit par exemple après découpe 30 dans le sens de défilement du matelas, et/ou soit par exemple après découpe dans le sens transversal (par rapport au sens de défilement) du matelas. Le dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé de fabrication du premier élément comprend les moyens de fabrication connus pour la réalisation du premier élément 2, c'est-à-dire un dispositif de fibrage avec incorporation du liant au moment du fibrage, un convoyeur recevant les fibres, des moyens amenant le matelas à l'épaisseur désirée et une étuve pour la polymérisation du liant, des moyens de découpe. Ces moyens de découpe consistent en des premiers moyens de découpe pour la mise aux dimensions dans le sens transversal (par rapport au sens de défilement du matelas), des seconds moyens pour la mise aux dimensions dans le sens longitudinal (parallèle au sens de défilement du matelas), et enfin des troisièmes moyens pour la réalisation des zones de feuillure et/ou de contre-feuillure 14, 15 dans une fraction (a, b) de l'épaisseur (e) du matelas. La présente invention offre de multiples avantages car elle permet d'anticiper les exigences des dispositions réglementaires, à la fois tant au niveau de leur résistance mécanique que de leurs propriétés d'isolation acoustique et/ ou thermique, ainsi que de leur performance vis à vis du feu. En effet, parmi les normes les plus sévères et les plus contraignantes, on relève les dispositions réglementaires en matière de sécurité vis à vis du risque incendie, que ce soit un feu issu de l'intérieur ou de l'extérieur. Un feu est dit un feu issu de l'intérieur lorsque les flammes proviennent ou se propagent à l'intérieur d'une enceinte, et au contraire, un feu est dit un feu issu de l'extérieur lorsque au contraire les flammes sont situées à l'extérieur de l'enceinte. REVENDICATIONS 1. Système (1) d'isolation thermique comprenant un premier élément (2) essentiellement constitué d'isolant minéral sensiblement de forme polygonale, notamment parallélépipédique, comportant deux faces principales (3, 4) et des bords longitudinaux ( 5, 6, 7, 8), caractérisé en ce que le premier élément (2) comporte sur deux de ses bords ( 5, 6, 7, 8) adjacents une zone en feuillure (14) ou en contre-feuillure (15) et en ce que l'une des faces principales ( 3, 4) dudit premier élément (2) est associée à un second élément (9) constitué d'un produit combustible et isolant thermiquement. 2. Système (1) d'isolation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'isolant minéral est à base de laine minérale ou de roche. 3. Système (1) d'isolation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit combustible est à base de polymère thermoplastique ou thermodurcissable. 4. Système (1) d'isolation selon la revendication 3, caractérisé en ce que le polymère est choisi parmi les polyuréthanes ou les polystyrènes. 5. Système (1) d'isolation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second élément (9) est associé par des moyens de solidarisation mécanique au premier élément (2). 6. Système d'isolation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le second élément (9) est associé par des moyens de solidarisation chimique et/ou physique au premier élément (2). 7. Système (1) d'isolation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un dispositif de recoupement (12) adapté pour éviter la propagation d'un feu à l'ensemble dudit système, ledit dispositif de recoupement (12) étant réalisé à partir de bandes de matériau isolant thermiquement fixées au premier élément du système. 8. Elément ou panneau à base d'un matériau isolant thermiquement,utilisable dans le système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit panneau comportant deux faces principales (3, 4) et des bords longitudinaux (5, 6, 7, 8) , caractérisé en ce que les bords dudit panneau présentent une zone en retrait (14) ou une zone en saillie (15) adaptée pour accueillir et arrêter une zone complémentaire venue d'un autre panneau lorsque ces derniers sont juxtaposés au niveau d'un de leur bord commun. 9. Elément selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'épaisseur (a) de la zone en saillie ou en retrait est comprise entre 40 et 60 % de l'épaisseur totale (e) dudit élément, et de préférence sensiblement voisine de 50 %. 10. Elément selon la revendication 8, caractérisé en ce que la profondeur (b) de la zone en saillie ou en retrait est sensiblement égale à l'épaisseur (a) de la zone en retrait ou en saillie. 11. Toiture (10) constituée d'éléments porteurs en tôles d'acier nervurés, en bois ou béton, sur laquelle est fixé un système (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 12. Paroi d'édifice industriel, résidentiel, tertiaire, ou agricole formant support sur laquelle est fixé un système (1) selon l'une quelconque 20 des revendications 1 à 7.