Brevet FR2948719A1 — publié le 20110204

La présente invention concerne les cadres de menuiserie et plus particulièrement les cadres de menuiserie mixte pour dormants ou ouvrants et leur procédé de fabrication. Les cadres de menuiserie sont des assemblages de montants et de traverses qui peuvent être fabriqués en matériaux variés, tels qu'en bois, en aluminium ou en matériau polymère, notamment le PVC, choisis en fonction de leurs spécificités. Les cadres métalliques réalisés en aluminium posent le problème des ponts thermiques. Dans ce cas, des barrettes isolantes sont disposées entre les faces internes et externes de la menuiserie métallique. On utilise également de plus en plus souvent des cadres de menuiserie mixtes combinant les avantages du PVC, bois et de l'aluminium. Le matériau polymère (PVC), isolant thermique, forme l'âme de ladite menuiserie, l'aluminium étant utilisé pour les faces extérieures de ladite menuiserie, principalement en tant que parement. L'aluminium permet également une grande rigidité et une protection contre les intempéries, en particulier les rayons ultra-violets. Les menuiseries présentant des faces en aluminium présentent en outre l'avantage d'une absence d'entretien par rapport aux menuiseries bois par exemple. La présente invention concerne principalement l'assemblage de différents matériaux constitutifs de cadres de menuiserie mixte, comprenant notamment des profilés en matériau polymère et des profilés métalliques. Il est connu d'assembler des profilés en aluminium sur l'âme en PVC par encliquetage. Ce procédé est décrit notamment dans le brevet FR-2.880.057. Cependant, le procédé mis en oeuvre dans ce brevet consiste à réaliser tout d'abord des poutres mixtes constituées d'une âme polyédrique en matière isolante dont deux faces opposées sont aptes à recevoir les profilés métalliques. A cet effet, l'âme présente sur ses deux faces opposées des moyens d'ancrage affectant la forme d'une gorge et les profilés possèdent des moyens d'assemblage en forme de pêne à ergots venant se verrouiller dans la gorge par pivotement autour d'une liaison charnière. Les poutres ainsi réalisées sont ensuite découpées à la longueur désirée des montants et traverses puis assemblées au moyen d'équerres par sertissage des profilés métalliques pour former le cadre d'un ouvrant et/ou d'un dormant. L'étanchéité au niveau des angles est assurée par un cordon de mastic disposé préalablement sur la tranche de la coupe en onglet. Ce procédé présente un certain nombre d'inconvénients parmi lesquels l'usage de colle et/ou de mastic qui est actuellement de plus en plus limité pour des questions environnementales, la difficulté de remplacer un profilé (par exemple défectueux) lors du montage du cadre de menuiserie en atelier et sur la maçonnerie, ainsi que lors du démantèlement en fin de vie du produit. En outre, les cadres formés de l'assemblage des poutres mixtes aluminium/PVC subissent des dilatations différentielles des profilés métalliques lorsque les faces extérieures et intérieures de l'ouvrant et/ou du dormant sont soumises à des températures très différentes, (effet appelé "effet bilame") créant des tensions au sein du cadre pouvant aller jusqu'à des déformations dommageables. Un premier but de l'invention est donc de réaliser des cadres de menuiserie à rupture de 10 pont thermique, c'est-à-dire en matériau polymère, en évitant l'usage de colle et/ou de mastic pour assurer l'étanchéité à l'eau et à l'air. Un autre but de l'invention est d'améliorer encore l'isolation thermique de ces cadres mixtes, tout en évitant les problèmes de dilatations différentielles entre les faces extérieures et intérieures de l'ouvrant et/ou du dormant. 15 La présente invention a également pour but de pallier l'inconvénient des cadres de menuiserie mixte de l'art antérieur ne permettant pas le remplacement d'un profilé lors du montage et/ou avant la pose par exemple. Enfin, encore un but de l'invention est de proposer des cadres de menuiserie mixte facilement recyclables, c'est-à-dire pour lesquels on peut séparer aisément les matériaux 20 constitutifs lorsque ledit cadre doit être mis au rebut. A cet effet, la présente invention propose un cadre de menuiserie pour ouvrant et/ou dormant formé de montants et de traverses constitués d'une âme en matériau polymère formant la structure de base dudit cadre et recouverte d'au moins un profilé métallique, caractérisé en ce que l'âme présente le long d'une de ses faces longitudinales au moins 25 une gorge en forme de U inversé dont une première branche est solidaire ou se confond avec ladite face, et la seconde branche est libre et apte à recevoir des moyens d'accroche du profilé s'étendant sensiblement parallèlement à ladite face de l'âme, lesdits moyens d'accroche étant sous la forme d'un U longitudinal coopérant avec la gorge en U de ladite âme de manière à permettre le coulissement du profilé 30 parallèlement à ladite face longitudinale de l'âme tournée vers l'extérieur. Les moyens d'assemblage en forme de U de l'âme et du profilé sont ici tête-bêche, la branche libre du U de l'âme venant se loger entre les branches du U du profilé, inversé par rapport au premier, ce qui permet l'introduction du profilé dans ladite gorge parallèlement à la face longitudinale de l'âme puis son coulissement aisé, dans la gorge qui forme ainsi rail de guidage. De manière préférée, les faces internes des branches libres respectivement de la gorge en U et des moyens d'accroche en U sont munies d'ergots tournés vers l'intérieur des U de manière à permettre l'encliquetage du profilé dans la gorge et ainsi sur la structure de base du cadre. Ladite face longitudinale de l'âme le long de laquelle peut coulisser le profilé est avantageusement munie d'une butée longitudinale de retenue du profilé. Ainsi, le profilé peut coulisser en étant retenu à la fois par cette butée et par la branche libre du U de la gorge de l'âme. Il est ainsi maintenu parallèlement à la face longitudinale de l'âme lors de son coulissement et ne peut pivoter. Ce qui le distingue du montage présenté dans le brevet FR-2.880.058. Le profilé métallique constitue un parement qui peut être de faible épaisseur, la majeure partie de la menuiserie étant réalisée en matériau polymère, tel que du PVC. Ce matériau en effet est plus léger et moins cher, ce qui permet d'abaisser les coûts de ces cadres de menuiserie. En outre, l'isolation thermique est efficacement assurée par cette âme en matériau polymère, qui constitue en elle-même un élément de rupture de pont thermique entre l'extérieur et l'intérieur du bâtiment. Pour renforcer encore l'étanchéité, des joints sont généralement montés sur ledit cadre. Selon l'invention, ces joints d'étanchéité sont avantageusement montés directement sur l'âme en matériau polymère. De préférence, ces derniers sont co-extrudés avec le matériau constitutif de l'âme lors de sa fabrication. Ainsi, sont supprimées des opérations fastidieuses, très souvent effectuées manuellement, de montage de joints sur les profilés métalliques avant leur assemblage sur l'âme en matériau polymère. Selon une disposition avantageuse de l'invention, le cadre est constitué de montants et de traverses en PVC thermo-soudés pour former la structure de base dudit cadre, les profilés métalliques étant réalisés en aluminium. Le thermo-soudage permet d'éviter l'introduction de colle et renforce la rigidité du cadre ainsi réalisé. Chaque profilé métallique recouvrant cette âme en PVC, au niveau d'un montant ou d'une traverse, est monté "flottant" sur ce cadre (c'est-à-dire non solidarisé aux autres profilés dans les angles du cadre), ce qui élimine totalement "l'effet bi-lame" observé avec les cadres de l'art antérieur. Par ailleurs, chaque profilé individuel, en tant que "segment" du cadre, peut être aisément remplacé en cas de profilés défectueux ou abîmés, par exemple pendant le transport, ou lors du montage en usine ou sur le site de pose. La présente invention concerne également le procédé de fabrication d'un tel cadre. Ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : io - thermo-soudage de montants et traverses en matériau polymère de manière à constituer un pré-cadre thermo-soudé formant la structure de base appelée âme du cadre, mesure précise des dimensions dudit pré-cadre thermo-soudé, découpe des profilés métalliques aux dimensions exactes dudit pré-cadre 15 - insertion desdits profilés métalliques dans les gorges longitudinales de la structure de base par coulissement et encliquetage, solidarisation des profilés métalliques sur la structure de base, de préférence par vissage, notamment au niveau des angles du cadre, par exemple par alvéovis. Un tel procédé présente de multiples avantages, en particulier de permettre un 20 ajustement précis des profilés métalliques aux dimensions exactes du "pré-cadre" réalisé par thermo-soudage des montants et des traverses tout en laissant la possibilité d'un mouvement des profilés par rapport au pré-cadre en matériau polymère, notamment, lors des écarts de températures importants, permettant ainsi les dilatations différentielles entre les profilés (suppression de l'effet bi-lame). 25 Dans l'étape finale de réalisation de l'ouvrant, le vitrage peut être solidarisé audit cadre de l'ouvrant, par exemple par collage, conférant à l'ensemble une résistance structurelle supplémentaire. L'invention va être décrite plus en détail ci-après au moyen d'exemples de réalisation en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 schématise un châssis de menuiserie constitué de cadres selon la présente invention, à savoir un dormant et un ouvrant portant un vitrage ; La figure 2 est une vue en coupe selon II-II d'un montant de cadre de la figure 1 5 correspondant à une première variante de l'invention ; La figure 3 est une vue en coupe selon III-III d'une traverse de cadre de la figure 1 ; La figure 4 est une vue en coupe selon IV-IV d'une traverse intermédiaire du cadre ouvrant de la figure 1 entre deux éléments de vitrage ; La figure 5 est une variante du montant de la figure 2 avec un dormant sans aile ; 10 La figure 6 est une vue en coupe d'un montant de cadre selon une autre variante de l'invention dans une menuiserie mixte comportant un élément en bois. Les cadres de menuiserie selon la présente invention peuvent être indifféremment des cadres de dormant ou d'ouvrant, comme cela va être détaillé ci-après. L'exemple présenté à la figure 1 est un châssis de menuiserie constitué d'un dormant D 15 et d'un ouvrant 0 portant un vitrage V. En se référant ensuite aux figures 2 à 6 annexées, le cadre pour dormant D peut être constitué d'un profilé en matière polymère (PVC) formant l'âme 1 dudit cadre. Ce profilé en matière polymère est à section en forme générale d'un L dont le corps est constitué de plusieurs alvéoles 4 en vue de lui conférer résistance, légèreté et isolation thermique. 20 La première branche du L de cette âme 1 est parallèle à la face du cadre tournée vers l'extérieur EXT (de l'habitation par exemple). La seconde branche du L, perpendiculaire à la première branche, comporte une rainure de type rainure à clamot 2 de fixation à la maçonnerie. La face de l'âme 1 tournée vers l'extérieur EXT est équipée d'une gorge 3 en forme de U renversé, tel que représenté sur les figures 2 à 6. Cette face de l'âme 1 25 tournée vers l'extérieur présente également des saillies formant butées référencées 5 et 6 (de longueur plus ou moins importante selon les variantes présentées aux figures 2 et 3). Sur sa tranche tournée vers l'intérieur INT correspondant à l'extrémité de la seconde branche du L, l'âme 1 comporte également une gorge 7 en forme de U renversé et au moins une saillie formant butée 8. Sur la face tournée vers l'extérieur EXT de l'âme 1 ainsi constituée, est rapporté un premier profilé métallique 9 (appelé profilé extérieur) de section globalement allongée équipé de moyens d'accroche 10 en forme de U. Les U respectivement de l'âme 1 et du profil 9 viennent s'interpénétrer au niveau de leurs branches libres. Ces branches libres sont également avantageusement équipées sur leurs faces internes d'ergots (portant respectivement les références 17 et 18) permettant de retenir et d'encliqueter ces deux branches libres des U formant pattes de retenue. Ainsi, le profilé 9 peut venir coulisser sur la face tournée vers l'extérieur de l'âme 1 et venir s'encliqueter dans la gorge 3 de ladite âme. L'introduction dans cette gorge 3 et le coulissement ont lieu parallèlement à la face longitudinale de l'âme 1 tournée vers l'extérieur. La saillie 6 située à la base du L de l'âme forme butée de retenue de la partie en saillie 11 de la base du profilé 9. Cette zone peut être solidarisée au moyen de vis 12 comme visible sur les figures 3 et 5. Un profilé intérieur 13 appelé "aile" peut également venir s'encliqueter sur la tranche tournée vers l'intérieur INT de l'âme 1. Comme les profilés métalliques 9, ce profilé intérieur 13, qui peut être métallique (exemple de la figure 3), peut comporter des moyens d'accroche 14 en forme de U coopérant avec la gorge 7 de l'âme 1. En variante, un profilé en bois 19 peut être inséré dans l'espace ménagé entre cette gorge 7 et la butée 8 de cette face tournée vers l'intérieur de l'âme 1 (voir figure 6), puis être solidarisé à cette dernière par vissage. Enfin, des joints 15 peuvent être montés directement sur l'âme 1, voire co-extrudés avec le matériau de cette dernière lors de sa fabrication. Ces joints assurent en particulier et/ou complètent l'étanchéité avec le cadre de l'ouvrant. Comme visible sur les figures, notamment les figures 2 à 6, l'ouvrant destiné à recevoir un vitrage V peut également être constitué d'une âme selon le même principe que le cadre du dormant conforme à l'invention. A cet effet, l'âme 21 de l'ouvrant peut comporter une gorge 23 en forme de U, destinée à recevoir un parement sous la forme d'un profil 29 métallique par exemple comportant des moyens d'accroche 30, comme visible notamment sur les figures 2, 3 et 5 annexées. Enfin, le vitrage V peut être solidarisé à l'âme 21 de l'ouvrant par collage, de préférence au moyen d'un cordon de colle ou d'une bande d'adhésif 25 double face, conférant une résistance structurelle complémentaire au cadre d'ouvrant et à l'ensemble du châssis de menuiserie. Des mesures thermiques effectuées sur un ensemble ouvrant/dormant comportant un cadre conforme à la présente invention et tel qu'illustré aux figures annexées permet de constater une très bonne isolation thermique, la valeur de Uw pouvant atteindre 1,2W/(m_.K), ce qui est, à ce jour, une excellente performance.5 REVENDICATIONS1. Cadre de menuiserie pour ouvrant (0) et/ou dormant (D) formé de montants et de traverses constitués d'une âme (1) en matériau polymère formant la structure de base dudit cadre et recouverte d'au moins un profilé métallique, caractérisé en ce que l'âme (1;21) présente le long d'une de ses faces longitudinales au moins une gorge (3;23) en forme de U inversé dont une première branche est solidaire ou se confond avec ladite face, et la seconde branche est libre et apte à recevoir des moyens d'accroche du profilé (9;29) s'étendant sensiblement parallèlement à ladite face de l'âme (1;21), lesdits moyens d'accroche étant sous la forme d'un U longitudinal coopérant avec la gorge (3;23) en U de ladite âme de manière à permettre le coulissement du profilé (9;29) parallèlement à ladite face longitudinale de l'âme tournée vers l'extérieur. 2. Cadre selon la revendication 1 caractérisé en ce que les faces internes des branches libres de la gorge (3;23) en U et des moyens d'accroche en U sont munies d'ergots (17;18) tournés vers l'intérieur du U de manière à permettre l'encliquetage du profilé (9;29) sur la structure de base du cadre. 3. Cadre selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ladite face longitudinale de l'âme (1;21) le long de laquelle peut coulisser le profilé (9;29) est munie d'une butée longitudinale de retenue du profilé. 4. Cadre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des joints (15) d'étanchéité sont montés directement sur l'âme en matériau polymère. 5. Cadre selon la revendication 4 caractérisé en ce que les joints (15) sont co-extrudés avec le matériau constitutif de l'âme lors de sa fabrication. 6. Cadre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il 25 est constitué de montants et de traverses en PVC thermo-soudés pour former la structure de base dudit cadre, les profilés (9;29) métalliques étant réalisés en aluminium. 7. Procédé de fabrication d'un cadre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : - thermo-soudage de montants et traverses en matériau polymère de manière à 8constituer un pré-cadre thermo-soudé formant la structure de base appelée âme du cadre, - mesure précise des dimensions dudit pré-cadre thermo-soudé, - découpe des profilés métalliques aux dimensions exactes dudit pré-cadre - insertion desdits profilés métalliques dans les gorges longitudinales de la structure de base par coulissement et encliquetage, - solidarisation des profilés sur la structure de base.