Brevet FR2974323A1 — publié le 20121026

PROCEDE DE FABRICATION PAR EXTRUSION D'UN PROFILE EN MATIERE THERMOPLASTIQUE, OUTILLAGE D'EXTRUSION POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE, ET PROFILE OBTENU. L'invention est relative à un procédé de fabrication par extrusion d'un profilé en matière thermoplastique compacte à propriétés d'isolation thermique renforcées, ce profilé présentant une section transversale complexe comportant au moins deux chambres séparées à contour fermé. L'invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, la fabrication de profilés de menuiserie, de fermeture, de rupture thermique, de bardage, de clôture ou de terrasse. Les sections transversales complexes des profilés concernés par l'invention présentent généralement plusieurs chambres juxtaposées, de dimensions différentes entraînant des décalages de cloisons, et impliquant un outillage complexe pour réaliser de tels profilés en matière thermoplastique compacte. Ces profilés interviennent fréquemment dans des structures séparant deux espaces dont les températures peuvent être différentes. C'est le cas de profilés de fenêtres qui séparent l'intérieur d'un bâtiment de l'extérieur. Il est souhaitable d'améliorer les propriétés d'isolation thermique de tels profilés pour freiner les échanges de chaleur entre les deux zones situées de part et d'autre du profilé, sans que pour autant la préparation du profilé soit rendue trop complexe et trop coûteuse. Selon l'invention, un procédé de fabrication par extrusion d'un profilé en matière thermoplastique compacte à propriétés d'isolation thermique renforcées, notamment profilé de menuiserie, ce profilé présentant une section transversale complexe comportant au moins deux chambres séparées à contour fermé, est caractérisé en ce que, simultanément à l'extrusion du profilé, on effectue une co-extrusion d'un matériau cellulaire à l'intérieur d'au moins une chambre de la section du profilé de manière à remplir cette chambre de matériau cellulaire. Ainsi, selon l'invention, en une seule opération on obtient un profilé en matière thermoplastique compacte à isolation thermique renforcée. La fabrication reste relativement économique puisque le profilé est produit selon une extrusion classique au cours de laquelle du matériau cellulaire est co-extrudé à l'intérieur du profilé. Avantageusement, on utilise pour l'extrusion du profilé en matière thermoplastique compacte une filière adaptée à ce type de matière, et la co- extrusion du matériau cellulaire est effectuée par un ou plusieurs canaux cheminant au travers de la filière jusqu'à la sortie. La co-extrusion du matériau cellulaire est effectuée, de préférence, dans des canaux dont la section de passage diminue de l'entrée des composants du matériau cellulaire jusqu'à la sortie. Le matériau cellulaire est généralement obtenu par mélange d'une matière plastique, par exemple PVC (polychlorure de vinyle), avec un agent propre à réagir avec la matière plastique pour former des cellules et accroître considérablement le volume de l'ensemble. Avantageusement, selon le procédé 1 o de l'invention, le déclenchement de la réaction entre les composants du matériau cellulaire est retardé le plus possible jusqu'à la sortie des canaux de la filière. En particulier, les conditions d'écoulement dans la filière pour la coextrusion du matériau cellulaire sont telles que les composants de ce matériau ne subissent pas une expansion sensible avant la sortie dans la chambre 15 associée du profilé. La sortie du flux de matériau cellulaire peut être orientée vers la chambre associée du profilé. La co-extrusion de matériau cellulaire peut être arrêtée, puis reprise, sans interruption de l'extrusion de la matière thermoplastique compacte. L'invention est également relative à un outillage d'extrusion pour la 20 fabrication de profilés en matière thermoplastique compacte, à propriétés d'isolation thermique renforcées, pour la mise en oeuvre du procédé défini précédemment, le profilé présentant une section transversale complexe comportant au moins deux chambres séparées à contour fermé, ledit outillage comprenant une filière avec un bloc d'entrée pour l'injection de la matière 25 thermoplastique compacte dans des passages traversant des blocs successifs pour donner progressivement sa forme au profilé jusqu'à une ouverture de sortie au profil final, cet outillage étant caractérisé en ce que la filière comporte au moins un canal adapté à une co-extrusion de matériau cellulaire, ce canal partant de l'une au moins des faces de la filière et étant séparé, sur son trajet, 3o des passages pour la matière thermoplastique compacte, ce canal débouchant à l'intérieur du contour d'au moins une chambre de la section du profilé pour assurer le remplissage de cette chambre par co-extrusion du matériau cellulaire. De préférence, la section de passage des canaux diminue 35 constamment depuis l'entrée jusqu'à la sortie. La variation de section et le trajet des canaux sont déterminés pour prévenir un déclenchement sensible de la réaction entre les composants du matériau cellulaire avant la sortie de la filière. Les ouvertures d'entrée des canaux peuvent être situées sur la face arrière de l'outillage ou sur les parois latérales. Les ouvertures d'entrée des canaux peuvent être situées radialement à l'extérieur de l'orifice d'entrée de la matière thermoplastique compacte, et les canaux comportent une partie orientée vers l'axe géométrique de la filière pour passer radialement à l'intérieur du contour de la chambre associée du profilé sans intersection avec les passages pour la matière thermoplastique compacte. Les canaux dans leur partie avant sont généralement sensiblement rectilignes et parallèles à l'axe géométrique de l'outillage d'extrusion. Juste 1 o avant la sortie, les canaux peuvent présenter un angle avec l'axe géométrique de l'outillage d'extrusion pour diriger le flux de matériau cellulaire selon une orientation favorable au développement de la réaction des composants et au remplissage de la chambre associée du profilé. L'invention est également relative à un profilé en matière 15 thermoplastique compacte présentant une section transversale complexe comportant au moins deux chambres séparées à contour fermé, obtenu selon le procédé défini précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte dans au moins une chambre de sa section un remplissage en matériau cellulaire. Avantageusement, dans le cas d'un profilé de menuiserie, la chambre remplie 20 en matériau cellulaire est adjacente à une chambre vide, suivant une direction extérieur- intérieur d'un bâtiment, ou inversement. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec 25 référence au dessin annexé, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ce dessin : Fig. 1 est une demi-coupe verticale schématique en perspective d'un outillage d'extrusion selon l'invention pour fabrication du profilé à remplissage de matériau cellulaire et Fig. 2 est une vue en perspective, à plus grande échelle, d'un 30 tronçon de profilé obtenu selon le procédé de l'invention. En se reportant au dessin, notamment à Fig. 1, on peut voir que l'outillage d'extrusion pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention comprend une filière 1, ou extrudeuse principale, pour une fabrication classique par extrusion d'un profilé en matière thermoplastique compacte, notamment en 35 PVC. La matière thermoplastique compacte est injectée sous haute pression depuis l'arrière de la filière suivant le sens de la flèche F dans l'ouverture d'un bloc d'entrée 2 qui comporte dans sa partie centrale un poinçon 3 autour duquel se répartit la matière injectée. La filière 1 est composée de plusieurs blocs juxtaposés traversés par des passages 4 pour donner progressivement sa forme au profilé jusqu'à une ouverture de sortie au profil final. Sur Fig. 1, la représentation du profilé en sortie de la filière a été simplifiée. La section transversale complexe d'un profilé visé par l'invention apparaît sur Fig. 2 pour un profilé 5 de menuiserie, plus précisément un profilé pour fenêtre. Ce profilé comporte une face 5a destinée à être placée vers l'extérieur d'un bâtiment et une face parallèle 5b à l'opposé. Entre ces faces parallèles, plusieurs chambres séparées à contour fermé sont présentes, à savoir : une chambre principale 6.1 partant de la paroi intérieure 5b vers la 1 o paroi extérieure 5a dont elle est séparée par une chambre à section rectangulaire 6.2. Une chambre 6.3, plus étroite que la chambre 6.2, se trouve au-dessus de celle-ci. Des chambres 6.4, 6.5 se trouvent au-dessous de la chambre 6.1 contre la paroi arrière 5.b. Les bords du profilé peuvent présenter des nervures et des gorges pour recevoir des joints non représentés. 15 Une telle forme complexe de profilé en matière thermoplastique compacte nécessite une filière 1 coûteuse, et il est important, dans une recherche d'amélioration des performances d'isolation thermique d'un tel profilé, de conserver des outillages ayant déjà fait leurs preuves pour la fabrication de tels profilés. 20 Selon l'invention, la filière 1, spécialement adaptée à l'extrusion de profilés en matière thermoplastique compacte, comporte des canaux 7 prévus pour une co-extrusion de matériau cellulaire à l'intérieur d'au moins une chambre de la section du profilé 5. Selon l'exemple de Fig. 2, le matériau cellulaire 8 est co-extrudé dans la chambre 6.1. 25 Les canaux 7 partent d'une entrée 7a située sur l'une au moins des faces de la filière, une face latérale dans l'exemple considéré, et sont séparés sur leur trajet des passages 4 pour la matière thermoplastique compacte. Les canaux 7 débouchent par une sortie 7b à l'intérieur du contour d'au moins une chambre, la chambre 6.1 dans l'exemple de Fig. 2, de la section du profilé pour 30 assurer le remplissage de cette chambre en matériau cellulaire. La sortie 7b est située dans un plan, orthogonal à l'axe géométrique de la filière d'extrusion, qui est le même que celui des sorties des passages 4 pour la matière thermoplastique compacte. Le canal 7, selon Fig. 1, présente, à partir de l'entrée 7a, une 35 branche radiale 7c raccordée, par un coude 7d à une portion 7e parallèle à l'axe géométrique de l'outillage, laquelle portion 7e débouche par la sortie 7b. La section transversale des canaux tels que 7 diminue constamment depuis l'entrée 7a jusqu'à la sortie 7b, pour contribuer à retarder l'expansion du matériau cellulaire. Le matériau cellulaire est obtenu avec au moins deux composants, dont l'un est constitué par une matière thermoplastique, par exemple PVC, et l'autre est constitué par un agent propre à créer des bulles dans la matière et des cellules par réaction avec la matière thermoplastique. Le mélange des deux composants est introduit par l'entrée 7a et le trajet des canaux 7, ainsi que leur diminution de section depuis l'entée vers la sortie sont déterminés pour retarder, jusqu'à la sortie 7b, un déclenchement sensible de la réaction entre les deux composants de la matière cellulaire de telle sorte que l'expansion de 1 o cette matière se produise essentiellement après la sortie 7b. Juste avant la sortie 7b, la portion 7e est avantageusement orientée pour diriger le flux de matière cellulaire vers la chambre à remplir. Les passages 4 contournent les canaux 7 pour éviter toute intersection. Le matériau cellulaire entre dans la filière par un ou plusieurs 15 canaux 7 situés au moins sur une des faces de celle-ci, et chemine au travers de la filière jusqu'à la sortie. Durant ce cheminement, les canaux d'alimentation du matériau cellulaire peuvent se scinder en plusieurs ramifications afin de permettre au matériau cellulaire de remplir les chambres souhaitées dans le profilé en matière thermoplastique compacte. 20 Comme visible sur Fig. 2, la chambre 6.1 remplie de matériau cellulaire est séparée de la paroi extérieure 5 par une chambre 6.2 vide. Cette alternance de chambres remplies de matériau cellulaire et de chambres vides, suivant la direction extérieur-intérieur du bâtiment, ou inversement, est favorable à l'établissement d'une bonne isolation thermique. 25 L'invention permet d'utiliser une extrudeuse principale de matière thermoplastique compacte de façon classique, qui transforme la matière compacte en un profilé à section transversale complexe, et de réaliser la coextrusion à coeur d'un matériau cellulaire qui remplit au moins une des chambres du profilé et qui comporte des cellules fermées et/ou ouvertes. 30 Le procédé de l'invention permet de remplir une ou plusieurs chambres du profilé pendant l'opération d'extrusion. Le profilé obtenu est livré avec le matériau cellulaire en place dans les chambres appropriées, ce qui permet de s'affranchir de toute opération de reprise sur chantier, et du surcoût correspondant. 35 Le procédé s'applique à n'importe quelle forme de profilé réalisée par extrusion, et permet de réaliser un profilé avec ou sans matériau cellulaire, sans changement d'outillage, même en cours de production. Il est possible de remplir tout ou partie d'une chambre du profilé, ou plusieurs chambres différentes fermées ou ouvertes. La technologie peut être appliquée comme une option sur des outillages neufs, ou être ajoutée sur un outillage existant par modification de certaines parties pour réaliser les canaux 7 destinés au matériau cellulaire. Le profilé obtenu avec co-extrusion de matériau cellulaire comme illustré sur Fig. 2, permet d'améliorer l'isolation thermique et donc la performance thermique, en particulier dans le cas d'un profilé de menuiserie. Le procédé de l'invention permet d'améliorer la résistance de la soudure d'angle, par l'augmentation de la surface soudée du fait du 1 o remplissage en matériau cellulaire. Les assemblages mécaniques (vissage) de profilés sont améliorés en utilisant la chambre remplie de matériau cellulaire pour augmenter la résistance à l'arrachement des vis. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication par extrusion d'un profilé en matière thermoplastique compacte à propriétés d'isolation thermique renforcées, notamment profilé de menuiserie, ce profilé présentant une section transversale complexe comportant au moins deux chambres séparées à contour fermé, caractérisé en ce que, simultanément à l'extrusion du profilé (5), on effectue une co-extrusion d'un matériau cellulaire (8) à l'intérieur d'au moins une chambre (6.1) de la section du profilé de manière à remplir cette chambre de matériau cellulaire. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise pour l'extrusion du profilé en matière thermoplastique compacte une filière (1) adaptée à ce type de matière, et la co-extrusion du matériau cellulaire est effectuée par un ou plusieurs canaux (7) cheminant au travers de la filière jusqu'à la sortie. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la co-extrusion du matériau cellulaire est effectuée dans des canaux (7) dont la section de passage diminue de l'entrée (7a) des composants du matériau cellulaire jusqu'à la sortie (7b). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conditions d'écoulement dans la filière pour la co-extrusion du matériau cellulaire sont telles que les composants de ce matériau ne subissent pas une expansion sensible avant la sortie (7b) dans la chambre associée du profilé. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sortie du flux de matériau cellulaire est orientée vers la chambre associée du profilé. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la co-extrusion de matériau cellulaire est arrêtée, puis reprise, sans interruption de l'extrusion de la matière thermoplastique compacte. 7. Outillage d'extrusion pour la fabrication de profilés en matière thermoplastique compacte, à propriétés d'isolation thermique renforcées, pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications35précédentes, le profilé présentant une section transversale complexe comportant au moins deux chambres séparées à contour fermé, ledit outillage comprenant une filière avec un bloc d'entrée pour l'injection de la matière thermoplastique compacte dans des passages traversant des blocs successifs pour donner progressivement sa forme au profilé jusqu'à une ouverture de sortie au profil final, caractérisé en ce que la filière comporte au moins un canal (7) adapté à une co-extrusion de matériau cellulaire, ce canal partant de l'une au moins des faces de la filière et étant séparé, sur son trajet, des passages (4) pour la matière thermoplastique compacte, ce canal débouchant à l'intérieur du contour d'au moins une chambre de la section du profilé pour assurer le remplissage de cette chambre par co-extrusion du matériau cellulaire. 8. Outillage d'extrusion selon la revendication 7, caractérisé en ce que la section de passage des canaux diminue constamment depuis l'entrée (7a) jusqu'à la sortie (7b). 9. Outillage d'extrusion selon la revendication 8, caractérisé en ce que la variation de section et le trajet des canaux (7) sont déterminés pour prévenir un déclenchement sensible de la réaction entre les composants du matériau cellulaire avant la sortie (7b) de la filière. 10. Outillage d'extrusion selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les ouvertures d'entrée des canaux (7) sont situées radialement à l'extérieur de l'orifice d'entrée de la matière plastique compacte, et les canaux comportent une partie (7c) orientée vers l'axe géométrique de la filière pour passer radialement à l'intérieur du contour de la chambre associée du profilé sans intersection avec les passages (4) pour la matière thermoplastique compacte. 11. Profilé en matière thermoplastique compacte présentant une section transversale complexe comportant au moins deux chambres séparées à contour fermé, obtenu selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte dans au moins une chambre (6.1) de sa section un remplissage en matériau cellulaire (8). 12. Profilé de menuiserie selon la revendication 11, caractérisé en ce que la chambre (6.1) remplie en matériau cellulaire est adjacente à une chambre vide (6.2), suivant une direction extérieur- intérieur d'un bâtiment, ou inversement.