Brevet FR2990453A1 — publié le 20131115

Panneau d'isolation multicouche La présente invention concerne le domaine de la construction de bâtiments. Elle concerne plus particulièrement un panneau pour mur de bâtiment, aux propriétés isolantes améliorées. Le domaine de la construction de bâtiments est un très gros consommateur de ciment. Il est en cela responsable de grandes quantités d'émission de gaz carbonique produites, ainsi que de sources d'énergie consommées à l'occasion de la fabrication du ciment. Des matériaux alternatifs ont été proposés, plus conformes à un développement durable. Par exemple le bois est de plus en plus utilisé. Quand il est exploité avec plantation systématique de jeunes arbres pour chaque arbre abattu, le bois est un matériau durable. De plus il permet d'obtenir des constructions plus légères que le béton. Néanmoins le bois, quoique plus léger que le béton, reste un matériau lourd. Par ailleurs, son exploitation durable est contraignante. Le temps de pousse d'un arbre est en général de 30 ans sous nos latitudes et de plus de 60 ans dans les forêts du nord de l'Europe. Il est connu d'utiliser des tiges de bambou comme poutre de construction, ou des 20 tubes de bambou coupées pour faire des panneaux. Néanmoins les dimensions des bambous récoltés sont très variables, et les résultats obtenus ne sont pas reproductibles. La présente invention cherche à résoudre au moins une partie de ces divers inconvénients, et propose une élément constructif présentant un poids plus faible, 25 une meilleure isolation et une meilleure durabilité, tout en présentant des caractéristiques fiables et reproductibles. Un autre objet de la présente invention est de proposer un panneau, ainsi qu'une méthode de fabrication d'un panneau, permettant une mise en oeuvre dans le bâtiment plus facile, tant en bâtiment neuf qu'en rénovation. 30 L'objet de la présente invention est un panneau d'isolation multicouche. Ce panneau est particulier en ce qu'il comprend au moins une couche pleine, et une couche creuse constituée d'éléments calibrés espacés entre eux de sorte que la somme des volumes des éléments calibrés de ladite couche constitue moins de la moitié du volume de ladite couche. Selon d'autres caractéristiques : - lesdits éléments calibrés peuvent être des éléments usinés en bambou, permettant ainsi de disposer d'un matériau performant et renouvelable ; - ladite couche creuse peut présenter une épaisseur de moins de 16 mm ce qui restreint le mouvement de l'air contenu dans les espaces et réduit ainsi sa conductivité globale, de préférence moins de 10 mm, ce qui contraint l'air à l'immobilité, améliorant encore l'effet d'isolation, - ladite couche pleine peut être constituée d'éléments usinés de bambou de section rectangulaire, disposés adjacents entre eux, permettant ainsi d'obtenir des dimensions utilisables de panneaux à partir de tubes de bambou disponibles, - ledit panneau peut comprendre au moins deux couches creuses séparées par une couche pleine, et présentent des éléments calibrés parallèles et décalés, permettant ainsi de casser les ponts thermiques constitués par les éléments calibrés, - ledit panneau peut comprendre au moins deux couches creuses séparées par une couche pleine, dont l'une présente des éléments calibrés perpendiculaires à ceux de l'autre, conférant ainsi de bonnes propriétés mécaniques au panneau, malgré les espaces, - ledit panneau peut comprendre une succession de couches constituée d'une couche pleine, une première couche creuse, une couche pleine, une deuxième couche creuse dont les éléments calibrés sont parallèles et décalés par rapport à la première couche creuse, une couche pleine, une troisième couche creuse dont les éléments calibrés sont perpendiculaires par rapport à la première couche creuse, une couche peine, et une quatrième couche creuse dont les éléments calibrés sont parallèles et décalés par rapport à la troisième couche creuse, proposant ainsi une structure très performante tant en caractéristiques mécaniques que thermiques. 2 La présente invention concerne enfin un procédé de fabrication d'un panneau selon l'invention et comprenant les étapes suivantes : - collage latéral d'éléments calibrés pour constituer une couche pleine, - collage d'éléments calibrés espacés sur ladite couche pleine, pour constituer une couche creuse - collage d'une autre couche pleine sur ladite couche creuse. Ce procédé permet d'obtenir des panneaux de toutes dimensions, tel que souhaité pour un besoin particulier. On peut y ajouter, pour la fabrication des éléments calibrés, les étapes suivantes : découpe de tubes de bambou, - rabotage sur une face du tube, - traçage d'un premier élément calibré, dont l'une des grandes faces correspond à la surface rabotée ci-dessus, - traçage d'éléments calibrés adjacents. - découpe approximative de l'enveloppe globale des éléments calibrés tracés, - découpe définitive de chaque élément calibré tracé - on peut ensuite recommence l'opération tant qu'il reste assez de matière du tube du tube - on peut enfin abouter plusieurs éléments calibrés pour obtenir les longueurs souhaitées pour le panneau à fabriquer. Un tel procédé permet une utilisation optimale de tubes bambou pour fabriquer des panneaux selon l'invention. L'avantage de la présente invention est essentiellement de proposer un panneau présentant une bonne tenue mécanique et une bonne isolation thermique et phonique, tout en utilisant des ressources renouvelables et dont la production est fortement consommatrice de gaz carbonique. D'autres avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un exemple de réalisation et des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente une partie d'un panneau selon de l'invention, vu en perspective, - la figure 2 représente une vue en coupe d'un tube de bambou, avec un 4 exemple de tracé d'éléments calibrés. Comme illustré dans les fig. le panneau 1 selon l'invention est constitué de couches pleines 2 et de couches creuses 3. Les couches creuses comprennent des éléments calibrés 4, de préférence en bambou usiné, laissant entre eux des 5 espaces 5. Dans l'exemple représenté, les éléments calibrés 4 présentent une section rectangulaire, d'épaisseur 8 mm, correspondant à l'épaisseur de la couche, et de largeur environ 8 mm également. L'espacement est ici de 16 mm. Dans une telle configuration, la somme des volumes des éléments calibrés constitue environ le 10 tiers du volume global de la couche creuse. Un panneau a été testé, avec des couches pleines d'épaisseur 2 mm constitué d'un assemblage d'éléments calibrés de 2 x 20 mm, alterné de couches creuses d'épaisseur 8 mm, avec des éléments calibrés en pin de carré 8 x 8, espacés de 16 mm. 15 La conductivité thermique à été mesuré inférieure à 0,1 W/m.K., ce qui est une performance surprenante, sachant que le pin présente une conductivité de 0,2, et le bambou de 0,13. Les espaces contribuent donc significativement à réduire la conductivité thermique, et à obtenir de meilleures propriétés isolantes. Selon un deuxième mode de réalisation, les couches creuses présentent des 20 éléments calibrés de 4 x 4 mm en bambou, et la deuxième couche creuse présente des éléments calibrés décalés de 10 mm par rapport à la première couche creuse. Ainsi chaque élément calibré se trouve centré sur l'espace de la couche creuse adjacente. Pour une telle configuration, il est important que la largeur des espaces soit plus grande que la largeur des éléments calibrés, sinon 25 la chaleur trouve toujours un chemin rectiligne pour traverser le panneau. Cette condition correspond substantiellement à la condition que la somme des volumes des éléments calibrés soit plus faible que la moitié du volume de la couche creuse. Le matériau, même s'il s'agit du bambou avec une conductivité thermique de 0,13 30 W/m.K, est plus conducteur que l'air calme (0,02 W/m.K). La chaleur qui veut traverser le panneau passera donc préférentiellement par les éléments calibrés. Avec un tel décalage entre éléments calibrés de deux couches creuses successives, le chemin à parcourir par la chaleur sera donc nettement rallongé, ce qui améliore globalement la performance d'isolation du panneau. La couche creuse suivante présente des éléments calibrés disposés perpendiculaires aux éléments calibrés des deux couches creuses précédentes. 5 Ceci permet d'améliorer les performances mécaniques du panneau. Une disposition préférée de l'invention consiste à établir l'ordre suivant (voir fig. 1) : couche pleine, couche creuse A, couche pleine, couche creuse B avec éléments calibrés parallèles à ceux de la couche creuse A et décalés d'un demi pas d'éléments calibrés, couche pleine, couche creuse C avec éléments calibrés perpendiculaires à ceux des couches creuses A et B, couche pleine, couche creuse D avec éléments calibrés parallèles à ceux de la couche creuse C et décalés d'un demi pas d'éléments calibrés, couche pleine, puis de nouveau une couche creuse de type A, et ainsi de suite. En évitant de croiser à chaque couche creuse, on arrive à casser les ponts 15 thermiques toutes les deux couches creuses. En croisant néanmoins toutes les deux couches creuses, on obtient globalement une structure plus rigide et plus résistante, comparé à un panneau sans croisement de couches creuses. Un panneau a été testé, avec un tel panneau. La conductivité thermique à été 20 mesuré à 0,05 W/m. K., ce qui est une performance surprenante, sachant que le bambou présente une conductivité de 0,13. On constate là encore que les espaces contribuent significativement à réduire la conductivité thermique globale du panneau, et à obtenir de meilleures propriétés isolantes. Les éléments calibrés sont de préférence usinés à partir de tiges de bambou. Pour 25 beaucoup de tiges de bambou, des noeuds apparaissent régulièrement espacés le long d'une tige de bambou d'environ deux mètres. On dispose donc de tubes 6 d'environ deux mètres de long à peu près réguliers. Pour un tube de diamètre 40 - 50 mm et d'épaisseur 10 mm, on peut usiner une demi douzaine d'éléments calibrés de 2 x 20 mm de section, et autant d'éléments calibrés de 8 x 8 mm de 30 section, et de longueur environ 2 m (voir fig. 2). La présente invention concerne encore une méthode de fabrication d'un panneau h 6 selon l'invention, ladite méthode comprenant les étapes suivantes : - découpe de tubes de bambou de longueur environ 2 mètres - rabotage sur une face du tube, jusqu'à obtenir une largeur de 20 mm sur toute le longueur - traçage d'un premier élément calibré en bout, dont l'une des grandes faces correspond à la surface rabotée ci-dessus, - traçage d'éléments calibrés adjacents, en tenant compte d'un trait de coupe ou de scie, décalés vers un côté en tournant autour de l'axe du tube, et en tenant compte des imperfections du tube sur sa longueur. On arrivera à deux ou trois, dans certains cas quatre éléments adjacents en tout. - découpe approximative de l'enveloppe globale des éléments calibrés tracés, - découpe définitive de chaque élément calibré tracé - on recommence l'opération avec ce qui reste du tube - utilisation des chutes du tube pour couper quelques éléments calibrés de largeur plus faible, par exemple 10 x 2 mm pouvant être collés deux à deux pour reconstituer un élément calibré de 20 x 2, ou alors 8 x 8 ou 4 x 4 pour constituer des éléments calibrés pour couches creuses. - utilisation des chutes restantes pour entrer dans la constitution de liants pour d'autres applications, - aboutage d'éléments calibrés pour obtenir les longueurs souhaitées pour le panneau à fabriquer, - collage latéral d'éléments calibrés de 20 x 2 pour constituer des couches pleines, - collage d'éléments calibrés de 8 x 8 ou 4 x 4, espacés de 16 mm sur une couche pleine, pour constituer une couche creuse de type A, - collage d'une deuxième couche pleine sur ladite couche creuse, - collage d'une couche creuse de type B, puis d'une couche pleine, puis d'une couche creuse de type C, puis d'une couche pleine, puis d'une couche creuse de type D, puis d'une couche pleine. 7 L'épaisseur globale obtenue pour le panneau est de 26 mm. Une telle épaisseur peut être adaptée pour une cloison entre deux pièces d'un même logement, ou comme revêtement intérieure d'un mur, en vue de l'amélioration de son isolation. Selon un autre mode de réalisation, on peut ajouter une deuxième série de couches creuses A, B, C, D, ce qui donne un panneau d'épaisseur globale de 50 mm. On peut bien sûr continuer et obtenir l'épaisseur souhaitée, selon la performance globale d'isolation thermique ou phonique, ou d'inertie thermique recherchées, et réaliser par exemple un panneau d'épaisseur 242 mm avec 10 occurrences de couches creuses A, B, C et D. La densité globale d'un tel panneau est d'environ la moitié de la densité du bambou plein, donc de l'ordre de 0,3 - 0,4, ce qui permet de disposer de panneaux très légers, même en grande dimension. Un tel panneau présente un aspect de bambou usiné, assez proche d'un aspect bois usiné, qui peut constituer une surface finie pour un intérieur ou extérieur de bâtiment, pourvu qu'on y applique les traitements requis pour résister à l'humidité, aux champignons, ainsi que d'autres résistances réglementaires ou souhaitées. On peut aussi y adjoindre des couches compètes, par exemple pour résister au feu. Un tel panneau permet sans difficulté l'accrochage de tableaux ou d'accessoires qu'on souhaite accrocher au mur. En effet pour les petites vis, pour tableau par exemple, deux couches pleines d'épaisseur 2 mm successives suffisent à leur tenue. Pour les accrochages de meubles, il faudra prévoir des vis d'au moins 8 mm. En effet les décalages et croisement de couches font qu'il reste entre les éléments calibrés de couche creuse, au maximum des carrés de 6 x 6 mm. En utilisant des vis de 8 mm au minimum, on est certain de s'accrocher au moins partiellement aux éléments calibrés de couche creuse, et donc de donner une très bonne résistance à une telle fixation. Les avantages de la présente invention résident en particulier en ce qu'elle propose un panneau aux propriétés isolantes surprenantes, et très léger, tout en étant un panneau pouvant constituer un mur fini, sans nécessité ni de l'entourer d'une structure mécanique, comme le nécessitent les bons isolants connus, comme la laine de verre ou de roche, ou encore le polystyrène, ni d'y appliquer R 8 une couche de finition. La présente invention apporte donc un progrès très important pour l'industrie du bâtiment, pour répondre au besoin de construire des bâtiments aux bonnes performances isolantes, avec une facilité de mise en oeuvre sans précédent. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des structures particulières, elle n'y est nullement limitée et on peut y apporter de nombreuses variantes. Les combinaisons des différentes réalisations représentées sur les dessins ou décrites ci-dessus ne sortent pas du cadre de l'invention. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques 10 mentionnées dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et n'en limitent aucunement la portée. REVENDICATIONS1. Panneau (1) d'isolation multicouche, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une couche pleine (2), et une couche creuse (3) constituée d'éléments calibrés (4) espacés entre eux de sorte que la somme des volumes des éléments calibrés de ladite couche constitue moins de la moitié du volume de ladite couche. 2. Panneau selon la revendication précédente, dans lequel lesdits éléments calibrés (4) sont des éléments usinés en bambou. 3. Panneau selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite couche creuse (3) présente une épaisseur de moins de 16 mm, de préférence moins de 10 mm. 4. Panneau selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite couche pleine (2) est constituée d'éléments usinés de bambou de section rectangulaire, disposés adjacents entre eux. 5. Panneau selon l'une des revendications précédentes comprenant au moins deux couches creuses (3) séparées par une couche pleine (2), et présentent des éléments calibrés (4) parallèles et décalés. 6. Panneau selon l'une des revendications précédentes, comprenant au moins deux couches creuses (3) séparées par une couche pleine (2), dont l'une présente des éléments calibrés (4) perpendiculaires à ceux de l'autre. 7. Panneau selon l'une des revendications précédentes, comprenant une suite de couches constituée de : une couche pleine (2), une première couche creuse (A), une couche pleine (2), une deuxième couche creuse (B) dont les éléments calibrés (4) sont parallèles et décalés par rapport à la première couche creuse (A), une couche pleine (2), une troisième couche creuse (C) dont les éléments calibrés (4) sont perpendiculaires par rapport à la première couche creuse (A), une couche peine (2), et une quatrième couche creuse (D) dont les éléments calibrés (4) sont parallèles et décaléspar rapport à la troisième couche creuse (C). 8. Procédé de fabrication d'un panneau selon l'une des revendications précédentes, et comprenant les étapes suivantes : - collage latéral d'éléments calibrés pour constituer une couche pleine, - collage d'éléments calibrés espacés sur ladite couche pleine, pour constituer une couche creuse - collage d'une autre couche pleine sur ladite couche creuse. 9. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, et comprenant en outre les étapes suivantes : - découpe de tubes de bambou (6) - création d'une surface plane sur une face du tube, par exemple par rabotage - traçage d'un premier élément calibré, dont l'une des grandes faces correspond à ladite surface plane, - traçage d'éléments calibrés adjacents au premier élément calibré. - découpe approximative de l'enveloppe globale des éléments calibrés tracés, - découpe définitive de chaque élément calibré tracé - on recommence l'opération tant qu'il reste suffisamment de matière du tube. 10. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, et comprenant en outre l'étape d'aboutage d'éléments calibrés pour obtenir les longueurs souhaitées pour le panneau à fabriquer.25