Brevet FR2989021A1 — publié le 20131011

PANNEAU COMPOSITE DE TYPE SANDWICH [1] La présente invention concerne des panneaux composites de type panneau sandwich, destinés à l'isolation thermique et/ou acoustique et /ou phonique. L'invention est notamment applicable à l'exécution de parois de bâtiments telles que couvertures de vérandas ou autre extensions de bâtiments, bardages, murs légers ainsi qu'aux parois de conteneurs et de caisses de véhicules de transport de marchandise, etc. [2] Dans leur application, aux domaines susmentionnés, les panneaux de types sandwich sont appelés à délimiter des espaces entièrement clos (par exemple : conteneurs) ou partiellement clos (par exemple : vérandas). Pour cette raison, dans la suite de la description et dans les revendications, le parement orienté vers l'extérieur de l'espace considéré sera appelé « parement externe », tandis que le parement situé du côté intérieur sera appelé « parement interne ». [3] Dans leur mode de réalisation le plus simple, les panneaux composites de type sandwich comprennent une âme isolante généralement constituée d'une mousse plastique rigide, prise entre deux parements formés par des feuilles ou plaques rigides, par exemple réalisées en acier ou en aluminium, ou en bois agglomérés, ou autres. [4] Il est connu de combiner la plaque de mousse plastique rigide de ces panneaux à une (FR 2780334) ou plusieurs (FR2816240) couches de matières présentant des propriétés d'isolation thermique et/ou phonique et/ou acoustique spécifiques, de sorte à constituer une âme isolante composite. Dans le document FR 28 16240, cette âme composite isolante comprend, par exemple, un matériau lourd viscoélastique, une mousse rigide plastique et une couche de matériau aérifère. [5] On connait aussi des panneaux sandwich dont l'âme comprend une plaque de mousse plastique rigide dotée d'une pluralité d'alvéoles traversantes (FR2929168) ou non traversantes (FR2816240). Les vides constitués par ces alvéoles participent à l'isolation thermique et/ou phonique et/ou acoustique des panneaux. Dans certains cas, les alvéoles de l'âme sont remplies par un matériau doté de qualités d'isolation spécifique présentant des qualités d'absorption acoustique. [006] Toutes ces réalisations ont pour inconvénients : - Sur un plan général : des performances d'isolation qu'il apparait souhaitable d'améliorer ; Sur un plan mécanique : une résistance médiocre aux phénomènes de poinçonnement et de flexion, ainsi qu'une grande sensibilité à l'effet bilame ; - Sur le plan de l'encombrement : une épaisseur de l'âme isolante trop importante pour être efficace ; Sur le plan thermique : les panneaux ont un lambda de conductivité très élevé ; Sur le plan acoustique : ils génèrent un phénomène de résonnance de leur face externe sous l'effet des ondes sonores ou lors des chocs dus à l'impact de gouttes de pluie et de grêlons sur les panneaux de couverture [7] Un but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en améliorant, sur un plan général, les performances d'isolation phonique et/ou acoustique et/ou thermique des panneaux sandwich. [8] Selon l'invention, les buts visés sont atteints grâce à un panneau de type sandwich comportant une âme isolante constituée par une plaque de mousse rigide prise entre un parement externe et un parement interne rigide. Ce panneau sandwich est notamment remarquable en ce que le parement externe est recouvert d'un complexe membraneux antivibratile comprenant une membrane externe constituée d'une mince couche ou feuille de chlorure de polyvinyle (PVC) armée et/ou précontrainte, disposée et fixée sur une couche sous-jacente d'isolation acoustique. Ledit complexe membraneux anti-vibratile améliore sensiblement les performances d'isolation acoustique du panneau sandwich, grâce à une meilleure absorption des bruits d'impacts et des bruits roses. En effet, il dissipe les ondes sonores avant l'entrée en résonnance du parement externe qu'il recouvre. [9] Selon une autre disposition caractéristique très avantageuse, au moins le parement externe du panneau sandwich est constitué par un parement multicouche composite comprenant un mince noyau de matière plastique isolante disposé entre deux fines feuilles métalliques, ce noyau étant par exemple exécuté en polyéthylène basse densité (PE-BD). [10] L'apport de ce parement composite multicouche limite le phénomène de poinçonnement, évite le phénomène de bilame, améliore le comportement acoustique en supprimant le phénomène de résonnance et améliore l'isolation thermique. [11] Le parement interne du panneau sandwich peut également être constitué par un parement multicouche composite (3') comme indiqué précédemment. Le but de ces parements multicouches composites est d'améliorer la résistance mécanique, acoustique, thermique ainsi que de diminuer l'effet de bilame. [012] Sur le plan mécanique : l'apport de ce ou de ces panneaux multicouche composite limite les phénomènes de poinçonnements et augmente la résistance à la flexion. Le phénomène de bilame connu sur les panneaux sandwich classiques est fortement réduit par l'ajout de ces parements sur une âme isolante ; le principe étant d'empiler des sandwichs, augmentant ainsi la résistance à la déformation ; et le fait d'employer des épaisseurs nominales de métal très faibles pour la composition des parements multicouches composites, réduit fortement l'influence du delta T° qui génère l'effet bilame. [13] Sur le plan du poids : l'apport de ces parements multicouches composites permet une diminution significative du poids, à épaisseur égale, par rapport à un panneau sandwich comportant des parements métalliques traditionnels. [14] Sur le plan thermique : le remplacement d'un parement métallique aluminium par ledit parement multicouche composite permet d'obtenir un lambda de conductivité thermique plus faible ; cela résulte notamment du lambda du noyau en PE-BD qui est 0,34W/mK, par rapport à celui de l'aluminium qui est de 166W/mK. [15] Sur le plan de l'isolation phonique : l'apport de ce ou de ces parements multicouches composites améliore le comportement acoustique des panneaux en évitant le phénomène de résonnance obtenu avec les parements métalliques légers traditionnels. [16] Sur le plan de la mise en oeuvre : L'emploi de panneaux faisant appel à ce type de parement multicouches composite, facilite grandement la mise en oeuvre de ces derniers du fait de leur grande résistance au poinçonnement. Ce qui évite les remplacements de panneaux endommagés lors de la manutention et de leur mise en place. [017] Sur le plan des couleurs : Il est possible d'employer des parements de couleurs sombres directement sur le noyau isolant du panneau du fait que le parement composite multicouche comprend lui-même un noyau isolant qui a une tenue en température suffisante pour supporter les gradients thermiques de teintes sombres sous ensoleillement. Et de par ses caractéristiques de conductivité thermique, l'emploi de parements multicouches composites autorise le contact direct en sous-face d'un noyau isolant thermofusible de type polystyrène expansé ou polystyrène extrudé qui, en général, nécessite l'ajout d'un contreparement de protection thermique sous le parement métallique extérieur, leur tenue en température (environ 75°C) ne pouvant pas supporter des températures supérieures ni des temps de chauffe trop élevés. [018] Selon un autre mode d'exécution avantageux de l'invention, la plaque ou couche de mousse plastique rigide est munie d'une pluralité d'alvéoles non traversantes, ouvertes en direction du parement externe et fermées à leur extrémité opposée. [19] Cet agencement de la couche plastique rigide permet de diminuer le poids des panneaux sandwich qu'elle compose, tout en augmentant le lambda de l'isolant par la présence à l'intérieur du réseau alvéolaire d'une lame d'air stable. [20] Selon une variante d'exécution, les alvéoles ménagées dans la plaque de la mousse plastiques rigides sont traversantes. [21] Selon une disposition caractéristique de l'invention, l'âme isolante comprend une couche viscoélastique, de préférence constituée par une couche d'éthylène-propylène-diène monomère (EPDM), disposée entre le parement externe et la plaque rigide de mousse plastique, cette couche permettant d'affaiblir les bruits d'impacts et bruits aériens. [022] Selon un autre mode de mise en oeuvre, l'âme isolante comprend une couche de polyéthylène réticulé dont la fonction est d'agir sur la transmission acoustique des ondes sonores, de par l'effet ressort. Son épaisseur peut aller de 2 mm à 5 mm, voire plus. Sa plage de densité peut aller de 30 à 80kg/m3. [023] Selon un autre mode d'exécution, l'âme isolante comprend une couche de polypropylène alvéolaire disposée entre le parement externe et la couche de mousse plastique rigide. La fonction de ladite couche de polypropylène alvéolaire est d'agir sur la transmission des ondes sonores (la pluralité de couches, d'épaisseurs, de densités et de structures permet l'augmentation de l'atténuation des bruits d'impacts et des bruits aériens). Son épaisseur va de 2 mm à 5 mm, voire plus. [024] Selon une disposition caractéristique avantageuse de l'invention, l'âme isolante du panneau sandwich selon l'invention comprend une couche d'EPDM, une couche de polyéthylène réticulé et une de polypropylène alvéolaire et une plaque de couche de mousse plastique rigide. [025] De manière préférée, les couches d'isolation indiquées dans le paragraphe [024] précédent sont disposées dans l'ordre ci-dessus en partant du parement externe. [26] L'avantage de ce mode de réalisation d'une âme isolante comprenant une couche d'EPDM, une couche de polyéthylène réticulé et une de polypropylène alvéolaire et une plaque de couche de mousse plastique rigide est de cumuler un effet masse/ressort. Celui-ci étant performant par rapport à la réduction du phénomène de résonnance et de transmission des ondes sonores au travers du panneau. [27] Il existe encore un autre mode de réalisation de l'invention selon lequel la face interne de la plaque de mousse plastique rigide de l'âme qui se trouve en contact avec le parement interne comporte des zones munies d'évidements, tandis que le parement interne comporte des zones de perforations disposées en regard de ces zones d'évidements. [28] De préférence, lesdites zones de perforations sont organisées sous forme de bandes parallèles espacées. [29] Dans une certaine disposition caractéristique de l'invention, les évidements sont remplis de matériaux d'isolation phonique avantageusement constitués par une mousse à cellules ouvertes. [30] Le panneau sandwich selon l'invention, a notamment pour avantages de : / Augmenter la résistance au phénomène de poinçonnement et de flexion ; / Réduire l'effet bilame ; / Diminuer fortement l'influence du delta T° qui génère l'effet bilame ; / Laisser la possibilité de diminuer significativement l'épaisseur des panneaux ; / Diminuer le lambda de conductivité thermique ; / Supprimer le phénomène de résonnance connu sur les parements métalliques traditionnels [031] Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels : La figure 1A est une vue en perspective d'une portion de panneau sandwich exécuté selon un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue en perspective d'une portion de parement composite multicouche. La figure 3 est une vue éclatée de ce parement. La figure 4 est une vue en coupe dudit parement. La figure 5 A est une vue en perspective d'une portion de panneau sandwich exécuté selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. La figure 6A est une vue en perspective d'une portion de panneau sandwich exécuté suivant un troisième mode de réalisation de l'invention. La figure 7A est une vue en perspective d'une portion de panneau sandwich exécuté suivant un quatrième mode de réalisation de l'invention. La figure 8 est une vue en perspective de la plaque de mousse plastique rigide constituant tout ou partir de l'âme du panneau sandwich. La figure 9 est une vue de détail, en coupe et à plus grande échelle du panneau sandwich selon la figure 5, sur laquelle le complexe membraneux anti-vibratile n'est pas représenté. [032] D'autre part, les figures 1 à 9 représentent des panneaux composites de type sandwich de forme rectangulaire, mais on précise que le panneau selon l'invention pourrait avoir d'autres formes telles que carré, triangulaire, trapézoïdale, circulaire, etc. [033] On se réfère auxdits dessins pour décrire des exemples de réalisation intéressants, bien que nullement limitatifs, du panneau composite thermoacoustique selon l'invention. [034] : Dans la description qui suit et dans les revendications, les composants des panneaux qui remplissent les mêmes fonctions dans les différents modes d'exécutions illustrés sont désignés par les mêmes références, dans un but de concision. [035] Selon le mode d'exécution illustré en figure 1 A, le panneau sandwich la est constitué de manière connu en soit, d'un parement externe rigide 2 et d'un parement interne rigide 3 disposés de part et d'autre d'une âme isolante 4 constituée par une plaque de mousse en plastique rigide, par exemple exécutée en polystyrène expansé, expansé graphité, extrudé, mousse polyuréthane, mousse de PVC rigide, ou tout autre mousse plastique rigide. [36] Selon une première disposition caractéristique de l'invention notamment illustrée sur la figure 1, au moins le parement externe 2 de ce panneau est recouvert d'un complexe membraneux anti-vibratile 5 comprenant une membrane externe constituée d'une mince couche ou feuille de chlorure de polyvinyle (PVC) armée et/ou précontrainte, ou d'un matériau doté de caractéristiques et performances équivalentes, disposée et fixée sur une couche sous-jacente d'isolation acoustique. [37] La couche sous-jacente d'isolation acoustique peut être constituée, par exemple : - par un voile non tissé de polyester adhésivé ou non ; - par un monocouche homogène de matière de synthèse, c'est à dire une mousse de PVC à cellules fermées ou non, ou une mousse de polyoléfine, ou une mousse de polyuréthane (PE), présentant une densité comprise entre 20 et 200 kg/m3; - par un multicouche formé par la superposition d'une couche de mousse de PVC ou de polyoléfine ou de polyuréthane et d'un voile non tissé de polyester adhésivé ou non. [38] Selon une autre importante disposition caractéristique, au moins le parement externe du panneau est constitué par un parement multicouche composite comprenant un noyau plastique 6 disposé entre deux fines feuilles métalliques 7 et 8. [39] Le noyau plastique 6 peut présenter une épaisseur de l'ordre de 1mm et il est préférentiellement exécuté en polypropylène. D'autre part, les feuilles métalliques 7 et 8 sont par exemple exécutées en aluminium et présentent une épaisseur de l'ordre de 1 à 20 4/10ème de mm. [40] Un tel parement multicouche composite présente une épaisseur de 1,2 et 3mm. [41] De manière préférée, le parement interne est également constitué par un parement multicouche composite identique à celui décrit ci-dessus. [42] Un tel parement est illustré par les figures 2 ,3 et 4. 25 [043] Les avantages obtenus par ces parements multicouches composites ont été exposés précédemment. [044] Selon un troisième mode de réalisation (figure 6A), l'âme isolante 4' du panneau sandwich 1C, prise entre les parements 2 et 3, est constituée par : - une couche de masse lourde viscoélastique 8, par exemple constituée par une 30 couche d'Ethylène Propylène diène monomère (EPDM) - une couche de polyéthylène réticulé 9 - une couche de polypropylène alvéolaire 10 - une couche de mousse plastique rigide 12 [45] De manière préférée, les différentes couches 8, 9, 10, 11 constituants l'âme composite du panneau sont disposées dans l'ordre ci-dessus à partir du parement externe. [46] Selon une autre disposition avantageuse de l'invention illustrée en figure 7 A, la face interne de la plaque de mousse plastique rigide 12 constituant tout ou partir de l'âme isolante 4" comporte des zones munies d'évidements 13, tandis que le parement interne comporte des bandes de perforations 14 en regard de ces zones d'évidements. Dans ce cas, le parement interne peut être constitué par un parement traditionnel formé d'une simple feuille métallique. [47] De manière préférée, lesdites zones d'évidements 13 sont constituées par de larges entailles parallèles espacées ménagées longitudinalement ou transversalement dans ladite face interne. [48] Lesdits évidements 13 peuvent, selon un mode d'exécution de l'invention, être remplis de matériaux d'isolation phonique 15, de préférence constitués par une mousse à cellules ouvertes. [049] Selon une autre disposition, illustrée sur les figures 1, 5 à 9 et en particulier sur la figure 9, la plaque de mousse plastique rigide 12 constituant tout ou partie de l'âme isolante est munie d'alvéoles non traversantes 16 débouchant sur la face externe de ladite plaque. Dans ce cas, une semelle isolante 12a se trouve ménagée entre le fond des alvéoles borgnes et la face interne de la plaque de mousse plastique rigide. Ces alvéoles 16 sont espacées et par exemple disposées en lignes et éventuellement en quinconce et positionnées les unes par rapport aux autre, de manière à constituer un réseau uniforme et homogène sur toute la surface. Elles peuvent présenter différentes géométries ou section, par exemple, une forme cylindrique, conique, rectangulaire, carré ou triangulaire. De manière préférée, elles sont orientées dans le sens de l'épaisseur de la plaque de mousse plastique rigide. Toutefois, selon une variante d'exécution possibles, elles pourraient être orientées perpendiculairement à l'épaisseur de la plaque c'est-à-dire parallèlement à la longueur ou à la largeur de celle-ci. [50] Lesdites alvéoles possèdent par exemple, les dimensions suivantes : - Diamètre : 25mm - Pas : 5mm, Profondeur : 40mm. [51] Dans une variante de réalisation possible les alvéoles pourraient être traversantes. [52] Le fond des alvéoles borgnes 16 se trouve séparé de la face interne de la plaque de mousse plastique isolante sont fermées, sur leur face interne, par une semelle isolante 12a de 10 mm d'épaisseur. [53] L'avantage de ces perforations de l'âme isolante est d'enclaver l'air pour augmenter le pouvoir d'isolation acoustique et/ou phonique et/ou thermique, le principe étant identique à celui du double vitrage. [54] Les différentes couches de matériaux constituant l'âme isolante des panneaux sont assemblées entre elles par collage de préférence au moyen d'adhésifs structuraux et de procédés bien connus de l'Homme de l'art. [55] Les panneaux sandwich faisant application de l'invention peuvent avoir une longueur comprise entre 2500 et 7500 mm et une largeur de l'ordre de 1200 mm. Leurs chants peuvent être munis des moyens habituels de jonctions, lesquels n'entrent pas dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS1. Panneau sandwich comprenant : un parement extérieur (2, 2') et un parement intérieur (3, 3'), disposés de part et d'autre d'une âme isolante (4,4') formée d'une ou plusieurs couches de matériaux d'isolation thermique et/ou acoustique et/ ou phonique, caractérisé en ce qu'au moins ledit parement externe (2,2') dudit panneau (1a, lb, lc, 1d) est recouvert d'un complexe membraneux anti-vibratile (5) comprenant une membrane externe constituée d'une mince couche ou feuille de chlorure de polyvinyle (PVC) armée et/ou précontrainte, disposée et fixée sur une couche sous-jacente d'isolation acoustique 2. Panneau de type sandwich selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un au moins des parements est un parement multicouche composite (2', 3') comprenant un noyau (6) de matière plastique isolante disposé entre deux feuilles métalliques (7, 8) 3. Panneau sandwich selon la revendication 2, caractérisé en ce que le parement multicouches composite est le parement externe (2') 4. Panneau sandwich selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les deux parements externe et interne, sont constitués par des parements multicouches composite (2', 3') 5. panneau sandwich selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'âme isolante (4') comprend une couche viscoélastique, de préférence constituée par une couche de masse lourde Ethylène Propylène- Diène Monomère (EPDM) (9) 6. panneau sandwich selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'âme isolante (4) comprend une couche de polyéthylène réticulé (10) 7. panneau sandwich selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'âme (4) dudit panneau comprend une couche de polyéthylène alvéolaire (11) 8. Panneau sandwich selon les revendications 5 à 7 caractérisé en ce que l'âme isolante (4'), prise entre les parements (2,2') et (3, 3') est constituée par : une couche de masse lourde viscoélastique (8) constituée par une couche d'Ethylène Propylène Diène Monomère (EPDM) (9) une couche de polyéthylène réticulé (10) une couche de polypropylène alvéolaire (11) - une plaque de mousse plastique rigide (12) 9. panneau sandwich selon la revendication 8, caractérisé en ce que les différentes couches de l'âme isolante (4, 4') sont disposées selon l'ordre ci-après à partir du parement externe (2,2') : - une couche viscoélastique pouvant être une couche de masse lourde EPDM (9), - une couche de polyéthylène réticulé (10), - une couche de polypropylène alvéolaire (11), - une plaque en mousse plastique rigide (12) 10. Panneau sandwich selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'âme isolante comprend une plaque de mousse plastique rigide (12) constituant tout ou partir de l'âme isolante (4") comportant, sur sa face interne, des zones munies d'évidements (13), tandis que le parement interne dudit panneau sandwich comporte des zones de perforations (14) en regard de ces zones d'évidements de la plaque de mousse plastique rigide 11. Panneau sandwich selon la revendication 10, caractérisé en ce que les zones d'évidements (13) de la face interne de la plaque de mousse plastique rigide sont constituées par des entailles parallèles espacées ménagées longitudinalement ou transversalement dans ladite face interne, tandis que le parement interne (3) dudit panneau comporte des bandes de perforations (14) en regard desdits évidements de la plaque de mousse plastique rigide 12. Panneau sandwich selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que lesdits évidements (13) de la plaque de mousse plastique rigide sont remplis d'un matériau d'isolation phonique (15), de préférence constitués par une mousse à cellules ouvertes 13. Panneaux sandwich selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dont l'âme isolante (4, 4', 4") comporte une plaque de mousse plastique rigide (12) constituant tout ou partie de ladite âme, caractérisée en ce que ladite plaque de mousse plastique rigide (12) est munie d'une pluralité de perforations ou alvéoles (16) non traversantes débouchant dans sa face externe 14. Panneau sandwich selon la revendication 13, caractérisé en ce que les alvéoles (16) sont non traversantes, orientées dans le sens de l'épaisseur de ladite plaque et débouchent dans la face externe de cette dernière 15. Panneau sandwich selon les revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'âme isolante dudit panneau est munie d'une pluralité de perforations ou alvéoles traversantes10