Brevet FR3009323A1 — publié le 20150206

Panneau multicouche résistant au feu, comportant un isolant et une barrière La présente invention porte sur un panneau multi-couches, résistant au feu, utilisable pour la réalisation de portes intégrées notamment dans des blocs portes 5 coupe-feu, des façades de gaines techniques coupe-feu ou pour la réalisation de portillons de trappes de visite coupe-feu. Les panneaux résistants au feu font constamment l'objet d'améliorations en vue d'augmenter leur durée de tenue au feu. Toutefois, cette augmentation de la durée de tenue au feu s'accompagne généralement d'une augmentation importante de 10 leur épaisseur, de leur poids ou encore de leur prix. Les panneaux résistants au feu connus en l'état de la technique sont d'abord le panneau fibre de bois (MDF) ainsi que le panneau sandwich combiné fibre de bois (MDF) sur fibre de lin ou aggloméré de bois avec alaises bois. Le premier est simple à mettre en oeuvre, le second plus complexe et les deux permettent la 15 fixation de moyens de fermeture de porte de type serrure et charnières. Cependant, pour résister au feu pendant 30 minutes, ils doivent présenter une épaisseur courante d'environ 40 mm. Cette épaisseur est incompatible avec une installation en applique, ferrage invisible, sur un cadre menuisé, configuration généralement utilisée pour des placards en agencement. 20 Le document FR2 849 460 divulgue un panneau composite, composé d'une âme en matériau à base de plâtre ou de gypse renforcé de fibres, et deux parements en fibres de bois, formant un sandwich d'une épaisseur totale de 25 mm. Ce panneau est effectivement moins épais que le standard de 40 mm et il passe avec succès le test de résistance au feu à 30 minutes. Cependant, il présente 25 l'inconvénient d'avoir des chants friables, caractérisant une dureté et une cohésion insuffisantes du matériau d'âme à base de plâtre ou gypse, le corollaire étant une mauvaise tenue du collage dans le temps entre l'âme et les parements du panneau sandwich (fibre, plâtre, fibre). Il a par ailleurs un poids au m2 supérieur à 25 Kg au m2, ce qui est assez élevé. 30 Le document FR2 897 883 divulgue un panneau composite d'épaisseur totale 34 mm avec une âme épaisse de 25 mm mais très légère, en perlite expansée. Néanmoins ce matériau présente des faiblesses de tenue mécanique, et oblige à y adjoindre des alaises sur lesquelles pourront être fixées notamment les charnières. Cela rend le procédé de fabrication de portes plus complexe, comme celui de la porte classique à base de fibre de lin qui doit être renforcée sur les rives par des alaises en bois. On connaît également le document FR 2 943 698 qui décrit un panneau sandwich résistant au feu et constitué d'au moins une âme disposée entre deux parements à base de fibres de bois. L'âme est constituée d'un matériau à base de ciment renforcé de fibres. On connaît également le document FR 2 943 699 qui décrit un panneau sandwich résistant au feu et constitué d'au moins une âme disposée entre deux parements à base de fibres de bois. L'âme est constituée d'un matériau à base de silicate renforcé de fibres. La réalisation de panneaux résistants au feu nécessite par conséquent d'utiliser une association de couches et de matériaux particuliers pour atteindre les performances recherchées. Ces matériaux présentent souvent un coût non négligeable dans la fabrication de ces panneaux. L'objet de la présente invention vise à développer un panneau d'isolation acoustique et/ou thermique, résistant au feu au moins 30 minutes selon les 20 critères de la norme NF EN 1634-1 (E11 deux sens de feu). Un autre objet de la présente invention vise à proposer un panneau d'épaisseur égale ou inférieure à 25 mm pour être compatible avec une mise en oeuvre en applique (selon l'esthétique communément admise et/ou les caractéristiques habituelles des systèmes de charnières invisibles classiquement utilisées en 25 applique), mais moins lourd que les inventions antérieures, tout en ayant un chant dur non friable et aussi une bonne résistance à l'arrachement des systèmes de fixation mécanique, pendant l'usage normal du produit ou pendant et après un incendie. Un autre objet de la présente invention vise à proposer un panneau d'épaisseur 30 égale ou inférieure de préférence à 25 mm, mais dont la résistance au feu est prioritairement de plus de 60 minutes ou un panneau d'épaisseur inférieure de préférence à 35 mm, et dont la résistance au feu est de plus de 120 minutes Un autre objet de la présente invention vise à proposer un panneau avec les performances précitées et dont le coût des matériaux constitutifs est sensiblement réduit. La plupart des panneaux, comme ceux mentionnés en introduction, présentent un certain nombre d'inconvénients et ne permettent pas d'atteindre toutes les performances recherchées. En particulier ils proposent tous une structure symétrique, en général une couche en un matériau incombustible entouré de deux parements en bois ou MDF. C'est par une première démarche inventive que le demandeur a réalisé, suite à un grand nombre d'essais à structure symétrique comme indiqué ci-dessus, quelques essais avec exclusivement deux couches, une couche en MDF, et une couche en un matériau incombustible. Les premiers essais ont été faits, avec la couche en matériau incombustible côté feu, ce qui a permis d'obtenir une tenue au feu comparable aux panneaux à structure symétrique de même épaisseur, et surtout de constater que le panneau restait sensiblement plan pendant la durée de l'essai, ce qui est très surprenant pour une structure non symétrique. Par une deuxième démarche inventive, le demandeur à effectué quelques essais avec la couche en MDF côté feu, et de manière totalement surprenante la tenue au feu est nettement supérieure dans ce sens. L'invention propose donc un panneau multicouches d'isolation acoustique et/ou thermique, utilisable notamment pour la réalisation de portes intégrées dans des blocs porte coupe feu ou des façades de gaines techniques coupe feu ou pour la réalisation de portillons de trappe de visite coupe feu, ledit panneau étant particulier en ce qu'il est constitué d'exactement deux couches assemblées au moyen d'un liant, de préférence par collage, un isolant en un matériau isolant, ledit matériau étant également structurel de sorte à supporter les contraintes mécaniques subies par le panneau lors de son utilisation habituelle, et une barrière en un matériau incombustible, ledit matériau incombustible étant également structurel, de sorte à supporter le poids du panneau pendant un feu venant du côté dudit isolant pendant une durée prédéterminée. Grâce à ces dispositions, on obtient un panneau très résistant pour un coût très modéré, grâce au fait qu'il n'y a que deux couches à assembler. L'isolant doit être une couche isolante pour protéger le plus longtemps possible la barrière du feu, et il doit être structurel, pour supporter quasiment seul les contraintes d'utilisation normale, permettant ainsi de réduire le plus possible l'épaisseur de la barrière, généralement plus onéreuse et supporter les charnières permettant d'attacher les portes à un cadre ; les matériaux isolants tels que la laine de verre, laine de roche ou perlite expansée ne conviennent pas. La barrière doit être une couche incombustible pour jouer son rôle de maintien de l'isolant pendant un feu, et également structurel, pour porter l'isolant, et se porter elle même, sans se consumer pour maintenir aussi une étanchéité aux fumées pendant la durée du feu. Toutefois cette contrainte mécanique est bien moins élevée que pour l'isolant, étant donné que pendant un feu la porte se trouve en position fermée, supportée par son cadre. Cela permet la moindre épaisseur de la barrière par rapport à l'isolant. Par une troisième démarche inventive, le demandeur à imaginé compléter le panneau pour le rendre résistant au feu dans les deux sens, ce qui donne à 20 nouveau un panneau symétrique, mais comprenant dans les deux sens une suite de couches isolant / barrière. Le document W02011124292 divulgue un panneau de structure composé d'une couche isolante non structurelle en perlite expansée, entourée de deux couches barrières en plâtre ou ciment. Les exemples cités donnent des épaisseurs de 25 panneaux supérieurs à 155mm, dont la fonction principale est l'isolation thermique. Toutefois l'isolant en perlite expansée ne remplit aucune fonction mécanique, et a besoin des deux barrières pour se maintenir. L'invention propose donc également un panneau multicouches d'isolation acoustique et/ou thermique, utilisable notamment pour la réalisation de portes 30 intégrées dans des blocs porte coupe feu ou des façades de gaines techniques coupe feu ou pour la réalisation de portillons de trappe de visite coupe feu, ledit panneau étant particulier en ce qu'il constitué d'au moins trois couches assemblées au moyen d'un liant, de préférence par collage, un isolant en un matériau isolant, ledit matériau isolant étant également structurel de sorte à supporter les contraintes mécaniques subies par le panneau lors de son utilisation habituelle, entouré de deux barrières en un matériau incombustible, ledit matériau incombustible étant également structurel, de sorte que la barrière éloignée du feu supporte le poids du panneau pendant un feu venant du côté dudit isolant pendant une durée prédéterminée. Un tel panneau permet de fabriquer une porte avec une excellente tenue au feu dans les deux sens de feu, la première couche, la barrière, au feu jouant un rôle de retardateur, la deuxième couche, l'isolant, protégeant ensuite la deuxième barrière qui à son tour maintient l'isolant en place pendant le feu. Les matériaux incombustibles sont classifiés dans la rubrique MO de la norme NF P.92.507 selon la classification française et dans les rubriques Al et A2-sl-d0 de la classification européenne définie dans la réglementation technique 2005. Selon d'autres caractéristiques : - ledit isolant peut présenter une épaisseur au moins double de celle de ladite barrière, de préférence au moins 12mm, permettant ainsi une protection significative de la barrière, - ledit isolant peut être en un matériau à base de bois ou de cellulose, de préférence un MDF, matériau facile à mettre en oeuvre pour ce type d'application ; un autre matériau possible est par exemple un OSB, matériau fait par collage de particules de bois. - ladite barrière peut présenter une épaisseur de moins de 6mm, épaisseur suffisante pour maintenir l'isolant en place pendant sa combustion, - le matériau incombustible peut présenter une conductivité thermique inférieure à 1 W/m.K., contribuant ainsi à la résistance thermique globale du panneau, - ledit matériau isolant peut présenter une conductivité thermique inférieure à 0,5 W/m.K. et de préférence inférieure à 0,2 W/m.K, permettant ainsi de protéger au mieux la barrière, - ledit matériau incombustible peut être un matériau à base de ciment, de ciment de magnésie, de plâtre, de gypse, de silicate, tous ces matériaux étant ordinaires, ou renforcés de fibres, constituant des matériaux incombustibles et structurels bien adaptés à une telle application, au contraire d'autres matériaux incombustibles comme par exemple la laine de verre, - ledit panneau peut comprendre exactement trois couches, lesdites barrières entourant ledit isolant, constituant ainsi une solution simple et économique, - ledit panneau peut comprendre deux parements de part et d'autre des barrières, en particulier des parements en un matériau à base de fibres de bois, permettant ainsi d'améliorer encore la durée de tenue au feu. Un tel panneau permet par ailleurs d'obtenir un chant dur, non friable dans le temps, et une excellente tenue mécanique par vissage des accessoires de fixation (charnières, crémones, gâches, équerres, ...) non seulement en usage normal à froid, mais également pendant et après un incendie (simulé par la référence au protocole de la norme NF EN 1634-1). Selon un exemple de réalisation du panneau conforme à l'invention, le matériau à base de ciment ou de plâtre est renforcé par des fibres, du genre fibres de cellulose. Les fibres se présentent par exemple sous forme pulvérulente. Les fibres peuvent aussi être longues sous forme tissée ou non tissée. D'autres avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un exemple de réalisation illustré par le dessin des figures 1 et 2 parmi lesquelles : - la figure 1 représente une vue en perspective d'un panneau isolant / barrière selon l'invention, - la figure 2 illustre un exemple de réalisation d'un panneau barrière / isolant / barrière selon l'invention. Selon un premier mode de réalisation représenté à la figure 1, le panneau selon l'invention présente un isolant 1 sous la forme d'une couche isolante structurelle, par exemple en MDF, assez épaisse, et une barrière 2, couche fine en matériau incombustible, par exemple en plâtre ou en ciment. Selon les épaisseurs retenues, le panneau selon l'invention est résistant au feu E11, 1 sens de feu, MDF côté feu, plus de 30 minutes, ou même plus de 45 minutes. Avec des épaisseurs suffisantes, il peut être résistant au feu E12, 2 sens de feu, plus de 30 minutes. Selon un deuxième mode de réalisation représenté à la figure 2, le panneau selon l'invention présente deux barrières 2, entourant un isolant 1 en un matériau isolant et structurel, par exemple en MDF, plus épais. Selon les épaisseurs retenues, ce panneau est résistant au feu E12, 2 sens de feu, plus de 30 minutes, ou même plus de 45 minutes. Les caractéristiques mécaniques des deux barrières 2 et de l'isolant 1 permettent d'éviter la mise en place d'alaises. Les barrières 2 sont réalisées par exemple avec un matériau à base de ciment, de silicate, d'un mélange d'oxyde et de chlorure de magnésium encore appelé ciment de magnésie, de gypse ou de plâtre. Etant donnée la dureté des barrières 2, un panneau selon l'invention peut être peint ou stratifié sur le chant 3, et l'on obtient une esthétique durable dans le temps. Les exemples qui suivent décrivent des panneaux selon l'invention avec une épaisseur d'environ 25 mm, un poids au m2 inférieur à 24 Kg ou une densité globale inférieure à 950 kg/m3. A titre d'exemple, le panneau conforme à l'invention comprend un isolant 1 d'épaisseur 22mm en MDF, et une barrière 2 d'une épaisseur de 3 mm en ciment de magnésie, appellation utilisée pour un mélange de chlorure de magnésium et d'oxyde de magnésium. Un tel panneau résiste au feu (à une flamme normalisée) pendant une durée supérieure à 45 minutes dans le sens MDF au feu, et 30 minutes dans le sens ciment de magnésie au feu. Un autre exemple consiste à donner une épaisseur de 4 mm à la barrière 2, et 21 mm à l'isolant 1, ou 6mm à la barrière 2, et 19mm à l'isolant 1. Les résultats sont similaires. Le matériau MDF, encore appelé médium de « medium density fiber » est un matériau à base de fibres de cellulose, permettant de proposer des panneaux structurels avec une bonne planéité et une bonne durabilité. Ce matériau est bien adapté pour l'isolant 1 selon l'invention. Le matériau OSB, constitué de particules de bois collées peut convenir également. Pour la présente invention, il est important de disposer une assez forte épaisseur d'isolant 1 (par exemple le MDF). Son rôle est tout d'abord de reprendre les contraintes de supportage, d'impact, de tenue des charnières, pendant toute la vie de la porte constituée de ce panneau. Dans le cadre de la présente invention, on entend par « structurel » la propriété d'un matériau d'être capable de résister à de tels efforts mécaniques et d'assurer la tenue d'une porte, en situation normale pour l'isolant, et en situation de feu pour la barrière. Il est clair que des matériaux très isolants comme la laine de verre, laine de bois ou encore perlite expansée ne conviennent pas dans le cadre de la présente invention, ne pouvant pas être considérés comme des matériaux structurels dans ce sens. La barrière 2 est nettement plus fine, les efforts mécaniques à supporter pendant un feu étant bien plus faibles, essentiellement du fait que la porte reste en position fermée. Pendant un incendie, ou un essai au feu, MDF au feu, le MDF se consume petit à petit. S'il est tout seul, il arrive assez vite à un état où il ne se tient plus, et s'effondre. La barrière 2 le maintient en place pendant qu'il se consume, lui permettant de remplir son rôle d'isolant et de résistance au feu pendant bien plus longtemps. La barrière 2 assure par ailleurs l'étanchéité aux fumées que l'isolant 1 en MDF n'assure plus. Le MDF, lui, protège la barrière 2 du feu, d'autant plus longtemps qu'il reste en place, et ne s'effondre pas. De manière surprenante, les charnières de fixation des portes, attachées au MDF, tiennent plus longtemps aussi, probablement du fait que les parties de MDF tenant les charnières sont également maintenues par la barrière 2. A titre de comparaison, un panneau de MDF seul de 22mm ne tient pas à un essai au feu normalisé de 15 minutes. Il lui faut pour cela une épaisseur minimale de 25mm, et pour tenir 30 minutes, il faut 40mm. Cela illustre bien l'apport surprenant de la barrière 2, même d'une épaisseur de 3mm seulement, en particulier lorsque la barrière 2 est protégée du feu par l'isolant 1. Quand on fait l'essai au feu avec la barrière 2 au feu, la barrière 2 n'est pas protégée par le bois, et se détériore assez rapidement, laissant le MDF seul résister ensuite tant qu'il peut. La barrière 2 joue alors un rôle de retardateur pour le MDF, qui améliore les performances par rapport au MDF seul, mais dans une moindre mesure. Pour obtenir des panneaux tenant 60 minutes à l'essai normalisé à un sens de feu, on peut par exemple disposer un isolant 1 de 25mm, et une barrière 2 de 5 4mm, ou alors un isolant 1 de 22mm, et une barrière 2 de 6mm. Pour obtenir selon l'invention une bonne résistance au feu dans les deux sens de feu, il est proposé une structure de type barrière 2 / isolant 1 / barrière 2. On obtient ainsi dans chaque sens de feu, la succession d'une barrière 2 d'abord, qui sert de retardateur, ensuite d'un isolant 1 assez épais, par exemple en MDF suivie 10 d'une barrière 2 qui la maintient en place pendant la durée d'un essai au feu ou d'un incendie, tout en étant protégée du feu par l'isolant 1. A titre d'exemple, le panneau conforme à l'invention comprend un isolant 1 d'épaisseur 19mm en MDF, et deux barrières 2 d'une épaisseur de 3 mm en ciment de magnésie. Un tel panneau résiste au feu (à une flamme normalisée) 15 pendant une durée supérieure à 45 minutes dans les deux sens de feu. On peut là aussi passer l'épaisseur des barrières 2 à 4 ou 6mm, et réduire l'isolant 1 à 16 ou 12mm, sans changer significativement les résultats. Néanmoins il faut laisser une forte épaisseur à l'isolant 1, par exemple au moins le double de l'épaisseur de chacune des barrières 2, pour profiter de l'effet combiné de la 20 protection formée par l'isolant 1 même partiellement consumé pour la barrière 2, et du maintien par la barrière 2 de cet isolant 1 partiellement consumé. En dessous de telles épaisseurs, les barrières 2 ne sont plus protégées, et n'offrent plus que leur propre résistance au feu. En outre les contraintes mécaniques auxquelles la porte doit résister en utilisation normale (tenue par les charnières en 25 position ouverte et pendant l'ouverture et la fermeture, impact par claquement de la porte, ou d'un objet ou d'une personne) sont bien plus importantes que les contraintes mécaniques auxquelles elle doit résister pendant un feu, essentiellement du fait qu'alors la porte est forcément en situation fermée. Pour cette raison également, l'isolant doit être bien plus épais que les barrières. 30 Pour obtenir des panneaux tenant à 60 minutes à l'essai normalisé aux deux sens de feu, on peut par exemple disposer un isolant 1 en MDF de 22mm, et deux barrières 2 de 4mm, ou alors un isolant 1 en MDF de 19mm, et deux barrières 2 de 6mm. On peut aussi ajouter deux parements de part et d'autre des barrières 2, pour former un sandwich symétrique à cinq couches, l'isolant 1 étant au centre. 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 décrites ci-dessus ne sortent pas du cadre de l'invention. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et n'en limitent aucunement la portée.10 REVENDICATIONS1. Panneau multicouches d'isolation acoustique et/ou thermique, utilisable notamment pour la réalisation de portes intégrées dans des blocs porte coupe feu ou des façades de gaines techniques coupe feu ou pour la réalisation de portillons de trappe de visite coupe feu, ledit panneau étant caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins trois couches assemblées au moyen d'un liant, de préférence par collage, un isolant (1) en un matériau isolant, ledit matériau isolant étant également structurel de sorte à supporter les contraintes mécaniques subies par le panneau lors de son utilisation habituelle, entouré de deux barrières (2) en un matériau incombustible, ledit matériau incombustible étant également structurel, de sorte que la barrière (2) éloignée du feu supporte le poids du panneau pendant un feu venant du côté dudit isolant (1) pendant une durée prédéterminée. 2. Panneau selon la revendication précédente, dans lequel ledit isolant (1) présente une épaisseur au moins double de celle de ladite barrière (2), de préférence au moins 12mm. 3. Panneau selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit isolant (1) est en un matériau à base de bois ou de cellulose, de préférence un MDF. 4. Panneau selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite barrière (2) présente une épaisseur de moins de 6mm. 5. Panneau selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit matériau incombustible présente une conductivité thermique inférieure à 1 W/m.K. 6. Panneau selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit matériau isolant présente une conductivité thermique inférieure à 0,5 W/m.K. et de préférence inférieure à 0,2 W/m.K. 7. Panneau selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit matériau incombustible est un matériau à base de ciment, de ciment de magnésie, de plâtre, de gypse, ou de silicate, tous ces matériaux étant ordinaires, ou renforcés de fibres. 8. Panneau selon la revendication 2, comprenant exactement trois couches, lesdites barrières (2) entourant ledit isolant (1). 9. Panneau selon la revendication 2, comprenant deux couches de parement de part et d'autre des barrières (2), en particulier des parements en un matériau à base de fibres de bois.