Brevet FR3058441A1 — publié le 20180511

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION: La présente invention porte sur un procédé (fig.9) de profilé composite thermoplastique (fig.4) assurant la fonction de joint d'étanchéité des menuiseries des bâtiments (fig.7), destiné à garantir, entre le cadre dormant fixe et les vantaux mobiles des menuiseries (fig.6) coulissantes, un jointoiement d'étanchéité maximale à l'air à l'eau et au vent des portes, fenêtres, porte-fenêtres, baies, volets roulants, et plus généralement des applications de fermeture du bâtiment coulissantes, tout en minimisant les forces de frottement et de coulissement entre ouvrants et dormants des menuiseries qui en sont équipées sur leur profilés verticaux (montants), horizontaux (traverses), ainsi que sur les profilés intermédiaires (chicanes) dans le cas de vantaux multiples. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE: L'étanchéité des menuiseries coulissantes extérieures, baies, portes et porte- fenêtres coulissantes, ainsi que volets roulants, est à ce jour assurée par des profilés d'étanchéité de trois technologies distinctes: les joints brosses (fig.1), les profilés thermo-plastiques extrudés (fig.2), et les joints à base de mousse enveloppée d'un film de polyéthylène souple (fig.3). Ces trois types de joints se présentent industriellement sous forme de bobines, plus rarement sous forme de longueurs pré-découpées. Joints brosses, profilés thermo-plastiques extrudés, et joints mousse sont tous trois constitués d'une partie statique dénommée pied, ou talon, ou encore semelle, permettant leur insertion et leur maintien dans une gorge (fig.5) aménagée sur le profilé receveur ( 42) des menuiseries coulissantes en aluminium, en bois, ou en PVC, et d'une partie dynamique assurant, grâce à son élasticité rémanente, par compression continue sur les profilés des montants (46) et des traverses (47) de la menuiserie, l'étanchéité à l'air à l'eau et au vent entre le châssis dormant et les vantaux ouvrants des menuiseries coulissantes (fig.7). a) Les joints brosses (fig.1) assurent l'étanchéité de la menuiserie grâce à un maillage tissé et arasé en brosse (1), de fils de polypropylène (PP) ou de polyamide (PA 6-6) constituant la partie dynamique du joint, de telle sorte que la longueur des poils résultant de la coupe est supérieure à l'espace à combler et à étancher, afin de maintenir une compression permanente entre le dormant et l'ouvrant. Un ou plusieurs films de polypropylène (2) complètent accessoirement 2 3058441 les performances en étanchéité de la partie dynamique, et sont dans ce cas fixés, dans le centre ou sur les côtés de la brosse, par soudage du ou des films sur le pied lorsque celui-ci est extrudé (4), ou par couture à travers la semelle dans le cas d'un pied tissé (3). 5 b) Les profilés thermo-plastiques extrudés (fig.2) résultent de l'extrusion mono-matière ou matières combinées d'élastomères thermo-plastiques (TPE), de polypropylène (PP), de polyéthylène téréphtalate basse densité (PET) ou haute-densité (PEND), ou de polychlorure de vinyle (PVC). Il existe une grande variété de formes et de géométries, ainsi que de combinaisons de matières de la partie 10 dynamique de ces profilés thermo-plastiques extrudés: formes de bulle, formes de lèvres, ou formes de languettes. Le processus d'extrusion fournit toutes les parties du profilé fini en continu, sans opération de reprise. c) Les joints de mousse (fig.3) polyuréthane (PUR) ou de mousse polypropylène enveloppée ou non d'un film polyéthylène : ils sont obtenus par 15 expansion et polycondensation d'un cordon de polyuréthane ou de polypropylène en phase liquide additionné d'un agent gonflant, expansé et durci en étuve tandis que la mousse de polyuréthane ou de polypropylène ainsi expansée est comprimée dans un moule extrudé et taillé pouvant intégrer un film de polyéthylène conditionné en rouleau et approvisionnant la chambre d'expansion du 20 moule de moussage, ce moule en ruban circulaire cheminant à travers l'étuve durant le processus complet d'expansion et de durcissement. Ces joints mousse intègrent généralement un pied (18) constitué d'une extrusion de polypropylène ou de polycarbonate, extrusion destinée à renforcer la rigidité du pied du joint. Ce pied profilé extrudé est produit indépendamment de la mousse filmée, mais est 25 inséré simultanément dans le moule de moussage du polyuréthane afin d'obtenir à l'issue du processus de moussage et durcissement, un profilé fini disposant d'un pied statique intégré à la partie dynamique et glissante constituée de la mousse réticulée comprimée dans l'enveloppe fermée que constitue le film de polyéthylène. 30 Le point critique de ces trois technologies existantes est l'équilibre entre les forces de compression assurant les performances d'étanchéité, et les forces de frottements qui sont proportionnellement dégradées par l'accroissement du niveau d'étanchéité de ces profilés en raison de la rigidité de leur partie dynamique. 35 3 3058441 EXPOSÉ DE L'INVENTION: La présente invention consiste en un dispositif technique d'assemblage (fig.9) de composants thermo-plastiques préalablement extrudés (32 à 35), selon une géométrie et des formes adaptées (30 et 31), et réalisés par extrusion de 5 matériaux polymères thermo-plastiques sélectionnées pour leurs comportements satisfaisant les différentes fonctions d'étanchéité et de coulissement d'un produit fini de la famille des profilés d'étanchéité pour menuiserie coulissante. Le produit fini (30 ou 31), objet de la présente invention, agrège un pied profilé thermoplastique extrudé de géométrie spécifique (32 ou 33) avec un film thermo- 10 plastique souple (34) obtenu par calandrage, dont l'épaisseur, la hauteur, et la composition chimique sont adaptables et choisis selon l'environnement de destination que constituent les vantaux ouvrants mobiles avec les cadres dormants fixes des menuiseries coulissantes. Une corde (35) se présentant sous forme d'un fil torique assure par un clipage conjoint au film, le maintien durable du 15 film d'étanchéité à l'intérieur du talon extrudé. Le présent profilé d'étanchéité dispose d'un pied extrudé (32 ou 33) destiné à être glissé dans les gorges (fig.5) des profilés en aluminium ou en PVC. Ce talon fait office de support statique présentant une géométrie spécifique à fente (28) et alvéole interne (29), et permet l'inclusion à travers sa fente et le maintien durable 20 par compression à l'intérieur de l'alvéole, d'une corde (35) couplée à un film souple (34) assurant la fonction dynamique d'absorption des écarts dimensionnels et de pression rencontrés par les menuiseries selon leurs mouvements d'ouverture et de fermeture (fig.7), ainsi que selon les variations de températures, de pressions, et de conditions climatiques extérieures affectant les 25 ouvertures des bâtiments. Le procédé complet s'inscrit dans une démarche d'amélioration des qualités d'isolation et d'étanchéité autant que d'abaissement des forces de friction des profilés d'étanchéité existant sur le marché, selon une conception et un processus de production industrielle décrits par le présent brevet et ses revendications 30 associées. 35 3058441 4 PRÉSENTATION DES DESSINS EN ANNEXE: la figure 1 représente la famille des joints brosses, en vues de coupe. la figure 2 représente la famille des joints extrudés, en vues de coupe. La figure 3 représente la famille des joints mousses, en vues de coupe. 5 La figure 4 représente, en vues de coupe, le profilé combiné fini de la présente invention et le détail de ses différents composants. La figure 5 représente, en vues de coupe, le détail des principaux types de gorges de destination du profilé de la présente invention. La figure 6 représente, en vues de coupe, les couples montants-traverses et 10 ouvrants-dormants des menuiseries La figure 7 représente, en vues de coupe, les profilés de la présente invention montés sur leurs profilés de destination La figure 8 représente le dispositif de roulette d'insertion du film et de sa clef. La figure 9 schématise, en vue de côté éclatée, le dispositif du banc de production 15 du profilé de la présente invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ: Le dispositif complet met en oeuvre en les associant par une série d'assemblages spécifiques, les éléments suivants: 20 a. Le pied profilé thermoplastique (32 ou 33), support du film d'étanchéité souple et de sa corde de clipage. b. Le film laminé thermoplastique souple (34) assurant à lui seul l'étanchéité des ouvrants de menuiserie. c. La corde thermoplastique (35) clef d'assemblage et de maintien du film à 25 l'intérieur du pied. Les combinaisons de matières thermo-plastiques utilisées pour ces trois éléments sont respectivement choisies parmi les suivantes : a. Le pied pouvant être en polypropylène (PP), en polyéthylène haute densité 30 (PEND), en élastomère thermoplastique (TPE), en polycarbonate (PC), ou en polychlorure de vinyle (PVC). b. Le film pouvant être en polyéthylène (PE), en polytétrafluoroéthylène (PTFE), ou en polyoxyméthylène (POM). c. La corde pouvant être en fibre de verre, en polyamide (PA), en polypropylène 35 (PP), en polyester, en polyvinyle-alcool, en polyéthylène, ou tout autre copolymère. 3058441 5 La description physique et la réalisation des trois différents éléments constitutifs du présent procédé sont décrits ci-après: 5 a. Le pied profilé (32 ou 33) est obtenu industriellement par extrusion thermoplastique à l'aide d'une filière dont la géométrie d'extrusion forme une semelle aux dimensions de largeur, de hauteur, et de col adaptées aux différentes géométries de gorges aluminium ou PVC de destination, qu'elles soient en « T » (36 à 38), carrées (39), ou rondes. Extrudée simultanément par la même filière, la 10 semelle est surmontée d'un col disposant d'une ouverture par fente centrale (28) aux angles extérieurs adoucis par un congé , et est destinée à héberger et maintenir en place la base du film souple (34). En extrémité intérieure de la fente, dans le coeur de la semelle, est aménagé une alvéole en forme de noyau creux (29) destinée à héberger la clef constituée par la corde (35). Ce pied profilé 15 extrudé se présente sous forme de rouleaux (fig.9). b. Le film est obtenu par calandrage et laminage rotatif industriel de matière thermo-plastique. Sa nature chimique, son épaisseur, et son surfaçage sont choisis en fonction de la rigidité recherchée, et sa hauteur est adaptée au cours 20 du processus d'assemblage sur le banc de production (fig.9), selon les jeux de menuiserie devant être comblés, par découpe en ligne (51) des bords du ruban maintenu replié par le guide de présentation du film (48). L'usage de l'unique film souple d'étanchéité (34) doublé par pliage permet, grâce à une combinaison adaptable de ses caractéristiques chimiques et dimensionnelles, 25 de faire varier pour l'optimiser, l'équilibre entre les forces de pression et celles de frottement caractérisant chacune des différentes configurations de formes, de dimensions et de jeu des profilés de menuiseries en aluminium, en bois, ou en PVC. Les lèvres d'étanchéité que constitue le film, assurent, par compression constante 30 et continue sur le profilé de menuiserie (43), un écrasement et une étanchéité d'autant plus élevés que la pression extérieure est élevée, grâce à la forme arquée des films (30 de fig.7) obtenue par le choix d'une largeur de découpe du film supérieure à celle du jeu à combler, permettant ainsi le report des forces de pression extérieures sur la partie sommitale du film en contact compressif avec le 35 profilé de menuiserie opposé (43). 3 0 5 8 4 4 1 6 c. La corde (35), clef de maintien, est constituée d'un fil torique obtenu lui aussi par procédé d'extrusion industrielle. Son diamètre est choisi en fonction de l'épaisseur et de la rigidité du film qu'il a pour fonction de coincer dans l'alvéole aménagée dans le pied. 5 La fixation et le maintien du film d'étanchéité (34) à son pied extrudé support (32 ou 33) est obtenue par le clipage à l'intérieur d'une alvéole compressive en forme de noyau (29) de cette corde thermo-plastique (35) disposée au creux du film replié en deux, affranchissant le présent profilé d'étanchéité (30 ou 31) de tout usage de soudure, de couture, ou de collage. 10 Les forces de compression de la corde thermo-plastique (35) sur les parois intérieures du film, et les forces de compression résultantes de l'ensemble film et corde sur les parois de l'alvéole (29), sont adaptées, par le choix du diamètre de la corde, à l'épaisseur et à la rigidité du film et au rayon de l'alvéole. 15 La mise en oeuvre et l'assemblage des trois composants ci-dessus est développée ci-après: L'assemblage du profilé d'étanchéité du présent brevet est réalisé sur un banc d'assemblage linéaire continu (fig.9). Les trois composants, qui se présentent industriellement sous forme de rouleaux (32, 34, et 35 de fig.9) montés en tête de 20 banc sur des dévidoirs, sont déroulés simultanément par traction motorisée sur bobinage en fin de banc (30 de fig.9) à vitesse constante du profilé assemblé et fini sous la forme commercialisable de rouleaux prêts à être déroulés et montés sur les profilés de menuiseries de destination. Le banc de montage linéaire et continu permet aux trois composants film-corde- 25 pied un déroulement (32, 34 et 35 de fig.9), un guidage (51), une mise en forme (48), un assemblage (50), une découpe (51), et un trancannage (52) garantissant l'achèvement du profilé d'étanchéité fini (30 et 31) sous forme de rouleau (fig.9). En cours de déroulement des trois composants, les différentes opérations nécessaires à l'assemblage sont réalisées à l'avancement à l'aide de guides de 30 mise en forme du film (48) et de présentation de la corde cheminant à travers le chas d'une aiguille de guidage (49), associés à un guide presseur rotatif (50) du film et de la corde assurant le clipage (fig.8) du couple film-corde, et de guides rotatifs de découpe à hauteur du film (51), selon la séquence suivante : 35 1. Le pied extrudé (a de fig.9), de largeur comprise entre 2,5mm et 20mm, support de l'ensemble du dispositif, est déroulé sur sa semelle dont 3058441 7 l'épaisseur est comprise entre 0,5 mm et 2 mm, à plat sur un guide centreur (b de fig.9) destiné à le maintenir aligné au long des différentes phases d'assemblage qui lui seront appliquées. 2. Le film (34), qui présente une épaisseur de lamination comprise entre 0,05 5 mm et 0,6 mm selon la rigidité recherchée, et se déroule à plat dans sa largeur comprise entre 5 mm et 40 mm, est guidé, et centré en abscisse, au-dessus de la fente du pied extrudé par un gabarit en V (48) dont la première fonction est de présenter le film replié en deux dans sa largeur. Grâce à ce gabarit en V aux arêtes sommitales repliées vers le creux de sa 10 base (48), le film est guidé selon une pliure régulière et continue dans sa largeur tout au long du déroulement du ruban plat du film, afin de contraindre le ruban dans une position réglée, repliée, et fixe face à la fente de destination (28) aménagée dans l'épaisseur du pied extrudé (32 et 33), 3. La phase suivante consiste à dérouler et maintenir la corde (35), dont le 15 diamètre sera choisi entre 0,1 mm et 1 mm, dans le centre du film replié au cours de la phase 2. à travers un guide en aiguille (49). Le couple film-corde ainsi combiné est maintenu en place au centre du guide gabarit, et se présente au droit de la fente sommitale du col du pied extrudé. 4. Le couple film-corde (34 et 35 de fig.8) avance en phase suivante (fig.9) par 20 l'outil de clipage que constitue le guide galet presseur profilé (50) qui l'insère par pression centrée rotative verticale au droit de la fente du col (28) surmontant la semelle du pied. Le couple film-corde pénètre en fond de fente dans une alvéole faisant office de chambre de compression du film (29) replié en deux et garni de sa corde intérieure. 25 L'avancée du talon extrudé sur le banc est synchronisée avec celle du ruban du film déroulé, guidé, et inséré avec sa corde de clipage (35) par un guide rotatif d'insertion (50) au droit de sa pliure dans l'axe de la fente jusqu'au clipage au creux de l'alvéole (29) du pied extrudé. La roulette (36) du galet presseur dispose d'un axe de rotation (35) et d'un 30 profilage en arc de cercle (37), destiné à insérer par clipage continu le couple film (34 de fig.8) et corde (35 de fig.8) dans l'alvéole du pied extrudé (29). 5. La phase suivante consiste à dimensionner la hauteur du film par des guides de découpe rotatifs équipés de lames réglables en ordonnée (51), 35 découpe dont l'usage permet de configurer avec précision la hauteur finale du film doublé par pliage. 3058441 8 6. La dernière phase du processus de montage du profilé d'étanchéité consiste dans l'enroulement du profilé fini selon un schéma de trancannage déterminé par un guide (52), dont la fonction est d'assurer au profilé fini (30 de fig.9) une station prolongé sous forme de bobines de longueur comprise 5 entre 50m et 1000m, en minimisant les risques de déformation du film et de son pied, risques liés aux limites de rémanence des matériaux plastiques utilisés lors de leur séjour comprimé en rouleau. APPLICATIONS INDUSTRIELLES: 10 Cette invention décrit, par assemblage de composants de formes, de dimensions, de natures chimiques, et de dispositifs spécifiques, un procédé de profilé d'étanchéité pour menuiseries coulissantes, conditionné industriellement en produit fini sous forme de rouleaux, destiné à être déroulé puis monté sur les 15 gorges de profilés de menuiseries du bâtiment, ainsi que plus généralement sur toute application de fermeture coulissante du bâtiment afin d'en assurer leur étanchéité à l'eau, à l'air, et au vent. L'invention a pour objet de se substituer aux technologies existantes de profilés d'étanchéité à base de brosses et de poils polymères, d'extrusions thermo- 20 plastiques, et de mousse expansées ou thermoformées, afin d'améliorer les performances d'étanchéité des menuiseries coulissantes, L'usage industriel comprend la monte en machine d'insertion automatique du joint d'étanchéité objet de la présente invention sur les profilés des ouvrants et dormants de ces fermetures avant leur assemblage en châssis et vantaux. REVENDICATIONS1) Procédé de profilé composite thermo-plastique (30 ou 31) d'étanchéité des menuiseries des bâtiments, caractérisé en l'assemblage d'un film replié sur lui- même (34) en polyéthylène (PE) ou en polytétrafluoroéthylène (PTFE) sous forme de ruban (34 de fig.9), fixé par clipage interne d'un cordon thermo-plastique (35) dans l'alvéole (29) d'un pied thermo-plastique extrudé (32 ou 33) destiné à assurer la liaison entre la gorge de destination et le film d'étanchéité, assurant les fonctions d'étanchéité à l'air, à l'eau, et au vent, entre le cadre dormant fixe les parties ouvrantes mobiles que constituent les vantaux des menuiseries coulissantes. 2) Procédé selon la revendication 1) caractérisé en ce que un film souple d'étanchéité en ruban de polytétrafluoroéthylène ou polyéthylène (34) plié en deux dans sa largeur (34 de fig.8), assure à lui seul la totalité de la fonction d'étanchéité entre dormants fixes et ouvrants mobiles des menuiseries (fig.7), dispensant ainsi de l'usage de tout autre élément additionnel dynamique d'étanchéité tels que brosses (1), extrusion thermo-plastique (12), ou mousses (19). 3) Procédé selon la revendication 2) caractérisé en ce que l'usage de l'unique film souple d'étanchéité (34) doublé par pliage permet, grâce à une combinaison adaptable de ses caractéristiques chimiques et dimensionnelles, de faire varier pour l'optimiser, l'équilibre entre les forces de pression et celles de frottement caractérisant chacune des différentes configurations de formes, de dimensions et de jeu des profilés de menuiseries en aluminium, en bois, ou en PVC. 4) Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les lèvres d'étanchéité assurent, par compression constante et continue sur le profilé de menuiserie (43), un écrasement et une étanchéité d'autant plus élevés que la pression extérieure est élevée, grâce à la forme arquée des films (30 de fig.7) obtenue par le choix d'une largeur de découpe du film supérieure à celle du jeu à combler, permettant ainsi le report des forces de pression extérieures sur la partie sommitale du film en contact compressif avec le profilé de menuiserie opposé (43). 3058441 10 5) Procédé selon la revendication 1) caractérisé en ce que la fixation et le maintien du film d'étanchéité (34) à son pied extrudé support (32 ou 33) est obtenue par le clipage à l'intérieur d'une alvéole compressive en forme de noyau (29) d'une corde thermo-plastique (35) disposée au creux du film replié en deux, affranchissant le 5 présent profilé d'étanchéité (30 ou 31) de tout usage de soudure, de couture, ou de collage. 6) Procédé selon la revendication 5) caractérisé en ce que les forces de compression de la corde thermo-plastique (35) sur les parois intérieures du film, et 10 les forces de compression résultantes de l'ensemble film et corde sur les parois de l'alvéole (29), sont adaptées, par le choix du diamètre de la corde, à l'épaisseur et à la rigidité du film et au rayon de l'alvéole. 7) Dispositif de réalisation et de montage (fig.9) du procédé de la revendication 1), 15 caractérisé en un banc de montage linéaire et continu permettant aux trois composants film-corde-pied du procédé de la revendication 1) un déroulement (32, 34 et 35 de fig.9), un guidage (51), une mise en forme (48), un assemblage (50), une découpe (51), et un trancannage (52) garantissant l'achèvement du profilé d'étanchéité fini (30 et 31) sous forme de rouleau (fig.9). 20 8) Dispositif de réalisation et de montage du procédé de la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste en une roulette (36) disposant d'un axe de rotation (35) et d'un profilage en arc de cercle (37), destiné à insérer par clipage continu le couple film (34 de fig.8) et corde (35 de fig.8) dans l'alvéole du pied extrudé (29). 25 9) Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il assure au film une pliure régulière et continue dans sa largeur tout au long du déroulement du ruban plat du film au travers d'un guide en V aux arêtes sommitales repliées vers le creux de sa base (48) afin de contraindre le ruban dans une position réglée, 30 repliée, et fixe face à la fente de destination (28) aménagée dans l'épaisseur du pied extrudé (32 et 33) dont l'avancée sur le banc est synchronisée avec celle du ruban du film déroulé, guidé, et inséré avec sa corde de clipage (35) par un guide rotatif d'insertion (50) au droit de sa pliure dans l'axe de la fente jusqu'au clipage au creux de l'alvéole (29) du pied extrudé, complété par la découpe à hauteur 35 souhaitée du film, et enfin l'enroulement du produit fini sous forme de rouleau industriel.