FR2904015A1 - Procede de fabrication de panneaux composites acoustiques - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne la création d'un nouveau système de fabrication et d'assemblage de panneaux composites acoustiques afin d'avoir une réduction du poids des panneaux, leur réversibilité, une amélioration des performances acoustiques en réduisant et en absorbant la propagation des ondes sonores à l'intérieur même du panneau sandwich, et une réduction du phénomène bilame des panneaux sandwichs.Procédé de fabrication et d'assemblage de panneaux composites acoustiques de type « sandwich » comprenant une âme isolante médiane élastique (2) en matière organique, élastomérique ou minérale, disposée entre deux âmes isolantes rigides (3), (6) en matière organique, ou minérale, l'ensemble étant disposé entre deux parements rigides (1) que l'on peut assembler au moyen, d'un dispositif de jonction comportant un profil de jonction (5) destinée à être encastrée dans les rainures longitudinales (7) du panneau, caractérisé en ce que l'âme isolante médiane (3) est élastique et est prise entre deux âmes rigides (2) et/ou (6), et telles que ces âmes soient assemblées afin d'assurer une symétrie (4) du panneau sandwich acoustique.

Description

1 Procédé de fabrication de panneaux composites acoustiques. La présente
invention concerne un dispositif pour assurer une isolation acoustique tout en intégrant une fonction thermique, de réversibilité et de réduction du phénomène bilame, des panneaux sandwichs composites à ce même dispositif. L'invention est applicable lors de l'utilisation de panneaux sandwichs composites utilisables pour la réalisation de toiture isolante de véranda, de toiture de maison, de balcons, de terrasses, de kiosque, de galeries, de bardages, de bâtiment industriel, etc. L'invention vise la réalisation de toiture à une ou plusieurs pentes munies de ce dispositif d'isolation acoustique de panneaux sandwichs composites liés entre eux par un système de jonction ou bien pris par des profils serreurs métalliques. Les panneaux sandwichs composites sont constitués d'une âme de matière organique ou minérale plus ou moins rigide ayant des fonctionnalités thermiques, de légèreté, de rigidité, etc., disposé entre deux parements rigides composites, métallique ou minéral. Il est connu (FR 2 780 334) et (FR 2 816 240) que des panneaux composites comprennent une âme disposée entre deux parements rigides caractérisés en ce que la dite âme soit en partie alvéolaire voire accolé à viscoélastique, et dont les thermo acoustique est d'amortissement acoustiqueconstituée d'un matériau un matériau lourd et propriétés de cette âme d'améliorer le niveau notamment aux bruits d'impacts. Toutefois l'isolation acoustique de ce dispositif est médiocre car bien que ce système évite au parement extérieur de se mettre en trop forte résonance 2904015 2 acoustique lors d'impacts, il n'a plus aucune influence sur la poursuite de la propagation de l'onde acoustique dans l'âme qui souvent peut jouer le rôle d'un résonateur de part l'utilisation d'âme en mousse rigide. De plus ce 5 système est positionné que d'un côté du panneau, qui correspond à la face extérieure susceptible de recevoir par exemple les gouttes de pluie, ce qui donne l'impossibilité d'utiliser les panneaux dans les deux sens et d'avoir une réversibilité. De plus ce dispositif 10 impose aussi des contraintes d'emploi des chutes lors de coup d'angle, par l'utilisation que d'un même côté des panneaux, ce panneau acoustique ne permettant pas de récupérer les chutes dans n'importe quel sens et face. Il est également connu (FR 2 849 460) d'avoir un 15 panneau acoustique et/ou thermique caractérisé en ce que l'âme est constituée d'une plaque de plâtre ou de gypses enserrée entre deux parements. Par contre ce système est très lourd et ne permet son utilisation que sur de tout petit format et ne permet pas d'avoir des panneaux 20 autoportants. Ce système génère également des problèmes de manutention pour des opérateurs. De plus la structure porteuse de toiture de ce type de panneau doit être surdimensionné pour soutenir ce surpoids, générant ainsi des surcoûts de la structure. Ce système génère également 25 plusieurs problématiques à savoir l'âme formée d'une plaque de plâtre donne un panneau fragile aux impacts extérieurs mais aussi lors des contraintes mécaniques par exemple lors d'un ensoleillement ou lors de la surcharge de poids lié à la neige par exemple. De plus ce système 30 ne réduit pas le phénomène bilame car l'âme est très rigide. Il n'a pas également de bonnes propriétés d'isolation thermique de part les propriétés d'isolation thermique faible de la plaque de plâtre. Enfin le plâtre est hydrophobe et peut se charger en eau par rapport aux phénomènes de condensation sur le parement côté extérieur, générant un problème de surpoids du panneau 2904015 3 mais également par un effritement de la plaque de plâtre gorgée d'eau pouvant générer en final la ruine du panneau. Il est encore connu (FR 2 847 919) de disposer un 5 absorbant acoustique entre deux parois caractérisé en ce qu'entre l'absorbant acoustique et la première paroi sont disposés des éléments d'écartement créant une lame d'air. Dans cette configuration nous avons plusieurs problématiques à savoir ce vide d'air peut être plus ou 10 moins chargé d'humidité ce qui peut générer l'hiver des phénomènes de condensation sur la surface extérieure froide avec des problèmes de décollement, de moisissure. De plus ce vide d'air n'a pas de propriétés d'isolation thermique. Et enfin les éléments d'écartement ont de très 15 faible liaison de collage entre le parement extérieur et l'absorbant acoustique ce qui est très problématique lors d'un chargement de neige ou d'un effet bilame lié à un ensoleillement, pouvant générer en final la ruine plus ou moins dangereuse du panneau. Cette faible liaison de 20 collage ne permet pas également d'avoir un panneau autoportant, et ne permet d'avoir qu'une utilisation de ces panneaux entre profils serreur. On connaît finalement (WO 2005082986) un autre dispositif pour disposer un agent d'absorption acoustique 25 composé de mousse en vrac entre une plaque arrière et une plaque avant. Dans ce cas les performances mécaniques du panneau sandwich sont médiocres car la mousse en vrac n'a aucune performance de tenue en cisaillement ce qui est très problématique lors d'un chargement de neige ou vent 30 voire ou un effet bilame lié à un ensoleillement, pouvant générer également la ruine du panneau. De plus cette mousse en vrac possède des interstices d'air qui peuvent générer un phénomène de condensation sur le parement côté extérieur, en effet ces vides d'air peuvent être plus ou 35 moins chargés d'humidité ce qui peut générer l'hiver des 2904015 4 phénomènes de condensation sur la surface extérieure froide avec des problèmes de décollement, de moisissure. La mise en oeuvre de ces systèmes acoustiques de panneaux composites comportent ainsi quelques 5 inconvénients, notamment les panneaux sandwichs constitués d'une âme alvéolaire et /ou d'un matériau lourd accolé au parement extérieur ne permettent pas d'être utilisés dans n'importe quel sens et face. Les 10 parements métalliques de quelques dixièmes de millimètres (0.7mm pour l'aluminium, et 0.5mm pour l'acier) de ces panneaux sont fragiles aux impacts, et lors de leur manutention il est possible de venir créer une déformation, un 15 enfoncement irréversible du parement métallique suite à un coup (de marteau, de tournevis, de pied, d'impact entre panneaux, etc.). Si le parement intérieur est impacté il n'est pas possible de tourner le panneau et de mettre la 20 zone avec ce défaut en extérieur, en partie non visible et ainsi éviter de mettre en rebus ce panneau. De plus lors de la découpe en biais de panneaux sandwichs sur une toiture présentant par exemple une noue, une victorienne, des formes géométriques particulières, etc., il n'est pas possible d'utiliser les chutes en retournant le panneau, pour réduire ces chutes qui sont en moyenne de plus de 15%. les panneaux sandwichs constitués d'une âme alvéolaire et /ou d'un matériau lourd accolé au parement extérieur complété d'une âme isolante thermique ne permettent pas de limiter ou de réduire la propagation du son à l'intérieur du 35 panneau sandwich en raison d'un phénomène 25 30 5 10 15 20 25 30 2904015 5 souvent de résonance de ces mêmes âmes isolantes. - les panneaux sandwichs constitués d'une âme d'un matériau lourd sont généralement très pesants et peuvent poser des problèmes de manutention, des risques d'accident de travail, et des contraintes de longueurs. - les panneaux sandwichs constitués d'une âme alvéolaire tel que du polypropylène alvéolaire ou d'un matériau lourd (plâtre,...) ont généralement de faible performance d'isolation thermique. - les panneaux sandwichs constitués d'une âme rigide, dure tel qu'une âme en plâtre ou en mousse rigide, génère sur les panneaux sandwichs un phénomène bilame se traduisant par la courbure du panneau soumis à un ensoleillement qui créé alors un allongement du parement extérieur ensoleillé ce traduisant ainsi par ce phénomène de cintrage du panneau, générant ainsi des craquements de la toiture et des désordres esthétiques. les panneaux sandwichs constitués de vide d'air tels qu'une âme alvéolaire par exemple un nid d'abeille en polypropylène ou une mousse en vrac ou encore tout autre système d'écartement créant une lame d'air, peuvent générer un phénomène de condensation sur le parement côté extérieur. En effet ces vides d'air peuvent être plus ou moins chargé d'humidité ce qui peut générer l'hiver des phénomènes de condensation sur la surface extérieure froide avec des problèmes de décollement, de moisissure, de modification des propriétés thermiques, etc. 2904015 6 les panneaux sandwichs constitués uniquement d'une âme souple peuvent être sensibles à des phénomènes de poinçonnement, c'est-à-dire à une contrainte mécanique qui vient déformer le 5 parement car l'âme étant souple, elle ne permet pas de donner une rigidité suffisante afin d'éviter son enfoncement sous la pression de contact. Cette invention a notamment pour but de mettre à 10 la disposition des utilisateurs un dispositif permettant : -l'utilisation des panneaux dans n'importe quel sens et face, une amélioration des performances acoustiques en réduisant et en absorbant la propagation des ondes sonores à l'intérieur même du panneau sandwich, une réduction du poids des panneaux - d'éviter les phénomènes de poinçonnement des parements extérieurs lors d'un écrasement ponctuel une amélioration des performances thermiques en utilisant un ensemble de matériaux très isolants thermiquement 25 - d'éviter les phénomènes de condensation sous le parement extérieur une réduction du phénomène bilame des panneaux sandwichs et, dépourvu de tous les inconvénients 30 susmentionnés. L'invention concerne un procédé de assemblage d'âmes isolantes du panneau sandwich avec des propriétés de célérité de son intrinsèques et des modules d'Young 15 20 2904015 7 très différents, tels que ces âmes aient chacune des vitesses de propagation de son distinctes entre elles, et qu'entre deux âmes collatérales la différence de vitesse du son à l'intérieur de chacune des âmes soit la plus 5 grande possible. La multiplicité des grands écarts de vitesse de son entre les âmes réduit d'autant la propagation du son dans le panneau sandwich composite, et améliore d'autant ces propriétés acoustiques au bruit d'impact voire aux autres types de bruit tels que le 10 bruit rose ou le bruit route. Dans tous les cas il est absolument nécessaire d'avoir une rupture de vitesse de propagation du son entre deux matériaux adjacents constituant l'âme intérieure du panneau sandwich. Ce procédé de assemblage d'âmes isolantes sera 15 réalisé tout en assurant une forme symétrique du panneau sandwich, ce qui permet ainsi d'assembler lesdits panneaux composites acoustiques en plaçant indifféremment chacun de leur parement rigide vers l'environnement climatique ou vers l'espace à protéger.
20 Une disposition caractéristique de l'invention, est que l'âme isolante médiane sera élastique, elle possédera une certaine souplesse (un module d'Young complexe ayant la partie imaginaire élevée, c'est-à-dire le module visqueux plus élevé par rapport à la partie 25 réelle du module élastique) permettant ainsi d'absorber les dilatations thermiques différentielles du parement extérieur soumis à un ensoleillement par exemple, afin de réduire le phénomène bilame du panneau sandwich, le cintrage du panneau sandwich. Cette caractéristique de 30 l'invention d'une âme isolante médiane élastique permettra également l'amélioration des performances acoustiques lorsqu'elle sera couplée avec une âme isolante rigide en créant la rupture de la propagation du son.
2904015 8 Une autre disposition caractéristique de l'invention, l'âme isolante en contact avec les parements extérieurs possédera une certaine rigidité (un module d'Young élastique élevé) pour réduire les phénomènes de 5 poinçonnement des panneaux lors de leur manutention, de leur mise en place ou lors de tout écrasement ponctuel. Ces deux dispositions caractéristiques de l'invention permettent d'avoir un système masse-ressortmasse, qui est le meilleur système mécanique pour 10 l'absorption des ondes acoustiques. En effet, lors de la propagation du son dans le panneau sandwich, le son rencontrera des matériaux avec des vitesses de propagation très différentes dans les deux âmes, ce qui freinera considérablement la propagation du son et 15 permettra d'améliorer les performances acoustiques du panneau sandwich. Une autre disposition caractéristique de l'invention applicable aux panneaux sandwichs acoustiques, comportant un assemblage d'âmes isolantes, 20 est que ces âmes isolantes seront assemblées afin d'assurer une symétrie du panneau sandwich acoustique. Cette symétrie sera compatible avec les caractéristiques pour la réduction de l'effet bilame et l'amélioration des performances acoustiques des panneaux composites.
25 La réalisation de toiture dans le cas des vérandas par exemple, utilise dans plus de 80% des cas la couleur blanche sur les deux faces, ce qui permet grâce à ce assemblage d'âmes isolantes en ayant une forme symétrique: 30 de ne plus imposer à l'utilisateur un sens de pose des panneaux, pour un panneau composite ayant un parement intérieur impacté, abîmé, de mettre la zone avec ce défaut en extérieur, en partie non 2904015 9 visible et éviter ainsi de mettre en rebus ce panneau, de pouvoir récupérer les chutes des coupes d'angles dans n'importe quel sens et face, 5 lors des découpes en biais des panneaux sandwichs pour une toiture présentant par exemple une noue, une victorienne, des formes géométries spécifiques, d'utiliser les panneaux sandwichs dans 10 n'importe quel sens et face, etc. Afin de respecter ces dernières dispositions, cela imposera un nombre impair d'âmes isolantes constitutif du panneau sandwich, ce qui permet d'avoir ainsi un panneau avec par exemple trois âmes minimums différentes, appelé 15 tricouche, voire plus tels que cinq âmes différentes. Dans la disposition d'un système de cinq couches la caractéristique de l'invention permet d'avoir un système masse-ressort-masse-ressort-masse encore plus élaboré pour l'absorption des ondes acoustiques.
20 Selon une autre disposition caractéristique de l'invention applicable aux panneaux sandwichs comportant un assemblage d'âmes isolantes, les matériaux de l'âme isolante sont constitués de matériaux organiques isotropes légers ayant de bonnes valeurs du coefficient 25 d'isolation thermique, afin de permettre une amélioration des performances thermiques, et d'éviter les phénomènes de condensation sur le parement extérieur. Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description 30 qui suit et des dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est une vue en perspective et en coupe transversale d'un panneau sandwich isolant et illustrant le assemblage d'âme isolante tri-couche ayant dans sa partie centrale une âme élastique et sur les parties 2904015 10 externes une âme isolante rigide afin de permettre la fonctionnalité masse-ressort-masse pour améliorer les performances acoustiques et la réduction de l'effet bilame. En extérieur, de manière éclatée, est représenté 5 les parements extérieurs qui peuvent être métalliques ou composites. La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un panneau sandwich isolant et illustrant le multiassemblage d'âmes isolantes possibles générant soit un 10 système tri-couche ayant dans sa partie centrale une âme élastique et sur les parties externes une âme isolante rigide ou soit un système cinq couches ayant une âme élastique entre deux âmes rigides afin de permettre l'alternance de la fonction masse-ressort, ce qui se 15 traduit dans cette figure par un système masse-ressortmasse-ressort-masse. En extérieur, de manière éclatée, est représenté également, les parements extérieurs qui peuvent métalliques ou composites. La figure 3 est une vue en perspective et en coupe 20 transversale d'un panneau sandwich et illustrant le assemblage d'âme isolante lorsqu'il est utilisé un système de jonction, par exemple à clef entre les panneaux. Dans cet exemple l'âme centrale élastique peut être de largeur égale, supérieur voire inférieur à 25 l'épaisseur de la jonction des panneaux entre eux. On se reporte auxdits dessins pour décrire un exemple avantageux, quoique nullement limitatif, du procédé et du dispositif selon l'invention. La figure 4 est une vue en perspective et en coupe 30 transversale d'un panneau sandwich et illustrant le assemblage d'âme isolante lorsque les panneaux sont utilisés entre profils serreurs. On a représenté, sur les dessins, une application très intéressante de l'invention pour les panneaux 35 sandwichs principalement constitués d'âme (3) en matière 2904015 11 organique telle qu'une mousse isolante de polystyrène, de polyuréthanne, de mélamine, de polychlorure de vinyle, d'élastomère, etc. ou minérale telle que de la laine de roche, de la laine de verre, mais cette âme doit 5 posséder une élasticité; et d'autres âmes (2) et (6) pouvant être constituées des mêmes matières de base mais devant être rigide. Ces âmes (2), (3), (6) sont disposées entre deux parements rigides (1) composites tels qu'un complexe de 10 fibre de verre, carbone, aramide avec une résine polyester, époxyde, phénolique, etc.; ou de deux parements rigides (1) métalliques tels que des tôles d'aluminium, d'acier, d'inox, etc. ; ou de deux parements rigides (1) minéraux tels que des plaques de plâtre, de 15 béton, de gypse, etc. La jonction entre les parements rigides (1) et l'âme (2) ou entres les âmes (2),(3),(6) peut être effectuée par un assemblage par collage à l'aide d'une colle de type polyuréthanne, époxyde, cyanoacrylate, 20 néoprène, etc. ; ou à l'aide de la thermo-fusion grâce à la fusion surfacique de l'âme (2) à chaud créant un collage après refroidissement entre l'âme (2) et les parements (1). Les parements (1) des panneaux Pl et P2 ont des 25 bords pliés et rabattus (1A) et (1B) contre les chants de l'âme (2), afin de maintenir mécaniquement l'âme. Ces panneaux sandwichs composites Pl et P2 sont assemblés entre eux deux à deux au moyen, soit par un dispositif de jonction par profils serreurs (8) ou soit 30 par un dispositif de jonction présentant des rainures (7) réalisées dans la ou les âmes (2), (3), (6) des deux panneaux adjacents et d'un profil de jonction (5) que l'on encastre par ses extrémités dans les rainures (7) des panneaux.
35 Dans les chants des côtés des panneaux Pl, P2 pour la réalisation de l'assemblage, est ménagée une 2904015 12 rainure (7), ayant de préférence une section parallélépipédique ou rectangulaire. Compte tenu du mode d'utilisation le plus courrant des panneaux, les rainures (7) sont constituées par des saignés pratiquées dans le 5 ou les âmes (2), (3), (6) des panneaux P1 et P2. L'assemblage des panneaux P1 et P2 obtenu au moyen d'un profilé de jonction (5) en forme de gouttière ou cylindrique en matière plastique ou métallique tel que de l'aluminium.
10 Les panneaux sandwichs acoustiques, comportant un assemblage d'âmes isolantes (2), (3), (6), assure une symétrie (4a) et (4b) par rapport à un plan médian (4). Cette symétrie sera compatible avec les caractéristiques pour la réduction de l'effet bilame et l'amélioration des 15 performances acoustiques des panneaux composites. 13

Claims (9)

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication et d'assemblage de panneaux composites acoustiques de type sandwich dont une face est destinée à être exposée à un environnement climatique (pluie, vent, thermique tel que chaleur et froid, bruit) et l'autre face tournée vers l'intérieur d'un espace à protéger, et comprenant au moins une âme (2, 3, 6) ayant au moins une fonctionnalité acoustique et fixée contre au moins un parement rigide (1) constituant la face exposée à l'environnement climatique, caractérisé en ce que: - on réalise un sandwich d'au moins trois âmes isolantes dont au moins l'une est élastique (3) et interposée entre au moins deux âmes rigides (2, 6), - on dispose un deuxième parement rigide (1) contre l'autre face du panneau composite tournée vers l'intérieur de l'espace à protéger.
2. Procédé de fabrication et d'assemblage de panneaux composites acoustiques de type sandwich selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on assemble les panneaux entre eux deux à deux au moyen d'un système de jonction comprenant des rainures dans les âmes isolantes (2, 3, 6) des panneaux et une pièce de jonction (5) des panneaux entre eux.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on réalise un complexe d'âmes isolantes d'un nombre impair.
4. Procédé selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on assemble lesdits panneaux composites acoustiques en plaçant 2904015 14 indifféremment chacun de leur parement rigide (1) vers l'environnement climatique ou vers l'espace à protéger
5. Panneau composite acoustique de type sandwich dont une face est destinée à être exposée à 5 un environnement climatique (pluie, vent, thermique tel que chaleur et froid, bruit) et l'autre face est destinée à être tournée vers l'intérieur d'un espace à protéger, et comprenant au moins une âme (2, 3,
6) ayant au moins une fonctionnalité acoustique et fixée contre au moins un 10 parement rigide (1) destiné à constituer la face exposée à l'environnement climatique, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins trois âmes isolantes dont au moins l'une est élastique (3) et disposée entre au moins deux 15 âmes rigides (2, 6), - un deuxième parement rigide (1) disposé contre l'autre face du panneau composite et destiné à être tournée vers l'intérieur de l'espace à protéger. 6. Panneau composite acoustique selon la 20 revendication 5, caractérisé en ce que l'âme isolante médiane (3) élastique disposée entre deux âmes rigides (2, 6), possède une forte élasticité, avec un module d'Young complexe ayant la partie imaginaire élevée, c'est-à-dire un module visqueux plus élevé par rapport à 25 la partie réelle du module élastique.
7. Panneau composite acoustique selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l'âme isolante en contact avec les parements extérieurs (2, 6) possède une grande rigidité c'est-à- dire un module d'Young élastique élevé.
8. Panneau composite acoustique selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce 2904015 15 que les âmes isolantes (2, 3, 6), et les parements rigides (1) sont assemblés symétriquement par rapport au plan médian du panneau sandwich acoustique, qui est ainsi réversible. 5
9. Panneau composite acoustique selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que les matériaux de l'âme isolante sont constitués de matériaux organiques isotropes légers ayant de bonnes valeurs du coefficient d'isolation thermique, afin de 10 permettre une amélioration des performances thermiques, et d'éviter les phénomènes de condensation sur le parement extérieur.
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