FR2960620A1 - Assemblage de profiles a rupture de pont thermique - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un procédé d'assemblage par collage (3) d'au moins un profilé extrudé (1, lb) en alliage d'aluminium et d'au moins une barrette en matériau isolant (2) formant « barrière thermique », typiquement en PVC, pour former un ensemble dit à rupture de pont thermique, tel que cadre de fenêtre, cadre de porte, porte-fenêtre, cadre de véranda, mur rideau de profilés assemblés. L'invention porte également sur des cadres de fenêtre, porte ou porte-fenêtre, mais aussi des murs rideaux, panneaux de structure de carrosserie de véhicule frigorifique ou de chambre froide, à rupture de pont thermique, et à base de profilés juxtaposés, réalisés à partir d'assemblages de profilés et barrette(s) selon le procédé ci-dessus.
Description
Assemblage de profilés à rupture de pont thermique 5 Domaine de l'invention
L'invention se rapporte au domaine des profilés en alliage d'aluminium à rupture de pont thermique et plus précisément à un procédé d'assemblage par collage des profilés et barrières thermiques, ou barrettes, afin de réaliser des ensembles entrant 10 dans la fabrication de fenêtres, portes fenêtres, portes, vérandas, murs rideau, etc.
Etat de la technique
Les cadres de fenêtres de bâtiments sont classiquement constitués d'une partie fixe, 15 appelée dormant, et d'une partie mobile, appelée ouvrant. Si le dormant est généralement visible depuis l'extérieur, le masquage de l'ouvrant dans le dormant (ouvrant caché) est une tendance d'importance croissante. Le dormant assure la jonction entre l'ouvrant et la maçonnerie du bâtiment. Il supporte l'ouvrant muni du vitrage et, de ce fait, reprend tous les efforts induits par 20 l'ensemble. L'ouvrant, quant à lui, assure la jonction entre le dormant et le vitrage, détermine la position de l'ensemble ouvrant-vitrage et permet sa manipulation. Ouvrant et dormant assurent également une fonction d'isolation thermique et d'étanchéité entre les ambiances interne et externe du bâtiment. 25 De façon courante les cadres de fenêtre en profilés extrudés d'alliages d'aluminium sont munis d'un élément (2) assurant ce qui est communément appelé une rupture de pont thermique entre profilé (lb) en contact avec l'ambiance externe et profilé (1) en contact avec l'ambiance interne du bâtiment. Selon la technique la plus répandue, cet 30 élément (2) est réalisé en matériau polymère du type polyamide 6.6 chargé de fibre de verre, connu de l'homme du métier sous l'appellation PA6.6 FV.
Le choix de ce matériau est guidé par le fait qu'il doit pouvoir supporter les températures de cuisson des laques, l'élément étant habituellement mis en place sur le(s) profilé(s) par sertissage, avant laquage. On notera que la conductivité thermique du polymère PA6.6 FV, d'une valeur normalisée (norme NF EN ISO 10 077-2) de 0.30 W/(m.K), est quasiment 2 fois plus importante que celle d'autres polymères tels que le PVC [X = 0.17 W/(m.K)]. Ce type de solution, très répandue, apparaît notamment dans les demandes EP1580387A2, EP1580388A2, EP2045489A2, FR2882780 de « Norsk Hydro ASA » ou encore FR2868113 de « Lapeyre SA ».
Cette pièce d'isolation (2), encore appelée « barrette » ou « barrière thermique », est donc généralement assemblée par sertissage sur chacun des profilés (1, lb), encore appelés « demi-coquilles », qu'elle dissocie ainsi d'un point de vue thermique. L'opération de sertissage consiste à déformer plastiquement et au défilé, à l'aide d'un effort mécanique, une partie du profilé en alliage d'aluminium incluant une fonction d'assemblage pour venir immobiliser définitivement la barrière thermique incluant également une fonction d'assemblage. Ainsi, afin de pouvoir réaliser l'opération de sertissage de la barrière thermique par le profilé en alliage d'aluminium, il est nécessaire que : - La barrière thermique possède une fonction mâle d'assemblage du type « queue d'aronde » dans sa largeur. La barrière thermique étant elle-même un profilé extrudé en matériau polymère, cette fonction d'assemblage, visible sur la figure 2, en bas, et en figure 3, est présente sur l'intégralité de sa longueur. - Le profilé en alliage d'aluminium possède, dans sa section, une fonction d'assemblage femelle de forme complémentaire à la fonction d'assemblage de la barrière thermique. Cette fonction d'assemblage femelle est également présente sur l'intégralité de la longueur du profilé. Les fonctions d'assemblage mâle et femelle, représentées en figure 2, en bas, et en figure 3, sont telles que : - La fonction d'assemblage mâle de la barrière thermique peut être glissée longitudinalement dans la fonction d'assemblage femelle de l'aluminium. - La fonction d'assemblage mâle de la barrière thermique ne peut pas être retirée de la fonction d'assemblage femelle du profilé en aluminium par application d'un effort orthogonal au sens de l'extrusion de la barrière thermique et du profilé en alliage d'aluminium. - La fonction d'assemblage femelle du profilé en alliage d'aluminium présente au moins une partie déformable plastiquement, appelée marteau, par application d'un effort orthogonal F à sa surface. Les configurations possibles sont : o Deux marteaux de sertissage sur le profilé en alliage d'aluminium de part et d'autre de la fonction d'assemblage de la barrière thermique mâle. o Un marteau de sertissage sur le profilé en alliage d'aluminium d'un côté et un contrefort / renfort indéformable du côté opposé (cas des figures 2 en bas, 3 et 8). - Un effort mécanique « F » suffisant puisse être appliqué orthogonalement à la surface du/des marteau(x) de sertissage afin de le(s) déformer plastiquement dans le but d'immobiliser la barrière thermique via sa fonction d'assemblage mâle du type queue d'aronde. - Un déplacement longitudinal (au défilé) de l'effort « F » puisse être assuré de manière à déformer plastiquement le(s) marteaux de sertissage du profilé en alliage d'aluminium sur l'intégralité de sa longueur. - Un accès suffisant soit ménagé au dessus et/ou au dessous de la surface du (ou des) marteau(x) de sertissage pour que l'outil de déformation plastique de la machine de sertissage (habituellement des galets) puisse appliquer l'effort « F » orthogonalement. Cet espace est représenté en repère 4 sur la figure 3, en haut pour un ouvrant de cadre de fenêtre, en bas pour un dormant.
Tout ensemble de barrière thermique et profilé en alliage d'aluminium, pour lequel au moins une de ces caractéristiques fait défaut, est considéré comme n'étant pas sertissable. Tel est le cas des configurations selon les figures 4 à 7 ainsi que 9 et 10.
Cette opération de sertissage est réalisée profilé par profilé ; elle est donc à la fois longue et coûteuse. De plus, comme rappelé plus haut, elle impose une déformation plastique par des galets de sertissage sur des parties des profilés enserrant la barrette isolante et appelées « marteaux ».
Par ailleurs, les galets de la sertisseuse doivent donc pouvoir accéder aux parties déformables ou « marteaux » du profilé. De ce fait, tous les tracés ou formes de profilé ne sont pas envisageables, limitant ainsi l'optimisation notamment de l'efficacité thermique et acoustique du produit fini ainsi que les possibilités d'intégration de fonctions. En outre, la déformation plastique des marteaux lors du sertissage peut également induire des contraintes résiduelles, qui se libèrent ensuite au cours de l'opération de laquage, pouvant rendre difficile le respect de certaines tolérances géométriques sur le produit fini.
Enfin, pour augmenter la capacité d'isolation thermique des cadres de fenêtre ainsi constitués, la taille et l'encombrement des barrettes en polyamide (2) a tendance à augmenter sensiblement. Cette augmentation de taille, de volume et de complexité géométrique des barrettes, telle que notable en figures 8 à 10, se heurte aux limites de l'opération de sertissage telle qu'actuellement pratiquée (taille et puissance des machines, complexité géométrique). L'impact sur les difficultés de respect des tolérances géométriques sur le produit fini est également notable.
La solution courante telle qu'en figures 2, en bas, 3 et 8, présente donc des limites vis-à-vis du niveau d'isolation thermique, des tolérances géométriques du produit fini ainsi que du temps et du coût de fabrication.
Problème posé
Comme indiqué plus haut, le besoin se fait sentir d'accroître la capacité d'isolation 25 thermique des cadres de fenêtre ou plus généralement des ensembles de profilés en alliage d'aluminium à rupture de pont thermique. Cette évolution nécessaire des performances, dans le cas des cadres de fenêtres notamment, est dictée par le durcissement des réglementations en matière d'isolation thermique, mais aussi de performance énergétique, des bâtiments, adoptées par les 30 pays européens. La transmission thermique d'un cadre de fenêtre en aluminium est donnée par la valeur du coefficient de transmission thermique Uf exprimée en W/(m2.K). Plus cette valeur est faible plus le cadre est isolant et thermiquement performant. Une fourchette typique de valeurs de Uf, correspondant à une performance thermique correcte pour des cadres en aluminium dits à « ouvrants cachés », est, hors vitrage, de 2.3 à 2.6 W/(m2.K). L'objectif de l'invention est de réduire cette valeur de Uf de 20 à 40 %.
Trois sources majeures de déperdition thermique sont aujourd'hui connues dans le cas des cadres de fenêtres : Les pertes de chaleur directement à travers les cadres eux-mêmes, Les pertes de chaleur entre le cadre de fenêtre et le vitrage, Les pertes de chaleur à la jonction entre le dormant et la maçonnerie, imputables à un montage imparfait du cadre de fenêtre. La description du problème posé s'appuie sur l'objectif d'augmentation des performances thermiques intrinsèques des cadres de fenêtres. Mais le raisonnement serait analogue pour tout ensemble de profilés en alliage d'aluminium à rupture de pont thermique. Pour améliorer l'isolation thermique d'un cadre de fenêtre, les solutions connues de l'homme du métier sont les suivantes :
Remplacer la totalité des profilés en alliage d'aluminium par des composants en 20 matériau plus isolant tels que les profilés en polymère du type PVC. Ces derniers présentent cependant plusieurs inconvénients tels qu'un aspect de surface de moindre qualité, une durabilité sensiblement inférieure et une résistance mécanique plus faible qui nécessite l'addition de renforts métalliques. Toutefois ces derniers ont évidemment un effet négatif sur la capacité d'isolation thermique. 25 Utiliser, comme déjà vu, des barrières thermiques (2) de taille plus importante et de géométrie plus complexe, telles qu'en figures 2, en haut, ainsi que 9 et 10, pour ne pas grever la rigidité ni remettre en cause le respect de certaines tolérances géométriques sur le produit fini. 30 L'utilisation de matériaux plus rigides a pour effet, quant à elle, de dégrader la performance thermique intrinsèque desdites barrières thermiques ou barrettes isolantes.
Comme déjà dit plus haut, la complexification des formes de barrettes pour augmenter leur rigidité rend l'opération de sertissage plus délicate, plus longue et donc plus coûteuse, voire impossible. Tel est notamment le cas de la configuration selon les figures 9 et 10.
Utiliser des mousses en polymère isolantes entre les barrières thermiques lorsque le cadre en comporte au moins deux entre les profilés. De telles mousses isolantes sont également parfois insérées ou injectées dans les cavités des profilés en alliage d'aluminium.
Elles apportent un gain indéniable mais limité qui ne permet pas de réduire considérablement les déperditions thermiques ni d'atteindre l'objectif de réduction de la valeur de Uf visé. Cette solution pose par ailleurs des problèmes de mise en oeuvre (injection, insertion, etc.) et de recyclage des profilés en alliage d'aluminium contenant de tels produits.
Procéder au laquage des profilés avec une peinture dite à « faible émissivité ». Toutefois, aux températures d'utilisation des produits concernés par l'invention, le phénomène de rayonnement apparaît comme de second ordre par rapport à la conduction thermique dans le métal et la convection dans les cavités. Les gains escomptés sont donc très faibles. De plus, au cours du temps, avec l'encrassement de la surface extérieure du profilé de cadre, l'émissivité de cette dernière évoluera très vite vers des valeurs bien plus importantes (de l'ordre de 0.8).
Objet de l'invention L'invention a donc pour objet un procédé d'assemblage d'au moins un profilé extrudé en alliage d'aluminium (1, lb) et d'au moins une barrette en matériau isolant formant « barrière thermique » (2) , typiquement en PVC, pour former un ensemble dit à rupture de pont(s) thermique(s), tel que cadre de fenêtre, cadre de porte, porte- fenêtre, cadre de véranda, mur rideau de profilés assemblés, le profilé étant muni d'au moins une gorge recevant la ou les barrette(s), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : a. Présentation d'au moins un profilé (1, lb), de longueur comprise typiquement entre un et huit mètres, de façon à laisser libre accès à la (ou aux) gorge(s) devant recevoir la (ou les) barrette(s) b. Eventuellement dégraissage de la surface de la (ou des) gorge(s) destinée(s) à recevoir la (ou les) barrette(s) (typiquement à l'aide d'alcool isopropylique) c. Enduction de colle (3, 3b), typiquement acrylique, de la (ou des) gorge(s) destinée(s) à recevoir la (ou les) barrette(s) (2) ou des zones de la (ou des) barrette(s) destinée(s) à venir au contact de la (ou des) gorge(s) d. Mise en contact et maintien de la (ou des) barrette(s) avec la (ou les) gorge(s). e. Répétition des opérations a. à c. dans le cas où l'assemblage du ou des profilé(s), appelé(s) alors demi-coquille(s), est effectué indépendamment de part et d'autre de la (ou des) barrette(s).
Préférentiellement, le procédé selon l'invention ne comporte aucune étape de sertissage complémentaire pour l'assemblage du (ou des) profilé(s) et de la (ou des) barrette(s). L'assemblage se limite donc, dans ce cas, au collage de la ou des barrette(s) (2) dans la ou les gorge(s) du ou des profilé(s) (1, lb). Ce procédé présente bien entendu tout son intérêt lorsqu'il porte sur au moins une barrette ou au moins un profilé non sertissable, tel que défini plus haut.
Selon un mode de réalisation, tel que représenté à la figure 7, mais aussi en figures 9 et 10 à gauche, le procédé selon l'invention réalise l'assemblage de deux profilés dits extérieur (lb) et intérieur (1) et d'une barrette (2) formant « barrière thermique » entre les deux profilés. Selon un autre mode de réalisation, il réalise l'assemblage de deux profilés dits 25 extérieur et intérieur et de deux barrettes formant « barrière thermique » entre les deux profilés. Avantageusement l'un au moins des profilés est à l'état de finition de surface anodisé ou laqué, avant assemblage. Préférentiellement, l'ensemble des profilés est à l'état de finition de surface 30 anodisé ou laqué, avant assemblage. Selon le mode de réalisation le plus avantageux, les états de finition des différents profilés (1, lb), anodisé ou laqué, d'une certaine teinte, sont différents avant assemblage pour au moins deux d'entre eux.
Préférentiellement, les barrettes (2) formant « barrière thermique » sont réalisées en matériau polymère du type PVC et possèdent une largeur dégagée de tout contact avec l'alliage d'aluminium d'au moins 40 mm.
L'invention porte également sur des cadres de fenêtre, ou de porte-fenêtre, ou sur des cadres de porte ou de structure de véranda, ou sur des murs rideaux à base de profilés juxtaposés, à rupture de pont thermique dans chacun de ces cas d'application, et réalisés à partir d'assemblages de profilés et barrette(s) selon le procédé ci-dessus. Elle s'applique également à des panneaux de structure de carrosserie, tels que plancher, mur, plafond, ou porte, de véhicule frigorifique, à rupture de pont thermique, réalisés à partir d'assemblages de profilés et barrette(s) selon le procédé en question. Selon un autre mode de réalisation, elle porte sur un panneau de structure de chambre froide à rupture de pont thermique réalisé à partir d'assemblages de profilés et barrette(s) toujours selon ledit procédé.
De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence aux dessins schématiques annexés représentant, à titre d'exemple non limitatif, différentes formes de mise en oeuvre de l'invention. Description des figures
La figure 1 représente schématiquement deux assemblages de profilés extrudés en alliage d'aluminium (1) et (lb), et d'une barrière thermique (2), plus 25 large dans le cas (II) que dans le cas (I), mais d'un même encombrement global (E) de l'assemblage, la transmission de chaleur (T) de l'intérieur (profilé 1) vers l'extérieur (profilé lb) étant schématisée par deux flèches larges. La figure 2 représente deux assemblages du même type, réalisés par sertissage des profilés sur les barrières thermiques ou barrettes en bas, et selon 30 l'invention en haut, E représentant l'encombrement global de l'assemblage, et respectivement L et L', la largeur de barrière thermique, dégagée de tout contact avec l'aluminium, dans les cas de l'assemblage par sertissage et selon l'invention. La figure 3 représente en bas un ensemble de deux profilés extrudés en alliage d'aluminium intérieur (1) et extérieur (lb) pour un dormant de cadre de fenêtre, et20 en haut un ensemble d'un profilé (1) pour un ouvrant de cadre de fenêtre, munis chacun de deux gorges eu queue d'aronde recevant la ou les barrière(s) thermique(s) ou barrette(s) (2). La zone nécessaire au passage des galets d'une machine de sertissage est repérée par les indices 4.
La figure 4 représente un profilé extrudé en alliage d'aluminium (1) muni d'une gorge recevant la barrière thermique ou barrette (2). Les zones en l'occurrence non accessibles aux galets d'une machine de sertissage sont repérées par des flèches larges grisées. La figure 5 représente un ensemble de deux profilés extrudés en alliage d'aluminium intérieur (1) et extérieur (lb), munis chacun d'une gorge recevant la barrière thermique ou barrette (2). Les zones en l'occurrence non accessibles aux galets d'une machine de sertissage sont repérées par des flèches larges grisées. La figure 6 représente le même profilé extrudé (1) qu'en figure 4, muni de sa gorge préalablement enduite de colle (3), en fond de ladite gorge de façon non limitative, recevant la barrière thermique ou barrette (2), conformément à l'invention. La figure 7 représente le même ensemble de deux profilés extrudés en alliage d'aluminium intérieur (1) et extérieur (lb) qu'en figure 5, munis chacun d'une gorge préalablement enduite de colle (3), en fond (de façon non limitative) de chaque gorge, recevant la barrière thermique ou barrette (2), conformément à l'invention.
La figure 8 représente un ensemble de trois profilés extrudés en alliage d'aluminium (hachures doubles), dont les deux de gauche constituent le dormant et le troisième en haut à droite l'ouvrant, et de trois barrières thermiques ou barrettes (hachures croisées), dont deux pour l'ouvrant et une en trois parties pour le dormant. Cet ensemble est réalisé par, et optimisé pour, le sertissage. Les pièces grisées sont des joints d'étanchéité en élastomère entre ouvrant et dormant, ainsi qu'avec le vitrage. Les cotes sont en mm. La figure 9 représente un ensemble de trois profilés extrudés en alliage d'aluminium (hachures doubles) et de deux barrières thermiques ou barrettes de géométrie complexe (hachures croisées), équivalent à l'ensemble ci-dessus mais optimisé pour être réalisé par collage selon l'invention. Les cotes sont en mm. La figure 10 représente le même ensemble qu'à la figure 9, mais où figurent les avantages pouvant être procurés par la solution du collage conformément à l'invention, selon les différents indices suivants : 1 : L'assemblage (ou cordon de collage) est caché derrière une patte ou gorge servant à la reprise, ou blocage, des quincailleries du type paumelle, gâche et fermeture, 2 : L'assemblage est caché derrière la recette à joint, ou zone de montage du joint, ce qui permet de remonter la barrière thermique très loin derrière le vitrage, 3: Nouvelles positions possibles pour le montage du joint principal d'étanchéité, la zone centrale étant ainsi disponible pour recevoir des quincailleries ou autres systèmes domotiques, 4 : Possibilité de nouveaux aménagements esthétiques, 5 : Possibilité pour une évacuation d'eau cachée malgré la petite dimension du dormant, 6 : intégration du maintien pour la tôle ou le profilé appelé « tapée » par l'homme du métier, directement dans la barrette, autorisant ainsi un accès pour le sertissage de l'équerre, 7 : Intégration des pattes de fixation du cadre de fenêtre à la maçonnerie directement dans la barrette. La figure 11 représente une coupe de l'ensemble profilé en PVC (2) - profilé en alliage d'aluminium (1), utilisé pour tester la résistance à la décohésion par cisaillement de l'assemblage par collage (3). Les cotes sont en mm.
La figure 12 représente le montage utilisé pour réaliser lesdits essais conformément à la norme NF EN 14024.
Description de l'invention L'invention repose sur la constatation établie par la demanderesse qu'il est possible de réaliser un assemblage de profilés en alliage d'aluminium (1, lb) et de « barrières thermiques », encore appelées communément par l'homme du métier « barrettes » isolantes (2), pour fabriquer des ensembles, cadres ou structures, dits à rupture de pont thermique, tels que cadre de fenêtre, cadre de porte, porte-fenêtre, cadre de véranda, mur rideau ou autres panneaux de profilés assemblés, dans des conditions nettement plus avantageuses que par la voie classiquement utilisée selon l'art antérieur connu du sertissage du ou des profilé(s) sur la ou les barrette(s), c'est-à-dire: a) autorisant l'utilisation de barrières thermiques, ou barrettes (2), d'encombrement plus important, c'est-à-dire d'une largeur d'au moins 40 mm, et de géométrie plus complexe, telles qu'en figures 9 et 10, pour atteindre un niveau de performance thermique supérieur et intégrer diverses autres fonctions, ceci en s'affranchissant des contraintes liées à l'opération de sertissage et notamment de la nécessité pour les galets d'accéder aux marteaux pour ladite opération, b) autorisant de la même façon et pour la même raison, une meilleure optimisation thermique et/ou d'encombrement, ainsi que l'intégration d'autres fonctions, par rapport au cas où la géométrie des profilés en alliage d'aluminium (les flèches larges grisées des figures 4 et 5 montrent des zones repérées non accessibles aux galets de sertissage) n'est pas possible par sertissage; ainsi l'assemblage des barrettes sur le ou les profilés des figures 4 à 7, tout comme 9 et 10, n'est pas possible par sertissage. Ces possibilités d'optimisation et d'intégration sont représentées en figure 10 et décrites au paragraphe « Description des figures » la concernant, c) réduisant, voire éliminant, les risques liés à l'opération de sertissage de détériorer la surface laquée, anodisée ou revêtue de tout autre apprêt de finition, des profilés lors de leur assemblage avec les barrettes, et autorisant de ce fait la réalisation dudit assemblage après le traitement de finition de surface, notamment par anodisation, laquage ou autre revêtement, d) autorisant de ce fait la réalisation dudit assemblage après le traitement d'anodisation, laquage ou revêtement de tout autre apprêt, des profilés, e) rendant possible, du même fait, l'utilisation, pour la (ou les barrières) thermique(s), de matériaux plus isolants, c'est-à-dire de conductivité thermique nettement inférieure à celle du polyamide PA6.6 FV, comme notamment des matériaux polymères du type PVC, la contrainte de résistance aux températures de cuisson des laques notamment étant supprimée, f) garantissant de meilleures tolérances géométriques à l'assemblage final, les contraintes mécaniques résiduelles induites dans les profilés par l'opération de sertissage étant éliminées, g) tout en simplifiant ladite opération d'assemblage, c'est-à-dire en réduisant le temps nécessaire à son exécution et donc aussi son coût.
Pour atteindre ces résultats, le procédé selon l'invention repose sur le remplacement de l'opération de sertissage par une opération de collage. A cette fin, les profilés en alliage d'aluminium (1, lb) utilisés dans le procédé selon l'invention possèdent une fonction de jonction du type « femelle », typiquement une gorge, dans laquelle est introduite la « barrière thermique » ou « barrette » (2) assurant la fonction « male ». La tenue définitive de l'ensemble est assurée par une colle (3, 3b), typiquement acrylique, dont est enduite au préalable la gorge du profilé ou la partie de la barrette venant y pénétrer.
Le maintien peut être assuré jusqu'à prise suffisante de la colle (3, 3b) au moyen d'une presse mécanique par appui sur les deux profilés, typiquement extérieur (lb) et intérieur (1), lorsque la barrette (2) a été introduite dans les deux gorges respectives, ou simplement par auto-maintien par les gorges elles-mêmes. On conçoit aisément que le procédé selon l'invention peut assurer l'assemblage de deux profilés (1, lb), encore appelés demi-coquilles, et d'une, ou plusieurs barrières thermiques s'ils comportent chacun plusieurs gorges. Qui plus est, de façon très avantageuse par rapport au procédé par sertissage qui ne porte que sur un profilé à la fois, le procédé selon l'invention peut assembler en une seule fois plusieurs profilés disposés côte à côte, de longueur comprise typiquement entre un et huit mètres pour chacun, laissant libre accès aux gorges recevant, comme précédemment décrit, les barrettes (ou barrières thermiques) correspondantes. Dans ce cas, le gain de temps et de coût, déjà très significatif par rapport au procédé par sertissage, est évidemment encore accru. Comme indiqué plus haut, le procédé peut s'appliquer à des profilés préalablement laqués ou anodisés ou revêtus d'autres types de peintures ou apprêts, ce qui a pour effet, notamment, de supprimer tout risque de détérioration de la surface comme c'était le cas pour l'opération de sertissage, et aussi de garantir des tolérances géométriques bien plus précises à l'assemblage final, les contraintes mécaniques résiduelles induites dans les profilés par ladite opération de sertissage étant éliminées. Le fait de pouvoir réaliser l'assemblage sur des profilés ayant déjà leur état de surface définitif, notamment dans le cas du laquage, a aussi pour conséquence que la barrière thermique, ou barrette, n'a pas à subir ou supporter l'opération de cuisson de la laque. Ceci autorise le choix, pour la barrière thermique, ou barrette, d'un matériau plus isolant, c'est-à-dire de conductivité thermique nettement inférieure à celle du polyamide PA6.6 FV, comme notamment des matériaux polymères du type PVC, utilisés de façon préférentielle dans le procédé selon l'invention.
On notera sur ce point que la capacité d'isolation d'un matériau est principalement liée à la valeur de sa conductivité thermique. Dans les systèmes à rupture de pont thermique du type « profilé aluminium » - « barrière thermoplastique » - « profilé aluminium », les conductivités thermiques de chacun des matériaux influent directement sur l'isolation thermique de l'ensemble.
La valeur de conductivité thermique mesurée conformément à la norme NF EN ISO 10 077-2 est de 0.30 W/(m.K) dans le cas du polyamide PA6.6 FV, alors qu'elle n'est que de 0.17 W/(m.K) dans le cas du PVC et qu'elle atteint 160 W/(m.K) dans le cas de l'aluminium. Dans le cas des assemblages selon l'invention, les matériaux thermoplastiques utilisés pour la barrière thermique présentent donc une capacité d'isolation thermique entre 500 et 1000 fois supérieure à celle de l'aluminium. C'est donc cet élément qui a une incidence prédominante sur l'assemblage « profilé aluminium » - « barrière thermoplastique » - « profilé aluminium ». Cette capacité d'isolation thermique sera, par ailleurs, d'autant plus grande que la 20 largeur de la barrière thermique sera importante. De plus, compte tenu des éléments ci-dessus, à encombrement, ou largeur, identique, la meilleure capacité d'isolation thermique sera obtenue pour l'assemblage présentant une largeur de barrière thermique, dégagée de tout contact avec l'aluminium, la plus importante possible. Typiquement, les barrières selon 25 l'invention ont une largeur dégagée de tout contact ave l'alliage d'aluminium d'au moins 40 mm. La figure 1 permet d'illustrer ce principe, selon lequel l'assemblage de profilés à barrière thermique (II) aura une capacité d'isolation thermique supérieure à celle de l'assemblage de profilés à barrière thermique (I). 30 Les assemblages selon (I) et (II) ont le même encombrement extérieur mais la largeur de barrière thermique, obstacle à la transmission de chaleur T, est plus importante dans (II) que dans (I). Par voie de conséquence, l'assemblage (II) présentera une meilleure isolation thermique.
En complément, à encombrement équivalent, l'assemblage selon l'invention permet avantageusement d'accroître la largeur de la barrière thermique par rapport à ce qu'autorise un assemblage classique par sertissage. Ceci apparaît notamment dans la comparaison des figures 8 et 9, tout comme en figure 2. En effet, l'opération de sertissage nécessite l'application d'un effort mécanique pour déformer plastiquement le profilé en alliage d'aluminium, afin d'immobiliser la barrière thermique entre les marteaux de sertissage. Pour réaliser cette opération, il est donc nécessaire que l'organe appliquant l'effort mécanique, communément les galets de la machine de sertissage, ait accès aux marteaux de sertissage, comme représenté en figure 3. L'assemblage selon l'invention ne nécessitant pas ce type d'opération, il est alors possible d'accroître la largeur de la barrière thermique dégagée de tout contact avec l'aluminium, comme dit plus haut.
Ceci apparaît, comme déjà vu, en figure 1, mais aussi en figure 2, où on voit qu'à encombrement identique E, la largeur en question L' est supérieure dans le cas de l'assemblage selon l'invention, en haut, à la largeur L dans le cas de l'assemblage par sertissage.
On comprend aisément l'avantage de la solution selon l'invention, d'autant que, du fait de l'absence de sertissage, la géométrie de la barrière thermique peut également être plus complexe, comme c'est le cas des figures 9 et 10, tant pour l'ouvrant que pour le dormant, de façon à optimiser sa performance thermique, du fait de la suppression de la contrainte de nécessité, pour les galets de sertissage, d'accéder aux marteaux, contrairement au cas de la figure 8 notamment. Cette suppression a le même effet quant aux géométries possibles pour les profilés en alliage d'aluminium, comme tel est également le cas des solutions selon l'invention représentées en figures 4 à 7 ainsi que 9 et 10, pour lesquelles l'assemblage des barrettes sur le ou les profilés n'est pas possible par sertissage Les profilés extrudés sont par ailleurs, le plus généralement, réalisés en alliage d'aluminium de la famille 6xxx et plus particulièrement du type AA6060, selon les désignations définies par 1«Aluminum Association » dans les « Registration Record Series » qu'elle publie régulièrement, type d'alliage classiquement utilisé dans les produits pour applications dans le domaine du bâtiment. Le procédé selon l'invention s'applique à tout ensemble de profilés en alliage d'aluminium à rupture de pont thermique, c'est-à-dire assemblés avec des pièces de « barrière thermique » ou barrettes. L'application la plus courante concerne les cadres de fenêtres, tant pour les « dormants » que les « ouvrants », le plus classiquement comportant un profilé extérieur lb (exposé à l'ambiance externe au bâtiment) et un profilé intérieur 1 (exposé à l'ambiance interne au bâtiment), munis d'une ou plusieurs barrettes 2.
On notera que, de façon avantageuse, du fait que le procédé selon l'invention peut s'appliquer à des profilés préalablement laqués ou anodisés ou revêtus d'autres types de peintures ou apprêts, les profilés extérieur et intérieur peuvent avoir subi des traitements de finition de surface différents. Bien évidemment, le procédé concerne également des assemblages plus complexes comportant plus de deux profilés. Il s'applique tout aussi bien à des cadres ou structures, à base d'ensembles réalisés à l'aide du procédé selon l'invention, de portes ou de portes-fenêtres, ainsi qu'à des structures de vérandas. Mais le procédé selon l'invention trouve une application tout aussi avantageuse dans la réalisation de murs rideaux, constitués par juxtaposition, de façon analogue à la réalisation de panneaux, d'ensemble de profilés résultant du procédé selon l'invention, et leur assemblage par tout moyen mécanique, ou autre, entre eux, de même que dans des panneaux de structure de carrosserie telle que plancher, mur, plafond, ou porte, de véhicule frigorifique, ou des panneaux de structure de chambre froide. Enfin, on conçoit aisément que, de même qu'on assemble par collage typiquement deux profilés en alliage d'aluminium et une ou deux barrettes formant barrière thermique, on peut utiliser le même principe d'assemblage par collage pour assembler typiquement deux profilés extrudés en polymère du type PVC et typiquement un profilé en alliage d'aluminium formant renfort. Enfin, l'utilisation du collage selon ce procédé d'assemblage n'est pas exclusive d'un autre procédé d'assemblage. Par exemple, elle peut être associée complémentairement à un procédé du type clipsage du profilé sur la barrette, emmanchement ou autre. Dans ses détails, l'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples ci-après, qui n' ont toutefois pas de caractère limitatif. Exemples
Validation de l'assemblage par collage On a réalisé par filage classique sur presse un profilé 1 en alliage du type AA6060 tel que représenté en figure 11, d'une longueur d'environ six mètres, et de section telle que représentée. De même on a utilisé un profilé extrudé 2 en polymère du type PVC, de section telle que représentée en figure 11.
Les aménagements mâles et femelles représentés ont pour seul but d'éviter le flambage du profilé de PVC pendant le test classique de décohésion par cisaillement selon la norme NF EN 14024 (figure 5a de ladite norme). Ce test est schématiquement représenté en figure 12. Les échantillons (profilé en alliage d'aluminium 1 et profilé en PVC 2), ont été découpés en tranches de 100 mm de longueur, puis assemblés par collage en déposant la colle, du type acrylique « DP812 » de la société « 3M », au fond de la gorge 3 prévue à cet effet. En l'occurrence, la gorge n'avait subi aucun dégraissage préalable.
Les tests de décohésion par cisaillement sont effectués une fois la colle polymérisée. Les échantillons sont positionnés au plus près des mors de la machine de décohésion. Le profilé en alliage d'aluminium est placé sur le plateau contre la butée fixe 5, solidaire de la machine de décohésion. Une butée haute mobile 4 est placée contre le profilé en PVC.
Un effort longitudinal F de décohésion longitudinale est appliqué sur le profilé en PVC par la butée mobile. La valeur d'effort appliquée est enregistrée à la rupture de l'échantillon par décohésion (effort maximal). La valeur d'effort maximal à la rupture est comparée à la valeur cible minimum du test de décohésion, donnée par la norme européenne NF EN 14024, de 240 daN. Ce test a été pratiqué sur 6 profilés en alliage d'aluminium revêtus de laque 1 de marque « Alesta AP Blanc Trafic Brillant» du type RAL 841 GL - 9016, de la société « Dupont », en épaisseur de 60 à 80 µm, 6 profilés en alliage d'aluminium revêtus de laque 2 de marque « Silver RAL 9006 Métallisé » du type « Interpon D36 mat », de la société « Akzo Nobel », en épaisseur de 60 à 80 !lm également, et enfin six profilés traités par anodisation sulfurique classique.
Les efforts de décohésion obtenus sont rapportés dans le tableau 1 ci-dessous: Tableau 1 Laque 1 - F en daN Laque 2 - F en daN Anodisé - F en daN 608 602 572 733 625 727 564 686 625 639 734 787 696 561 504 446 701 777 On constate que toutes les valeurs de F sont nettement supérieures au minimum requis par la norme, de 240 daN.
Validation du gain en transmission thermique Uf Une simulation de la transmission thermique de deux cadres tels que représentés en figure 8, pour la solution dite de référence assemblée classiquement par sertissage, et en figure 9, pour la solution optimisée pour être assemblée par collage selon l'invention, a été réalisée conformément à la norme NF EN ISO 10 077-2 : Cadres selon la figure 8 : profilés en alliage AA6060 et barrettes en polyamide PA6.6 FV, Cadres selon la figure 9 : profilés en alliage AA6060 et barrettes en polymère du type PVC, Dans les 2 cas, les joints d'étanchéité entre ouvrant/dormant et appui intérieur du 30 vitrage sont en élastomère du type "EPDM".
La valeur de Uf obtenue dans le cas du cadre de la figure 8 de référence est de 2.38 W/(m2.K). La valeur obtenue dans le cas du cadre de la figure 9 conforme à l'invention est de 1.75 W/(m2.K), soit inférieure de 26.5 % à celle de la solution de référence de la figure 8 et conforme à l'objectif de réduction de 20 à 40 % du coefficient de transmission thermique Uf. 15 20 25 30
Claims (15)
- REVENDICATIONS1. Procédé d'assemblage d'au moins un profilé extrudé en alliage d'aluminium (1, lb) et d'au moins une barrette en matériau isolant formant « barrière thermique » (2), typiquement en PVC, pour former un ensemble dit à rupture de pont(s) thermique(s), tel que cadre de fenêtre, cadre de porte, porte-fenêtre, cadre de véranda, mur rideau de profilés assemblés, le profilé étant muni d'au moins une gorge recevant la ou les barrette(s), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : a. Présentation d'au moins un profilé (1, lb), de longueur comprise typiquement entre un et huit mètres, de façon à laisser libre accès à la (ou aux) gorge(s) devant recevoir la (ou les) barrette(s) (2) b. Eventuellement dégraissage de la surface de la (ou des) gorge(s) destinée(s) à recevoir la (ou les) barrette(s) c. Enduction de colle (3, 3b), typiquement acrylique, de la (ou des) gorge(s) destinée(s) à recevoir la (ou les) barrette(s) ou des zones de la (ou des) barrette(s) destinée(s) à venir au contact de la (ou des) gorge(s) d. Mise en contact et maintien de la (ou des) barrette(s) avec la (ou les) gorge(s). e. Répétition des opérations a. à c., dans le cas où l'assemblage du ou des profilé(s), appelé(s) alors demi-coquille(s), est effectué indépendamment de part et d'autre de la (ou des) barrette(s).
- 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que qu'il porte sur au moins une barrette ou au moins un profilé non sertissable.
- 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que qu'il réalise l'assemblage de deux profilés dits extérieur (lb) et intérieur (1) et d'une barrette (2), formant « barrière thermique » entre les deux profilés-. 19
- 4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que qu'il réalise l'assemblage de deux profilés dits extérieur et intérieur et de deux barrettes formant « barrière thermique » entre les deux profilés.
- 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'un au moins des profilés est à l'état de finition de surface anodisé ou laqué, avant assemblage.
- 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'ensemble 10 des profilés est à l'état de finition de surface anodisé ou laqué, avant assemblage.
- 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il porte sur des profilés préalablement laqués ou anodisés, les différents profilés ayant au 15 préalable subi des traitements de finition de surface différents pour au moins deux d'entre eux.
- 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que les barrettes formant « barrière thermique » sont réalisées en matériau polymère 20 du type PVC et possèdent une largeur dégagée de tout contact avec l'alliage d'aluminium d'au moins 40 mm.
- 9. Assemblage comportant au moins un profilé extrudé en alliage d'aluminium (1, lb) et au moins une barrette en matériau isolant formant « barrière 25 thermique » (2), réalisé à partir du procédé selon l'une des revendications 1 à 8.
- 10. Cadre de fenêtre ou porte-fenêtre à rupture de pont thermique réalisé à partir d'assemblages de profilés et barrette(s) selon la revendication 9.
- 11. Cadre de porte à rupture de pont thermique réalisé à partir d'assemblages de profilés et barrette(s) selon la revendication 9. 30 20
- 12. Cadre de structure de véranda à rupture de pont thermique réalisé à partir d'assemblages de profilés et barrette(s) selon la revendication 9.
- 13. Mur rideau à base de profilés juxtaposés, à rupture de pont thermique, réalisé 5 à partir d'assemblages de profilés et barrette(s) selon la revendication 9.
- 14. Panneau de structure de carrosserie, telle que plancher, mur, plafond, ou porte, de véhicule frigorifique, à rupture de pont thermique, réalisé à partir d'assemblages de profilés et barrette(s) selon la revendication 9.
- 15. Panneau de structure de chambre froide à rupture de pont thermique réalisé à partir d'assemblages de profilés et barrette(s) selon la revendication 9. 10 15 21
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