CH620731A5 - - Google Patents
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Description
L'invention concerne un procédé de fabrication de profilé composite à coupure thermique.
Les progrès de la technique, la recherche du confort et des économies de chauffage ont amené un fort développement des menuiseries métalliques puis des menuiseries à coupure thermique. Les menuiseries métalliques présentent sur les menuiseries traditionnelles en bois des avantages de plus grande solidité, d'imputrescibilité, d'indéformabilité à l'humidité et de réalisation facile en série.
Il est rapidement apparu, cependant, que le bon coefficient d'échange thermique propre au métal nuisait à l'isolation thermique du bâtiment et entraînait des condensations nuisibles à l'intérieur des locaux. Pour remédier à ces inconvénients, divers dispositifs de menuiseries composites dites à coupure thermique ont été réalisées. Ces menuiseries composites améliorent non seulement l'isolation thermique mais aussi l'isolation phonique des bâtiments.
Certains dispositifs, tels que celui décrit dans le brevet français N° 1138912, utilisent deux demi-profilés métalliques dans lesquels des logements ont été réservés, pour permettre l'introduction de deux rubans en matière isolante qui, une fois en place, relient les deux demi-profilés métalliques en formant un tube, dans lequel est injectée une matière isolante expansive et polymérisable qui, sous son action expansive, bloque les rubans en matière isolante dans leur logement, tout en rendant l'ensemble compact et solidaire. Les deux rubans en matière isolante doivent être suffisamment résistants et donc en matière plastique dense pour résister par eux-mêmes à la pression de la matière expansive au moment de son injection.
D'autres utilisent un principe de liaison de deux demi-profilés métalliques par l'intermédiaire d'un cordon de forme en matière isolante rigide qui est glissé dans des logements de formes complémentaires à celle du cordon isolant; les sections des logements sont plus fortes que celles du cordon isolant pour faciliter son glissement sur la longueur des demi-profilés métalliques. Après glissement du joint, une déformation est effectuée sur les logements des demi-profilés métalliques pour bloquer l'ensemble.
Le cordon en matière plastique doit avoir une résistance mécanique suffisante pour assurer la liaison entre les demi-profilés métalliques. Il est par suite en matière plastique dense et donc relativement chère, et conductrice de la chaleur. La mise en place du joint est relativement longue et onéreuse. Malgré toutes les précautions prises, la liaison mécanique entre les deux demi-profilés métalliques est mauvaise. Chacun doit résister individuellement aux sollicitations mécaniques et être dimensionné en conséquence. De ce fait, les demi-profilés sont eux-mêmes lourds et onéreux.
D'autres dispositifs utilisent un principe bien connu, appelé moussage. Il consiste à injecter dans un profilé métallique de forme tubulaire une matière polymérisable, de préférence une matière moussante, qui remplit le tube formé par le profilé métallique, puis de supprimer sur les deux façades parallèles reliant une face extérieure et une intérieure, une section de quelques millimètres, afin de créer la coupure thermique. La matière injectée restant après cette opération réalise la liaison des deux demi-profilés métalliques obtenus par cet usinage. Un tel procédé de réalisation est décrit dans le brevet français N° 2100177. Là encore, les parois initiales du profilé creux doivent être suffisamment épaisses pour résister par elles-mêmes à la pression de la matière plastique au moment du moussage. L'usinage du profilé creux sur deux faces est une opération relativement délicate et onéreuse. Il implique une perte de métal.
On a réalisé également des profilés entièrement en matière plastique, comme cela est décrit par exemple dans le modèle d'utilité allemand GBM N° 1995167. Ces profilés sont en matière plastique de densité importante pour avoir une résistance mécanique suffisante. Ils restent cependant trop fragiles, en particulier dans les angles, et difficilement réparables.
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On a également pensé à réaliser des profilés en matière plastique dense, recouverts, pour en améliorer l'aspect, d'une feuille d'aluminium d'épaisseur de l'ordre de 0,2 à 0,3 mm. Cette feuille d'aluminium mince ne participe alors pratiquement pas à la résistance mécanique du profilé.
Il serait souhaitable de trouver des profilés composites combinant toutes les propriétés mécaniques et thermiques des métaux et des matières plastiques de faible densité. La surface où s'exercent les efforts mécaniques maximaux, tant les efforts d'impact que les contraintes de traction et de compression, doit être en métal d'épaisseur supérieure à 0,5 mm. L'intérieur du profilé où le taux de travail est réduit peut être en matière plastique peu dense, de préférence en matière plastique moussée de densité 80 à 250 kg/m3 et, de préférence, 100 à 200 kg/m3. L'adhérence entre métal et matière plastique doit être excellente pour assurer une parfaite collaboration et bénéficier des caractéristiques mécaniques propres à chaque élément, en particulier bénéficier pleinement d'un moment d'inertie dû aux éléments métalliques disposés sur les deux faces opposées et de l'isolation thermique et phonique excellente des matières plastiques, spécialement les matières plastiques à l'état de mousse. On pourrait alors utiliser des demi-profilés métalliques d'épaisseur comprise entre 0,5 et 1 mm environ, combinés à une âme rigide en matière plastique de faible densité. L'ensemble forme un complexe travaillant comme un sandwich.
L'invention a donc pour but de permettre de réaliser économiquement des profilés composites de ce type.
A cet effet, le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que l'on applique les deux demi-profilés métalliques chacun sur la face interne d'une coquille de conformateur en deux éléments, les bords longitudinaux des deux demi-profilés étant séparés par des joints en élastomère solidaires des coquilles, ces joints étant comprimés entre les bords correspondants des demi-profilés, puis que l'on injecte une matière moussante à une extrémité du conformateur entre les deux demi-profilés métalliques.
Ce procédé consiste donc à utiliser un moule rigide en deux coquilles sur la surface interne duquel vient s'appliquer chacun des demi-profilés métalliques, les bords longitudinaux étant séparés provisoirement par des joints en élastomère solidaires du moule et comprimés entre les bords métalliques. Le moule rigide est appelé ci-après conformateur. Les demi-profilés métalliques ont, de préférence, une section de forme générale en L dont l'extrémité supérieure est retournée vers l'extérieur dans la direction opposée à la petite branche du L selon une section en N formant une nervure suivie d'une rainure d'axe sensiblement parallèle à la grande branche du L. Lors de la mise en place de chaque demi-profilé métallique dans la coquille correspondante du conformateur, la base du L est appliquée sur la surface correspondante du conformateur. De ce fait, la rainure se trouvant à l'extrémité de la grande branche du L vient s'engager dans une rainure correspondante du conformateur ou, de préférence, dans une rainure du joint en élastomère.
Les demi-profilés métalliques formant la surface du profilé composite sont, de préférence, des demi-profilés d'aluminium d'épaisseur 0,5 à 1 mm obtenus à partir de tôle pouvant avoir reçu, avant mise en forme, un traitement de surface tel qu'une peinture ou une anodisation.
Le procédé sera mieux compris par la description ci-après d'un exemple de réalisation illustré par le dessin annexé, dans lequel :
La fig. 1 représente, en coupe, un profilé composite obtenu selon le procédé.
La fig. 2 représente un demi-profilé métallique élémentaire formant la surface du profilé composite.
La fig. 3 représente, en coupe, un demi-profilé métallique disposé dans le demi-conformateur correspondant.
La fig. 4 représente, en coupe, le profilé composite dans son conformateur au moment de l'injection de la mousse de matière plastique.
La fig. 5 représente le même profilé composite dans lequel sont insérés des joints d'étanchéité.
Sur la fig. 1, on voit un profilé composite selon l'invention. Ce profilé est constitué par l'assemblage de deux demi-profilés métalliques identiques 1 à forme générale en L, en aluminium, d'épaisseur 0,7 mm formant la surface du profilé composite et d'une âme 2 constituée par une mousse plastique de densité 120 kg/m3, remplissant l'espace séparant les deux demi-profilés métalliques et assurant leur parfaite liaison. Cette liaison parfaite est indispensable à la collaboration des demi-profilés métalliques 1 à bonne résistance mécanique et de l'âme isolante 2. Les demi-profilés 1 représentés ici sont des demi-profilés formés au train de galets à partir d'une tôle. On note les deux intervalles 3 entre les deux demi-profilés métalliques formant une double solution de continuité dans la surface métallique du profilé composite. Ces intervalles constituent les coupures thermiques recherchées.
Le problème qui se pose pour la réalisation d'un tel profilé composite est que les demi-profilés métalliques minces 1, pris individuellement, sont souples et déformables, cela tant longitudi-nalement que transversalement. Par ailleurs, la mousse de faible densité est obtenue à partir d'un mélange de matière plastique et d'un agent d'expansion, c'est-à-dire un produit libérant une forte quantité de gaz. Ce gaz, au moment de sa génération, avant solidification de la matière plastique, exerce une pression pouvant atteindre 300000 Pa effectifs entre les deux demi-profilés métalliques.
On conçoit que les demi-profilés métalliques d'épaisseur inférieure à 1 mm ne peuvent supporter de telles pressions sans se déformer. Ils doivent être fermement maintenus en s'appliquant sur les parois internes d'un moule rigide ou conformateur composé de deux coquilles symétriques 4. Ce sont les parois du conformateur qui donnent au profilé composite des dimensions précises conformes aux normes imposant des tolérances de l'ordre de 1/10 mm.
Mais comment maintenir entre les deux demi-profilés métalliques 1 un intervalle 3 de l'ordre de 5 à 6 mm, nécessaire à la coupure thermique sans que la mousse, soit avant expansion à l'état liquide, soit sous pression lors de l'expansion, ne déborde et ne s'infiltre entre le demi-profilé métallique 1 et la paroi du conformateur 4? Ce résultat a été obtenu grâce à un joint en silicone 5. Le silicone n'adhère pas à la mousse. Il a la propriété des élastomères de pouvoir se déformer élastiquement à la pression, mais pratiquement sans contraction de volume. L'extrémité 6 de ce joint 5 séparant les deux demi-profilés métalliques 1 a une section trapézoïdale amincie vers l'extrémité afin de s'insérer en coin entre les deux bords des deux demi-profilés 1 et assurer une bonne étanchéité même sous une pression de l'ordre de 300000 Pa.
Par ailleurs, le moulage et le démoulage du profilé composite doivent pouvoir être réalisés rapidement et les demi-profilés métalliques maintenus de façon précise sur les faces internes des deux coquilles 4.
Pour cela, une rainure longitudinale 7 de largeur 4 mm est prévue dans les demi-profilés métalliques 1 sur le grand côté du L. Des doigts amovibles 8 solidaires du conformateur et rentrant dans cette rainure bloquent les demi-profilés dans la coquille correspondante 4. Le petit côté 9 se relève à son extrémité, ce qui lui permet de s'encastrer et de se bloquer dans une partie concave correspondante de la coquille 4. Le grand côté de la section en L de chaque demi-profilé métallique se termine par un bord retourné du côté opposé à la base du L; ce bord, en forme de N, dessine une nervure 10 suivie d'une rainure 11 qui correspond à une rainure à la base de l'extrémité 6 du joint en silicone 5, celle-ci servant d'accrochage au bord 10, 11 du demi-profilé.
La rainure 11 guidée par la rainure correspondante du joint 5 oblige le grand côté du L à s'appliquer contre la face interne du conformateur.
On voit sur la fig. 4 que, lorsque les deux coquilles 4 sont assemblées, le rebord 12 du petit côté du L est fortement appliqué
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par l'extrémité en coin 6 du joint 5 contre la paroi du conformateur.
Ainsi, même à vide, les deux demi-profilés métalliques 1 sont bien appliqués contre les parois du conformateur qui leur donnent une forme bien précise. L'étanchéité entre les deux demi-profilés métalliques 1 est assurée par les extrémités à section trapézoïdale 6 des joints 5 élastiques mais incompressibles.
Les deux joints 5 se sont révélés étanches et la pression créée lors du moussage contribue encore à faire épouser très précisément la forme du conformateur par les deux profilés métalliques 1.
Il est bien évident que les deux demi-profilés métalliques 1 peuvent être fixés dans les coquilles 4 par d'autres dispositifs que les rainures 7 et les doigts 8. On peut, par exemple, munir les coquilles 4 d'orifices d'aspiration plaquant par dépression des demi-profilés métalliques 1 sur les coquilles correspondantes.
Dans l'exemple décrit, les deux demi-profilés métalliques 1 ont des formes identiques, mais il est bien certain que l'on peut réali4
ser des profilés composites à partir de deux demi-profilés métalliques minces 1 de forme différente.
Pour éviter une zone de faiblesse, on évitera de disposer vis-à-vis les intervalles 3 constituant les coupures thermiques. Chacun s de ces intervalles 3 sera ainsi disposé en face d'une surface métallique et, de préférence, aux extrémités du profilé composite, comme représenté ici sur la fig. 1.
Enfin, on remarque que chaque intervalle 3 constituant une coupure thermique dessine une gorge entre la rainure 11 d'un io demi-profilé et le rebord 12 de l'autre. La matière plastique de l'âme 3 n'affleure la surface du profilé composite qu'au fond de la gorge et se trouve de ce fait bien protégée de toute détérioration mécanique. Il est même conseillé d'utiliser chaque gorge pour y insérer les talons des joints d'étanchéité de battement 13 et de 15 vitrage 14, comme représenté sur la fig. 5. Ainsi, les joints d'étanchéité 13-14 sont bien coincés sur le profilé composite et en même temps protègent efficacement les coupures thermiques de toute détérioration mécanique ou climatique.
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2 feuilles dessins
Claims (13)
1. Procédé de fabrication d'un profilé composite pour menuiserie à coupure thermique, ce profilé étant composé de deux demi-profilés métalliques, entourant un noyau en matière plastique moussée, caractérisé par le fait que l'on applique les deux demi-profilés métalliques (1) chacun sur la face interne d'une coquille (4) de conformateur en deux éléments, les bords longitudinaux des deux demi-profilés (1) étant séparés par des joints en élasto-mère (5) solidaires (4), ces joints (5) étant comprimés entre les bords correspondants des demi-profilés (1), puis que l'on injecte une matière moussante à une extrémité du conformateur entre les deux demi-profilés métalliques.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les demi-profilés métalliques ont une épaisseur comprise entre 0,5 et 1 mm, leur section étant de forme générale en L, l'extrémité supérieure du L étant retournée vers l'extérieur dans la direction opposée à la petite branche du L selon une section en N formant une nervure suivie d'une rainure (11), la rainure (11) venant s'engager dans une rainure correspondante du conformateur.
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REVENDICATIONS
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits demi-profilés sont en alliage d'aluminium.
4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la rainure (11) vient s'engager dans la surface du joint (5) à la base de son extrémité (6) à section trapézoïdale.
5. Procédé selon l'une des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le côté de chaque demi-profilé métallique correspondant à la base du L est appliqué sur la surface du conformateur obligeant la rainure (11) du demi-profilé métallique à pénétrer dans la rainure correspondante du joint (5) solidaire du conformateur.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les demi-profilés métalliques (1) comportent une rainure (7) dans le grand côté du L, cette rainure coopérant avec des doigts (8) permettant le maintien en place du profilé avant moussage.
7. Procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé par le fait que l'on emploie, pour réaliser le remplissage intérieur (2), un produit donnant naissance à une matière plastique moussée de densité comprise entre 80 et 200 kg/m3.
8. Procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé par le fait que le profilé est réalisé en longueur de plusieurs mètres.
9. Procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caractérisé par le fait que les joints (5) sont en matière à base de silicone.
10. Profilé composite obtenu par le procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les coupures thermiques entre demi-profilés métalliques (1) se trouvent au fond d'une gorge protégée par les bords des demi-profilés métalliques.
11. Profilé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les gorges au fond desquelles se trouvent les coupures thermiques servent de logement aux talons de joints d'étanchéité (13,14).
12. Profilé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les demi-profilés métalliques ont une épaisseur comprise entre 0,5 et 1 mm, leur section étant de forme générale en L, l'extrémité supérieure du L étant retournée vers l'extérieur dans la direction opposée à la petite branche du L selon une section en N formant une nervure suivie d'une rainure (11), la rainure (11) venant s'engager dans une rainure correspondante du conformateur.
13. Conformateur constitué de deux coquilles rigides pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque coquille (4) comporte des moyens de fixation d'un demi-profilé métallique (1) sur sa face interne correspondante ainsi qu'un joint (5) en élastomère, ce joint (5) ayant une extrémité (6) venant s'insérer en coin entre les bords des deux demi-profilés métalliques et comportant à la base de cette extrémité une rainure homologue d'une rainure (11) du demi-profilé métallique (1).
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