[0001] La présente invention concerne les plaques alvéolaires multiparois obtenues par extrusion
d'une matière thermoplastique, telle que le polycarbonate, à travers une filière de
forme définie. L'invention concerne en particulier les plaques destinées à la réalisation
de couvertures ou de cloisons dans le domaine du bâtiment.
[0002] Les plaques alvéolaires présentant plusieurs parois entre deux couvertures extérieures
sont connues notamment par les brevets
EP 0 741 215 et
FR 2 827 543. Le document
EP 0 741 215 porte sur une plaque comportant plusieurs parois internes, et des entretoises perpendiculaires
et obliques entre deux couvertures extérieures.
[0003] Le document
FR 2 827 543 porte sur une plaque comportant seulement plusieurs parois internes parallèles et
d'entretoises perpendiculaires aux deux couvertures extérieures.
[0004] Pour une application dans le domaine du bâtiment, de telles plaques sont de dimensions
relativement importantes. Il est souhaitable qu'elles fléchissent le moins possible,
notamment dans le sens de la largueur. Par ailleurs, elles doivent être réalisées
en un matériau approprié de manière à ce qu'elle soit translucide ; toute transformation
ou évolution doit leur conserver cette propriété.
[0005] Un objectif de l'invention est donc de proposer une plaque alvéolaire multiparois
présentant une résistance accrue au fléchissement.
[0006] L'objectif est atteint par une plaque alvéolaire multiparois obtenue par extrusion
d'un matériau thermoplastique comportant deux couvertures extérieures, au moins une
première paroi interne parallèle et à proximité de l'une desdites couvertures extérieures,
des entretoises perpendiculaires aux deux couvertures extérieures, des entretoises
obliques entre deux entretoises perpendiculaires adjacentes, caractérisée par le fait
qu'elle comporte en outre une ou plusieurs entretoises formant raidisseurs reliant
ladite couverture extérieure à ladite première paroi interne, entre deux entretoises
perpendiculaires adjacentes.
[0007] Cette structure présente l'avantage de renforcer la résistance à la déformation de
la couverture extérieure, sans altérer les propriétés d'isolation thermique et en
gardant un bon niveau de transmission lumineuse.
[0008] Un autre avantage de cette structure est de permettre une réduction de la déformation
de la plaque sans que l'on ait besoin d'augmenter l'épaisseur des couvertures, et
sans diminuer la distance entre deux entretoises.
[0009] Cette solution permet donc un gain économique par rapport aux solutions traditionnelles
de renforcement de l'épaisseur de couverture ou de multiplication du nombre d'entretoises.
[0010] Pour une utilisation dans le domaine du bâtiment, le grammage de la plaque alvéolaire
multiparois est compris entre 2000 et 4000 g/m
2, et de façon préférentielle entre 2250 et 3000 g/m
2. L'épaisseur de la plaque est comprise entre 10 et 40 mm et de façon préférentielle
entre 16 et 32 mm.
[0011] Un autre avantage surprenant est de pouvoir réduire les frottements entre la plaque
et les équipements de production, notamment le calibre, sur la face ayant les raidisseurs
rajoutés. Cette absence de frottement, diminue la formation de zones mates habituelles,
et fait que la transmission lumineuse est supérieure à celle attendue. On constate
que les zones mates en surface sont réduites en raison du pas plus faible entre les
éléments au niveau de la couverture et à la meilleure tenue de celle-ci dans le calibre.
[0012] Ce phénomène de limitation de frottement contribue également à une diminution de
la rugosité de surface.
[0013] La visibilité de ces raidisseurs placés sur la face extérieure de la plaque n'est
que très légèrement perceptible, dans le sens intérieur vers l'extérieur du bâtiment.
[0014] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus
clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins
annexés dans lesquelles :
- la figure 1 représente une vue schématique partielle en coupe transversale d'une plaque
alvéolaire multiparois selon un mode de réalisation de l'art antérieur ;
- la figure 2 représente une vue schématique partielle en coupe transversale d'une plaque
alvéolaire multiparois selon un autre mode de réalisation de l'art antérieur ;
- la figure 3 représente une vue schématique partielle en coupe transversale d'une plaque
alvéolaire multiparois dite structure 1 selon un autre mode de réalisation de l'art
antérieur ;
- la figure 4 représente une vue schématique partielle en coupe transversale d'une plaque
alvéolaire multiparois avec des entretoises formant raidisseurs sur une seule couverture
extérieure, dite structure 2, selon un mode de réalisation de la présente invention
;
- la figure 5 représente une vue schématique partielle en coupe transversale d'une plaque
alvéolaire multiparois avec des entretoises formant raidisseurs sur des deux couvertures
extérieures, dite structure 3, selon un autre mode de réalisation de l'invention.
[0015] En se reportant à la figure 4, on a représenté une plaque alvéolaire conforme à un
premier mode de réalisation de l'invention. Les plaques alvéolaires sont en soi bien
connues. Elles sont obtenues par extrusion d'un matériau à l'état plastique à travers
une filière comprenant deux lèvres parallèles et un poinçon, de forme appropriée,
disposé entre ces deux lèvres. Les parois et cloisons sont définies par les espaces
ménagés entre les éléments de poinçon et ou de lèvres de filière. En sortie de la
tête d'extrusion, la plaque ainsi formée est encore déformable. Elle passe alors entre
les parois d'un calibre qui par aspiration la maintient en forme jusqu'au refroidissement.
Le matériau est avantageusement thermoplastique, polycarbonate notamment.
[0016] Selon ce mode de réalisation, la plaque alvéolaire multiparois comporte deux couvertures
extérieures 1 et 5, et trois parois internes 2, 3 et 4 qui leur sont parallèles. Une
première 2 et une deuxième 4 parois internes sont disposées à proximité des couvertures
extérieures, la troisième étant disposée entre elles deux et étant ici médiane. La
plaque est aussi constituée d'entretoises perpendiculaires 8, 9 et 9', et obliques
6 et 7 par rapport au plan des couvertures. Les entretoises perpendiculaires 8 et
9 relient préférentiellement les deux couvertures extérieures et sont disposées à
intervalle régulier, dans le sens de la largeur de la plaque. Les entretoises obliques
6 et 7 forment les diagonales de rectangles composés les uns par les entretoises 8
et 9, et les parois internes 2 et 3, les autres par les entretoises 8 et 9, et les
parois internes 3 et 4. Les entretoises obliques 6 et 7, la paroi interne 3 et l'entretoise
9 sont convergentes en une ligne de jonction, perpendiculaire au plan de la figure.
On note deux autres lignes de jonction entre la première paroi interne 2, l'entretoise
oblique 6 et l'entretoise perpendiculaire 8 d'une part, et entre la paroi interne
4, l'entretoise oblique 7 et l'entretoise perpendiculaire 8 d'autre part. Par ailleurs,
le motif défini par les parois et les entretoises disposées entre les entretoises
8 et 9' est symétrique du motif défini par les parois et les entretoises disposées
entre les entretoises 8 et 9 par rapport au plan de symétrie formé par l'entretoise
8. Conformément à l'invention, entre la couverture extérieure 1 et la paroi interne
2, des entretoises formant raidisseurs 10 et 11 sont disposées à intervalle régulier.
Le nombre des raidisseurs est au minimum de un ; il dépend de la tenue au fléchissement
souhaité. Leur espacement peut être constant ou varier.
[0017] La figure 5 montre un autre mode de réalisation. Les mêmes éléments portent la même
référence. La plaque alvéolaire multiparois comporte deux couvertures extérieures
1 et 5, et trois parois internes 2, 3 et 4 parallèles. Une première 2 et une deuxième
4 parois internes sont disposées à proximité des couvertures extérieures, la troisième
étant ici médiane. La plaque est aussi constituée d'entretoises perpendiculaires 8,
9 et 9', et obliques 6 et 7. Les entretoises perpendiculaires 8 et 9 relient les deux
couvertures extérieures et sont disposées à intervalle régulier, dans le sens de la
largeur de la plaque. Les entretoises obliques 6 et 7 forment les diagonales de rectangles
composés les uns par les entretoises 8 et 9, et les parois internes 2 et 3, les autres
par les entretoises 8 et 9, et les parois internes 3 et 4. Les entretoises obliques
6 et 7, la paroi interne 3 et l'entretoise 9 convergent en une ligne de jonction.
Deux autres lignes de jonction sont ménagées entre la première paroi interne 2, l'entretoise
oblique 6 et l'entretoise perpendiculaire 8 d'une part, et entre la paroi interne
4, l'entretoise oblique 7 et l'entretoise perpendiculaire 8 d'autre part. Par ailleurs,
le motif défini entre les entretoises 8 et 9' est symétrique du motif défini par les
entretoises 8 et 9 par rapport à l'entretoise 8 étant l'axe de symétrie. Des entretoises,
au moins une, formant raidisseurs 10 et 11 sont disposées conformément à l'invention,
à intervalle régulier entre la couverture extérieure 1 et la paroi interne 2, et des
entretoises, au moins une, formant raidisseurs 12 et 13 sont disposées à intervalle
régulier entre la couverture extérieure 5 et la paroi interne 4.
[0018] La présente invention ne se limite pas aux structures présentées sur les figures
4 et 5. Elle s'applique à une structure comportant par exemple une seule première
paroi interne, comme dans la figure 1 ou bien seulement une première et une deuxième
paroi interne sans paroi médiane ou encore des diagonales obliques disposées en croix
ou non. Elle s'applique aussi à d'autres structures comportant des entretoises obliques
reliant deux parois internes non adjacentes, ou encore des entretoises perpendiculaires
disposées à des intervalles non réguliers.
[0019] On a représenté des structures de l'art antérieur, sur les figures 1, 2, et 3. Les
plaques alvéolaires multiparois sont composées de deux couvertures extérieures, de
parois internes et d'entretoises perpendiculaires et obliques. La structure de la
figure 1 comprend seulement une première paroi interne avec des entretoises obliques
entre celle-ci et la couverture opposée. La figure 2 montre une structure avec une
deuxième paroi interne à proximité d'une couverture. La figure 3 montre une structure
avec une troisième paroi interne entre les deus premières. Les entretoises obliques
sont en diagonales des rectangles formés par les entretoises internes et les cloisons
ou entretoises perpendiculaires.
[0020] On a réalisé des tests afin de caractériser la structure des matériaux et comparer
la structure 1, de la figure 3, de l'art antérieur à la structure 2 de l'invention.
Ainsi, les tests ont été réalisés sur la déformation des structures, sur la transmission
lumineuse, l'isolation thermique et la portée.
Tableau 1
[0021] Paramètres de caractérisation des structures 1 et 2. On a reporté ci après les paramètres
de grammage et dimensionnels entre les deux structures testées.
|
Structure 1 |
Structure 2 |
Grammage (g/m2) |
2500 |
2600 |
Distance entre entretoises perpendiculaires (mm) |
18 |
18 |
Epaisseur des couvertures (mm) |
> 0,63 |
> 0,63 |
Epaisseur entretoises (mm) |
0,30 |
0,30 |
Epaisseur des parois internes (mm) |
0,10 |
0,10 |
Epaisseur des diagonales (mm) |
0,10 |
0,10 |
Epaisseur raidisseurs (mm) |
/ |
0,2 |
Distance entre raidisseurs entre deux entretoises perpendiculaires (mm) |
/ |
7,8 |
Hauteurs successives entre les différents plans de couverture et de parois (mm) |
3 - 4,5 - 5 - 3,5 |
3 - 4,5 - 5 - 3,5 |
[0022] La hauteur des alvéoles formées entre les premières parois et les couvertures est
ici inférieure à celles des alvéoles comportant des entretoises diagonales. Ceci est
un rapport préféré entre ces hauteurs.
[0023] Le Tableau 1 présente les principaux paramètres caractérisant les structures 1 et
2. Il est à noter que ces plaques sont identiques à la seule différence de la présence
de raidisseurs d'une épaisseur de 0,2 mm pour la structure 2.
1) Déformation plaque et couverture
[0024] Des mesures de comportement en flexion et en cisaillement et des mesures de déformation
ont été effectuées sur des échantillons de ces plaques.
[0025] Les échantillons ont un format de 80 mm dans le sens des alvéoles et de 500 mm dans
le sens de travers, un poids de 20 N est appliqué sur un barreau de 10 mm de diamètre
au centre de l'échantillon. La couverture coextrudée de la plaque est au contact avec
le barreau. La déformation est relevée après un temps de 10 min sous la charge.
Tableau 2
Valeurs du comportement en flexion, en cisaillement et en déformation des structures
1 et 2. |
|
Structure 1 |
Structure 1 |
Structure 2 |
Structure 2 |
Grammage |
2500 |
2800 |
2500 |
2800 |
E×I (Nm2/m) |
|
|
|
|
Sens extrusion |
173,5 |
173,2 |
173 |
199 |
Sens travers |
112,6 |
123,3 |
183 |
187,7 |
G×A (N/m) sens travers |
11760 |
24004 |
17788 |
22956 |
MKv (Nm/m) extérieur |
31 |
62,2 |
60 |
89,3 |
MKv (Nm/m) intérieur |
33,2 |
49 |
35 |
63,2 |
Déformation (mm) |
5,5 |
4,0 |
3,8 |
3,0 |
ExI : comportement en flexion de la plaque, avec E module d'young et I le moment d'inertie.
G×A : comportement en cisaillement de la plaque avec G module de cisaillement et A
aire de l'âme équivalente.
Mkv : résistance à la pliure sens travers de la couverture extérieure (face protégée
anti-UV) et couverture intérieure |
[0026] Les résultats du Tableau 2 montrent que l'incorporation des raidisseurs augmente
la résistance à la flexion de façon significative dans le sens travers. Au niveau
du comportement en cisaillement de la plaque, les valeurs montrent généralement une
augmentation de la résistance à cisailler la structure quel que soit le grammage.
Les données sur la déformation des matériaux sont homogènes et montrent une plus faible
déformation pour la structure 2.
[0027] Ces résultats montrent aussi que l'ajout de raidisseurs dans les plaques alvéolaires
multiparois améliore d'une manière générale, à grammage équivalent, la résistance
à la déformation, et plus particulièrement, quand les tests sont réalisés dans le
sens travers de la plaque.
2) Transmission Lumineuse selon NF P 38-511
[0028] Des études ont été effectuées sur la capacité des matériaux à transmettre la lumière.
Les mesures de transmission lumineuse sont réalisées sur les structures 1 et 2 ayant
une épaisseur de 16 mm chacune.
Tableau 3 :
Transmission lumineuse des structures 1 et 2. |
|
Structure 1 |
Structure 1 |
Structure 2 |
Structure 2 |
Grammage (g/m2) |
2500 |
2800 |
2600 |
2800 |
Transmission lumineuse (%) |
56 |
53 |
64 |
62 |
[0029] Les données du Tableau 3 montrent que la transmission lumineuse de la structure 1
est plus faible que celle de la structure 2. La présence de raidisseurs n'altère donc
pas la transparence de la structure et même, l'améliore. Constatant une diminution
des zones dites "mates" entre les entretoises, on peut émettre l'hypothèse que l'augmentation
de la transmission lumineuse est due à une diminution des frottements.
3) Isolation thermique
[0030] D'autres études ont été effectuées, notamment sur l'isolation thermique des structures.
En effet, l'addition de raidisseurs perpendiculaires à la couverture extérieure et
la paroi interne peut engendrer des phénomènes de conduction de la chaleur plus important
que dans le cas de structure n'ayant pas cet élément. Une telle augmentation de chaleur
pourrait présenter un inconvénient pour l'utilisation de ces matériaux.
Tableau 4
Calculs de conduction de chaleur. |
|
Structure 1 |
Structure 2 |
Grammage (g/m2) |
2500 |
2600 |
Calcul U (W/m2K) |
1,78/1,79 |
1,79 |
Calcul MPA U (W/m2.K) |
1,807/1,825 |
1,825/1,850 |
[0031] Les valeurs du calcul de conduction de chaleur exposées dans le Tableau 4 montrent
que la structure 1 conduit aussi bien la chaleur que la structure 2. Il en ressort
donc que les raidisseurs ajoutés n'ont pas ou ont une très faible influence sur les
propriétés d'isolation thermiques.
4) Portée
[0032] Enfin, différentes études ont été effectuées pour tester les structures 1 et 2 avec
des charges posées uniformément sur le matériau et avec des charges posées localement.
- Essais avec une charge uniforme
[0033] Les essais ont été réalisés sur une plaque prise en feuillure sur 4 côtés pour les
chargements uniformes avec une flèche au centre de la plaque qui est limitée à 50
mm, et avec un coefficient de sécurité à la ruine (plaque sortie de la feuillure)
situé entre 2,5 et 3 fois. Longueur maximale autorisée en mm
Tableau 5
Résultats des essais réalisés avec une charge uniforme. |
|
Structure 1 |
Structure 1 |
Structure 2 |
Grammage g/m2 |
2550 |
2800 |
2600 |
Charges N/m2 / largeur en mm |
Longueur en mm |
Longueur en mm |
Longueur en mm |
500/980 |
5000 |
> 6000 |
5000 |
500/1200 |
4000 |
4600 |
4000 |
750/980 |
4000 |
5000 |
4000 |
750/1200 |
2500 |
2650 |
2500 |
900/980 |
3300 |
4400 |
3300 |
900/1200 |
2100 |
2300 |
2100 |
1250/980 |
2000 |
2400 |
2000 |
1250/1200 |
1600 |
1800 |
1600 |
[0034] L'ensemble des données présentées dans le Tableau 5, montre que la structure 2 d'un
grammage de 2600 g/m
2 présente les mêmes propriétés que la structure 1 d'un grammage de 2550 g/m
2. Donc à même grammage on a modifié la répartition de la matière sans altérer les
caractéristiques mécaniques de la plaque au test de chargement.
- Essais avec une charge localisée
[0035] Les essais sont réalisés avec un format de plaque de 1500×460 mm avec une distance
entre appui de 1350 mm. La déformation sous la charge localisée est placée dans le
sens de extrusion, c'est-à-dire : 4,5 kg sur 20,2×11,8 cm et 7,5 kg sur 16×6 cm.
Tableau 6
Résultats des essais réalisés avec une charge localisée. |
|
Structure 1 |
Structure 1 |
Structure 2 |
Structure 2 |
Grammage (g/m2) |
2500 |
2800 |
2500 |
2800 |
Appui libre, 1900 N/m2 localisé. Déformation en mm |
21 |
20 |
24 |
21 |
Appui libre, 7800 N/m2 localisé Déformation en mm |
39 |
35 |
39 |
36 |
[0036] L'ensemble des données présentées dans le Tableau 6, a révélé que la déformation
occasionnée par une charge localisée par un appui de 1900 N/m
2 ou de 7800 N/m
2 est sensiblement égale quel que soit la structure étudiée.
[0037] D'autres modifications à la portée de l'homme du métier font également partie de
l'esprit de l'invention.
1. Plaque alvéolaire multiparois obtenue par extrusion d'un matériau thermoplastique
comportant deux couvertures extérieures (1, 5), au moins une première paroi interne
(2) parallèle et à proximité desdites couvertures extérieures, des entretoises perpendiculaires
(8, 9, 9') reliant les deux couvertures extérieures, des entretoises obliques (6,
7) entre deux entretoises perpendiculaires adjacentes, caractérisée par le fait qu'elle comporte une ou plusieurs entretoises formant raidisseurs (10, 11, 12, 13) reliant
la couverture extérieure à ladite première paroi interne, entre deux entretoises perpendiculaires
adjacentes.
2. Plaque alvéolaire multiparois selon la revendication précédente, dont une deuxième
paroi interne (4) est parallèle et à proximité de l'autre couverture extérieure.
3. Plaque alvéolaire multiparois selon la revendication 2, comportant un ou plusieurs
raidisseurs entre la deuxième paroi interne et l'autre couverture extérieure.
4. Plaque alvéolaire multiparois selon l'une des revendications précédentes, dont au
moins une troisième paroi interne est disposée entre la première et la deuxième paroi
interne.
5. Plaque alvéolaire multiparois selon l'une des revendications précédentes, dont les
entretoises obliques sont également disposées entre deux parois internes.
6. Plaque alvéolaire multiparois selon l'une des revendications précédentes, dont les
entretoises obliques sont également disposées entre deux parois internes adjacentes.
7. Plaque alvéolaire multiparois selon l'une des revendications précédentes, dont les
entretoises formant raidisseurs sont équidistantes les unes des autres.
8. Plaque alvéolaire multiparois selon l'une des revendications précédentes, dont le
matériau extrudé est un polycarbonate.
9. Plaque alvéolaire multiparois selon l'une des revendications précédentes, dont le
grammage est compris entre 2000 et 4000 g/m2, et de façon préférentielle entre 2250 et 3000 g/m2.
10. Plaque alvéolaire multiparois selon l'une des revendications précédentes, dont l'épaisseur
de la plaque est comprise entre 10 et 40 mm et de façon préférentielle entre 16 et
32 mm.