EP2527581A1 - Procédé de fabrication de profilés composites, en particulier d'ensembles à coupure de pont thermique pour cadres de fenêtres, de portes, ou équivalents - Google Patents

Procédé de fabrication de profilés composites, en particulier d'ensembles à coupure de pont thermique pour cadres de fenêtres, de portes, ou équivalents Download PDF

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EP2527581A1
EP2527581A1 EP12003827A EP12003827A EP2527581A1 EP 2527581 A1 EP2527581 A1 EP 2527581A1 EP 12003827 A EP12003827 A EP 12003827A EP 12003827 A EP12003827 A EP 12003827A EP 2527581 A1 EP2527581 A1 EP 2527581A1
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EP
European Patent Office
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bar
protuberance
groove
profile
thermoplastic material
Prior art date
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EP12003827A
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German (de)
English (en)
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EP2527581B1 (fr
Inventor
Claude Tavani
Emmanuel Beslin
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ALUMINIUM FRANCE EXTRUSION HAM SAS
Original Assignee
Constellium Extrusions France SAS
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B3/00—Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
    • E06B3/04—Wing frames not characterised by the manner of movement
    • E06B3/263—Frames with special provision for insulation
    • E06B3/277—Frames with special provision for insulation with prefabricated insulating elements held in position by expansion of the extremities of the insulating elements

Definitions

  • the invention relates to the assembly of extruded aluminum profiles interconnected by plastic profiles or bars.
  • Such assemblies are made for example to manufacture so-called “thermal break” or more simply “thermal break” sets, which equip the window frames, (cold room, refrigerated vehicle, etc. ..).
  • Any other application related to the profiled assembly of aluminum alloy - plastic profile is also concerned by the present invention. We will later use the realization of window frames to illustrate the invention.
  • the window frames of buildings are conventionally constituted of a fixed part, called dormant, and a movable, pivoting or sliding part, called opening. If the frame is generally visible from the outside, the masking of the opening in the frame (hidden opening) is a trend of increasing importance.
  • the frame ensures the connection between the opening and the masonry of the building. It supports the opening with glazing and, therefore, takes all the efforts induced by the whole.
  • the opening meanwhile, ensures the junction between the frame and the glazing, determines the position of the opening and glazing unit and allows its manipulation. Opening and frame also provide a function of thermal insulation and sealing between the internal and external environments of the building.
  • the opening and the frame each comprise a first section in contact with the external environment and a second section in contact with the internal environment of the building, the first section and the second section being separated by an intermediate element which ensures a thermal break between said first and second sections.
  • This insulating intermediate element is typically a plastic profile, typically resin, polyamide or PVC, optionally filled with glass fibers. In other assemblies, this plastic profile may be in a non-intermediate position, for example at the end (aluminum alloy section associated only with a plastic profile, or else surrounded by two plastic profiles, etc.) . But, whatever its position in the assembly, this insulating element, which we will call later "bar”, “thermal barrier” or “thermal break", must be secured to at least one alloy profile. aluminum, the bond, continuous or discontinuous, being conventionally carried out chemically (bonding) or mechanically (crimping).
  • Bonding is a fairly long operation that requires careful preparation of the surface state of the two parts to be brought into contact. It also imposes the use of adhesive materials always delicate to use on a manufacturing line (risk of fouling or blocking lines, health constraints due to volatile substances that may be harmful to health, obligation to carefully control temperature and humidity in the environment of the bonded assembly, etc.).
  • the bar has a protuberance, generally formed on one of its ends.
  • This protrusion is typically shaped like a dovetail but it can be simply the end itself of the bar.
  • the bar is an intermediate element between a first aluminum alloy section and a second aluminum alloy section, the two ends of the bar are generally provided with such a protuberance so that they can be crimped, simultaneously or sequentially, on each of said profiles.
  • the crimping operation consists of plastically deforming and deflecting, with the aid of a mechanical force exerted typically by a wheel or a crimping roller, a portion of the aluminum alloy section whose section has two asperities screwed "hammers", which, under the effect of forces parallel to the wall of the profile on which said hammers are attached, flex towards said protuberance, press against it and deform plastically by compression under the effect of these efforts.
  • the hammers form in cooperation with the wall of the profile to which they are attached a concave zone, or groove, inside which the protuberance of the bar is introduced for crimping.
  • rollers are placed in contact with the outer walls of the hammers and then exerts a force on these rollers in the direction of the protrusion by rolling them along said hammers. Space between the rollers is defined so that the hammers bend during their passage, the shape of the groove becoming substantially complementary to that of the protuberance which is thus trapped. The deflection continues until the inner face of each hammer comes into contact with a wall of the protuberance.
  • the material of the bar must be able to withstand all the mechanical forces applied to the product during the crimping operation and throughout its use phase. In particular, it must withstand the crimping forces transmitted by the hammers. This involves the use of insulating materials having good mechanical characteristics, in particular good crush resistance. Plastics such as polyamide 6.6 filled with glass fibers (PA6.6 FV) and polyvinyl chloride (PVC) are known materials, able to withstand the mechanical forces applied during crimping.
  • PA6.6 FV polyamide 6.6 filled with glass fibers
  • PVC polyvinyl chloride
  • Crimping is a mechanical operation which presents, due to imposed forces and tools used, some risks on the surface appearance of the profiles (scratches, ...), so that the surface treatment of the profiles, in particular the lacquering, is preferably performed after crimping. Under these conditions, it is the profile-bar assembly that must be subjected to the coating, in particular the heat treatment associated with it, characterized by a high temperature. This must indeed be sufficiently high (typically 180 ° C) so that the lacquered surface has an acceptable aesthetic appearance, characterized by a good "tense".
  • the crimping is an operation that is carried out parade profiled profile and is therefore long.
  • This operation requires, to plastically deform the hammers, the use of rollers which must have access to said hammers, while acting in a given direction.
  • the forces applied on the hammers must be substantially perpendicular to the hammers to make them sag in direction of the protuberance they surround, they must be substantially parallel to the wall to which said hammers are attached, which implies, the hammers are thin, that the rollers must be able to move very close to said wall, which can not not have reliefs that can perform other functions.
  • the access of the crimping rollers to the hammers is a constraint on the design of the profiles: certain profile sections are not conceivable, which risks penalizing the thermal, technical, functional and acoustic efficiency of the finished product.
  • the plastic deformation of the hammers can also induce residual stresses in the finished products which are released during the lacquering operation and which lead to the non respect of certain geometric tolerances.
  • the current trend is to increase the width of the bars, which has the effect of increasing the overall thermal resistance of the aluminum profile-bar assembly. aluminium section.
  • the increase of the width results in a greater slenderness of the bar section, which, all other things being equal, can make it more flexible, more easily deformable, and thus induce a lower respect of the imposed dimensional tolerances. to assembly geometry.
  • the bars are more often in the form of plastic profiles not massive but tubular, with complex shapes, more delicate to crimp. In fact, crimping is a technique increasingly difficult to adapt to the new designs of the bars.
  • the Applicant has therefore sought to develop an alternative method for producing composite assemblies of the profile type aluminum alloy - plastic bar and that would avoid the disadvantages of bonding and those related to crimping.
  • the term "bar” used herein should be understood to mean an elongate piece of plastic material, typically a profile at least one meter long and whose section has an area of between 50 mm 2 and 500 mm 2 .
  • the plastic bar may be single material, for example an extruded section of thermoplastic material, or comprise several plastic materials, for example a coextruded plastic section. It is in any case characterized by the fact that it comprises a protuberance of thermoplastic material. Said protrusion is a protruding portion of the bar which has a shape such that it can be introduced into said profile groove. In the case where the bar has a parallelepipedal section, said protuberance is simply an end of said bar.
  • the method according to the invention differs fundamentally from the methods of the prior art in that the profile is no longer acting on the profile, as in the case of crimping, or on the only profiled-bar interface as in the case of bonding, but in the mass of the thermoplastic material of the protrusion of the bar, imposing locally, typically at the end of said protrusion, an irreversible deformation. Before or after introducing said protuberance of the bar until its end reaches the bottom of said groove, it acts on the plastic material of said protuberance so that it can be plastically deformed under the effect of constraints .
  • the most common way to achieve this goal is to use a bar having a protuberance of thermoplastic material and to locally heat said protrusion until it reaches a shaping temperature, said shaping temperature being greater than the ductile-brittle transition temperature of said thermoplastic material, preferably greater than its glass transition temperature, more preferably higher than its melting temperature.
  • compression molding is understood to mean the compression molding of a part of a first part, typically made of plastic, which, according to its viscoplastic behavior, deforms, flows or flows into the cavity of a second part typically metal or a second plastic material having better heat resistance than the first plastic material, said cavity serving as a mold cavity.
  • thermoplastic parts Compression molding of thermoplastic parts is a known method. It consists of placing a thermoplastic blank on the bottom of the cavity of a mold, to bring it to a sufficiently high temperature so that this blank can be deformed when the moving part of the mold (for example a punch) moves towards the bottom of the mold cavity, thereby applying to the blank a compressive force directed substantially normal to said cavity bottom.
  • the groove acts as a mold cavity and the unheated portion of the bar plays the role of the moving part of the mold. This one is moves towards the profile under the effect of a force directed in a direction substantially perpendicular to the bottom of said groove and whose intensity is such that said protuberance plastically deforms and flows inside said groove.
  • the temperature at which this molding compression shaping is carried out must be greater than the ductile-brittle transition temperature (T DF ⁇ 0.8 * Tg) of the material of said strip, preferably greater than the glass transition temperature ( Tg). To quickly perform this compression with low compression forces, it is advantageous that this temperature is close to or even higher than the melting temperature (Tf) of said material.
  • the method according to the invention is applicable to any assembly by which a plastic strip must be secured to an aluminum alloy profile.
  • the desired connection may be a loose connection, that is to say corresponding to a connection between parts still having at least one degree of freedom: the compression is applied just the time necessary for the end of the deformed protrusion to be located after cooling, trapped in the groove of the profile, due to the undercut shape of the side walls of said groove.
  • the plastic material and / or the region of the profile in the vicinity of the groove is cooled, typically by blowing cold air, so as to limit the duration of maintenance of the assembly under stress.
  • the profile and the bar are slender pieces typically 1 to 8 meters long, it is possible to apply the said opposing forces to the parade, for example using a pair of knobs flanking the assembly formed by the profile. and the bar of which a protuberance has been introduced into the groove of the profile.
  • the distance between the wheels is defined so that, in the gap defined by these wheels, said assembly is subjected to antagonistic forces whose intensity is sufficient so that, during the time of their passage, compression overmoulding end of the protuberance can be made in the groove.
  • the antagonistic forces applied are preferably distributed forces, exerted on a common length of the profile and the bar and applied for a sufficiently long time to completely fill the groove and compensate the shrinkage during cooling.
  • Said common length may be the total common length of the profile and the bar, because they are in principle of the same length but they could have different lengths in other applications.
  • the compressive antagonistic forces are applied to only a part of the total common length of the profile and of the bar, which, by limiting said forces and facilitating the cooling conditions. , allows better control of the geometry of the final assembly.
  • the assembly to be performed is a set where alternating aluminum alloy profiles and plastic strips, for example the assembly "aluminum alloy profile - bar - aluminum alloy profile”, each connection is made following the steps a) to e), the role of the extruded section of aluminum alloy being played by the composite profile resulting from the previous assembly.
  • reliefs are produced on the bottom surface and / or the side walls of the groove to complete the firm connection between profile and bar.
  • a notched wheel is introduced into the bottom of said groove and it is rolled by applying a force whose intensity is such that it allows to obtain the formation of notches on said bottom of the groove.
  • a strip is advantageously chosen which has, at the base of said protuberance, a depression capable of receiving said beads, which correspond to the surplus of thermoplastic material which could not flow inside said groove.
  • the method according to the invention relates to an elementary assembly.
  • the assembly to be made is a set where alternate aluminum alloy profiles and plastic strips - for example the assembly "aluminum alloy profile / bar / aluminum alloy profile" found in the openings and frames of window frames - it can be implemented to achieve each connection between an aluminum alloy profile and a plastic strip. Preferably, it is repeated sequentially as many times as necessary.
  • the second elementary assembly "aluminum alloy profile - bar” we follow the steps a) to e) as described above, with the only difference that the role of "extruded section aluminum alloy” is played by the composite profile resulting from the realization of the previous elementary assembly.
  • the assembly to be made comprises few links "aluminum alloy profiles - bar", typically two or three, and if the grooves and the protuberances are substantially aligned on the same direction substantially perpendicular to the bottom of said grooves, then one can simultaneously implement the elementary assembly process by exerting said antagonistic forces on the outer wall of each end piece of said assembly.
  • Another object of the invention is an assembly of at least one extruded section of aluminum alloy and at least one plastic strip that can be obtained by the method according to the invention.
  • said profile is provided with at least one outer wall having a concave zone or "groove", the bar comprises at least one protuberance of thermoplastic material.
  • said groove has a bottom and undercut side walls, and delimits an area completely filled with the thermoplastic material of the protuberance of said bar, without there being any adhesive material at the interface between said thermoplastic material and the aluminum alloy constituting said profile, said zone also comprising a strip, a wire or any other electrically conductive means or comprising a ferromagnetic insert or else being filled with a thermoplastic material loaded with ferromagnetic particles .
  • the assembly obtainable by the process according to the invention can be characterized in another way.
  • the protuberance has been heated outside the groove, before introducing it into said groove, it may be free of traces of tape, wire or any other conductive means of electricity, ferromagnetic insert or ferromagnetic particles.
  • the assembly that can be obtained by the method according to the invention can also be recognized by the fact that, at the end of compression molding, it is difficult to avoid that beads of thermoplastic material are formed at the base of the protuberance in an area outside the groove of the profile but directly adjacent thereto.
  • the bar comprising at least one protuberance of thermoplastic material, characterized in that said groove has a bottom and undercut sidewalls, and defines an area completely filled with the thermoplastic material of the protuberance of said bar, without there being any adhesive material to the interface between said thermoplastic material and the aluminum alloy constituting said profile, and in that, at the outlet of said groove, said strip has beads of thermoplastic material coming from said protuberance, said beads being typically located in a depression arranged at the foot of said protuberance.
  • Another object according to the invention is the use of the method as described above for making thermal cut-off assemblies used in the manufacture of window frames, doors, verandas, curtain walls or any other element forming a boundary. between the outside and the inside of an enclosure in which must prevail a temperature different from that outside.
  • the method can be applied to profiles previously lacquered or anodized or coated with other types of paints or primers, which has the effect, in particular, to eliminate any risk of deterioration of the surface as was the case for operation of crimping.
  • the residual mechanical stresses induced in the profiles by said crimping operation being eliminated, the geometrical tolerances imposed on the final assembly can be more restrictive, which makes it possible to guarantee a more precise assembly geometry.
  • extruded profiles are more generally made of aluminum alloy family 6xxx and more particularly the type AA6060, according to the designations defined by the "Aluminum Association” in the “Registration Record Series” it publishes regularly, type of alloy conventionally used in products for applications in the field of building.
  • the method according to the invention can be applied to profiles previously lacquered or anodized or coated with other types of paints or primers, the outer and inner profiles may have undergone treatment with different surface finish.
  • the method according to the invention finds an equally advantageous application in the production of curtain walls, constituted by juxtaposition, in a manner similar to the production of panels, of profile assemblies resulting from the process according to the invention, and their assembly by any mechanical means, or other, between them, as well as in body structure panels such as floor, wall, ceiling, or door, refrigerated vehicle, or cold room structure panels.
  • this assembly method is not exclusive of other assembly methods.
  • it can be associated with a method of clipping type of the profile on the bar.
  • the figure 1 illustrates in front view and in section the detail of the different parts of a first assembly as they are before step d):
  • the figure 2 illustrates in front view and in half-sections the detail of the different parts of a second assembly to be made: on the left, as they are before step d), on the right as they are in the course of step d).
  • FIGS. 3a to 3c illustrate in front view and in section three phases of realization of three assemblies.
  • FIGS. 4a to 4c illustrate in front view and in section three phases of realization of a thermal cut-off assembly (sleeping frame of a window frame).
  • the figure 4d illustrates a variant of thermal cutout assembly made according to the invention.
  • the figure 5a illustrates in front view and in section a profile for performing an elementary assembly on which, after compression overmolding a bar of parallelepipedal section in the groove of the profile, tensile tests and shearing have been performed.
  • the figure 5b illustrates in front view and in section said elementary assembly.
  • the figure 1 illustrates an extruded profile (10) of aluminum alloy and a strip (20) of thermoplastic material to be assembled by compression overmolding.
  • the bar comprises a protuberance (21) located at the end of said bar.
  • a shoulder (29) materializes the transition between said protuberance (21) and the central portion (28) of the bar (20).
  • the profile (10) is provided with an outer wall (18) which comprises a concave zone or "groove" (15) for receiving said protuberance of the bar.
  • the profile (10) has been chosen such that the groove (15) has a bottom (17) and undercuts side walls (16), the section being delimited by a dovetail shaped contour.
  • the profile (10) is presented such that access to the groove (15) for receiving the protrusion (21) of said bar is free.
  • the bar, made of a thermoplastic material will be introduced until its end reaches the bottom of said groove.
  • a micro-section of aluminum alloy whose sectional shape has been adapted to that of the protuberance (21), has been inserted as a metal strip (30) into said protuberance.
  • the said protrusion is heated by the Joule effect until it reaches the forming temperature, close to 190.degree. C. to 200.degree. C. for a PVC strip.
  • Said forming temperature is here close to the melting temperature of the PVC.
  • the bar (20 ') has a depression (25) at the shoulder (29') which is at the base of the protuberance (21 ').
  • the protuberance When the protuberance is heated by the Joule effect produced by the current flowing through the conductor (30), the latter gradually sinks until the ends (26) of the shoulder (29 ') arrive in contact with the outer wall (18).
  • the plastic material flows by forming a bead (23) which progressively fills the anchoring zones of the groove (15).
  • a bead (22) corresponding to a surplus of thermoplastic material flowing out of the groove (15) is collected inside the depression (25).
  • the Figures 4a to 4c illustrate the formation of an assembly "profiled aluminum alloy - bar - aluminum alloy profile" to achieve a window frame.
  • the bar (20 ") is here a tubular section of polyamide 6.6 loaded with 30% glass fiber (PA6.6FV) and is intended to be assembled to the profiles (10.1) and (10.2).
  • two protuberances (21.1) and (21.2), which are not massive ends but profile portions whose average thickness is slightly larger but of the same order of magnitude as that of the remainder of the profile. 10.2) is provided with at least one groove (15.1, 15.2) for joining the bar (20 ").
  • each section is provided with two grooves and the bar has two protuberances (21.1, 21.2) attached to each of its sides.
  • Metal strips (35.1) and (35.2) were introduced into the bottoms (17.1) and (17.2) of the grooves (15.1) and (15.2).
  • the protuberances (21.1) and (21.2) are introduced into the grooves (15.1) and (15.2) of the profiles (10.1) and (10.2).
  • An electric current is passed through the metal strip (35.1, 35.2) to heat the groove bottom (15.1, 15.2) and the end of the protuberance (21.1, 21.2).
  • it deforms under the effect of a compressive force F, the plastic material flowing in the undercut areas. This gives the assembly as illustrated in figure 4c .
  • the operation illustrated in figure 4b can be performed simultaneously on the elementary assemblies, exerting antagonistic forces (F) on the outer wall of each of the aluminum alloy profiles.
  • the figure 4d illustrates a variant of this example, in which, instead of installing a metal strip (35.1 and 35.2) at the bottom of the groove, a strip is used with protuberances provided with micro-profiles (30.1 and 30.2).

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Abstract

Procédé d'assemblage d'un profilé extrudé en alliage d'aluminium (10) et d'une barrette (20) en matière plastique pour former un ensemble à coupure thermique, la barrette comprenant une protubérance (21), le profilé étant muni d'une paroi extérieure (18) comprenant une gorge (15), ayant les étapes suivantes : a) on se munit dudit profilé dont la gorge présente un fond (17) et des parois latérales (16) en contre-dépouille; b) on présente ledit profilé de façon à ce que l'accès à ladite gorge soit libre; c) on se munit de ladite barrette, dont la protubérance est en un matériau thermoplastique; d) on introduit ladite protubérance jusqu'à ce que son extrémité atteigne le fond de ladite gorge et on ramollit, typiquement par chauffage, localement ladite protubérance dans ladite gorge jusqu'à ce qu'elle atteigne une température de mise en forme; e) on exerce sur ledit profilé et sur ladite barrette des efforts antagonistes (F), dirigés selon une direction sensiblement perpendiculaire au fond (17) de ladite gorge et dont l'intensité est telle que ladite protubérance est déformée plastiquement à l'intérieur de ladite gorge.

Description

  • L'invention concerne l'assemblage de profilés en aluminium extrudés reliés entre eux par des profilés ou barrettes en matière plastique. De tels assemblages sont réalisés par exemple pour fabriquer des ensembles dits "à rupture de pont thermique" ou plus simplement "à coupure thermique", qui équipent les cadres de fenêtres, (chambre froide, véhicule frigorifique, etc..). Toute autre application liée à l'assemblage profilé en alliage d'aluminium - profilé en matière plastique est également concernée par la présente invention. Nous utiliserons par la suite la réalisation de cadres de fenêtres pour illustrer l'invention.
  • Les cadres de fenêtres de bâtiments sont classiquement constitués d'une partie fixe, appelée dormant, et d'une partie mobile, pivotante ou coulissante, 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 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.
  • En général, l'ouvrant et le dormant comportent chacun un premier profilé en contact avec l'ambiance externe et un deuxième profilé en contact avec l'ambiance interne du bâtiment, le premier profilé et le deuxième profilé étant séparés par un élément intermédiaire qui assure une rupture de pont thermique entre lesdits premier et deuxième profilés. Cet élément intermédiaire isolant est typiquement un profilé en matière plastique, typiquement en résine, en polyamide ou en PVC, éventuellement chargée de fibres de verre. Dans d'autres assemblages, ce profilé en matière plastique peut se trouver en position non intermédiaire, par exemple en extrémité (profilé en alliage d'aluminium associé seulement à un profilé plastique, ou encore entouré par deux profilés plastiques, etc...). Mais, quelle que soit sa position dans l'assemblage, cet élément isolant, que nous appellerons par la suite "barrette", "barrière thermique" ou encore "coupure thermique", doit être solidaire d'au moins un profilé en alliage d'aluminium, la liaison, continue ou discontinue, étant classiquement réalisée par voie chimique (collage) ou mécanique (sertissage).
  • Le collage est une opération assez longue qui nécessite une préparation soignée de l'état de surface des deux parties à mettre en contact. Il impose de plus l'emploi de matériaux adhésifs toujours délicats à utiliser sur une ligne de fabrication (risque d'encrassage voire de blocage des lignes, contraintes sanitaires en raison des substances volatiles susceptibles d'être nuisibles à la santé, obligation de contrôler soigneusement la température et l'humidité dans l'environnement de l'assemblage collé, etc....).
  • Dans le cas du sertissage, la barrette présente une protubérance, ménagée en général sur l'une de ses extrémités. Cette protubérance est typiquement en forme de queue d'aronde mais ce peut être tout simplement l'extrémité proprement dite de la barrette. Lorsque la barrette est un élément intermédiaire entre un premier profilé en alliage d'aluminium et un deuxième profilé en alliage d'aluminium, les deux extrémités de la barrette sont en général munies d'une telle protubérance de sorte qu'elles peuvent être serties, simultanément ou séquentiellement, sur chacun desdits profilés.
  • L'opération de sertissage consiste à déformer plastiquement et au défilé, à l'aide d'un effort mécanique exercé typiquement par une molette ou un galet de sertissage, une partie du profilé en alliage d'aluminium dont la section présente deux aspérités en vis-à-vis, appelées "marteaux", qui, sous l'effet d'efforts parallèles à la paroi du profilé sur laquelle sont attachés lesdits marteaux, fléchissent en direction de ladite protubérance, se plaquent contre elle et se déforment plastiquement par compression sous l'effet de ces efforts.
  • Les marteaux forment en coopération avec la paroi du profilé à laquelle ils sont attachés une zone concave, ou gorge, à l'intérieur de laquelle la protubérance de la barrette est introduite en vue du sertissage. Pour réaliser le sertissage de la barrette, on place des galets au contact des parois extérieures des marteaux puis on exerce un effort sur ces galets en direction de la protubérance en les faisant rouler le long desdits marteaux. L'espace compris entre les galets est défini de telle sorte que les marteaux fléchissent lors de leur passage, la forme de la gorge devenant sensiblement complémentaire de celle de la protubérance qui se trouve ainsi piégée. Le fléchissement se poursuit jusqu'à ce que la face intérieure de chaque marteau arrive au contact d'une paroi de la protubérance. Au travers de la surface de contact se transmet en tout ou partie l'effort de sertissage vers la barrette, les marteaux continuant à se déformer plastiquement par compression. Après que les galets aient quitté la zone concernée, l'effort de sertissage s'annule mais le contact frottant obtenu sur l'interface entre la protubérance et les marteaux déformés permet l'immobilisation totale de la barrette par rapport audit profilé.
  • La matière de la barrette doit être capable de résister à l'ensemble des efforts mécaniques appliqués au produit lors de l'opération de sertissage ainsi que durant toute sa phase d'utilisation. Elle doit en particulier résister aux efforts de sertissage transmis par les marteaux. Ceci implique l'utilisation de matériaux isolants présentant de bonnes caractéristiques mécaniques, en particulier une bonne résistance à l'écrasement. Des matières plastiques telles que le polyamide 6.6 chargé de fibres de verre (PA6.6 FV) et le polychlorure de vinyle (PVC) sont des matériaux connus, aptes à résister aux efforts mécaniques appliqués lors du sertissage.
  • Le sertissage est une opération mécanique qui présente, du fait des efforts imposés et des outils employés, quelques risques sur l'aspect de surface des profilés (rayures, ...), de sorte que le traitement de surface des profilés, en particulier le laquage, est effectué de préférence après sertissage. Dans ces conditions, c'est l'assemblage profilé-barrette qui doit être soumis au laquage, en particulier au traitement thermique qui lui est associé, caractérisé par une température élevée. Celle-ci doit en effet être suffisamment haute (typiquement 180 °C) pour que la surface laquée présente un aspect esthétique acceptable, caractérisé par un bon "tendu".
  • De plus, le sertissage est une opération qui est réalisée au défilé, profilé par profilé et qui est par conséquent longue. Cette opération nécessite, pour déformer plastiquement les marteaux, l'emploi de galets qui doivent avoir accès auxdits marteaux, tout en agissant dans une direction donnée. Comme les efforts appliqués sur les marteaux doivent être substantiellement perpendiculaires aux marteaux pour les faire fléchir en direction de la protubérance qu'ils entourent, ils doivent être sensiblement parallèles à la paroi à laquelle lesdits marteaux sont attachés, ce qui implique, les marteaux étant peu élancés, que les galets doivent pouvoir se déplacer très près de ladite paroi, laquelle ne peut pas présenter de reliefs susceptibles de remplir d'autres fonctions. De ce fait, l'accès des galets de sertissage aux marteaux est une contrainte sur le design des profilés: certaines sections de profilé ne sont pas envisageables, ce qui risque de pénaliser l'efficacité thermique, technique, fonctionnelle et acoustique du produit fini.
  • La déformation plastique des marteaux peut également induire des contraintes résiduelles dans les produits finis qui se libèrent pendant l'opération de laquage et qui conduisent au non respect de certaines tolérances géométriques.
  • Enfm, pour augmenter la capacité d'isolation thermique des cadres de fenêtre en aluminium, la tendance actuelle est d'augmenter la largeur des barrettes, ce qui a pour effet d'augmenter la résistance thermique globale de l'assemblage profilé aluminium - barrette - profilé aluminium. Cependant l'augmentation de la largeur se traduit par un plus grand élancement de la section de barrette, ce qui, toutes choses égales par ailleurs, peut la rendre plus flexible, plus facilement déformable, et donc induire un moins bon respect des tolérances dimensionnelles imposées à la géométrie de assemblage. Pour résoudre ce problème, on peut soit épaissir lesdites barrettes mais, dans ce cas, on perd, en termes d'isolation thermique, au moins une partie du gain apporté par l'augmentation de la largeur, soit concevoir des géométries de barrette plus complexes. Ainsi, les barrettes se présentent de plus en plus souvent sous forme de profilés plastiques non plus massifs mais tubulaires, avec des formes complexes, plus délicates à sertir. De fait, le sertissage est une technique de plus en plus difficilement adaptable aux nouvelles conceptions des barrettes.
  • La demanderesse a donc cherché à développer un procédé alternatif permettant de réaliser des assemblages composites de type profilé en alliage d'aluminium - barrette en matière plastique et qui permettrait d'éviter les inconvénients liés au collage et ceux liés au sertissage.
  • Un premier objet de l'invention est un procédé d'assemblage d'au moins un profilé extrudé en alliage d'aluminium et d'au moins une barrette en matière plastique, en particulier pour former un ensemble dit à rupture de pont thermique, la barrette comprenant au moins une protubérance, typiquement à l'extrémité de ladite barrette, le profilé étant muni d'au moins une paroi extérieure comprenant une zone concave ou "gorge" destinée à recevoir ladite protubérance de la barrette, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
    1. a) on se munit dudit profilé, choisi de telle sorte que ladite gorge présente un fond et des parois latérales en contre-dépouille, la section étant typiquement délimitée par un contour en forme d'oméga ou de queue d'aronde;
    2. b) on présente ledit profilé de façon à ce que l'accès à ladite gorge destinée à recevoir la protubérance de ladite barrette soit libre;
    3. c) on se munit de ladite barrette, choisie de telle sorte que ladite protubérance est en un matériau plastique;
    4. d) on introduit ladite protubérance de la barrette jusqu'à ce que son extrémité atteigne le fond de ladite gorge et on agit sur le matériau plastique de ladite protubérance de façon à ce qu'elle puisse être déformée plastiquement sous l'effet de contraintes;
    5. e) on exerce sur ledit profilé et sur ladite barrette des efforts antagonistes (F), dirigés selon une direction sensiblement perpendiculaire au fond de ladite gorge et dont l'intensité est telle que ladite protubérance est déformée plastiquement à l'intérieur de ladite gorge.
  • Bien évidemment un tel procédé est applicable à tout assemblage par lequel une barrette en matière plastique doit être solidarisée à un profilé en alliage d'aluminium. Le terme "barrette" employé ici doit être compris comme désignant une pièce allongée en matière plastique, typiquement un profilé long d'au moins un mètre et dont la section a une aire comprise entre 50 mm2 et 500 mm2. La barrette en matière plastique peut être mono-matière, par exemple un profilé extrudé en matière thermoplastique, ou comprendre plusieurs matériaux plastiques, par exemple un profilé plastique co-extrudé. Elle est en tout cas caractérisée par le fait qu'elle comprend une protubérance en matériau thermoplastique. Ladite protubérance est une partie saillante de la barrette qui présente une forme telle qu'elle peut être introduite dans ladite gorge du profilé. Dans le cas où la barrette a une section parallélépipédique, ladite protubérance est tout simplement une extrémité de ladite barrette.
  • Appliqué à la réalisation d'ensembles à coupure thermique, le procédé selon l'invention diffère fondamentalement des procédés de l'art antérieur par le fait que l'on n'agit plus sur le profilé, comme dans le cas du sertissage, ni sur la seule interface profilé-barrette comme dans le cas du collage, mais dans la masse de la matière thermoplastique de la protubérance de la barrette, en lui imposant localement, typiquement au niveau de l'extrémité de ladite protubérance, une déformation irréversible. Avant ou après avoir introduit ladite protubérance de la barrette jusqu'à ce que son extrémité atteigne le fond de ladite gorge, on agit sur le matériau plastique de ladite protubérance de façon à ce qu'elle puisse être déformée plastiquement sous l'effet de contraintes. Le moyen le plus courant pour atteindre ce but consiste à utiliser une barrette présentant une protubérance en matière thermoplastique et à chauffer localement ladite protubérance jusqu'à ce qu'elle atteigne une température de mise en forme, ladite température de mise en forme étant supérieure à la température de transition ductile-fragile dudit matériau thermoplastique, de préférence supérieure à sa température de transition vitreuse, de préférence encore supérieure à sa température de fusion.
  • Lorsque la température est proche de la température de fusion, on peut assimiler ce procédé à du surmoulage par compression. On entend par "surmoulage par compression" le moulage par compression d'une partie d'une première pièce, typiquement en matière plastique, qui, selon son comportement viscoplastique, se déforme, flue ou s'écoule dans la cavité d'une deuxième pièce, typiquement en métal ou en une deuxième matière plastique ayant une meilleure tenue à chaud que la première matière plastique, ladite cavité faisant office d'empreinte de moule.
  • Le moulage par compression de pièces thermoplastiques est un procédé connu. Il consiste à placer une ébauche en matière thermoplastique sur le fond de l'empreinte d'un moule, à la porter à une température suffisamment élevée pour que cette ébauche puisse être déformée lorsque la partie mobile du moule (par exemple un poinçon) se déplace en direction du fond de l'empreinte de moule, appliquant ainsi sur l'ébauche un effort de compression dirigé de façon substantiellement normale audit fond d'empreinte. Dans le cas particulier de la présente invention, la gorge joue le rôle d'une empreinte de moule et la partie non chauffée de la barrette joue le rôle de la partie mobile du moule. Celle-ci se déplace vers le profilé sous l'effet d'un effort dirigé selon une direction sensiblement perpendiculaire au fond de ladite gorge et dont l'intensité est telle que ladite protubérance se déforme plastiquement et flue à l'intérieur de ladite gorge.
  • La température à laquelle cette mise en forme par compression moulage est effectuée doit être supérieure à la température de transition ductile-fragile (TDF ∼0,8*Tg) du matériau de ladite barrette, de préférence supérieure à la température de transition vitreuse (Tg). Pour effectuer rapidement cette compression avec des efforts de compression peu élevés, il est avantageux que cette température soit voisine, voire supérieure à la température de fusion (Tf) dudit matériau.
  • Le procédé selon l'invention est applicable à tout assemblage par lequel une barrette en matière plastique doit être solidarisée à un profilé en alliage d'aluminium. La solidarisation recherchée peut être une solidarisation lâche, c'est-à-dire correspondant à une liaison entre pièces présentant encore au moins un degré de liberté: on applique la compression juste le temps nécessaire pour que l'extrémité de la protubérance déformée se trouve, après refroidissement, piégée dans la gorge du profilé, en raison de la forme en contre-dépouille des parois latérales de ladite gorge.
  • De manière plus générale, notamment dans le cadre de la réalisation des ensembles à coupure thermique, on cherche une solidarisation ferme, c'est-à-dire sans degré de liberté, entre le profilé en alliage d'aluminium et la barrette. Dans ce cas, lesdits efforts antagonistes sont maintenus le temps nécessaire pour que l'ensemble de ladite cavité soit rempli par la matière thermoplastique de la barrette. De préférence, pour compenser les effets du retrait de la matière plastique au cours du refroidissement, on maintient lesdits efforts antagonistes pendant le refroidissement de la protubérance, jusqu'à ce que cette dernière atteigne une valeur typiquement inférieure à la température de transition ductile-fragile du matériau de la barrette.
  • Dans une modalité de l'invention, la matière plastique et/ou la zone du profilé au voisinage de la gorge est refroidie, typiquement par soufflage d'air froid, de façon à limiter la durée de maintien de l'assemblage sous contrainte.
  • Le profilé et la barrette étant des pièces élancées longues typiquement de 1 à 8 mètres, il est possible d'appliquer les dits efforts antagonistes au défilé, par exemple à l'aide d'une paire de mollettes encadrant l'ensemble constitué par le profilé et la barrette dont une protubérance a été introduite dans la gorge du profilé. La distance entre molettes est définie de telle sorte que, dans l'entrefer délimité par ces molettes, ledit ensemble est soumis à des forces antagonistes dont l'intensité est suffisante pour que, pendant la durée de leur passage, le surmoulage par compression de l'extrémité de la protubérance puisse être réalisé dans la gorge.
  • Cependant, en particulier lorsque l'on vise une solidarisation ferme, les efforts antagonistes appliqués sont de préférence des efforts répartis, exercés sur une longueur commune du profilé et de la barrette et appliqués pendant un temps suffisamment long pour remplir complètement la gorge et compenser le retrait au cours du refroidissement. Ladite longueur commune peut être la longueur totale commune du profilé et de la barrette, car ces derniers sont en principe de même longueur mais ils pourraient avoir des longueurs différentes dans d'autres applications. Toutefois, dans un mode de réalisation particulier de l'invention, on applique les efforts antagonistes de compression sur une partie seulement de la longueur totale commune du profilé et de la barrette, ce qui, en limitant lesdits efforts et en facilitant les conditions de refroidissement, permet de mieux contrôler la géométrie de l'assemblage final.
  • Lorsque l'assemblage à réaliser est un ensemble où alternent profilés en alliage d'aluminium et barrettes en matière plastique, par exemple l'assemblage "profilé en alliage d'aluminium - barrette - profilé en alliage d'aluminium", on réalise chaque liaison en suivant les étapes a) à e), le rôle du profilé extrudé en alliage d'aluminium étant joué par le profilé composite résultant de l'assemblage précédent.
  • De préférence également, avant d'introduire la protubérance de la barrette dans la gorge, on réalise des reliefs sur la surface du fond et/ou des parois latérales de la gorge pour parfaire la liaison ferme entre profilé et barrette. Par exemple, on introduit une molette crantée dans le fond de ladite gorge et on fait rouler celle-ci en appliquant un effort dont l'intensité est telle qu'il permet d'obtenir la formation de crans sur ledit fond de gorge.
  • Pour réaliser une liaison ferme entre profilé et barrette, les efforts antagonistes sont maintenus le temps nécessaire pour que la gorge soit complètement remplie par la matière thermoplastique de la barrette et pour que les effets du retrait de la matière plastique au cours du refroidissement soient compensés. Compte tenu des tolérances dimensionnelles, du temps d'application, de la plage de température obtenue, il se peut qu'un surplus de matière thermoplastique s'écoule ou flue en dehors de la gorge. Pour éviter que les "bavures" ou "bourrelets" ainsi formés perturbent la configuration géométrique visée, on choisit avantageusement une barrette qui présente, à la base de ladite protubérance, une dépression apte à recevoir lesdits bourrelets, qui correspondent au surplus de matière thermoplastique qui n'a pas pu s'écouler à l'intérieur de ladite gorge.
  • Au cours de l'étape d) du procédé selon l'invention, on introduit et on chauffe localement la protubérance de la barrette dans la gorge jusqu'à ce qu'elle atteigne la température de mise en forme visée. Le chauffage peut être effectué de différentes façons:
    • i) de préférence, la protubérance est chauffée localement alors qu'elle est déjà insérée dans la gorge. Plusieurs méthodes de chauffage sont possibles:
      • i1) la barrette comprend une bande, un fil ou tout autre moyen conducteur d'électricité qui est accolé à ladite protubérance ou inséré dans ladite protubérance et on procède au chauffage de ladite protubérance par effet Joule provenant d'un courant passant ou induit dans ledit moyen conducteur d'électricité;
      • i2) ladite protubérance comprend un insert ferromagnétique ou est en une matière thermoplastique chargée en particules ferromagnétiques et on procède au chauffage de ladite protubérance par effet Joule provenant d'un courant induit circulant dans le ledit insert ou lesdites particules ferromagnétiques;
      • i3) on échauffe une partie du profilé qui entoure ladite cavité jusqu'à une température telle que l'extrémité de ladite protubérance se trouve, au contact de ladite gorge, au moins à ladite température de mise en forme;
      • i4) l'extrémité de ladite protubérance destinée à être insérée dans la gorge du profilé est recouverte d'une matière A et l'intérieur de la gorge du profilé contient, typiquement sous la forme d'une couche déposée sur le fond de la gorge, une matière B qui réagit de façon exothermique avec la matière A dès qu'elle entre en contact avec celle-ci; ainsi, lorsque ladite protubérance est introduite dans ladite gorge, la réaction entre les matières A et B, exothermique, fournit l'énergie nécessaire pour le chauffage de ladite extrémité de protubérance; les épaisseurs des couches des matières A et B sont calculées de façon à ce que la température d'échauffement atteigne une domaine de température apte à la mise en forme pendant le temps nécessaire à ladite mise en forme;
    • ii) la zone à déformer de la protubérance peut également être chauffée avant d'être introduite dans ladite gorge par tout moyen conventionnel extérieur (air chaud, radiant, etc...). Si la partie du profilé entourant la gorge n'est pas elle-même préchauffée, ladite zone à déformer de la protubérance doit être portée à une température plus élevée que la température de mise en forme visée, pour tenir compte du refroidissement lors de son contact avec le fond de gorge.
    • iii) enfin, en particulier si la protubérance est associée à un moyen conducteur d'électricité ou encore à un insert ferromagnétique ou à des particules ferromagnétiques, comme évoqué en i1 et i2, on peut commencer à préchauffer la zone de la protubérance avant que celle-ci soit introduite dans la gorge puis continuer le chauffage de façon à atteindre la température de mise en forme lors de l'application desdits efforts antagonistes.
  • Tel que décrit et revendiqué en revendication principale, le procédé selon l'invention concerne un assemblage élémentaire. Lorsque l'assemblage à réaliser est un ensemble où alternent profilés en alliage d'aluminium et barrettes en matière plastique - par exemple l'assemblage " profilé en alliage d'aluminium / barrette / profilé en alliage d'aluminium" que l'on trouve dans les ouvrants et les dormants des cadres de fenêtre -, il peut être mis en oeuvre pour réaliser chaque liaison entre un profilé en alliage d'aluminium et une barrette plastique. De préférence, il est répété séquentiellement, autant de fois que nécessaire. A partir du deuxième assemblage élémentaire "profilé en alliage d'aluminium - barrette", on suit les étapes a) à e) telles que décrites précédemment, à la seule différence près que le rôle du "profilé extrudé en alliage d'aluminium" est joué par le profilé composite résultant de la réalisation de l'assemblage élémentaire précédent.
  • Si l'assemblage à réaliser comprend peu de liaisons "profilés en alliage d'aluminium - barrette", typiquement deux ou trois, et si les gorges et les protubérances se trouvent sensiblement alignées sur une même direction sensiblement perpendiculaire aux fonds desdites gorges, alors on peut mettre en oeuvre simultanément le procédé d'assemblage élémentaire en exerçant lesdits efforts antagoniste sur la paroi extérieure de chaque pièce d'extrémité dudit assemblage.
  • En mettant en oeuvre le procédé selon l'invention pour réaliser des ensembles à coupure thermique, on évite ainsi tous les inconvénients associés au sertissage et tous ceux associés au collage.
  • Un autre objet de l'invention est un assemblage d'au moins un profilé extrudé en alliage d'aluminium et d'au moins une barrette en matière plastique susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'invention. Dans cet assemblage, ledit profilé est muni d'au moins une paroi extérieure présentant une zone concave ou "gorge", la barrette comprend au moins une protubérance en matière thermoplastique. Il est caractérisé en ce que ladite gorge présente un fond et des parois latérales en contre-dépouille, et délimite une zone complètement remplie par la matière thermoplastique de la protubérance de ladite barrette, sans qu'il y ait de matière adhésive à l'interface entre ladite matière thermoplastique et l'alliage d'aluminium constituant ledit profilé, ladite zone comprenant également une bande, un fil ou tout autre moyen conducteur d'électricité ou comprenant un insert ferromagnétique ou encore étant remplie d'une matière thermoplastique chargée de particules ferromagnétiques.
  • On peut caractériser l'assemblage susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'invention d'une autre manière. En effet, si l'on a effectué le chauffage de la protubérance à l'extérieur de la gorge, avant l'introduction de celle-ci dans ladite gorge, celle-ci peut se trouver exempte de traces de bande, fil ou tout autre moyen conducteur d'électricité, d'insert ferromagnétique ou de particules ferromagnétiques. L'assemblage susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'invention peut également être reconnu par le fait que, en fin de compression surmoulage, il est difficile d'éviter que des bourrelets de matière thermoplastique se forment à la base de la protubérance, dans une zone extérieure à la gorge du profilé mais directement voisine de celle-ci. Il s'agit dans ce cas d'un assemblage d'au moins un profilé extrudé en alliage d'aluminium et d'au moins une barrette en matière plastique, ledit profilé étant muni d'au moins une paroi extérieure présentant une zone concave ou "gorge", la barrette comprenant au moins une protubérance en matière thermoplastique, caractérisé en ce que ladite gorge présente un fond et des parois latérales en contre-dépouille, et délimite une zone complètement remplie par la matière thermoplastique de la protubérance de ladite barrette, sans qu'il y ait de matière adhésive à l'interface entre ladite matière thermoplastique et l'alliage d'aluminium constituant ledit profilé, et en ce que, au débouché de ladite gorge, ladite barrette présente des bourrelets de matière thermoplastique provenant de ladite protubérance, lesdits bourrelets étant typiquement situés dans une dépression ménagée au pied de ladite protubérance.
  • Un autre objet selon l'invention est l'utilisation du procédé tel que décrit précédemment pour réaliser des ensembles à coupure thermique entrant dans la fabrication de cadres de fenêtres, de portes, de vérandas, de murs-rideaux ou de tout autre élément formant frontière entre l'extérieur et l'intérieur d'une enceinte au sein de laquelle doit régner une température différente de celle de extérieur.
  • 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 opération de sertissage. Avantageusement, les contraintes mécaniques résiduelles induites dans les profilés par ladite opération de sertissage étant éliminées, les tolérances géométriques imposées à l'assemblage final peuvent être plus contraignantes, ce qui permet de garantir une géométrie d'assemblage plus précise.
  • 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.
  • 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 l' « 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.
  • 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.
  • 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, l'utilisation de ce procédé d'assemblage n'est pas exclusive d'autres procédés d'assemblage. Par exemple, il peut être associé à un procédé du type clipsage du profilé sur la barrette.
  • La figure 1 illustre en vue de face et en coupe le détail des différentes pièces d'un premier assemblage telles qu'elles se présentent avant l'étape d):
  • La figure 2 illustre en vue de face et en demi-coupes le détail des différentes pièces d'un deuxième assemblage à réaliser: à gauche, telles qu'elles se présentent avant l'étape d), à droite telles qu'elles se présentent au cours de l'étape d).
  • Les figures 3a à 3c illustrent en vue de face et en coupe trois phases de réalisation de trois assemblages.
  • Les figures 4a à 4c illustrent en vue de face et en coupe trois phases de réalisation d'un ensemble à coupure thermique (dormant d'un cadre de fenêtre). La figure 4d illustre une variante d'ensemble à coupure thermique réalisé selon l'invention.
  • La figure 5a illustre en vue de face et en coupe un profilé destiné à réaliser un assemblage élémentaire sur lequel, après compression surmoulage d'une barrette de section parallélépipédique dans la gorge du profilé, des essais de traction et de cisaillement ont été effectués. La figure 5b illustre en vue de face et en coupe ledit assemblage élémentaire.
    • EXEMPLE 1: (Figures 1 et 3a)
  • La figure 1 illustre un profilé extrudé (10) en alliage d'aluminium et une barrette (20) en matière thermoplastique devant être assemblés par surmoulage compression. La barrette comprend une protubérance (21), située à l'extrémité de ladite barrette. Un épaulement (29) matérialise la transition entre ladite protubérance (21) et la partie centrale (28) de la barrette (20). Le profilé (10) est muni d'une paroi extérieure (18) qui comprend une zone concave ou "gorge" (15) destinée à recevoir ladite protubérance de la barrette.
  • Le profilé (10) a été choisi de telle sorte que la gorge (15) présente un fond (17) et des parois latérales (16) en contre-dépouille, la section étant délimitée par un contour en forme de queue d'aronde. Le profilé (10) est présenté de telle sorte que l'accès à la gorge (15) destinée à recevoir la protubérance (21) de ladite barrette soit libre. La barrette, en un matériau thermoplastique va être introduite jusqu'à ce que son extrémité atteigne le fond de ladite gorge.
  • Un micro-profilé en alliage d'aluminium, dont la forme de la section a été adaptée à celle de la protubérance (21), a été inséré sous forme de bande métallique (30) dans ladite protubérance. En faisant passer un courant électrique dans ledit micro-profilé, on chauffe par effet Joule ladite protubérance jusqu'à ce qu'elle atteigne la température de mise en forme, voisine de 190°C - 200 °C pour une barrette en PVC. Ladite température de mise en forme est ici proche de la température de fusion du PVC.
  • Des efforts antagonistes sont exercés sur une longueur commune du profilé (10) et de la barrette (20), dirigés perpendiculairement au fond de gorge. L'intensité de l'effort réparti appliqué sur la protubérance est de l'ordre de 1000 N/m. Avec une telle force, l'extrémité de la protubérance est déformée de manière irréversible à l'intérieur de la gorge (15), de sorte que ladite protubérance (21) se trouve, après refroidissement, piégée dans ladite gorge (15). L'effort réparti a été appliqué successivement sur des portions communes de profilé et de barrette longues d'environ 1 mètre et adjacentes, avec une zone de recouvrement de quelques centimètres.
    • Exemple 2 (Figures 2, 3b et 3c (variante avec puits))
  • Cet exemple diffère du précédent en ce que la barrette (20') présente une dépression (25) au niveau de l'épaulement (29') qui se trouve à la base de la protubérance (21'). Lorsqu'on fait chauffer la protubérance grâce à l'effet Joule produit par le courant traversant le conducteur (30), celle-ci s'enfonce progressivement jusqu'à ce que les extrémités (26) de l'épaulement (29') arrivent au contact de la paroi extérieure (18). La matière plastique s'écoule en formant un bourrelet (23) qui remplit progressivement les zones d'ancrage de la gorge (15). Un bourrelet (22) correspondant à un surplus de matière thermoplastique qui s'écoule en dehors de la gorge (15) est recueilli à l'intérieur de la dépression (25).
  • En ménageant un "puits" (19) dans le fond de la gorge (15) (figure 3c), on a éloigné la partie la plus chaude de la protubérance de l'entrée de la gorge. On a ainsi localisé la zone chauffée par le conducteur vers le fond de la gorge, en limitant l'écoulement de la matière plastique en dehors de la gorge.
    • Exemple 3 (Figure 4a, 4b, 4c)
  • Les figures 4a à 4c illustrent la formation d'un assemblage "profilé en alliage d'aluminium - barrette - profilé en alliage d'aluminium" destiné à réaliser un dormant de fenêtre. La barrette (20") est ici un profilé tubulaire en polyamide 6.6 chargé en fibres de verre à 30% (PA6.6FV). Elle est destinée à être assemblée aux profilés (10.1) et (10.2). Pour cela, elle est munie de deux protubérances (21.1) et (21.2), qui ne sont pas des extrémités massives mais des portions de profilé dont l'épaisseur moyenne est légèrement plus grande mais du même ordre de grandeur que celle du reste de profilé. Chaque profilé (10.1, 10.2) est muni d'au moins une gorge (15.1, 15.2) destinée à la jonction avec la barrette (20"). Dans cet exemple, chaque profilé est muni de deux gorges et la barrette présente deux protubérances (21.1; 21.2) attachées à chacun de ses côtés. Des bandes métalliques (35.1) et (35.2) ont été introduites dans les fonds (17.1) et (17.2) des gorges (15.1) et (15.2).
  • Sur la figure 4b, les protubérances (21.1) et (21.2) sont introduites dans les gorges (15.1) et (15.2) des profilés (10.1) et (10.2). On fait passer un courant électrique dans la bande métallique (35.1, 35.2) pour chauffer le fond de gorge (15.1, 15.2) et l'extrémité de la protubérance (21.1, 21.2). Lorsque celle-ci atteint une température suffisante, elle se déforme sous l'effet d'un effort compressif F, la matière plastique s'écoulant dans les zones en contre-dépouille. On obtient ainsi l'assemblage tel qu'illustré en figure 4c.
  • Si les protubérances (21.1) et (21.2) sont bien alignées dans la direction des efforts de compression, comme c'est le cas dans cet exemple où les couples de protubérances et les couples de gorges sont symétriques par rapport à un même axe (100) aligné dans la direction des efforts de compression, l'opération illustrée en figure 4b peut être effectuée simultanément sur les assemblages élémentaires, en exerçant des efforts antagonistes (F) sur la paroi extérieure de chacun des profilés en alliage d'aluminium.
  • La figure 4d) illustre une variante de cet exemple, dans laquelle, au lieu d'installer une bande métallique (35.1 et 35.2) en fond de gorge, on utilise une barrette avec des protubérances munies de micro-profilés (30.1 et 30.2).
    • Exemple 4 (Figures 5a et 5b)
  • Des essais mécaniques ont été réalisés pour vérifier la bonne tenue mécanique des liaisons PVC/Alu réalisées par surmoulage-compression.
  • Pour cela nous avons réalisé des éprouvettes à partir:
    • d'une portion de profilé pour cadre de fenêtre laqué blanc classique, dont la section, illustrée en Figure 5a, est munie d'une gorge en forme en queue d'aronde. Ladite portion est longue de 60 mm. Le profilé est recouvert d'une couche de laque d'épaisseur comprise entre 60 et 80 µm. La référence de la laque utilisée est Alesta AP Blanc Trafic Brillant, du type RAL 841 GL - 9016.
    • d'une barrette PVC de section rectangulaire (typiquement 30 mm * 2,2 mm), de longueur 60 mm, une de ses extrémités (27) jouant le rôle de protubérance (21), tel qu'évoqué dans le cadre de la présente invention.
  • Nous avons réalisé des éprouvettes à partir d'assemblages tels que schématisés en Figure 5b par compression-surmoulage de l'extrémité (27) de la barrette dans la gorge (15) du profilé. Le PVC a été porté localement à 180°C pour certains échantillons et à 200°C pour d'autres échantillons. La température de l'extrémité de la barrette a été contrôlée en plaçant un thermocouple au contact de la paroi du profilé, dans une zone accessible (11), située au droit de la gorge. Des éprouvettes de référence, de même géométrie finale mais obtenues, sans effectuer de compression surmoulage, à l'aide de barrettes munie de protubérances en forme de queue d'aronde, ont également été testées.
  • Nous avons effectué sur ces éprouvettes des essais de traction transversale et des essais de cisaillement.
  • Les essais de traction transversale on été réalisés à température ambiante, sur les échantillons refroidis mais non vieillis. Sur le tableau 1 ci-dessous, on peut noter une résistance moyenne de 69 N/mm, c'est-à-dire des résultats qui sont comparables à ceux obtenus sur les échantillons de référence, qui ont présenté une résistance de 70 N/mm. On a constaté d'autre part qu'à 180°C, le remplissage complet des gorges par le PVC de la barrette était plus long à obtenir et nécessitait un effort plus important.
  • Ces valeurs sont à mettre en perspective par rapport aux valeurs mini données par la norme NF 252 (Révision n°4), à savoir 50 N/mm pour un assemblage à l'état neuf et de 24 N/mm pour un assemblage à l'état vieilli. Tableau 1
    Index T surmoulage[°C] Type Fmax [daN] F/l [N/mm]
    A 200 Eprouvette 398 66
    B 200 Eprouvette 397 66
    C 200 Eprouvette 338 56
    D 180 Eprouvette 445 74
    E 180 Eprouvette 464 77
    F Référence 428 71
    G Référence 412 69
    H Référence 420 70
  • En ce qui concerne le test de cisaillement, aucun des échantillons n'a été cassé. Nous avons observé une déformation plastique du PVC dans la masse de la barrette avant que la jonction barrette-profilé soit dégradée. Sur le tableau 2, nous avons reporté l'effort réparti (F/l) maximal observé avant la déformation plastique du PVC dans la masse de la barrette. Tableau 2
    Index T surmoulage [°C] Type Fmax [daN] F/l [N/mm]
    a 180 Echantillon 301 50
    b 180 Echantillon 338 56
    c 200 Echantillon 302 50
    d 200 Echantillon 317 53
    e 200 Echantillon 295 49

Claims (15)

  1. Procédé d'assemblage d'au moins un profilé extrudé en alliage d'aluminium (10) et d'au moins une barrette (20) en matière plastique pour former un ensemble dit à rupture de pont thermique, la barrette comprenant au moins une protubérance (21), typiquement à l'extrémité de ladite barrette, le profilé étant muni d'au moins une paroi extérieure (18) comprenant une zone concave ou "gorge" (15) destinée à recevoir ladite protubérance de la barrette, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
    a) on se munit dudit profilé, choisi de telle sorte que ladite gorge présente un fond (17) et des parois latérales (16) en contre-dépouille;
    b) on présente ledit profilé de façon à ce que l'accès à ladite gorge destinée à recevoir la protubérance de ladite barrette soit libre;
    c) on se munit de ladite barrette, choisie de telle sorte que ladite protubérance est en un matériau plastique;
    d) on introduit ladite protubérance de la barrette jusqu'à ce que son extrémité atteigne le fond de ladite gorge et on agit sur le matériau plastique de ladite protubérance de façon à ce qu'elle puisse être déformée plastiquement sous l'effet de contraintes;
    e) on exerce sur ledit profilé et sur ladite barrette des efforts antagonistes (F), dirigés selon une direction sensiblement perpendiculaire au fond (17) de ladite gorge et dont l'intensité est telle que ladite protubérance est déformée plastiquement à l'intérieur de ladite gorge.
  2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite barrette présente une protubérance en matière thermoplastique et en ce que, à l'étape d), on chauffe localement ladite protubérance jusqu'à ce qu'elle atteigne une température de mise en forme, ladite température de mise en forme étant supérieure à la température de transition ductile-fragile dudit matériau thermoplastique, de préférence supérieure à sa température de transition vitreuse, de préférence encore supérieure à sa température de fusion.
  3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que lesdits efforts antagonistes sont maintenus le temps nécessaire pour que ladite gorge soit substantiellement remplie par la matière thermoplastique de la barrette.
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 3 caractérisé en ce qu'après l'étape e), on maintient lesdits efforts antagonistes pendant le refroidissement de la protubérance, jusqu'à ce que cette dernière atteigne une valeur typiquement inférieure à la température de transition ductile-fragile du matériau de la barrette.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel, avant l'étape d), on réalise des reliefs sur la surface du fond et/ou des parois latérales de ladite gorge.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ladite barrette présente, à la base de ladite protubérance, une dépression (25) apte à recevoir les bourrelets (22) qui correspondent au surplus de matière thermoplastique qui provient de ladite protubérance et qui n'a pas pu s'écouler à l'intérieur de ladite cavité.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel ladite barrette comprend une bande (30), un fil ou tout autre moyen conducteur d'électricité accolé à ladite protubérance ou inséré dans ladite protubérance et dans lequel on procède au chauffage de ladite protubérance par effet Joule provenant d'un courant passant ou induit dans ledit moyen conducteur d'électricité.
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel la protubérance (21) de ladite barrette comprend un insert ferromagnétique ou est en une matière thermoplastique chargée en particules ferromagnétiques et dans lequel on procède au chauffage de ladite protubérance par effet Joule provenant d'un courant induit dans ledit insert ferromagnétique ou dans lesdites particules ferromagnétiques.
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, dans lequel ladite protubérance est portée à ladite température de mise en forme avant d'être introduite dans ladite gorge.
  10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel, avant l'étape d) on place une bande (35.1, 35.2), un fil ou tout autre moyen conducteur d'électricité au fond de la gorge du profilé et en ce qu'on procède au chauffage de ladite protubérance par effet Joule provenant d'un courant passant ou induit dans ledit moyen conducteur d'électricité.
  11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel on échauffe une partie du profilé qui entoure ladite cavité jusqu'à une température telle que ladite protubérance se trouve, au contact de ladite gorge, au moins à ladite température de mise en forme.
  12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 dans lequel l'assemblage à réaliser est un ensemble où alternent profilés en alliage d'aluminium et barrettes en matière plastique caractérisé en qu'on réalise chaque assemblage "profilé en alliage d'aluminium - barrette" en suivant lesdites étapes a) à e), le rôle du "profilé extrudé en alliage d'aluminium" étant joué par le profilé composite résultant du procédé d'assemblage précédent.
  13. Assemblage d'au moins un profilé extrudé (10) en alliage d'aluminium et d'au moins une barrette (20) en matière plastique, ledit profilé étant muni d'au moins une paroi extérieure (18) présentant une zone concave ou "gorge" (15), la barrette comprenant au moins une protubérance (21) en matière thermoplastique, caractérisé en ce que ladite gorge présente un fond (17) et des parois latérales (16) en contre-dépouille, et délimite une zone complètement remplie par la matière thermoplastique de la protubérance de ladite barrette, sans qu'il y ait de matière adhésive à l'interface entre ladite matière thermoplastique et l'alliage d'aluminium constituant ledit profilé, ladite zone comprenant également une bande (30), un fil ou tout autre moyen conducteur d'électricité ou comprenant un insert ferromagnétique, ou encore étant remplie d'une matière thermoplastique chargée de particules ferromagnétiques.
  14. Assemblage d'au moins un profilé extrudé (10) en alliage d'aluminium et d'au moins une barrette (20) en matière plastique, ledit profilé étant muni d'au moins une paroi extérieure (18) présentant une zone concave ou "gorge" (15), la barrette comprenant au moins une protubérance (21) en matière thermoplastique, caractérisé en ce que ladite gorge présente un fond (17) et des parois latérales (16) en contre-dépouille, et délimite une zone complètement remplie par la matière thermoplastique de la protubérance de ladite barrette, sans qu'il y ait de matière adhésive à l'interface entre ladite matière thermoplastique et l'alliage d'aluminium constituant ledit profilé, et en ce que, au débouché de ladite gorge, ladite barrette présente des bourrelets (22) de matière thermoplastique provenant de ladite protubérance (21), lesdits bourrelets étant typiquement situés dans une dépression (25) ménagée au pied de ladite protubérance.
  15. Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 pour réaliser des ensembles à coupure thermique entrant dans la fabrication de cadres de fenêtres, de portes, de vérandas, de murs-rideaux ou de tout autre élément formant frontière entre l'extérieur et l'intérieur d'une enceinte au sein de laquelle doit régner une température différente de celle de l'extérieur.
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