La présente invention concerne un châssis de menuiserie pour ouvrant du type comportant un vitrage, de préférence un vitrage isolant.

De manière classique, les châssis d'ouvrants sont réalisés au moyen de profilés, montants et traverses assemblés en un cadre dans lequel est ménagée une feuillure périphérique destinée à loger le vitrage.

Ces profilés peuvent être habituellement en divers matériaux : bois, aluminium, PVC, choisis en fonction de leur spécificité. Les cadres métalliques réalisés en aluminium posent le problème des ponts thermiques. Dans ce cas, des barrettes isolantes sont disposées entre les faces internes et externes de la menuiserie métallique. On utilise également de plus en plus souvent des cadres de menuiserie mixtes combinant les avantages du PVC et/ou du bois et de l'aluminium. Le matériau polymère (PVC), isolant thermique, forme l'âme de ladite menuiserie, l'aluminium étant utilisé pour les faces extérieures de ladite menuiserie, principalement en tant que parement.

L'aluminium permet également une grande rigidité et une protection contre les intempéries, en particulier les rayons ultra-violets. Les menuiseries présentant des faces en aluminium présentent en outre l'avantage d'une absence d'entretien par rapport aux menuiseries bois par exemple.

La présente invention concerne principalement un châssis de menuiserie réalisé en différents matériaux (cadres de menuiserie mixte) comprenant notamment des profilés en matériau polymère et des profilés métalliques. Plus spécifiquement, l'invention porte sur l'assemblage du vitrage au cadre formé par les montants et les traverses d'un ouvrant.

De manière classique, les vitrages sont fixés par collage au cadre au moyen de joints, de mastic ou de colle en matériaux polymères thermoplastiques, de type élastomères appliqués sous la forme d'un cordon ou d'une bande plus ou moins large dans la feuillure dudit cadre généralement au niveau du bord du vitrage. Cependant, il apparaît que la mise en œuvre et le dosage de ce matériau adhésif de type thermoplastique sont difficiles. On note très souvent des problèmes de coulures dans la feuillure et des débordements lors de la mise en place, ou encore lors de la vie du produit dans des conditions de températures élevées. En outre, ces élastomères tels que les colles et les mastics polymérisés ont tendance à fluer. En effet, en pratique à partir d'un certain niveau de contraintes statiques, ces matériaux subissent une déformation constante et irréversible : le changement de comportement passe de visco-élastique à visco-plastique et se produit souvent pour de faibles variations de températures. Le joint fatigue et le collage n'est plus efficace. En outre, les processus d'application de ces colles ou mastics nécessitent de fréquents nettoyages des buses d'éjection de ces matériaux qui se bouchent fréquemment et notamment en particulier lors des arrêts de production ou entre deux séries de fabrication.

De plus, l'utilisation de ces colles ou mastics nécessite des temps de séchage qui peuvent être importants pour des processus de fabrication en série. En effet, il est nécessaire de pouvoir manipuler le châssis très rapidement après l'application du vitrage dans la feuillure du cadre.

On connaît de DE 19532117 un châssis de menuiserie, du type portant un vitrage, constitué de profilés en matériau polymère assemblés en un cadre comportant une feuillure périphérique de logement du vitrage. Cependant, dans ce châssis, l'assemblage du vitrage aux profilés en matériau polymère est réalisé par collage à la fois entre le vitrage et la feuillure du cadre, et entre le vitrage et la pareclose, l'un de ces collages étant réalisé au moyen d'un ruban adhésif, le second collage au moyen d'une colle de type silicone ou adhésif mono ou bi-composants. Un premier but de l'invention est donc de réaliser des châssis de menuiserie, notamment d'ouvrants, à rupture de pont thermique, en l'occurrence en matériau polymère sans application de cordons de colle, ni de mastic à polymériser.

Un autre but de l'invention est d'améliorer encore l'isolation thermique de ces châssis mixtes, tout en évitant le problème de dilatation différentielle entre les faces extérieure et intérieure de l'ouvrant et/ou du dormant. A cet effet, la présente invention propose un châssis de menuiserie, notamment d'ouvrant, du type portant un vitrage, de préférence un vitrage isolant constitué de profilés en matériau polymère assemblés en un cadre comportant une feuillure périphérique de logement du vitrage, l'assemblage du vitrage aux profilés en matériau polymère, étant réalisé par collage au moyen d'un ruban d'adhésif double face disposé dans la zone périphérique du vitrage en vis-à-vis de la paroi verticale de la feuillure du cadre de l'ouvrant, caractérisé en ce que le cadre est constitué de profilés en polychlorure de vinyle (PVC) thermo-soudés entre eux, sans aucun renfort métallique, et en ce que le ruban adhésif est disposé sur une zone périphérique d'une seule face du vitrage, la zone périphérique de l'autre face du vitrage étant recouverte d'une pareclose, sans application de cordon de colle ni de mastic, ledit ruban assurant à la fois un renforcement de la structure du châssis, l'isolation thermique et l'étanchéité vis-à-vis de l'air et/ou de l'humidité.

Il est en effet apparu que l'utilisation d'un ruban adhésif double face pallie la plupart des inconvénients précités. En particulier, si l'adhésif des faces du ruban possède un tack initial important la prise est rapide et ne nécessite pas d'étape de séchage. La manutention du châssis est alors aisée, généralement dans la minute qui suit l'application de l'adhésif entre le vitrage et la feuillure du cadre.

L'application d'un tel ruban ne nécessite pas l'utilisation de buses d'éjection de colle ou de mastic. On évite, en conséquence, tous les problèmes de nettoyage ou de débouchage de ces instruments.

En outre, l'épaisseur du ruban adhésif est sensiblement constante (transversalement et longitudinalement), ce qui permet une grande régularité d'application de l'adhésif.

L'utilisation d'un tel ruban adhésif permet d'utiliser pour la constitution du cadre d'ouvrant des profils plus minces. Il convient particulièrement bien à des cadres constitués de profilés en polychlorure de vinyle (PVC) thermo-soudés entre eux au niveau de leurs zones de liaison sans aucun renfort métallique.

Ainsi, le ruban adhésif confère au châssis de l'ouvrant une résistance structurelle supplémentaire. En effet, de manière surprenante, il a été constaté que l'adhésif, notamment un adhésif acrylique, de type VHB (Société 3M), a suffisamment de résistance pour permettre la suppression de renfort en acier galvanisé généralement utilisé dans les menuiseries PVC pour palier la souplesse et les déformations de celui- ci.

Ce ruban adhésif disposé de manière continue dans l'ensemble de la feuillure du cadre participe également à l'amélioration des performances thermiques et phoniques du châssis de menuiserie.

De manière préférée, le cadre de menuiserie dudit ouvrant est formé de montants et de traverses constitués d'une âme en matériau polymère formant la structure de base dudit cadre et est recouvert d'au moins un profilé métallique, l'âme présente le long d'une de ses faces longitudinales au moins une gorge en forme de U inversé dont une première branche est solidaire ou se confond avec ladite face, et la seconde branche est libre et apte à recevoir des moyens d'accroché du profilé s'étendant sensiblement parallèlement à ladite face de l'âme, lesdits moyens d'accroché étant sous la forme d'un U longitudinal coopérant avec la gorge en U de ladite âme de manière à permettre le coulissement du profilé métallique parallèlement à ladite face longitudinale de l'âme tournée vers l'extérieur.

Ainsi, le profilé métallique constitue un parement qui peut être de faible épaisseur et qui est adapté à l'âme en matériau polymère, tel que le PVC. Ce matériau plus léger et moins cher permet d'abaisser les coûts de ces cadres de menuiserie tout en réalisant une isolation thermique efficace, l'âme constituant en elle-même un élément de rupture de pont thermique entre l'extérieur et l'intérieur du bâtiment dans lequel est placé le châssis de menuiserie.

De manière préférée, le cadre est constitué de montants et de traverses en PVC thermo-soudés pour former la structure de base dudit cadre, les profilés métalliques étant réalisés en aluminium. Le thermo-soudage permet d'éviter l'introduction de colle pour former le cadre et renforce la rigidité du cadre ainsi réalisé.

Chaque profilé métallique recouvrant cette âme en PVC, au niveau d'un montant d'une traverse, est ainsi monté flottant sur ce cadre, c'est-à-dire non solidarisé par sertissage par exemple dans les angles du cadre, ce qui élimine totalement "l'effet bi-lame" observé avec les cadres de l'art antérieur, en présence d'écarts importants entre les températures extérieure et intérieure du châssis. Le ruban adhésif permet, sur la face portant le vitrage, une excellente étanchéité à l'eau et/ou à l'air du châssis de menuiserie.

En conséquence, le châssis, selon une première variante de l'invention, ne comporte aucun ruban adhésif ni colle supplémentaire, autre que l'étanchéité assurée par le ruban adhésif collé dans la paroi verticale de la feuillure du cadre en vis-à-vis de la zone périphérique du vitrage.

Selon une seconde variante de l'invention, la structure de base du cadre est recouverte d'une pluralité de profilés métalliques, correspondant chacun à un montant ou une traverse, la jonction entre les extrémités desdits profilés métalliques étant assurée au moyen de pièce en caoutchouc synthétique, servant de joint d'étanchéité.

De préférence, les extrémités des profilés métalliques sont découpées en onglet, chaque pièce en caoutchouc synthétique étant prise en compression à la jonction en onglet de deux profilés métalliques adjacents.

La présente invention concerne également le procédé de fabrication d'un tel châssis d'ouvrant. Ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes :

- thermo-soudage de montants et de traverses en matériau polymère de manière à constituer un pré-cadre thermo-soudé formant la structure de base, appelée âme du cadre ; - mesures précises des dimensions dudit pré-cadre thermo-soudé ;

- découpe des profilés métalliques aux dimensions exactes dudit pré-cadre ;

- insertion desdits profilés métalliques dans les gorges longitudinales de la structure de base par coulissement et encliquetage ;

- solidarisation des profilés métalliques sur la structure de base, de préférence par vissage et notamment au niveau des embouts du cadre ;

- traitement, au moyen d'un jet de plasma froid, d'une part de la surface périphérique de la face du vitrage à coller, et d'autre part de la surface de la paroi verticale de la feuillure du cadre devant recevoir ledit vitrage ; - application d'un ruban adhésif double face sur la périphérie du vitrage, puis au niveau de la paroi verticale de la feuillure du cadre de l'ouvrant en insérant le vitrage dans cette feuillure.

Un tel procédé présente de multiples avantages, en particulier de permettre un ajustement précis des profilés métalliques aux dimensions exactes du "pré-cadre" réalisé par thermo-soudage des montants et des traverses tout en laissant la possibilité d'un mouvement des profilés par rapport au pré-cadre en matériau polymère, notamment, lors des écarts de températures importants, autorisant ainsi des dilatations différentielles entre les profilés (suppression de l'effet bi-lame). Le traitement par jet de plasma froid, à pression atmosphérique, permet d'éliminer des surfaces traitées, notamment les poussières et l'humidité, et augmente la tension de surface des matériaux pour une meilleure "mouillabilité" lors du collage.

Le traitement plasma de la paroi verticale de la feuillure du cadre qui est, de préférence, réalisé au moyen d'une buse rotative pour éviter réchauffement et la dégradation du matériau polymère, active cependant ladite surface de ce matériau et augmente ainsi l'adhérence du ruban adhésif.

En ce qui concerne la surface du vitrage, la périphérie de ce dernier est, de préférence, passée sous une buse à plasma fixe, ce qui permet d'élever sa température, notamment d'au moins 10° C, et d'accroître le tack du ruban adhésif qui est immédiatement appliqué à sa surface.

Le traitement plasma est avantageusement effectué sur l'ensemble des zones de réception du ruban adhésif.

Dans l'étape finale de réalisation de l'ouvrant, le vitrage est solidarisé audit cadre de l'ouvrant, uniquement par le ruban adhésif double face disposé sur la totalité de la périphérie de la feuillure du cadre, conférant à l'ensemble une résistance structurelle supplémentaire.

L'invention va être décrite plus en détail ci-après au moyen d'exemples de réalisation en référence aux dessins annexés dans lesquels :

La figure 1 schématise un châssis de menuiserie constitué de cadres selon la présente invention, à savoir un dormant et un ouvrant portant un vitrage ;

La figure 2 est une vue en coupe selon H-II d'un montant de cadre de la figure 1 correspondant à une première variante de l'invention ;

La figure 3 est une vue en coupe selon III-III d'une traverse de cadre de la figure 1 ; La figure 4 est une vue en coupe selon IV-IV d'une traverse intermédiaire du cadre ouvrant de la figure 1 entre deux éléments de vitrage ;

La figure 5 est une variante du montant de la figure 2 avec un dormant sans aile ;

La figure 6 est une vue en coupe d'un montant de cadre selon une autre variante de l'invention dans une menuiserie mixte comportant un élément en bois ; La figure 7 est une vue éclatée partielle des pièces extérieures formant l'angle du châssis ;

La figure 8 est une vue en perspective partielle des pièces extérieures formant l'angle du châssis à l'état assemblé.

Les cadres de menuiserie mentionnés ci-après peuvent être indifféremment des cadres de dormant ou d'ouvrant, comme cela va être détaillé ci-après.

L'exemple présenté à la figure 1 est un châssis de menuiserie constitué d'un dormant D et d'un ouvrant O portant un vitrage V.

En se référant ensuite aux figures 2 à 6 annexées, le cadre pour dormant D peut être constitué d'un profilé en matière polymère (PVC) formant l'âme 1 dudit cadre. Ce profilé en matière polymère est à section en forme générale d'un L dont le corps est constitué de plusieurs alvéoles 4 en vue de lui conférer résistance, légèreté et isolation thermique. La première branche du L de cette âme 1 est parallèle à la face du cadre tournée vers l'extérieur EXT (de l'habitation par exemple). La seconde branche du L, perpendiculaire à la première branche, comporte une rainure de type rainure à clamot 2 de fixation à la maçonnerie. La face de l'âme 1 tournée vers l'extérieur EXT est équipée d'une gorge 3 en forme de U renversé, tel que représenté sur les figures 2 à 6. Cette face de l'âme 1 tournée vers l'extérieur présente également des saillies formant butées référencées 5 et 6 (de longueur plus ou moins importante selon les variantes présentées aux figures 2 et 3). Sur sa tranche tournée vers l'intérieur INT correspondant à l'extrémité de la seconde branche du L, l'âme 1 comporte également une gorge 7 en forme de U renversé et au moins une saillie formant butée 8.

Sur la face tournée vers l'extérieur EXT de l'âme 1 ainsi constituée, est rapporté un premier profilé métallique 9 (appelé profilé extérieur) de section globalement allongée équipé de moyens d'accroché 10 en forme de U. Les U respectivement de l'âme 1 et du profil 9 viennent s'interpénétrer au niveau de leurs branches libres. Ces branches libres sont également avantageusement équipées sur leurs faces internes d'ergots (portant respectivement les références 17 et 18) permettant de retenir et d'encliqueter ces deux branches libres des U formant pattes de retenue. Ainsi, le profilé 9 peut venir coulisser sur la face tournée vers l'extérieur de l'âme 1 et venir s'encliqueter dans la gorge 3 de ladite âme. L'introduction dans cette gorge 3 et le coulissement ont lieu parallèlement à la face longitudinale de l'âme 1 tournée vers l'extérieur. La saillie 6 située à la base du L de l'âme forme butée de retenue de la partie en saillie 11 de la base du profilé 9. Cette zone peut être solidarisée au moyen de vis 12 comme visible sur les figures 3 et 5.

Un profilé intérieur 13 appelé "aile" peut également venir s'encliqueter sur la tranche tournée vers l'intérieur INT de l'âme 1. Comme les profilés métalliques 9, ce profilé intérieur 13, qui peut être métallique (exemple de la figure 3), peut comporter des moyens d'accroché 14 en forme de U coopérant avec la gorge 7 de l'âme 1. En variante, un profilé en bois 19 peut être inséré dans l'espace ménagé entre cette gorge 7 et la butée 8 de cette face tournée vers l'intérieur de l'âme 1 (voir figure 6), puis être solidarisé à cette dernière par vissage.

Enfin, des joints 15 peuvent être montés directement sur l'âme 1 du dormant, voire co-extrudés avec le matériau de cette dernière lors de sa fabrication. Ces joints assurent en particulier et/ou complètent l'étanchéité avec le cadre de l'ouvrant.

Comme visible sur les figures, notamment les figures 2 à 6, l'ouvrant destiné à recevoir un vitrage V peut également être constitué d'une âme selon le même principe que le cadre du dormant conforme à l'invention. A cet effet, l'âme 21 de l'ouvrant peut comporter une gorge 23 en forme de U, destinée à recevoir un parement sous la forme d'un profil 29 métallique par exemple comportant des moyens d'accroché 30, comme visible notamment sur les figures 2, 3 et 5 annexées. Selon l'invention, le vitrage V est solidarisé à l'âme 21 de l'ouvrant au moyen d'une bande d'adhésif double face, de mise en place aisée dans la feuillure du cadre, conférant une résistance structurelle complémentaire audit cadre d'ouvrant et à l'ensemble du châssis de menuiserie. Une plus grande rigidification structurelle du cadre est obtenue lorsque le ruban est appliqué sur la paroi verticale de la feuillure du cadre, comme représenté sur les figures. En effet, pour des vitrages de grandes dimensions (par exemple supérieur à 1 m ou 1,50 m, il a été constaté qu'un collage sur le chant du vitrage ou sur la face de la pareclose 22 n'est pas suffisant. Par exemple, des tests de résistance mécanique effectués en déposant un poids au nez de l'ouvrant avec vitrage collé au moyen d'un ruban VHB (adhésif acrylique de la Société 3M de dimensions 13 x 1,5 mm) ont démontré, pour des vitrages de dimensions 1518 x 0,672 mm, qu'un poids de 50 kg n'induit pas de déformation supérieure à 1 mm après 1 minute et une déformation résiduelle inférieure à 0,1 mm, après retrait du poids.

Par rapport à des cordons de colle appliqués au moyen de buses d'injection, le ruban adhésif ne nécessite pas la présence dans la feuillure du cadre d'ergot de retenue de colle. La face de la feuillure recevant le ruban est lisse et plane.

Le collage par ruban adhésif double face, selon la présente invention, peut s'appliquer à des vitrages simples autant qu'à des double ou triple vitrages, isolants thermiques et phoniques.

Immédiatement avant l'application du ruban adhésif, l'ensemble des surfaces de réception de cet adhésif est soumis à un traitement plasma au moyen d'un jet de plasma froid à pression atmosphérique, sans potentiel électrique, permettant de nettoyer, dépoussiérer et sécher lesdites surfaces. Pour la surface de la feuillure du cadre PVC, est utilisée u ne torche plasma rotative RD 1004 de la Société PLASMATREAT se déplaçant à une vitesse de 15 à 30 mm/min à une distance de 5 à 10 mm de ladite surface, afin de ne pas élever la température du PVC de plus de 1°C environ pour ne pas dégrader cette surface. Cependant, le passage de la torche plasma sur la feuillure du cadre PVC active ladite surface et améliore l'adhésion du ruban adhésif, sans nécessiter l'application préalable de primaire de collage. Immédiatement avant le collage de l'adhésif sur la périphérie du vitrage, cette surface est également passée devant une buse plasma fixe de type PFWlO, à une distance d'environ 1 cm. Ce traitement élimine poussières et humidité, et élève la température de surface du verre de 10 à 20° C, permettant d'augmenter le tack du ruban adhésif. Le ruban comportant quatre faces adhésives permet, lors de l'aboutage des segments du ruban dans les angles, une jonction étanche à l'air et à l'eau. Les performances de perméabilité à l'air sont systématiquement obtenues de niveau A*4 classement NF (selon NF P 20.302 et NF EN 12207 Perméabilité à l'air).

L'ensemble des essais réalisés avec un tel ruban VHB de dimensions 13 x 1,5 mm a permis de constater qu'il est utilisable dans des châssis d'ouvrants selon une plage dimensionnelle étendue, pouvant aller de 300 x 300 mm à 2500 x 1500 mm, c'est-à- dire correspondant à des poids pouvant atteindre 100 à 110 Kg.

Enfin, des mesures thermiques effectuées sur un ensemble ouvrant/dormant comportant un cadre conforme à la présente invention et tel qu'illustré aux figures annexées ont permis de constater une très bonne isolation thermique du châssis portant un double vitrage, la valeur de Uw pouvant atteindre l,2W/(m ² .K), ce qui est, à ce jour, une excellente performance.

Pour améliorer encore l'étanchéité de la partie extérieure du châssis, c'est-à-dire la partie comportant les profilés métalliques 9 exposés aux intempéries, il peut être prévu non pas d'appliquer dans les angles un cordon de silicone (qui présente l'inconvénient de rester collé aux profilés lors de leur démontage en vue du recyclage), mais d'interposer entre lesdits profilés une pièce en caoutchouc, de préférence synthétique, amovible.

Cette pièce 40 est schématisée aux figures 7 et 8. Elle se présente sous la forme générale d'un L, correspondant à la section des extrémités des profilés 9, découpés à 45°. Cette pièce 40 de faible épaisseur comporte des bossages 41 transversaux destinés à venir se loger dans les alvéoles 44 des profilés adjacents.

Une languette 42 transversale, équipée d'un adhésif double face, est présente sur un bord de la plus longue branche du L, destinée à immobiliser la pièce 40 sur le profil 9 le temps de l'opération de cadrage des profils extérieurs. Enfin des vis 43 viennent solidariser les différentes pièces extérieures formant l'angle du châssis.

La pièce 40 est en caoutchouc synthétique, de préférence de dureté voisine ou supérieure à 55 Shore A, par exemple en SEBS ou EPDM, qui présentent notamment une bonne résistance aux U. V. On voit donc, sur la figure 8, qu'à l'état assemblé, la pièce 40 formant joint d'étanchéité n'est que faiblement visible dans l'angle entre les profilés métalliques 9, conférant un aspect net et propre, tout en assurant une jonction et une étanchéité efficace, par compression entre lesdits profilés. Lors du démontage, cette pièce 40 peut être aisément enlevée en vue du recyclage des différents éléments du châssis.