Cet article fait parti du dossier L'Art du menuisier - Les huisseries (Dossier spécial fenêtre : la technique et la pratique)
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L'Art du menuisier - Les huisseries (Dossier spécial fenêtre : la technique et la pratique)
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Dans la famille des ouvrants "je veux les fenêtres" ! Et dans la famille des fenêtres "je veux le PVC, l'Alu et les mixtes". Si le bois reste le chef de famille et la fibre de verre la petite dernière, il n'est pas aisé de choisir entre une fenêtre en PVC ou en Alu ou en mixte ! Voici des éléments qui vont vous éclairer.
À vos fenêtres !
La fenêtre en bois a dominé le marché, sans le moindre partage ou presque, jusque dans les années 1970. La première fenêtre de synthèse, en polyester, est apparue en 1956, les profilés en PVC ont été commercialisés vers 1965 et les premiers agréments délivrés pour une fenêtre en PVC en France datent de 1971. Quant à la fenêtre en aluminium, elle s’est développée à partir des années 1930. Les systèmes à rupture de pont thermique, puis à double rupture de pont thermique (ouvrants et dormants) sont généralisés dans les années 1980.
La fabrication de PVC par extrusion offre une grande souplesse. Elle s’adapte aussi bien aux productions de très grande série qu’aux applications sur mesure.
Le PVC : la filière de l'extrusion
- La première étape de fabrication est la préparation du compound.
Les différents ingrédients, le PVC, des stabilisants, des lubrifiants, des charges minérales, des pigments et d’autres additifs, sont mélangés à grande vitesse dans un énorme saladier, un turbo-mélangeur, tout en étant chauffés. Cela produit une sorte de mayonnaise gélifiée poussée dans une extrudeuse à spaghettis, débitée en granulés semblables à des croquettes pour lapin puis refroidie : le compound.
- Cette matière première est livrée à l’extrudeur.
Elle est réchauffée une nouvelle fois, comprimée, puis poussée dans une extrudeuse. La qualité du profilé produit dépend de nombreux critères, comme la pression, la vitesse d’écoulement, l’homogénéisation, ou même, l’orientation moléculaire. À la sortie, la pâte est mise en forme par une filière. Celle-ci peut être alimentée par plusieurs sources, se régler en continu, insérer un profil dans un autre profil, etc. Une fois refroidi et étiré, le profilé prend forme en barres.
- Pour fabriquer une fenêtre
Les barres sont tronçonnées sur mesure à l’onglet, pour le cadre et les battants. Les éléments sont d’abord assemblés par soudage (chauffage et pression). Les ensembles sont ébavurés, fraisés puis ferrés, avant de recevoir le vitrage. Il ne reste plus qu’à assembler les ouvrants sur le dormant, sans oublier les parcloses et les différents joints d’étanchéité. Ce procédé de fabrication offre une grande souplesse. Il s’adapte aussi bien aux productions de très grande série qu’aux applications sur mesure.
Avantages et inconvénients du PVC
- La fenêtre PVC est la moins chère, à performances thermiques et dimensions comparables. Cela se retrouve aussi bien pour la fourniture que l’entretien, sans surcoût à la pose par rapport aux autres matériaux. D’autre part, le PVC est le matériau le plus performant sur le plan thermique. Il conserve une marge de progression, en particulier avec les profilés multi chambres et leur fabrication en atmosphère contrôlée.
- À l’inverse, le PVC n’est pas adapté aux grandes dimensions, car il présente un coefficient de dilatation important et des performances mécaniques limitées. Une grande baie nécessite des fortes sections de profilé, renforcées par des cadres métalliques. Ça n’est pas non plus le champion de la couleur. En dehors des teintes basiques (gris, beige, blanc), il se décolore. Pour l’éviter, le profilé peut-être thermolaqué ou pelliculé (plaxé). Cela permet d’obtenir des fenêtres de couleurs ou à décor, imitation bois, par exemple. Mais il vaut mieux réserver ces solutions à la face intérieure, abritée du soleil direct. D’autre part, seule une finition thermolaquée peut être retouchée.
- Un dernier inconvénient avec le PVC, partagé avec l’aluminium, est l’impossibilité de percer un trou dans le profilé, pour fixer un rideau, par exemple. D’abord, parce qu’il est difficile à reboucher au mastic ; ensuite, parce que le profilé étant creux, la résistance mécanique de la fixation est douteuse. Enfin, parce que cela peut modifier les performances thermiques de la menuiserie.
La fenêtre en aluminium est celle qui présente les profilés les plus fins, et donc qui offre le maximum de clair de vitre.
L'alu : billette en tête
- La matière de base d’un profilé en aluminium est la billette, un gros crayon de 5 à 6 m de longueur, proposée en différents diamètres. Elle est d’abord tronçonnée à froid, puis elle est chauffée entre 430 et 500 °C. Ramollie, elle est poussée par un piston à haute pression dans une filière (jusqu’à 10 000 tonnes). Le profilé est alors étiré, refroidi et recoupé en barres. Son parcours continue avec la passivation, un traitement de surface pour prévenir son oxydation et faciliter l’accroche de la finition. Il est ensuite anodisé ou laqué et reçoit ses joints d’étanchéité.
- Le fabricant de fenêtres recoupe le profilé sur mesure. Il est fraisé puis assemblé par collage et ferrage. Les ouvrants sont montés sur le dormant. Enfin, le vitrage est mis en place et bloqué par des parcloses.
Avantages et inconvénients de l’aluminium
- La fenêtre en aluminium est celle qui présente les profilés les plus fins, et donc qui offre le maximum de clair de vitre. La rigidité du matériau lui permet de s’affranchir des contraintes de dimensions, ce qui en fait une excellente solution pour les larges ouvertures. D’autre part, le procédé de thermolaquage des profilés propose une grande palette de solutions, résistantes dans le temps.
- Le principal problème de l’aluminium est sa conductivité thermique. Son coefficient lambda s’établit à 160 W/mK. L’acier est à 50, le bois et le PVC à 0,2, le polyuréthane à 0,035. Il n’y a guère que l’argent, le cuivre ou l’or pour faire mieux. C’est la raison pour laquelle se sont développés les profilés à rupture de pont thermique. Il s’agit tout simplement de placer une barrette isolante entre les faces extérieures et intérieures du profilé. Pour être efficace, cela doit également concerner le dormant. Et malgré cela, la fenêtre aluminium peine à atteindre les exigences de la réglementation.
Les fenêtres mixtes
Comme il n’existe pas de matériau idéal, l’idée est rapidement venue d'associer avec l'Aluminium soit le bois soit le PVC, pour éviter les inconvénients en conjuguant les avantages. L’imagination est au pouvoir et il convient dans chaque cas de vérifier quelles sont les performances attendues et si elles sont certifiées.
Fenêtre bois / aluminium
L'assemblage bois alu est le plus répandu. Il permet de conserver l’aspect traditionnel du bois à l’intérieur, en lui associant la facilité d’entretien de l’aluminium, voire sa couleur, à l’extérieur. Il s’agit donc d’un capotage métallique ajouté à une fenêtre en bois.
Fenêtre PVC / Aluminium
Dans ce cas, l’association vise à améliorer les performances thermiques en maîtrisant les coûts puisque le PVC est moins cher que l’alu. Compte tenu des caractéristiques de ces deux matériaux, en matière de dilatation notamment, des assurances sont à prendre pour la liaison entre le capotage en aluminium et la fenêtre en PVC.
Fenêtre PVC / Bois
Ce mixte est utilisé en placage collé sur une structure PVC. L’intérêt est exclusivement esthétique.
Fenêtre PVC / Fibres de verre
Le mixte PVC/Fibres de verre est proposé pour affiner la section des coulissants en conservant des performances thermiques. (Exemple : la fenêtre ThermoFibra de Deceuninck).
Des chiffres pour les fenêtres
Ambiance de marché
Il se vend environ 9 millions de fenêtres chaque année en France. La rénovation représente environ les ¾ de ce volume, dont la moitié pour la seule rénovation en maison individuelle. Le PVC occupe un peu moins des 2/3 du marché, l’aluminium environ ¼, et le bois aux alentours de 10 %. Le bois se classe en deuxième position pour les fenêtres à frappe, devant l’aluminium, qui décroche la première place pour les coulissants.
