CH625465A5 - - Google Patents

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CH625465A5
CH625465A5 CH735078A CH735078A CH625465A5 CH 625465 A5 CH625465 A5 CH 625465A5 CH 735078 A CH735078 A CH 735078A CH 735078 A CH735078 A CH 735078A CH 625465 A5 CH625465 A5 CH 625465A5
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Description

La présente invention concerne une structure sandwich stratifiée ayant une âme de matière plastique cellulaire prise entre deux couches de revêtements externes en un matériau dur capable de résister à la pression, à la tension et à l'usure.
Les structures sandwiches sont utilisées dans différents domaines, notamment pour la fabrication de coques de bateaux de différentes tailles, de cloisons étanches, de conteneurs ouverts ou fermés, et dans l'industrie automobile pour la fabrication de plates-formes et de caisses de véhicules tels que les camions réfrigérés.
D'une manière générale, les structures sandwiches sont utilisées dans toutes les applications qui nécessitent un matériau léger, résistant, particulièrement à la flexion, et/ou isolant thermique.
Un type connu de structure sandwich utilise comme âme des morceaux de balsa coupé en travers, c'est-à-dire dont les fibres sont sensiblement perpendiculaires aux surfaces de la structure. Le balsa est découpé en petits blocs plats qui sont juxtaposés bord à bord dans la structure où ils peuvent être maintenus temporairement par des fils ou des feuilles collés. Ce genre d'âme constituée de petits blocs juxtaposés permet de fabriquer des structures sandwiches plus ou moins incurvées.
Le balsa est cependant un bois relativement coûteux et difficile à obtenir, ce qui justifie la recherche d'un matériau de remplacement. A cet effet, on a utilisé différentes matières plastiques cellulaires préparées sous forme de blocs de grandes dimensions qui sont ensuite coupés en tranches éventuellement recoupées en blocs plus petits.
Cette solution présente cependant un certain nombre d'inconvénients. En premier lieu, la résistance à la compression n'est pas uniforme et peut varier de 50% sur la surface d'une tranche découpée dans un gros bloc. En second lieu, la surface de la tranche présente de nombreuses petites cavités, dues aux cellules coupées, qui sont partiellement responsables de la médiocre résistance à la compression et d'une consommation supplémentaire d'adhésif lors de l'assemblage de la structure sandwich. Il faut en effet remplir toutes les cavités d'adhésif pour obtenir une bonne adhérence des revêtements externes.
La présente invention a donc pour objet une structure sandwich à âme de matière plastique cellulaire réduisant les divers inconvénients de l'art antérieur mentionnés ci-dessus.
A cet effet, la structure selon l'invention est caractérisée en ce que l'âme est constituée de blocs de matière plastique cellulaire dont toutes les faces sont imperméables à l'humidité, deux faces opposées de chaque bloc étant planes et parallèles, les blocs ayant une configuration telle que, lorsqu'ils sont placés bord à bord, ils forment une surface continue. Les blocs pourront être fabriqués en grande série dans des moules individuels, de sorte que chaque bloc possède des faces dures et lisses qui forment une espèce de caisson offrant une bonne rigidité le long de ses arêtes et sur ses coins.
Outre leur contribution à la robustesse d'ensemble de la structure sandwich, les faces dures et lisses des blocs ont un effet d'amortissement et de répartition des efforts de compression localisés qui rend la structure beaucoup plus résistante à ce genre de contraintes. La quantité d'adhésif nécessaire à l'assemblage de la structure sandwich est minimisée par la présence de surfaces lisses et imperméables. Enfin, ces surfaces imperméables évitent l'absorption d'humidité dans les blocs et, même si les surfaces de quelques blocs sont endommagées, l'humidité ne peut pénétrer que dans ces blocs et non dans les blocs adjacents qui sont intacts.
Pour simplifier et faciliter la production des structures sandwiches, les éléments d'âme peuvent être des blocs parallélépipédiques. Pour certaines applications, ces blocs peuvent être des parallélépipèdes rectangles de 30 x 30 x 10 mm.
Dans une variante, les blocs parallélépipédiques ont deux côtés opposés en forme de parallélogrammes, de façon que chaque bloc serve d'entretoise renforçant la structure sandwich.
Il peut être avantageux de renforcer les éléments d'âme de façon à augmenter sensiblement leur résistance et leur rigidité, particulièrement dans le cas de structures sandwiches dont l'épaisseur dépasse 30 mm. Les structures sandwiches doivent pouvoir résister non seulement à des efforts transversaux, mais aussi à des efforts parallèles à leur plan, auquel cas c'est le matériau de l'âme qui encaisse la plus grande partie des efforts.
A titre d'exemple, les blocs cellulaires peuvent être armés de fibres, particulièrement de fibres de verre, qui sont incorporées à la matière plastique avant la formation de la mousse. On peut aussi utiliser d'autres matériaux de renfort, tels que des papiers, des tissus, des rubans ou des feuilles de matière plastique qui sont mis en place dans les moules avant la formation et la solidification de la mousse. On notera que le matériau de renfort peut se prolonger d'un moule à l'autre pour assurer la continuité entre les blocs qui forment ainsi de grandes feuilles.
En particulier, pour la fabrication de structures sandwiches de grandes dimensions, il est souvent commode que les éléments d'âme soient préassemblés, c'est-à-dire reliés par un support mince tel qu'une feuille ou un film plastique, ou encore des fils noyés. Ce genre de support est aisément obtenu au stade de la fabrication des blocs et le produit résultant est facile à manipuler et peut être roulé pour ie transport. On peut ensuite l'utiliser en plaques ou en feuilles aussi grandes que l'on veut. Les structures sandwiches sont le plus souvent construites sur place, c'est-à-dire que l'on place d'abord dans le moule le premier revêtement externe, éventuellement armé de
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fibres ou de feuilles, puis l'âme qui est collée à la première couche en pièces aussi grandes que l'on veut, et enfin le second revêtement externe.
Pour obtenir une résistance maximale de la structure sandwich, il faut éviter que des poches d'air soient emprisonnées lors du collage des éléments d'âme sur la couche externe, que l'adhésif soit appliqué séparément ou que les éléments d'âme soient enfoncés dans une couche adhésive durcissant ultérieurement. Lorsqu'on utilise des blocs de balsa, ce problème ne se pose pratiquement pas, car le bois est relativement poreux et absorbe l'adhésif par capillarité, l'air disparaissant dans les pores du bois, de sorte que les blocs de balsa adhèrent pratiquement d'eux-mêmes.
Avec des blocs de matière plastique cellulaire, cet effet n'existe pas et, pour obtenir une résistance optimale de la structure, il faut prendre des précautions pour éviter l'inclusion de bulles d'air. Dans une application particulière, l'évacuation de l'air est assurée par des ouvertures formées à travers l'âme composite.
Ainsi, les blocs peuvent être percés d'un trou central perpendiculaire à leurs grandes faces.
Au stade de la fabrication, ces trous peuvent être obtenus dans les moules au moyen de broches rétractables classiques, mais il est évident que cette méthode complique la machine. Une solution plus simple consiste à reporter les ouvertures aux coins des blocs, par exemple en chanfreinant une ou plusieurs de leurs arêtes. Ainsi, lorsque quatre blocs sont assemblés bord à bord, ils forment un passage central traversant sans qu'une ou plusieurs de leurs arêtes soient coupées. La section circulaire ou polygonale de ce passage est sans importance pour l'évacuation de l'air emprisonné sous les blocs.
La présence de telles ouvertures permet également de fixer les blocs en injectant sous pression l'adhésif dans certains passages. L'adhésif injecté refoule l'air et l'expulse par les autres passages ou par les interstices entre les blocs. De plus, l'apparition de l'adhésif à ces endroits permet de contrôler sa bonne pénétration et peut servir à déterminer le nombre et la répartition des points d'injection.
Pour faciliter l'écoulement latéral de l'adhésif, les blocs de la présente invention peuvent également comporter des rainures dans l'Une de leurs grandes faces, ou dans les deux. De plus, en superposant deux blocs, on obtient une âme plus épaisse présentant des passages longitudinaux et transversaux qui facilitent l'injection d'adhésif et permettent d'obtenir une plus grande résistance. Pour faciliter le remplissage des vides de la structure, on peut appliquer une dépression en même temps que l'adhésif est injecté.
Pour réaliser des structures sandwiches incurvées, par exemple dans le cas d'une coque de bateau, il est préférable que les faces étroites des blocs d'âme soient des surfaces cylindriques respectivement convexes et concaves de même rayon de courbure. On peut ainsi juxtaposer des blocs sur une surface courbe sans laisser de vides triangulaires entre les blocs adjacents grâce à l'imbrication des faces convexes et concaves. La structure obtenue est donc plus compacte et nécessite moins d'adhésif pour remplir ses interstices.
Chaque bloc peut avoir deux faces convexes et deux faces concaves, ou un bloc sur deux peut n'avoir que des faces convexes, les autres n'ayant que des faces concaves.
La description qui suit et les dessins annexés illustrent à titre d'exemple un mode de réalisation de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe de la structure sandwich de l'invention.
La fig. 2 est une vue en perspective de plusieurs blocs juxtaposés et fixés sur une toile de support.
La fig. 3 représente un bloc parallélépipédique à deux faces inclinées.
La fig. 4 représente un bloc à deux faces convexes et deux faces concaves.
La fig. 5 représente un bloc spécial formant des passages d'injection.
La fig. 6 est une coupe illustrant l'aspect d'une structure sandwich incurvée.
La structure sandwich illustrée sur les dessins comporte une
âme constituée de petits blocs parallélépipédiques 5,6 de matière plastique cellulaire, par exemple de mousse de polyuréthanne à peau intégrale, dont toutes les faces forment une surface adhérente, dure et imperméable. Ces blocs de matière plastique cellulaire peuvent être préparés par des techniques classiques de moulage qui ne seront pas décrites ici.
Les blocs 5, 6 sont juxtaposés bord à bord entre deux revêtements externes 7, 8 qui sont des couches de matériaux identiques ou différents.
Les revêtements externes peuvent être des feuilles de différentes matières, par exemple de métal, de matière plastique ou de contre-plaqué, collées sur l'âme cellulaire par un adhésif approprié 9.
Pour les revêtements de surface, on peut également utiliser une matière plastique autodurcissable, éventuellement renforcée de fibres 10, telles que des fibres de laine ou de verre, qui est appliquée au pistolet directement sur une surface de moulage, les blocs 5,6 étant ensuite pressés contre la couche de matière plastique avant son durcissement complet. Les éléments d'âme peuvent en outre être renforcés, par exemple par des fibres, comme illustré pour le bloc 6 sur la fig. 1.
La construction des structures sandwiches est grandement facilitée lorsque les blocs cellulaires 5 (ou 6) sont fixés à un support souple, par exemple un tissu grossier 11, comme sur la fig. 2. Cette présentation permet de positionner convenablement un grand nombre de blocs en une seule fois et facilite également le transport et le stockage du matériau d'âme qui peut être aisément enroulé ou replié grâce à la souplesse de son support textile.
Les blocs cellulaires sont, par exemple, collés sur le support tissé et on peut choisir un adhésif assurant une fixation temporaire, ce qui permet d'arracher le support 11 quand les blocs sont collés d'une manière permanente sur l'un des revêtements externes de la structure sandwich. En variante, le support peut être conservé et incorporé comme renfort dans la structure.
Comme illustré sur la fig. 3, les blocs de matière plastique cellulaire peuvent être des parallélépipèdes non rectangles dans un sens, ce qui permet d'obtenir un renforcement de la structure sandwich et d'éviter la formation d'interstices trop larges dans les structures courbes grâce à un déplacement relatif des blocs adjacents.
La fig. 4 illustre une autre configuration de bloc qui permet de réaliser avantageusement des structures courbes. Dans ce cas, les faces étroites de chaque bloc sont modifiées pour former des surfaces cylindriques concaves 12 et convexes 13 mutuellement opposées. Cette configuration est avantageuse sur le plan de la résistance car la structure sandwich est plus compacte et, dans le cas d'une structure courbe, la quantité d'adhésif nécessaire est réduite car les surfaces de contact glissent les unes contre les autres au lieu de s'écarter.
La fig. 5 illustre une autre variante d'élément d'âme 5 dont les coins 14 sont coupés par des surfaces partiellement cylindriques de manière à former un trou rond lorsque quatre blocs identiques sont assemblés en quadrangle.
Le bloc de la fig. 5 comporte également un trou central 15 auquel aboutissent des rainures 16 à section arrondie qui se prolongent jusqu'aux bords du bloc.
Cette configuration est destinée à faciliter le collage des blocs par l'injection d'un adhésif, par exemple à base de polyester ou de résine époxyde. L'adhésif est injecté par certains des trous transversaux des blocs et refoule l'air qui est expulsé par les rainures 16 et les autres trous pour assurer une cohésion maximale de la structure. Pendant l'injection de l'adhésif, une dépression peut être appliquée pour faciliter l'évacuation des poches d'air emprisonnées derrière les blocs.
Les rainures transversales 16 facilitent la répartition de l'adhésif et améliorent le collage si l'on veut superposer deux ou plusieurs blocs pour obtenir une âme plus épaisse.
En superposant deux blocs comme celui de la fig. 5 avec leurs faces portant les rainures 16 adjacentes, on obtient un bloc d'épais5
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seur double ayant dans son plan médian des passages de distribution qui peuvent servir à injecter un adhésif dans la structure sandwich.
La fig. 6 représente en coupe une structure sandwich incurvée dont l'âme est formée de blocs parallélépipédiques rectangles 5 (ou
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6). Certains de ces blocs comportent un trou central 15 d'évacuation de l'air ou d'injection d'adhésif. En raison de la forme des interstices triangulaires qui existent entre les blocs 5, il est important de prévoir une évacuation de l'air, éventuellement complétée par une
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Claims (9)

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    REVENDICATIONS
    1. Structure sandwich stratifiée comprenant une âme de matière plastique cellulaire prise entre deux revêtements de surface en un matériau dur et résistant à l'usure, caractérisée en ce que l'âme est constituée de blocs de matière plastique cellulaire dont toutes les faces sont imperméables à l'humidité, deux faces opposées de chaque bloc étant planes et parallèles, les blocs ayant une configuration telle que, lorsqu'ils sont placés bord à bord, ils forment une surface continue.
  2. 2. Structure sandwich selon la revendication 1, caractérisée par le fait que chaque bloc est renforcé par des fibres incorporées dans la masse de matière plastique cellulaire.
  3. 3. Structure sandwich selon la revendication 1, caractérisée en ce que les blocs constituant l'âme sont des hexaèdres parallélépipé-diques.
  4. 4. Structure sandwich selon la revendication 1, caractérisée en ce que deux faces opposées des blocs constituant l'âme sont des parallélogrammes, les autres étant des rectangles.
  5. 5. Structure sandwich selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les blocs constituant l'âme sont renforcés.
  6. 6. Structure sandwich selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les blocs constituant l'âme sont assemblés de façon à former une plaque sensiblement continue en étant fixés à un film de matière plastique, à des feuilles ou à des rubans de papier, à un tissu ou à des fils de support.
  7. 7. Structure sandwich selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les blocs constituant l'âme ont des faces convexes ou concaves, ou en ce que chaque bloc a deux faces convexes et deux faces concaves.
  8. 8. Structure sandwich selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'échappement de l'air à travers l'âme composite est assuré soit par des chanfreins formés dans les coins des blocs, soit par des trous centraux percés à travers les blocs, soit par ces deux types d'ouverture à la fois.
  9. 9. Structure sandwich selon la revendication 8, caractérisée en ce que des rainures de section arrondie sont formées dans l'une ou dans les deux surfaces des blocs qui doivent être appliquées contre les revêtements de surface ou contre d'autres couches de la structure sandwich.
CH735078A 1977-07-06 1978-07-06 CH625465A5 (fr)

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CH735078A CH625465A5 (fr) 1977-07-06 1978-07-06

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CA (1) CA1121258A (fr)
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DE (1) DE2828734A1 (fr)
DK (1) DK142403B (fr)
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