ELEMENTS DE STRUCTURES AUTOPORTANTES
La présente invention est relative à des éléments de structures autoportantes telles que des panneaux de cloison, des panneaux de plancher, des panneaux de plafond ou des éléments de construction comme des poutres ou autres éléments portants.
On connaît dans l'état de la technique des structures du type susmentionné comportant une âme structurée revêtue de part et d'autre d'une feuille métallique, synthétique ou en un matériau composite tel qu'une feuille en un matériau synthétique renforcé par des fibres.
Par âme structurée, on entend un matériau alvéolaire tel qu'une mousse, un empilement de billes solidarisées en matériau synthétique ou minéral, un matériau composite étiré en nid d'abeilles ou similaires.
Les éléments connus jusqu'à présent ne présentent toutefois pas les caractéristiques technico-économiques recherchées dans certains domaines d'application. C'est ainsi qu'il est assez difficile de trouver un élément de structure du type susmentionné qui présente des caractéristiques mécaniques suffisantes et simultanément un poids réduit tout en ayant une bonne tenue aux températures élevées.
Le but de la présente invention consiste donc à fournir des éléments de structure composites du type susmentionné constitués par des matériaux adéquats, qui présentent une rigidité mécanique élevée, un poids réduit, une tenue aux températures élevées et une réaction au feu remarquable.
Un élément de structure autoportante conforme à la présente invention comporte une âme structurée alvéolaire munie de part et d'autre d'une feuille rendue solidaire de ladite âme, au moins l'une des feuilles étant constituée d'un matériau renforcé par du mica. Le mica peut bien entendu être utilisé sous ses différents types de minerais tels que la muscovite, la phlogopite ou la vermiculite.
Selon une forme d'exécution préférée de l'invention, ledit matériau renforcé par du mica peut consister en tin papier de mica connu en soi, de préférence imprégné de manière adéquate et sous forme de stratifié.
On peut également prévoir que le matériau renforcé par du mica consiste en un stratifié de mica, éventuellement renforcé par des fibres, telles que des fibres textiles, synthétiques ou fibres de verre et/ou d'autres charges connues en soi. On peut utiliser les fibres à l'état tissé ou non.
Selon l'application visée, la deuxième feuille peut consister en une feuille métallique, une feuille synthétique ou une feuille composite telle que par exemple une feuille en une résine synthétique renforcée par des fibres, notamment des fibres textiles, des fibres de verre ou des fibres de carbone ou céramiques. Avantageusement, les deux feuilles sont constituées d'un matériau renforcé par des paillettes de mica.
Comme âme structurée, on peut par exemple citer des matériaux cellulaires comme des mousses synthétiques, plus particulièrement des mousses de polystyrène ou de polyuréthane, des matériaux composites en nid d'abeilles, notamment métalliques ou synthétiques ainsi que des matériaux à base de mica sous forme de nid d'abeilles ou sous forme expansée.
On peut également prévoir une âme constituée par un entassement de billes ou de bulles de verre ou de billes ou de bulles en matière céramique liées entre elles par un liant adéquat. Selon une variante de l'invention, l'élément de structure autoportante peut encore comporter, en plus des deux feuilles solidarisées de part et d'autre de l'âme, une feuille sur au moins une autre face, constituée par un matériau renforcé par du mica.
On a constaté qu'un élément de structure conforme à la présente invention présente une rigidité mécanique élevée que l'on attribue à la présence de paillettes de mica. Il en résulte que l'élément de structure de la présente invention peut convenir comme élément autoportant. On entend par là des panneaux de cloison, des panneaux de plancher et de plafond. On peut même s'en servir comme poutre ou autre élément portant, notamment dans le cas de structures légères.
Une autre caractéristique très importante des éléments de structure conformes à la présente invention est la tenue aux températures élevées et la bonne réaction au feu.
Vu les propriétés particulièrement avantageuses des éléments de structure de la présente invention, on a prévu des applications notamment dans le domaine de la construction aéronautique et navale et dans le domaine des transports en commun, plus particulièrement grâce au poids réduit, à la bonne rigidité mécanique (structures autoportantes) et aux caractéristiques d'ininflammabilité et de réaction au feu et de résistance aux hautes températures.
Les propriétés d'isolation thermique et acoustique ne sont certes pas négligeables, notamment si l'on choisit une âme adéquate.
On a par conséquent également envisagé des applica-.. tions dans la construction des bâtiments publics par exemple, pour lesquels les normes de sécurité pour ce qui concerne les incendies sont particulièrement sévères. Un panneau conforme à la présente invention peut ainsi servir de porte coupe-feu ou de fourrure d'une telle porte ou de revêtement intérieur d'une salle par exemple. On peut s'en servir comme élément de cloison ou de plancher, ... etc.
L'invention est décrite plus en détail à l'appui des exemples et des dessins qui suivent dans lesquels:
- la figure 1 est une vue en perspective d'un panneau conforme à l'invention;
- la figure 2 est une vue d'un élément de construction conforme à l'invention; et - la figure 3 représente une autre variante de l'invention. Dans les figures, des repères de référence identiques se réfèrent à des parties identiques ou analogues.
En référence aux figures, l'élément de structure
1 comporte une âme 3 en un matériau cellulaire tel qu'un matériau en nid d'abeilles, par exemple en aluminium, (fig.
1) ou une mousse de polyuréthane (fig. 2). Ladite âme 3 comporte deux faces qui sont chacune revêtues d'une feuille de papier mica 5 et 7 avantageusement imprégnée par un liant d'imprégnation tel que des silicones, époxy ou polyamides.
Les feuilles 5 et 7 sont solidarisées de manière connue en soi par des liants et colles adéquats à l'âme 3, judicieusement choisis en fonction des applications recherchées. On a ainsi prévu, à la figure 1, l'utilisation d'un' * film adhésif 4.
L'élément de structure autoportante de la figure
1 se présente sous forme de panneau. On peut évidemment découper celui-ci selon les besoins et éventuellement en former des poutres servant par exemple de raidisseur comme représenté à la figure 2.
A la figure 3, on a représenté une autre forme d'exécution d'un élément de structure conforme à'l'invention, comportant une âme et, en plus des feuilles de mica
5 et 7, deux feuilles du même type 9 et 11 collées sur les autres faces de l'âme.
La formation d'un panneau tel que décrit plus haut permet donc d'obtenir un produit rigide et très léger. En effet, le mica y est sollicité principalement en traction et son module donne donc la rigidité remarquable à l'ensemble. De plus, le défaut du mica qui est d'avoir une certaine tendance au délaminage, ne peut se produire dans ce type de construction, car les contraintes perpendiculaires au plan du panneau sont maximum dans le plan neutre de celui-ci, c'est-à-dire là où il n'y a pas de mica, mais nulles sur les deux faces extérieures. Enfin, les propriétés du mica sont isotropes dans le plan des sollicitations ce qui rend le produit composite également isotrope. Ceci constitue un avantage supplémentaire par rapport à l'utilisation de ribres dans les éléments de l'état de la technique.
Le mica est donc particulièrement bien utilisé mécaniquement en sorte que les stratifiés réalisés à partir de lui ont un module très élevé. De plus, le mica étant incombustible, il confère à l'ensemble une résistance au feu remarquable.
Exemple 1
On considère une âme formée d'un nid d'abeille en aluminium, fabriquée par exemple par le procédé de préondulation. L'âme présente une épaisseur de 25 mm.
Sur les deux faces de cette âme, on colle un panneau de micanite de 0,4 mm d'épaisseur. Ces micanites sont constituées d'un empilage de quatre feuilles de papier de mica imprégnées d'un liant époxy comportant un catalyseur.. Ces quatre feuilles sont superposées et pressées à chaud dans une presse de façon à provoquer la polymérisation de la résine époxy.
Les plaques ainsi formées sont ensuite collées de part et d'autre du nid d'abeille précité au moyen d'une colle époxy à durcissement à température ambiante.
Exemple 2
On prépare une âme de 3 cm d'épaisseur en nid d'abeilles en micanite. Cette micanite est elle-même fabriquée à partir de deux feuilles de muscovite imprégnées de silicone avec un catalyseur et polymérisées à chaud et sous pression. La relative souplesse du produit permet de fabriquer des structures en nid d'abeilles, par exemple par préondulation ou par collage locaux et extension.
On colle ensuite sur les deux surfaces de l'âme ainsi constituée des plaques de micanite formées de cinq feuilles de papier mica imprégnées par de la résine silicone avec son catalyseur et polymérisées par pressage prolongé
à chaud.
Ces plaques sont collées au moyen d'un adhésif silicone à température ambiante de façon à être complètement solidarisées de l'âme en nid d'abeilles.
Exemple 3
On prépare une âme en verre cellulaire de faible aensité et d'une épaisseur de 1 cm.
Sur les deux surfaces de cette âme, on colle une plaque de micanite de 0,3 mm d'épaisseur formée par trois feuilles de papier mica imprégnées par un composé polyimide catalysé et polymérisées à chaud sous pression après empilage.
L'assemblage se fait par collage au moyen d'un film adhésif rendant ces différents éléments complètement solidaires.
Exemple 4
On prépare une âme formée par des bulles de verre agglomérées en plaques au moyen de silicate de soude et légèrement pressées pendant la période de séchage. L'âme ainsi formée présente une épaisseur de 2 cm.
On prépare également deux plaques de micanite ayant une épaisseur de 0,4 mm et formées par un empilage de feuilles de mica-phlogopite imprégnées de vernis silicone catalysé, empilées et pressées à chaud. Les plaques de micanite ainsi obtenues sont ensuite collées sur les deux surfaces opposées de l'âme à l'aide de silicate de soude rendant les différents éléments complètement solidaires.
Exemple 5
On prépare une âme de 5 cm formée par un nid d'abeilles en polyuréthane formé à partir de feuilles de tissu de verre imprégnées de polyuréthane, polymérisées à chaud, pré-ondulées et collées de manière à former un nid d'abeilles.
On colle ensuite sur les deux surfaces des plaques de 0,5 mm d'épaisseur formées par un empilage de feuilles de papier mica muscovite imprégnées de vernis époxy et polymérisées à chaud sous pression. Le collage se fait au moyen d'une colle époxy durcissant à froid.
Exemple 6
On prépare une âme en écume de polyuréthane expansé, présentant une épaisseur de 2 cm. Cette écume est relativement peu déformable.
Sur les deux faces de celle-ci, on colle des plaques de 0,3 mm d'épaisseur d'un matériau à base de mica constitué par l'empilage de feuilles de muscovite imprégnées de vernis époxy et polymérisées à chaud et sous pression.
L'assemblage se fait au moyen d'une colle époxy à deux composantes polymérisant à froid.
Exemple 7
On prépare une âme en nid d'abeilles d'une épaisseur de 2 cm, formée à partir de feuilles de papier mica phlogopite imprégnées d'une résine phénolique et polymérisées à chaud et sous pression, et pré-ondulées de manière à former un nid d'abeilles après collage adéquat.
Sur les deux faces de l'âme en nid d'abeilles, on colle des plaques de micanite formées de feuilles de papier mica phlogopite imprégnées d'une résine phénolique, empilées et pressées à chaud. Ces plaques sont collées au moyen d'un film adhésif de façon à être complètement solidarisées de l'âme.
REVENDICATIONS
1. Elément de structure comportant une âme structurée alvéolaire (3) munie de part et d'autre d'une feuille
(5, 7) rendue solidaire de ladite âme (1), caractérisé en ce qu'au moins l'une des feuilles est constituée d'un matériau renforcé par du mica.
SELF-SUPPORTING STRUCTURAL ELEMENTS
The present invention relates to elements of self-supporting structures such as partition panels, floor panels, ceiling panels or construction elements such as beams or other load-bearing elements.
Structures of the aforementioned type are known in the state of the art, comprising a structured core coated on either side with a metallic, synthetic sheet or a composite material such as a sheet of a synthetic material reinforced with fibers. .
By structured core is meant a cellular material such as a foam, a stack of integral beads of synthetic or mineral material, a composite material drawn in honeycomb or the like.
The elements known so far, however, do not have the technical and economic characteristics sought in certain fields of application. It is thus quite difficult to find a structural element of the aforementioned type which has sufficient mechanical characteristics and simultaneously a reduced weight while having good resistance to high temperatures.
The object of the present invention therefore consists in providing composite structural elements of the aforementioned type constituted by suitable materials, which have a high mechanical rigidity, a reduced weight, a resistance to high temperatures and a remarkable reaction to fire.
A self-supporting structural element according to the present invention comprises a structured honeycomb core provided on either side with a sheet made integral with said core, at least one of the sheets being made of a material reinforced with mica. Mica can of course be used in its various types of minerals such as muscovite, phlogopite or vermiculite.
According to a preferred embodiment of the invention, said material reinforced with mica can consist of a mica paper known per se, preferably adequately impregnated and in the form of laminate.
It can also be provided that the material reinforced with mica consists of a laminate of mica, optionally reinforced with fibers, such as textile fibers, synthetic fibers or glass fibers and / or other fillers known per se. The fibers can be used in a woven or non-woven state.
Depending on the intended application, the second sheet may consist of a metal sheet, a synthetic sheet or a composite sheet such as for example a sheet of a synthetic resin reinforced with fibers, in particular textile fibers, glass fibers or fibers. carbon or ceramic. Advantageously, the two sheets are made of a material reinforced with mica flakes.
As structured core, mention may, for example, be made of cellular materials such as synthetic foams, more particularly polystyrene or polyurethane foams, composite honeycomb materials, in particular metallic or synthetic, as well as mica-based materials in the form honeycomb or in expanded form.
It is also possible to provide a core constituted by a heaping of beads or glass bubbles or of beads or bubbles made of ceramic material linked together by a suitable binder. According to a variant of the invention, the self-supporting structural element may also comprise, in addition to the two sheets secured on either side of the core, a sheet on at least one other face, constituted by a material reinforced by mica.
It has been found that a structural element in accordance with the present invention has a high mechanical rigidity which is attributed to the presence of mica flakes. As a result, the structural element of the present invention may be suitable as a self-supporting element. By this is meant partition panels, floor and ceiling panels. It can even be used as a beam or other bearing element, especially in the case of light structures.
Another very important characteristic of the structural elements in accordance with the present invention is the resistance to high temperatures and the good reaction to fire.
In view of the particularly advantageous properties of the structural elements of the present invention, applications have been provided, in particular in the field of aeronautical and naval construction and in the field of public transport, more particularly thanks to the reduced weight and good mechanical rigidity. (self-supporting structures) and with characteristics of flammability and reaction to fire and resistance to high temperatures.
The thermal and acoustic insulation properties are certainly not negligible, especially if one chooses an adequate core.
Applications have therefore also been considered in the construction of public buildings, for example, for which the safety standards with regard to fires are particularly high. A panel in accordance with the present invention can thus serve as a fire or fur door for such a door or as an interior covering for a room, for example. It can be used as a partition or floor element, etc.
The invention is described in more detail in support of the following examples and drawings in which:
- Figure 1 is a perspective view of a panel according to the invention;
- Figure 2 is a view of a building element according to the invention; and - Figure 3 shows another variant of the invention. In the figures, identical reference marks refer to identical or analogous parts.
With reference to the figures, the structural element
1 comprises a core 3 made of a cellular material such as a honeycomb material, for example aluminum, (fig.
1) or a polyurethane foam (fig. 2). Said core 3 has two faces which are each coated with a sheet of mica paper 5 and 7 advantageously impregnated with an impregnating binder such as silicones, epoxy or polyamides.
The sheets 5 and 7 are secured in a manner known per se by suitable binders and glues to the core 3, judiciously chosen according to the applications sought. Provision has thus been made in FIG. 1 for the use of an * * adhesive film 4.
The self-supporting structural element of the figure
1 is in the form of a panel. It can obviously be cut out as required and possibly form beams serving, for example, as a stiffener as shown in FIG. 2.
In Figure 3, there is shown another embodiment of a structural element according to the invention, comprising a core and, in addition to the mica sheets
5 and 7, two sheets of the same type 9 and 11 bonded to the other faces of the core.
The formation of a panel as described above therefore makes it possible to obtain a rigid and very light product. In fact, the mica is stressed there mainly in traction and its module therefore gives remarkable rigidity to the whole. In addition, the defect of mica which is to have a certain tendency to delamination, cannot occur in this type of construction, because the stresses perpendicular to the plane of the panel are maximum in the neutral plane of it, it is ie where there is no mica, but zero on the two outer faces. Finally, the properties of mica are isotropic in the plane of stresses which makes the composite product also isotropic. This constitutes an additional advantage compared to the use of ribs in the elements of the state of the art.
Mica is therefore particularly well used mechanically so that the laminates produced from it have a very high modulus. In addition, the mica being incombustible, it gives the whole remarkable fire resistance.
Example 1
We consider a core formed from an aluminum honeycomb, manufactured for example by the prondulation process. The core has a thickness of 25 mm.
On the two faces of this core, a 0.4 mm thick micanite panel is glued. These micanites consist of a stack of four sheets of mica paper impregnated with an epoxy binder comprising a catalyst. These four sheets are superimposed and hot pressed in a press so as to cause the polymerization of the epoxy resin.
The plates thus formed are then bonded on either side of the abovementioned honeycomb using an epoxy adhesive which cures at room temperature.
Example 2
A 3 cm thick core of micanite honeycomb is prepared. This micanite is itself made from two sheets of muscovite impregnated with silicone with a catalyst and polymerized hot and under pressure. The relative flexibility of the product makes it possible to manufacture honeycomb structures, for example by prondulation or by local bonding and extension.
Then glued on the two surfaces of the core thus formed of micanite plates formed of five sheets of mica paper impregnated with silicone resin with its catalyst and polymerized by prolonged pressing
hot.
These plates are bonded using a silicone adhesive at room temperature so as to be completely secured to the honeycomb core.
Example 3
A cell core of low density and a thickness of 1 cm is prepared.
On the two surfaces of this core, a 0.3 mm thick micanite plate is bonded formed by three sheets of mica paper impregnated with a catalyzed polyimide compound and polymerized hot under pressure after stacking.
The assembly is done by gluing by means of an adhesive film making these different elements completely integral.
Example 4
A core formed by glass bubbles agglomerated in plates is prepared using sodium silicate and lightly pressed during the drying period. The core thus formed has a thickness of 2 cm.
Two micanite plates are also prepared having a thickness of 0.4 mm and formed by a stack of mica-phlogopite sheets impregnated with catalyzed silicone varnish, stacked and hot pressed. The micanite plates thus obtained are then bonded to the two opposite surfaces of the core using sodium silicate making the various elements completely integral.
Example 5
A 5 cm core is prepared, formed by a polyurethane honeycomb formed from sheets of glass fabric impregnated with polyurethane, heat-cured, pre-waved and glued so as to form a honeycomb.
0.5 mm thick plates are then bonded to the two surfaces, formed by a stack of sheets of muscovite mica paper impregnated with epoxy varnish and hot-polymerized under pressure. Bonding is done using a cold hardening epoxy glue.
Example 6
A foam core of expanded polyurethane is prepared, having a thickness of 2 cm. This foam is relatively little deformable.
On both sides of the latter, 0.3 mm thick plates of a mica-based material are bonded, consisting of the stacking of sheets of muscovite impregnated with epoxy varnish and polymerized hot and under pressure.
The assembly is done using a two-component cold-curing epoxy adhesive.
Example 7
A 2 cm thick honeycomb core is prepared, formed from sheets of phlogopite mica paper impregnated with a phenolic resin and polymerized hot and under pressure, and pre-corrugated so as to form a nest bees after adequate gluing.
On both sides of the honeycomb core, micanite plates are glued, formed from sheets of phlogopite mica paper impregnated with a phenolic resin, stacked and hot pressed. These plates are bonded by means of an adhesive film so as to be completely secured to the core.
CLAIMS
1. Structural element comprising a structured honeycomb core (3) provided on either side with a sheet
(5, 7) made integral with said core (1), characterized in that at least one of the sheets is made of a material reinforced with mica.