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PROCEDE DE FABRICATION D'UN NOYAU EN NID D'ABEILLES
POUR PLAQUE COMPOSITE POUR CONSTRUCTIONS LEGERES
OU TOUTE AUTRE CONSTRUCTION-SANDWICH
La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un noyau en forme de nid d'abeilles en matériau fibreux pré-imprégné de résines thermoplastique et/ou thermodurcissable pour une plaque composite de construction légère.
Les nids d'abeilles pour réaliser des plaques composites pour constructions légères (plaques-sandwich) sont fabriqués en assemblant une pile de feuilles de papier non imprégné, par collage à des endroits prédéterminés dans des zones en forme de bandes, en les déployant ensuite pour former un bloc en nid d'abeilles et en imprégnant enfin ce bloc d'une résine synthétique thermodurcissable. Après durcissement de la résine synthétique, un bloc de ce genre peut être ensuite découpé perpendiculairement à l'orientation des nids d'abeilles, pour obtenir des plaques d'épaisseur quelconque qui sont ensuite utilisées comme noyaux pour les plaques-sandwich.
Dans une plaque de ce genre, le noyau en nid d'abeilles se trouve entre deux couches de recouvrement à haute résistance à la traction, disposées généralement suivant des plans parallèles, tandis que le sens d'orientation des nids d'abeilles est perpendiculaire à ces couches de recouvrement.
Cette disposition d'une plaque-sandwich permet d'obtenir des caractéristiques de légèreté optimales.
Quand on fabrique le nid d'abeilles en question, certaines opérations essentielles, telles que le déploiement et l'imprégnation, sont effectuées à la main, ce qui a un effet défavorable sur les frais de production des plaques légères, par suite de la proportion relativement élevée des frais salariaux. Comme moyen d'imprégnation on utilise une résine phénolique, qui présente des dangers en cas d'incendie à cause de sa toxicité. Cet aspect revêt
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une importance particulière si l'on utilise les plaques en question pour construire des avions pour passagers.
Par conséquent, la présente invention a pour objet de proposer un procédé de ce genre, dans lequel les opérations de fabrication essentielles peuvent être exécutées de manière totalement automatique, tandis que le matériau utilisé ne produit pas, ou du moins peu, de gaz toxiques en cas d'incendie, tandis que la structure des plaques-sandwich décrite ci-dessus reste inchangée.
L'objet de l'invention est atteint par un procédé de fabrication d'un noyau en forme de nid d'abeilles en matériau fibreux pré-imprégné en résines thermoplastique et/ou thermodurcissable pour une plaque composite de construction légère qui est caractérisé par les opérations suivantes :
a) empilement alterné d'une couche d'un matériau fibreux pré-imprégnée et d'un grillage, d'une couche préimprégnée et d'un grillage, ainsi de suite, jusqu'à ce que l'épaisseur prédéterminée de la pile ait été atteinte, tandis que les grillages sont constitués de barreaux parall- èles situés à des intervalles prédéterminés et que les barreaux d'un grillage sont décalés par rapport aux barreaux d'un grillage voisin, de façon à tomber dans l'intervalle b) compression de la pile perpendiculairement à l'axe des barreaux r c) durcissement et/ou traitement thermique de la pile avec pression et chaleur, ainsi que d) extraction des barreaux de la pile.
L'invention est représentée par les figures et sera décrite plus en détail ci-après. Les figures représentent respectivement : la figure 1, le principe du dispositif pour fabriquer un noyau en nid d'abeilles pour une plaquesandwich et la figure 2, un dispositif avec une disposition verticale des couches.
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La figure 1 représente un dispositif pour fabriquer un noyau en nid d'abeilles pour plaque-sandwich, constitué d'une plaque de base 2 avec un profilage 3 et un grand nombre de grillages de compression 4. Chaque grillage 4 est constitué d'un certain nombre de barres prismatiques 5, réalisées en alliage d'aluminium, qui présentent de préférence une section hexagonale. La face supérieure de la plaque de base 2, ainsi que les barres 5, sont enduites d'un agent de démoulage. Les différentes barres 5 d'un grillage 4 sont disposées à des intervalles prédéterminés les unes des autres et sont placées dans un grillage 4, de façon à ce que les barres 5 d'un grillage déterminé 4 soient décalées par rapport aux barres 5 du grillage 4 voisin au-dessus et en dessous, pour tomber dans l'intervalle.
Pour fabriquer un noyau en nid d'abeilles, on applique tout d'abord sur la plaque de base 2 une couche de matériau fibreux imprégné de matière plastique thermodurcissable. Ensuite, on applique un grillage de compression 4 sur cette couche, de façon à ce que ces barreaux 5 soient parallèles au profilage de la plaque de base. On superpose ensuite successivement une couche pré-imprégnée 6, un grillage 4, une couche 6, un grillage 4, ainsi de suite, jusqu'à ce que la pile ait atteint la hauteur souhaitée. La pile est alors comprimée transversalement par rapport aux barreaux 5. Après durcissement dans une étuve appropriée, les différentes couches 6 présentent une structure cohérente en nid d'abeilles, tandis que chaque couche 6 a une forme ondulée et que les couches superposées dans la pile sont collées l'une à l'autre suivant des zones en forme de bandes.
Après le refroidissement de la pile, les barreaux 5 sont retirés et le bloc en nid d'abeilles est, en principe, terminé. On utilise comme agent de démoulage un enduit à base de polytétrafluoréthylène (PTFE). Si l'on utilise, en particulier, des couches pré-imprégnées dont les fibres sont à base de graphite, on a constaté avec surprise que le retrait des barreaux 5 n'offre absolument aucune difficulté.
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La figure 2 représente schématiquement un dispositif pour fabriquer un noyau en nid d'abeilles, avec couches disposées verticalement. Dans ce cas, les grillages 4 sont disposés avec les barreaux 5 verticalement, si bien que les couches 6 peuvent être introduites par le dessus, entre les grillages 4. Les barreaux 5 d'un grillage 4 sont assemblés les uns aux autres par un côté, au moyen d'un support 7 qui se termine par un élément de traction 8.
Les différents éléments de traction 8 vus dans la direction "x"se continuent alternativement vers +y et vers-y. Cette disposition du grillage 4 permet de fabriquer de manière quasi totalement automatique des noyaux en nid d'abeilles en opérant, par exemple, de la manière suivante : dans un poste de préparation, les grillages 4 se trouvent dans les positions indiquées. Des couches 6 provenant d'un rouleau, sont introduites par le dessus, entre les grillages 4, ce qui peut éventuellement être facilité par des grappins venant du bas, qui guident chaque extrémité de couche 6 vers le bas et la fixent, tandis que l'extrémité supérieure est également fixée, après qu'elle a été séparée du rouleau.
Lorsque toutes les couches 6 sont introduites, les grillages 4 sont rapprochés les uns des autres en direction"x"de façon à ce que les couches 6 prennent une forme ondulée et se touchent mutuellement, suivant des zones en forme de bandes.
La pile ainsi formée est introduite dans un dispositif de compression, qui sert également de palette de transport.
La pile peut ainsi être comprimée comme prévu et êtreensuite amenée dans une étuve appropriée pour permettre le durcissement. Pendant le durcissement, une nouvelle pile peut être assemblée au poste de préparation. Lorsque la pile a subi le durcissement, elle est amenée à un poste de démoulage.
Les grillages 4 y sont extraits de la pile au moyen des éléments de traction 8. On prévoit, à cet effet, des dispositifs d'extraction qui viennent agir sur les éléments de traction 8.
Toutes les opérations qui se déroulent ainsi peuvent être exécutées au moyen de dispositifs automatiques, en recourant aux méthodes classiques de l'automatisation.
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On peut utiliser à cet effet soit des commandes électriques, soit des commandes hydrauliques, ou encore des commandes pneumatiques.
Pour ce qui concerne le contrôle des différentes opérations, on peut appliquer tous les principes utilisables, ce qui ouvre, en cas d'utilisation de signaux de commande numériques, la possibilité de commander le déroulement du procédé décrit suivant des programmes mis en mémoire.
Le choix des matériaux à utiliser se base sur les considérations techniques usuelles et concerne tant les noyaux en nid d'abeilles que les dispositifs pour leur fabrication.
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PROCESS FOR MANUFACTURING A HONEYCOMB CORE
FOR COMPOSITE PLATE FOR LIGHTWEIGHT CONSTRUCTIONS
OR ANY OTHER CONSTRUCTION-SANDWICH
The present invention relates to a method for manufacturing a honeycomb-shaped core of fibrous material pre-impregnated with thermoplastic and / or thermosetting resins for a composite plate of light construction.
Honeycombs for making composite plates for light constructions (sandwich plates) are produced by assembling a stack of sheets of unimpregnated paper, by gluing at predetermined locations in strip-shaped zones, then deploying them to form a honeycomb block and finally impregnate this block with a thermosetting synthetic resin. After the synthetic resin has hardened, a block of this kind can then be cut perpendicular to the orientation of the honeycombs, to obtain plates of any thickness which are then used as cores for the sandwich plates.
In a plate of this kind, the honeycomb core lies between two covering layers with high tensile strength, generally arranged in parallel planes, while the direction of orientation of the honeycombs is perpendicular to these overlapping layers.
This arrangement of a sandwich plate makes it possible to obtain optimum lightness characteristics.
When manufacturing the honeycomb in question, certain essential operations, such as deployment and impregnation, are carried out by hand, which has an unfavorable effect on the costs of production of the light plates, owing to the proportion relatively high salary costs. As a means of impregnation, a phenolic resin is used, which presents dangers in the event of fire because of its toxicity. This aspect takes on
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of particular importance if the plates in question are used to build passenger aircraft.
Consequently, the object of the present invention is to provide a process of this kind, in which the essential manufacturing operations can be carried out completely automatically, while the material used does not produce, or at least little, toxic gases in in the event of a fire, while the structure of the sandwich plates described above remains unchanged.
The object of the invention is achieved by a process for manufacturing a honeycomb-shaped core of fibrous material pre-impregnated with thermoplastic and / or thermosetting resins for a composite plate of light construction which is characterized by following operations:
a) alternating stacking of a layer of a prepreg fibrous material and a mesh, of a prepreg layer and of a mesh, and so on, until the predetermined thickness of the pile has been reached, while the fences consist of parallel bars located at predetermined intervals and the bars of a screen are offset from the bars of a neighboring screen, so as to fall in the interval b) compression of the pile perpendicular to the axis of the bars rc) hardening and / or heat treatment of the pile with pressure and heat, as well as d) extraction of the bars from the pile.
The invention is represented by the figures and will be described in more detail below. The figures represent respectively: FIG. 1, the principle of the device for manufacturing a honeycomb core for a sandwich plate and FIG. 2, a device with a vertical arrangement of the layers.
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FIG. 1 represents a device for manufacturing a honeycomb core for a sandwich plate, consisting of a base plate 2 with a profiling 3 and a large number of compression gratings 4. Each mesh 4 consists of a number of prismatic bars 5, made of aluminum alloy, which preferably have a hexagonal section. The upper face of the base plate 2, as well as the bars 5, are coated with a release agent. The different bars 5 of a grid 4 are arranged at predetermined intervals from one another and are placed in a grid 4, so that the bars 5 of a determined grid 4 are offset with respect to the bars 5 of the grid 4 neighbor above and below, to fall in the meantime.
To manufacture a honeycomb core, a layer of fibrous material impregnated with thermosetting plastic is first applied to the base plate 2. Then, a compression grid 4 is applied to this layer, so that these bars 5 are parallel to the profiling of the base plate. Next, a prepreg layer 6, a mesh 4, a layer 6, a mesh 4, and so on, is successively superimposed until the stack has reached the desired height. The stack is then compressed transversely with respect to the bars 5. After hardening in an appropriate oven, the different layers 6 have a coherent honeycomb structure, while each layer 6 has a wavy shape and the layers superimposed in the stack are glued to each other in strip-shaped areas.
After the stack has cooled, the bars 5 are removed and the honeycomb block is, in principle, finished. A release agent based on polytetrafluoroethylene (PTFE) is used as a release agent. If one uses, in particular, prepreg layers whose fibers are based on graphite, it was surprisingly found that the removal of the bars 5 offers absolutely no difficulty.
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FIG. 2 schematically represents a device for manufacturing a honeycomb core, with layers arranged vertically. In this case, the screens 4 are arranged with the bars 5 vertically, so that the layers 6 can be introduced from above, between the screens 4. The bars 5 of a screen 4 are assembled to one another by one side. , by means of a support 7 which ends in a traction element 8.
The various traction elements 8 seen in the direction "x" continue alternately towards + y and towards-y. This arrangement of the grid 4 makes it possible to manufacture, almost completely automatically, honeycomb cores by operating, for example, as follows: in a preparation station, the grids 4 are in the positions indicated. Layers 6 from a roll are introduced from above, between the screens 4, which can possibly be facilitated by grapples coming from below, which guide each end of layer 6 downwards and fix it, while the the upper end is also fixed, after it has been separated from the roll.
When all of the layers 6 are introduced, the grids 4 are brought together towards each other in the "x" direction so that the layers 6 assume a wavy shape and touch each other, in strip-shaped zones.
The stack thus formed is introduced into a compression device, which also serves as a transport pallet.
The stack can thus be compressed as expected and then brought to an appropriate oven to allow curing. During hardening, a new battery can be assembled at the preparation station. When the pile has undergone hardening, it is brought to a demolding station.
The gratings 4 are extracted therefrom from the stack by means of the traction elements 8. For this purpose, extraction devices are provided which act on the traction elements 8.
All the operations which take place in this way can be carried out by means of automatic devices, using the conventional methods of automation.
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Either electrical controls, hydraulic controls, or pneumatic controls can be used for this purpose.
As far as the control of the various operations is concerned, all the principles which can be used can be applied, which opens, in the case of the use of digital control signals, the possibility of controlling the progress of the process described according to programs stored in memory.
The choice of materials to be used is based on usual technical considerations and concerns both the honeycomb cores and the devices for their manufacture.