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Les plaques stratifiées..légères existent en différents types et matériaux. On les fabrique en recouvrant les deux faces d'une âme à faible poids spécifique, de plaques plus denses et ré- sistantes.
Comme âme ou couche médiane de ces plaques stratifiées, on a utilisé par exemple des corps pressés spéciaux, en nids d'abeilles. Mais, récemment, la fabrication de plaques stratifiées à âme en produits "expansés", qui se caractérisent par l'homogénéité de leur structure et leur totale uniformité de résistance, a pris de plus en plus d'importance. Une telle âme en matière légère permet d'utiliser des couches de recouvrement très minces, en bois, métal ou matières synthétiques.
Convenablement fabriqués, ces matériaux stratifiés ont une relativement bonne résistance à la flexion et au bris, et en
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raison de leur faible poids spécifique, on les a également utilisé dans la fabrication d'éléments d'avions.
On a constaté que dans la fabrication d'objets à grands éléments stratifiés, les résistances mécaniques réalisées jusqu'ici ne suffisent pas, étant donné qu'ils nécessitent des éléments d'une très grande résistance. Pour cette raison on a jusqu'ici renforcé la surface en utilisant des couches de recouvrement, par exemple des tôles, plus épaisses, mais au détriment de la légèreté.
La fabrication de ces plaques stratifiées se fait géné- ralement en collant les couches de recouvrement au produit expansé, ou par exemple en expansant entre deux plaques de recouvrement des matières synthétiques contenant des agents d'expansion.
On a également proposé d'expanser des résines de poly- uréthanes entre deux plaques de recouvrement, par exemple métallique. et d'armer le produit expansé près des plaques de recouvrement, en appliquant sur le métal une couche de fibres de verre tissées ou non, dans laquelle la masse en cours d'expansion pénètre et se lie aux fibres de verre. On obtient ainsi un corps dans lequel se forme une mince zone intermédiaire, entre l'âme en produit expansé et les plaques de recouvrement. Cette couche intermédiaire a un poids spécifique moindre que les plaques de recouvrement. Toutefois, par rapport à la couche qui forme l'âme, cette zone intermédiaire est trop mince. La transition entre l'âme légère et la couche extérieure massive est trop brutale.
Il est connu qu'on améliore la résistance lorsqu'on réussit à obtenir une transition progressive lente et uniforme entre le matériau léger et les plaques de recou- vrement massives.
On a découvert qu'on peut obtenir des plaques stratifiées en matière légère, à âme en produit expansé, qui ont une résistance sensiblement meilleure, lorsque l'ême en produit expansé est consti- tué par exemple par un matériau cellulaire à cellules fermées en résines vinyliques, mais comporte au moins deux couches de densités différentes. On peut également utiliser trois ou quatre couches
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de densités différentes, la couche intérieure ayant alors la densi- té la plus faible.
Les couches de produits expansés peuvent être des plus différentes aux points de vue densité et épaisseur. Ainsi, par exemple, une couche d'environ 20 mm d'épaisseur d'un produit expansé d'un poids spécifique de 0,08 g/cm3, peut, de part et d'autre, être reliée à une couche de produit expansé de 5 mm d'épaisseur et d'un poids spécifique de 0,15 g/cm3.
Il est possible de renforcer encore davantage, par exemple, en appliquant de part et d'autre, une couche supplémentaire de, par exemple, 3 mm d'épaisseur de produits expansés 'encore plus lourds, d'un poids spécifique d'environ
0,25 g/cm3. D'autres combinaisons de produits expansés peuvent encore être adoptées pour l'âme, par exemple comme indiqué ci-après les couches successives étant indiquées de manière que le premier chiffre désigne l'épaisseur de la couche et le second sa densité:
3 mm/0,30 5 mm/o,15 15 mm/0,08 5 mm/0,15
3 mm/0,50 5 mm/0,30 15 mm/0,15 5 mm/0,30
Dans certains cas spéciaux on peut utiliser des combinaisons plus simples, par exemple :
5 mm/0,20 15 mm/0,1
5 mm/0,30 10 mm/0,2 20 mm/0,1.
On a constaté que le rapport résistance-poids spécifique est particulièrement avantageux lorsqu'on travaille suivant une règle déterminée. Pour un poids spécifique déterminé et une épais- seur correspondante de la couche médiane, la couche suivante vers . l'extérieur doit présenter environ la moitié de l'épaisseur, mais le double du poids spécifique. Une troisième couche éventuelle aura la moitié de l'épaisseur de la deuxième couche, mais de nouveau le double de son poids spécifique. Il en est de même pour une éventuelle quatrième couche, pour laquelle on procède suivant la même règle.
Sur ces âmes stratifiées de produits expansés, on applique les couches de recouvrement, qui peuvent être constituées par différents matériaux solides, tels que du bois, du métal, de la
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matière synthétique, etc.. Dans des cas spéciaux en peut aussi utiliser, par exemple, une couche de recouvrement en résine de polyester, avantageusement armée d'un tissu de verre, par exemple.
Les plaques composites en matière légère suivant l'inven- tion, peuvent être fabriquées de toute manière connue. Par exemple, les différentes couches peuvent être assemblées en plaques strati- fiées planes, par collage sous une faible pression. On peut aussi fabriquer des corps stratifiés courbes, comme par exemple des coques de bateaux, des pièces d'avions et de carrosseries, etc., en plaçant successivement les différentes couches dans des moules courbes,,-ou,en les appliquant sur des formes. La liaison des coucher entre elles peut se faire pendant ou après le moulage.
Suivant le type de produit expansé et l'usage envisagé, on peut employer des colles, comme des solutions de caoutchouc et de matières syn- thétiques, ou avantageusement des solutions de résines auto-durcis- sentes, par exemple de polyesters ou de résines époxy liquides.
L'introduction des différentes couches dans un moule courbe ne présente alors aucune difficulté. Les minces couches individuelles, ayant par exemple 5 mm, peuvent également recevoir des formes compliquées, éventuellement par chauffage. Si d'épaisses couches de produits expansés, par exemple de 30 mm, sont réalisées en matériaux rigides, elles doivent être ramollies par un chauffa.ge prolongé, ou à 1-'aide de solvants, par exemple comme décrit dans le brevet belge n 553. 752 du 27 décembre 1956.
Les produits expansés utilisés pour fabriquer les corps stratifiés en matière légère sont, par exemple, des résines vinyli- ques, comme le chlorure de polyvinyle, les polymérisats mixtes de chlorure de polyvinyle, le polystyrène, et ils doivent, de pré- férence, présenter des cellules petites et fermées. Selon le mode de fabrication, les cellules peuvent avoir différentes dimensions pour des poids spécifiques identiques. La grandeur des cellules dans les différentes couches n'a pas d'importance pour la fabrica- tion des couches suivant l'invention, étant donné que le poids spé-
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cificpe en est indépendant.
C'est ainsi, par exemple, que les cellules des couches de produits expansés de différentes densités, peuvent avoir environ les mêmes dimensions et ne se différencier que par l'épaisseur des parois des cellules.
Les produits expansés à pores ouverts, genre éponge, ne conviennent pas aussi bien pour la formation des couches dans les plaques stratifiées- La pénétration inévitable plus ou moins profondément dans les pores ouverts, de la colle nécessaire dans cette technique de travail, modifie le poids spécifique et les propriétés d'un produit expansé absorbant. Les produits expansés à structure cellulaire n'ont pas cet inconvénient.
Les couches de colle réalisant la liaison, peuvent être très minces. Pour des usages déterminés, par exemple pour la fabrication de coques de bateaux, il est particulièrement avanta- geux d'utiliser comme produits expansés des corps cellulaires en chlorure de polyvinyle à cellules fermées. L'emploi de chlorure de polyvinyle et la. propriété due aux cellules fermées procurent à l'objet, non seulement des propriétés mécaniques avantageuses, mais déterminent aussi la flottabilité de l'objet lorsqu'il est détérioré.
En assemblant les différentes couches cellulaires de densités différentes, au milieu desquelles se trouve de préférence l'ême constituée par le matériau le moins dense, on obtient un corps sans tensions internes, d'une haute résistance à la flexion, qui peut alors être conformé sur les couches extérieures de manière connue, par exemple avec emploi de tissu de verre et de résine Synthétique, de façon à obtenir un corps unitaire léger, qui présente Une haute résistance à la flexion et à la pression relativement à son faible poids spécifique.
Une telle manière de procéder permet de réaliser, par exemple, des coques de bateaux relativement grands et résistant aux chocs, dont la flottabilité est assurée même sans caissons de
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flottaison, etc.. La plaque de construction légère est alors réali- sée avantageusement sous forme de coque de bateau, ou de partie de coque. Pour des canots ou bateaux de sauvetage, pour lesquels on attache beaucoup d'importance à la. sécurité de flottaison, on peut prévoir une couche intérieure, ou âme, spécifiquement légère, plus épaisse qu'elle ne devrait l'être pour offrir la résistance à la flexion à obtenir.
De cette manière, on peut aussi augmenter sensi- blement la flottabilité, c'est-à-dire la capacité que possède une coque de bateau éventuellement détérioré ou ayant chaviré, de flotter, Grâce à la stratification, on peut pour la première fois, fabriquer des coques de bateaux plus grands, par exemple de 10 à 15 m de longueur, avec tous les avantages de la construction stratifiée et cela d'une manière relativement simple.
A l'aide de ces matériaux on peut aussi fabriquer un bloc stratifié léger à couchés multiples. Un tel bloc peut, par exemple, être constitué par deux couches de recouvrement, entre lesquelles se trouvent plusieurs couches de corps cellulaires ayant généralement le même poids spécifique, séparées par des plaques intermédiaires massives qui sont reliées aux couches de corps cellu- laires pour former un corps unitaire. Les plaques de recouvrement et intermédiaires peuvent, par exemple, être constituées par de la tôle d'aluminium de 0,5 à 1 mm, ou par une couche de polyester armé de fibres de verre; les couches de corps cellulaires peuvent avoir une épaisseur de 3 à. 10 mm par exemple.
Relativement à sa grande résistance un tel bloc est léger.
De plus, grâce aux couches intermédiaires massives, il a la proprié- té de bien retenir les vis, boulons, etc.. On peut, par exemple, utiliser de tels blocs dans la construction de bateaux en plaques stratifiées à âme en corps cellulaires, au lieu du bois, et cela comme renforcement, particulièrement pour absorber les forces de poussée et de traction. On peut'. par exemple, assembler en un bloc, 5 à 20 couches de corps cellulaires séparées par des plaques intermédiaires correspondantes. Comparativement au bois, ce maté-
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riau a l'avantage de ne pas rétrécir ou se modifier autrement suus l'effet de l'eau.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Plaque stratifiée en matières légères, à. couches de recouvrement en matières solides et âme en produit expansé, carac- tériséeen ce que cette âme en produit expansé est constituée par au moins deux couches assemblées, de densités différentes.
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Laminate ... lightweight sheets are available in different types and materials. They are made by covering both sides with a low specific gravity core, denser and stronger plates.
As the core or middle layer of these laminate plates, for example special pressed bodies made of honeycombs have been used. Recently, however, the manufacture of laminated core sheets of "expanded" products, which are characterized by uniformity of structure and complete uniformity of strength, has become increasingly important. Such a core made of light material makes it possible to use very thin covering layers, made of wood, metal or synthetic materials.
Suitably manufactured, these laminate materials have relatively good resistance to bending and breaking, and in
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due to their low specific weight, they have also been used in the manufacture of aircraft components.
It has been found that in the manufacture of objects with large laminated elements, the mechanical strengths achieved so far are not sufficient, given that they require elements of very great strength. For this reason, the surface has so far been reinforced by using covering layers, for example sheets, which are thicker, but to the detriment of lightness.
The manufacture of these laminate plates is generally carried out by bonding the cover layers to the foamed product, or for example by expanding between two cover plates plastics containing blowing agents.
It has also been proposed to expand polyurethane resins between two cover plates, for example metallic. and arming the expanded product near the cover plates, by applying to the metal a layer of woven or non-woven glass fibers, in which the mass being expanded penetrates and binds to the glass fibers. A body is thus obtained in which a thin intermediate zone is formed between the core of expanded product and the cover plates. This intermediate layer has a lower specific weight than the cover plates. However, compared to the layer which forms the core, this intermediate zone is too thin. The transition from the light core to the massive outer layer is too abrupt.
It is known that strength is improved when a gradual, slow and uniform transition between the lightweight material and the massive cover plates is achieved.
It has been found that laminated sheets of lightweight material with a foamed core can be obtained which have significantly better strength when the foamed material is made, for example, by a closed cell cellular material of resins. vinyl, but has at least two layers of different densities. You can also use three or four coats
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of different densities, the inner layer then having the lowest density.
The layers of foamed products can be very different from the point of view of density and thickness. Thus, for example, a layer of about 20 mm thick of a foamed product with a specific weight of 0.08 g / cm3, can, on either side, be connected to a layer of foamed product. 5 mm thick and with a specific weight of 0.15 g / cm3.
It is possible to further strengthen, for example, by applying on both sides an additional layer of, for example, 3 mm thick of even heavier foamed products, with a specific weight of about
0.25 g / cm3. Other combinations of expanded products can also be adopted for the core, for example as indicated below, the successive layers being indicated so that the first number designates the thickness of the layer and the second its density:
3mm / 0.30 5mm / o, 15 15mm / 0.08 5mm / 0.15
3mm / 0.50 5mm / 0.30 15mm / 0.15 5mm / 0.30
In some special cases simpler combinations can be used, for example:
5 mm / 0.20 15 mm / 0.1
5mm / 0.30 10mm / 0.2 20mm / 0.1.
It has been found that the strength-to-specific weight ratio is particularly advantageous when working according to a given rule. For a determined specific weight and a corresponding thickness of the middle layer, the next layer to. the outside should be about half the thickness, but double the specific weight. A possible third coat will be half the thickness of the second coat, but again double its specific gravity. It is the same for a possible fourth layer, for which one proceeds according to the same rule.
On these laminated cores of foamed products, the cover layers are applied, which can be made of different solid materials, such as wood, metal,
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synthetic material, etc. In special cases can also be used, for example, a polyester resin covering layer, advantageously reinforced with a glass fabric, for example.
The composite plates of light material according to the invention can be produced in any known manner. For example, the different layers can be assembled into flat laminated plates, by gluing under low pressure. It is also possible to manufacture curved laminated bodies, such as, for example, boat hulls, aircraft and body parts, etc., by successively placing the different layers in curved molds ,, - or, by applying them to forms . The layers can be bonded together during or after the molding.
Depending on the type of foamed product and the intended use, glues, such as solutions of rubber and synthetic materials, or advantageously solutions of self-hardening resins, for example of polyesters or epoxy resins, may be employed. liquids.
The introduction of the different layers in a curved mold then presents no difficulty. The individual thin layers, for example having 5 mm, can also be given complicated shapes, possibly by heating. If thick layers of foamed products, for example 30 mm, are made of rigid materials, they must be softened by prolonged heating, or with the aid of solvents, for example as described in Belgian patent no. 553. 752 of December 27, 1956.
The foamed products used to make the lightweight material laminates are, for example, vinyl resins, such as polyvinyl chloride, mixed polyvinyl chloride polymerizates, polystyrene, and they should preferably have small and closed cells. Depending on the method of manufacture, the cells can have different dimensions for identical specific weights. The size of the cells in the different layers is not important for the manufacture of the layers according to the invention, since the specific weight
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cificpe is independent of it.
Thus, for example, the cells of the layers of foamed products of different densities, may have approximately the same dimensions and differ only in the thickness of the walls of the cells.
Expanded products with open pores, sponge type, are not as well suited for the formation of layers in laminated plates - The inevitable penetration more or less deep into the open pores, of the glue required in this working technique, changes the weight specific characteristics and properties of an absorbent foamed product. Expanded products with a cellular structure do not have this drawback.
The layers of glue making the connection can be very thin. For specific uses, for example for the manufacture of boat hulls, it is particularly advantageous to use closed cell polyvinyl chloride cell bodies as expanded products. The use of polyvinyl chloride and the. property due to closed cells give the object not only advantageous mechanical properties, but also determine the buoyancy of the object when damaged.
By assembling the different cell layers of different densities, in the middle of which is preferably the soul formed by the least dense material, we obtain a body without internal tensions, with a high flexural strength, which can then be shaped. on the outer layers in a known manner, for example with the use of glass fabric and synthetic resin, so as to obtain a light unitary body, which exhibits high resistance to bending and to pressure relative to its low specific weight.
Such a procedure makes it possible, for example, to produce relatively large, impact-resistant boat hulls, the buoyancy of which is ensured even without
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flotation, etc. The lightweight construction plate is then advantageously produced in the form of a boat hull, or part of a hull. For lifeboats or lifeboats, for which a lot of importance is attached to the. buoyancy security, it is possible to provide an inner layer, or core, specifically light, thicker than it should be to offer the bending resistance to be obtained.
In this way, we can also significantly increase the buoyancy, that is to say the ability of a boat hull which may have deteriorated or capsized, to float. Thanks to the layering, we can for the first time, making larger boat hulls, for example 10 to 15 m in length, with all the advantages of layered construction and in a relatively simple way.
Using these materials it is also possible to fabricate a lightweight multi-coated laminate block. Such a block can, for example, consist of two covering layers, between which there are several layers of cell bodies having generally the same specific weight, separated by massive intermediate plates which are connected to the layers of cell bodies to form a unitary body. The cover and intermediate plates can, for example, be formed by aluminum sheet 0.5 to 1 mm, or by a layer of polyester reinforced with glass fibers; the layers of cell bodies can be 3 to 3 thick. 10 mm for example.
Relative to its great resistance, such a block is light.
In addition, thanks to the massive intermediate layers, it has the property of retaining screws, bolts, etc. well. Such blocks can, for example, be used in the construction of boats in laminated plates with a cell body core, instead of wood, and this as a reinforcement, particularly to absorb pushing and pulling forces. We can'. for example, assembling in a block, 5 to 20 layers of cell bodies separated by corresponding intermediate plates. Compared to wood, this material
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riau has the advantage of not shrinking or otherwise modifying the effect of water.
CLAIMS ---------------------------
1.- Laminated plate in light materials, to. covering layers of solid materials and core of expanded product, characterized in that this core of expanded product is constituted by at least two assembled layers, of different densities.