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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.