FR2544050A1 - Profile leger en plastique arme avec armature interne rigidificatrice - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES PROFILES EN MATERIAUX COMPOSITES, EN PARTIE CREUX, POUVANT ETRE REMPLIS D'UN AUTRE MATERIAU OU SUBSTANCE ET DONT LA STRUCTURE COMPREND UNE ARMATURE INTERNE LONGITUDINALE 4 SOLIDAIRE DE L'ENVELOPPE EXTERNE 5 RIGIDIFIANT L'ENSEMBLE DANS LES EFFORTS DE FLEXION OU DE COMPRESSION. ELLE CONCERNE AUSSI LEUR PRINCIPE DE FABRICATION. DES BANDES DE RENFORTS (FIBRES DE VERRE, DE CARBONE OU AUTRE) COMPOSANT CHACUNE UNE PARTIE DE L'ARMATURE INTERNE 4 ET DE L'ENVELOPPE EXTERNE 5 SONT DISPOSEES LES UNES PAR RAPPORT AUX AUTRES, EN RECOUVREMENT REGULIER, DE MANIERE A CONSTITUER L'ENSEMBLE DE LA STRUCTURE, PUIS MOULEES APRES IMPREGNATION D'UN LIANT PLASTIQUE (TYPE RESINE) EN UNE OU PLUSIEURS ETAPES. ON UTILISE EN DERNIER LIEU LE MOULAGE PAR CENTRIFUGATION ET ROTATION DANS UN MOULE CREUX POUR LA PARTIE EXTERNE DE LA PIECE. L'INVENTION TROUVE SON APPLICATION DANS TOUS LES CAS OU ON AURA A UTILISER UNE STRUCTURE PROFILEE PORTEUSE, RESISTANTE ET CONDUCTRICE, QUI SOIT LA PLUS LEGERE ET LA PLUS RIGIDE POSSIBLE. INDUSTRIES NAUTIQUES OU AERONAUTIQUES PAR EXEMPLE.

Description

La présente invention concerne des profilés légers dont l'originalité réside en ce que leur structure comprend une armature interne indissociée de l'enveloppe externe rigidifiant l'ensemble dans les effort -5/ de flexion et de compression et séparant l'espace intérieur en compart iments longitudinaux étanches; elle concerne également leur principe de fabrication.

Certaines utilisations de structures tubulaires, en aéronotique ou en nautique par exemple, imposent fréquemment des critères de solidité maximale et de poids réduit. Les solutions adoptées jusqu'à présent pour répondre à ce problème se sont tournées vers la recherche de matériaux sans cesse plus légers et performants tels que les matériaux
composites (plastique armé en particulier), les aliages d'aluminium.

mais en résolvant le problème de la rigidité par l'épaisseur de l'en
veloppe dans le cas de formes évidées telles que tuyaux ou tubes. L'invention permet de répartir les forces non seulement sur la partie externe de la structure mais également sur des renforts intérieurs 4 composés de parois longitudinales multiples /séparant l'intérieur du profilé. Ltutilisation de matériaux composites très légers tels que fibres de verre, de carbone ou autre alliées à une résine plastique du type polyester, époxy ou autre, concourant à la solidité et à la légère té de l'ensemble.

Les parois internesipeuvent être plus ou moins nombreuses en fonction du rapport de rigidité demandé et disposées suivant divers principes la forme citée en exemple ci-dessous étant la disposition en étoile à six branches par rapport an centre de circonférence (voir fig. 1).
En outre, le principe de fabrication procure à la structure un gage de rigidité supplémentaire; en utilisant un système de pliage et de secou- vrement des matériaux avant moulage en tout point de la structure, on obtient une pièce homogène réalisée sans aucune rupture (voir fig. 3).

L'augmentation de la résistance ainsi obtenue permettra de gagner en poids et/ou d'utiliser des matériaux moins résistants mais aussi moins couteux.

Le principe de fabrication se décompose comme suit (voir fig. 2, 3, 4, 5, 6): -On utilise des renforts 1 (tissu uni ou multi-directionnel de fibres de verre ou de carbone par exemple) coupés en plusieurs bandes à la longueur de la pièce à obtenir et d'une largeur déterminée par sa section (voir fig. 2), -Une première variante consiste alors à imprégner tout ou partie de ces renforts4 avec une résine plastique; cette opération pouvant etre effectuée postérieurement.

-Les bandes de renforts 1 sont ensuite positionnées. Chacune d'entre-elles est divisée en deux parties, l'une correspondant à une ou plusieurs parois de la future armature interne, et l'autre correspondant à un fragment de l'enveloppe externe. La première partie des renforts est placée entre les parois d'un moule interne 2 (pouvant se présenter sous diverses formes telles que cornières, plats, simples tiges de positionnement...), la seconde partie restant libre. On pourra disposer plusieurs renforts cote à cote mais toujours en conservant un décalage régulier et en évitant toute discontinuité dans leur répartition (voir exemple de positionnement fig. 2 et 4).

-Une seconde variante consiste à mouler alors directement la partie centrale de la pièce (la future armature interne) avec sa forme définitive avant le moulage de ltenveloppeO Par exemple en utilisant un moulage haute pression sur un tissu pré-imprégné, formule permettant d'effectuer les opérations suivantes sans moule interne (voir fig. 3).

-Les portions de renforts restées libres sont ensuite enroulées en assurant un parfait recouvrement et un décalage constant (voir exemple de disposition fig. 4).

-Insertion de l'ensemble dans un moule creux 3, la forme extérieure de la pièce étant déterminée par la forme intérieure de ce moule (voir fig. 5).

-Injection sous pression ou par simple écoulement d'un liant plastique (résine polyester ou époxy par exemple) par le centre du moule ainsi que par toutes les autres cavités. L'injection sous pression par le centre si on l'utilise, permet d'imprégner parfaitement les
fibres formant la structure interne, jusqu'aux parois externes.

-Mise en rotation du moule 3 sur lui même pendant ou après l'opéra
tion d'injection afin d'imprégner les parois externes 5 de la pièce et
par centrifugation de lui ui donner sa forme définitive A cet effet, la
vitesse de rotation pourra être variable;; rapide pour plaquer les
fibre c sur la paroi interne du moule puis lente lors de l'injection
et de la polymérisation (durcissement) du liant plastique pour éviter
une réparation trop périphérique (voir fig. 6)
-Les Opérations suivantes sont celles d'un moulage classique, avec
insufflation éventuelle d'air chaud dans le moule pour activer la
polymérisation pendant la rotation, démoulage de la pièce et enlè
vement du moule interne.Pour certaines applications on pourra
remplir les vides laissés dans la- pièce avec une mousse synthéti-
que expansée garantissant une rigidité encore accrue et l'insubmer sibilité.

L'originalité essentielle du principe de fabrication réside dans la méthode de disposition des matériaux permettant d'obtenir une superposition sans faille de chacun des renforts composant les parois internes 4 et les parties de l'enroulement externe. Le système de moulage par centrifugation utilisé ici garantie une répartition continue de la résine sur les bords et un état de surface parfait dés la sortie du moule
Ce principe permet d'obtenir des pièces allant du tube faible diamètre à la poutrelle devant résister à de très fortes -contraintes en passant par des conduites conpartimentées, des coques de bateux, des éle- ments d'aéronotique, d'automobile etc..

L'invention trouvera son application dans tous les cas où on aura à utiliser une structure profilée porteuse, résistante et/ou conductrice qui soit à la fois très rigide et la plus légère possible;

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Profilé léger en plastique armé, en partie creux, du type tuyau ou poutrelle caractérisé en ce que sa structure comporte une armature interne rigidificatrice 4 indissociée de l'enveloppe externe 5 et consistant en un plus ou moins grand nombre de plans longitudinaux 4a-4b disposés dans l'espace interne s l'ensemble étant réalisé d 'une seule pièce par recou- vrement de bandes du type fibres de verre ou de carbone ( renforts) 1 chacune de ces bandes constituant une partie de 1 'armature 4 et de l'enve- loppe 5 ;; l'ensemble est ensuite moulé

2 Profilé léger en plastique armé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les renforts 1 sont disposés les uns par rapport aux autres sur un moule interne 2 , les parties dépassant de ce moule 2 étant enroulées en assurant une superposition sans failles puis l'ensemble inséré dans un moule creux 3

3.Profilé léger en plastique armé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les renforts 1 sont imprégnés d'un liant plastique du type résine mis en forme et moulés par centrifugation et/ou rotation d'un moule femelle 3.

4.Prafilé léger en plastique armé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on peut réaliser séparément ou simultanément l'imprégnation et moulage de l'armature interne 4 et de l'enveloppe externe5

5.Profilé léger on plastique armé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ensembl4e des renforts 1 disposés en recouvrement et imprégnés de résine constitue après démoulage la totalité de la structure définitive.

6.Profilé léger en plastique armé de l'ensemble des revendications qui précèdent à la réalisation de structures porteuses , résistantes ou conduc triceps