FR2600615A1 - Composite hull structure for infrastructures or superstructures of floating craft, combining reinforced polyurethane and cellular polyurethane and method for manufacturing such a structure - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to the field of techniques for manufacturing structures of the ship hull type by means of composite materials such as reinforced resins. The manufacturing method consists: in depositing against the mould surface a first layer 2 of high density polyurethane, in applying on the preceding layer before full polymerisation, but after slight cooling, a first reinforcing member 3 of fibres, in depositing on the said first reinforcing member a second layer 4 of polyurethane similar to the first, optionally in depositing a further reinforcing member 5 on the new layer of "duromer", and in repeating these operations as many times as required in order to finish by a last layer 10 of "duromer". Application to ship hulls or to streamlining structures of certain vehicles.

Description

La prdsente invention est du domaine des techniques de fabrication de structuresdu genre coque au moyen de matériaux composites tel5 que résiner arméeS
On connaît les techniques de fabrication de coques en stratifié mettant en oeuvre des résines telles que polyesters et époxy et des armatures du genre fibres de verre ou fibres de carbone réunies sous forme de tissu (roving), ou encore des fibres hachées et projetées en même temps que la résine (stratification par projection). On sait en outre associer des matériaux alvéolaires, ou mousses, avec les stratifiés précédents. -On connaît par ailleurs, l'utilisation, soit par moulage, soit par revêtement, des polyuréthanes élastomères haute densité dits "duromères" ainsi que des polyuréthanes alvéolaires à faible densité.The present invention is in the field of techniques for manufacturing shell-like structures using composite materials such as reinforced resin.
There are known techniques for manufacturing laminate shells using resins such as polyesters and epoxies and reinforcements of the glass fiber or carbon fiber type joined together in the form of a fabric (roving), or alternatively chopped and sprayed fibers at the same time. time as the resin (stratification by projection). It is also known to combine cellular materials, or foams, with the preceding laminates. We also know the use, either by molding or by coating, of high density elastomeric polyurethanes called "duromers" as well as low density cellular polyurethanes.

La présente invention se donne pour but de proposer un procédé de réalisation de coques permettant d'allier la rigidité des stratifiés précités à la résistance des polyuréthanes duromères. The object of the present invention is to propose a process for producing shells making it possible to combine the rigidity of the abovementioned laminates with the resistance of the duromer polyurethanes.

Selon la présente invention, un procédé de fabrication de coque, du genre procédant par application d'un matériau composite sur une surface de moulage est caractérisé d'une manière générale en ce qu'il consiste à:déposer contre la surface de moulage une première couche de polyuréthane à haute densité (comprise entre 500 et 900 kg/m3) dit "duromère", ou encore "rigime're", appliquer sur la précédente couche avant polymérisation complète, mais après léger refroidissement, une première armature de fibres, déposer sur ladite première armature une seconde couche de po ] yuréthane semblable à la première éventuellement déposer à nouveau une armature sur la nouvelle couche du duromère, et reproduire ces opérations autant de fois que souhaité, pour terminer par une dernière couche du duromère.Le procédé consiste en outre à déposer sur ladite dernière couche de duromère avant polymérisation complète, mais après léger refroidissement une première couche de polyuréthane alvéolaire rigide (densité comprise entre 45 et 70 kg par m3). Puis à déposer encore, sur la couche précédente de polyuréthane alvéolaire rigide, successivement plusieurs couches de ce même matériau. According to the present invention, a method of manufacturing a shell, of the kind proceeding by applying a composite material to a molding surface, is generally characterized in that it consists in: depositing against the molding surface a first layer of high density polyurethane (between 500 and 900 kg / m3) called "duromer", or even "rigime're", apply on the previous layer before complete polymerization, but after slight cooling, a first reinforcement of fibers, deposit on said first reinforcement a second layer of po] yurethane similar to the first optionally depositing a reinforcement on the new layer of the duromer, and reproducing these operations as many times as desired, ending with a last layer of the duromer. in addition to deposit on said last layer of duromer before complete polymerization, but after slight cooling a first layer of rigid cellular polyurethane (densit é between 45 and 70 kg per m3). Then to deposit again, on the previous layer of rigid cellular polyurethane, successively several layers of this same material.

Enfin et avantageusement, le procédé consiste encore à déposer sur la dernière couche de polyuréthane alvéolaire rigide une couche de polyuréthane duromère. Finally and advantageously, the method also consists in depositing on the last layer of rigid cellular polyurethane a layer of duromeric polyurethane.

Il résulte de la façon de faire sus-décrite que l'on a allié la rigidité structurelle des mousses de polyuréthane alvéolaire rigide à l'excellente résistance mécanique superficielle du polyuréthane duromère, d'autant plus résistant qu'il est armé. It follows from the above-described manner that the structural rigidity of rigid cellular polyurethane foams has been combined with the excellent surface mechanical resistance of duromer polyurethane, the more resistant it is reinforced.

Suivant une caractéristique secondaire de mise en oeuvre, les dépôts desdites couches de polyuréthane duromère ou alvéolaire sont effectués par projection. According to a secondary characteristic of implementation, the deposition of said layers of duromeric or alveolar polyurethane is carried out by spraying.

Suivant une autre caractéristique secondaire de mise en oeuvre, chaque couche du duromère, d'une épaisseur comprise entre 3 et 10 mm est elle-même composée de plusieurs couches d'environ 1 mm d'épaisseur. According to another secondary characteristic of implementation, each layer of the duromer, with a thickness of between 3 and 10 mm is itself composed of several layers of approximately 1 mm in thickness.

Avantageusement, la fibre de l'armature est la fibre de verre ; elle pourrait être encore, de façon plus coûteuse, la fibre de carbone ; les armatures utilisées sont de préférence des armatures du type rowing à mailles assez larges ; l'armature pourrait être encore réalisée par la technique connue de "hâchage et projection" de --la fibre simultanément à la projection du duromère.  Advantageously, the fiber of the reinforcement is glass fiber; it could still be, more costly, carbon fiber; the reinforcements used are preferably reinforcements of the rowing type with fairly wide meshes; the reinforcement could also be produced by the known technique of "chopping and projection" of the fiber simultaneously with the projection of the duromer.

La présente invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple de mise en oeuvre d'un procédé appliqué à la fabrication d'une coque de bateau tel qu' illustré sur la planche unique annexée, dans laquelle
- la fig.1 représente en coupe une telle coque, et
- la fig.2 illustre grossie une partie de la coque de la figure précédente.The present invention will be better understood with the aid of an example of implementation of a method applied to the manufacture of a boat hull as illustrated on the single accompanying sheet, in which
- Fig.1 shows in section such a shell, and
- Fig.2 illustrates enlarged part of the shell of the previous figure.

Sur les fig. 1 et/ou Z, une coque 1 de bateau comprend, de l'extérieur vers l'intérieur, une première couche 2 de polyuréthane duromère, une première armature 3 de fibre de verre, une deuxième couche 4 de polyuréthane duromère, une deuxième armature 5 de fibre de verre, une troisième couche de polyuréthane duromère puis une pluralité de couches 7,8, etc... de polyuréthane alvéolaire rigide, puis, formant la face intérieure de la coque, une dernière couche 10 de polyuréthane duromère. In fig. 1 and / or Z, a boat hull 1 comprises, from outside to inside, a first layer 2 of duromer polyurethane, a first frame 3 of fiberglass, a second layer 4 of duromer polyurethane, a second frame 5 of glass fiber, a third layer of duromer polyurethane then a plurality of layers 7,8, etc ... of rigid cellular polyurethane, then, forming the inner face of the shell, a last layer 10 of duromer polyurethane.

De préférence le matériau utilisé pour les première, deuxième et troisième couches est un "duromère" ou rigimere de polyuréthane faiblement expansé (microexpansé) constitué de polyols à bas indice d'hydroxyle, de catalyseurs organo-métalliques et aminés, d'agents de réticulation, de pigments et charges, et enfin d'isocyanate en proportion correspondante à celle des polyols. Preferably, the material used for the first, second and third layers is a "duromer" or rigimer of low-expanded polyurethane (micro-expanded) consisting of polyols with low hydroxyl index, organometallic and amino catalysts, crosslinking agents. , pigments and fillers, and finally isocyanate in a proportion corresponding to that of the polyols.

La première couche 2 a été apr pliquée contre une surface lisse ayant en creux la forme de la coque à obtenir, et les autres couches ou armatures ont été appliquées successivement les unes sur les autres. The first layer 2 was apr plicated against a smooth surface having the hollow shape of the shell to be obtained, and the other layers or reinforcements were applied successively to each other.

L'expérience a montré qu'une coque de bateau ainsi constituée de façon monobloc était suffisamment rigide pour qu'il ne soit pas utile de lui adjoindre des arceaux ou autres éléments de rigidification cependant si ces éléments (puits de quille, puits de mât, cale de moteur), étaient utiles par ailleurs, ils ne pourraient que contribuer à la rigidité ; de même la technique de l'invention se prête tout à fait bien à la mise en place d'inserts de bois ou de métal destinés à la fixation ultérieure d'éléments de finition (parois de cabines, meubles, etc...) ou d'éléments fonctionnels (paliers d'arbres, éléments d'accastillage, etc...). Experience has shown that a boat hull thus formed in one piece is rigid enough that it is not useful to add hoops or other stiffening elements to it, however, if these elements (keel well, mast well, engine block), were useful in addition, they could only contribute to rigidity; similarly, the technique of the invention lends itself perfectly well to the installation of wood or metal inserts intended for the subsequent fixing of finishing elements (cabin walls, furniture, etc.) or functional elements (shaft bearings, fittings, etc.).

Bien que l'on ait décrit et représenté l'application du procédé de l'invention à la fabrication d'une coque de bateau, on doit comprendre que celui-ci pourrait être appliqué à la fabrication de structu res analogues c'est à dire de n'importe quelle surface assez importante devant présenter une bonne résistance mécanique à la déformation aussi bien, qu'aux chocs ; ce pourrait être le cas de carénages de certains véhicules terrestres ou aériens. La portée de la présente invention ne doit donc pas être limitée aux formes ci-dessus décrites ou représentées mais s'étendre à tout procédé ou produit relevant des définitions énoncées plus haut.  Although the application of the process of the invention to the manufacture of a boat hull has been described and represented, it should be understood that it could be applied to the manufacture of similar structures, that is to say any fairly large surface that must have good mechanical resistance to deformation as well as to impact; this could be the case for fairings of certain land or air vehicles. The scope of the present invention should therefore not be limited to the forms described or represented above but should extend to any process or product falling within the definitions set out above.

Claims (1)

R E V E N D I C A a SR E V E N D I C A a S 1.- Procédé de fabrication de coque, du genre procédant par1.- Hull manufacturing process, such as application d'un matériau composite sur une surface de application of a composite material on a surface of moulage, caractérisé : molding, characterized: en ce qu'il consiste à in that it consists of - déposer contre la surface de moulage une première - place a first against the molding surface couche de polyuréthane à haute densité (comprise entre layer of high density polyurethane (between 500 et 900 kg/m3) dit "duromère", 500 and 900 kg / m3) called "duromer", - appliquer sur la précédente couche avant polymérisa - apply on the previous layer before polymerizing tion complète, mais après léger refroidissement, une tion, but after slight cooling, a première armature de fibres, first fiber reinforcement, - déposer sur ladite première armature une seconde - deposit on said first frame a second couche de polyuréthane semblable à la première, polyurethane layer similar to the first, - éventuellement déposer à nouveau une armature sur la - possibly put a reinforcement on the nouvelle couche de duromère, et reproduire ces opéra new layer of duromer, and reproduce these opera tions autant de fois que souhaité, pour terminer par une as many times as desired, ending with a dernière couche de duromère 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé last layer of duromer 2.- Method according to claim 1, characterized en ce que sur ladite dernière in that on said last couche de duromère avant polymérisation complète, mais duromer layer before complete polymerization, but après léger refroidissement, on dépose une première after slight cooling, a first deposit is made couche de polyuréthane alvéolaire rigide (densité com rigid cellular polyurethane layer (density com prise entre 45 et 70 kg/m3) 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé taken between 45 and 70 kg / m3) 3.- Method according to claim 2, characterized en ce que, sur la couche de in that on the layer of polyuréthane alvéolaire, on dépose successivement plu alveolar polyurethane, one successively deposits more sieurs couches du même matériau 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et layers of the same material 4.- Method according to any one of claims 2 and 3, caractérisé :: 3, characterized: en ce que sur la dernière couche in that on the last layer de polyuréthane alvéolaire, on dépose une couche de alveolar polyurethane, a layer of polyuréthane duromère o.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précé polyurethane duromer o.- Process according to any one of the preceding claims dentes, caractérisé teeth, characterized en ce que les dépôts desdites in that the deposits of said couches de polyuréthane duromère ou alvéolaire sont layers of duromeric or cellular polyurethane are effectués par projection 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications-précé made by projection 6.- Method according to any one of the preceding claims dentes, caractérisé teeth, characterized en ce que la fibre de l'armature in that the fiber of the armature est la fibre de verre 7.- Procédé selon la revendication 1, caractérise'  is fiberglass 7.- Method according to claim 1, characterized ' en ce que chaque couche de duro in that each layer of duro mère, d'une épaisseur comprise entre 3 et 10 mm est mother, with a thickness between 3 and 10 mm is elle-même composée de plusieurs couches d'environ 1 mm itself composed of several layers of about 1 mm d'épaisseur 8.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé : : of thickness 8.- Method according to claim 1, characterized: en ce que le polyuréthane duro in that duro polyurethane mère utilisé est un duromère, dit "rigimère" constitué mother used is a duromer, called "rigimer" consisting de polyols -à bas indice d'hydroxyle, de catalyseurs low hydroxyl polyols, catalysts organo-métalliques et aminés, d'agents de réticulation, organometallic and amino, crosslinking agents, de pigments et charges. et enfin d'isocyanate en propor pigments and fillers. and finally isocyanate in propor tion correspondante à celle des polyols 9.- Elément de structure de bateau en matériau composite, tion corresponding to that of polyols 9.- Element of boat structure in composite material, caractérisé characterized en ce que, résultant de la mise in that, resulting from the setting en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des implementing a method according to any one of revendications précédentes, c'est, de l'extérieur de la previous claims, that is, from outside the structure (1) vers l'intérieur, que# l'on rencontre inward structure (1), which # is encountered successivement les couches (2 > 4,6) de polyuréthane duro successively the layers (2> 4.6) of duro polyurethane mère alternant avec les armatures (3,), les armatures, mother alternating with the frames (3,), the frames, puis les couches de polyuréthane alvéolaire (7,8) puis then the layers of cellular polyurethane (7,8) then une couche (10) de polyuréthane duromère.  a layer (10) of duromer polyurethane.
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