FR2617430A3 - ALUMINUM FORM COMPOSITE MATERIAL AND GLASS FIBER MATERIAL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un matériau composite formé d'aluminium et d'une matière à fibres de verre. Il est prévu entre une bande mince d'aluminium 1 d'une épaisseur de 0,05 à 0,25 mm et une bande d'aluminium 2 d'une épaisseur de 0,4 à 0,8 mm une couche de fibres de verre 3 d'une épaisseur de 3 à 10 mm et on utilise comme adhésif entre l'aluminium et la couche de fibres de verre une laque de scellement 4, 5 à chaud ayant la composition et l'épaisseur définies comme suit : résine de polyéthylène - ionomère, poids de couche 3-13 g/m**2. L'invention concerne également un procédé de fabrication de ce matériau, dans lequel une couche de fibres de verre non traité est engagée entre les deux surfaces des bandes d'aluminium qui ont été pourvues de laque de scellement à chaud et la liaison est réalisée par scellement par contact à chaud, la température de scellement étant avantageusement comprise entre 140 et 170 degre(s)C, le temps de scellement entre 1 et 20 s et la pression de scellement entre 2 et 10 X 10**o Pa.Disclosed is a composite material formed from aluminum and a glass fiber material. Between a thin strip of aluminum 1 with a thickness of 0.05 to 0.25 mm and an aluminum strip 2 with a thickness of 0.4 to 0.8 mm is provided a layer of glass fibers 3 with a thickness of 3 to 10 mm and as adhesive between the aluminum and the layer of glass fibers, a hot sealing lacquer 4, 5 is used having the composition and the thickness defined as follows: polyethylene resin - ionomer, layer weight 3-13 g / m ** 2. The invention also relates to a method of manufacturing this material, in which a layer of untreated glass fibers is engaged between the two surfaces of the aluminum strips which have been provided with heat-sealing lacquer and the bond is effected by hot contact sealing, the sealing temperature being advantageously between 140 and 170 degree (s) C, the sealing time between 1 and 20 s and the sealing pressure between 2 and 10 X 10 ** o Pa.
Description
La présente invention concerne un matériau composite formé d'aluminium etThe present invention relates to a composite material formed of aluminum and
de couches de fibres deof fiber layers of
verre, ainsi qu'un procédé pour sa fabrication. glass and a process for its manufacture.
Des couches de fibres de verre qui sont pourvues d'un côté d'un revêtement constitué par une bande mince d'aluminium sont utilisées principalement pour une isolation thermique dans le domaine de la construction et de l'automobile. La bande d'aluminium Glass fiber layers which are provided on one side with a thin aluminum strip coating are mainly used for thermal insulation in the field of construction and automotive. The aluminum strip
sert d'obstacle à la vapeur.serves as an obstacle to steam.
Pour des applications spéciales, par exemple dans les zones extérieures de véhicules automobiles (protection du plancher d'un véhicule contre le dégagement de chaleur par le tuyau de gaz d'échappement), il est nécessaire de disposer de tôles de protection contre la chaleur, pourvues d'une isolation thermique et d'une couche d'arrêt d'humidité sur les deux côtés. A cet égard, la tôle d'aluminium située du côté de la route sert simultanément d'organe de réflexion de chaleur et l'épaisseur de cette tôle est choisie de telle sorte qu'elle remplisse simultanément une fonction de For special applications, for example in external areas of motor vehicles (protection of the floor of a vehicle against the release of heat through the exhaust pipe), it is necessary to have heat shields, provided with thermal insulation and a moisture barrier layer on both sides. In this respect, the aluminum sheet located on the side of the road simultaneously serves as a heat reflecting member and the thickness of this sheet is chosen so that it simultaneously performs a function of
support de composant.component support.
Une couche d'arrêt d'humidité placée des deux côtés est nécessaire, en dehors de raisons concernant la manutention et les techniques de montage, car, du fait de la forte sollicitation par l'humidité de la zone de plancher d'un véhicule, on doit éviter une diminution de l'effet d'isolation qui serait provoquée A moisture barrier layer placed on both sides is necessary, apart from reasons concerning the handling and mounting techniques, because, due to the strong moisture loading of the floor area of a vehicle, we must avoid a reduction in the insulation effect that would be caused
par une absorption d'humidité par la matière isolante. by moisture absorption by the insulating material.
On empêche une pénétration d'humidité dans une zone marginale par une liaison mécanique (par exemple Moisture penetration into a marginal zone is prevented by a mechanical connection (for example
par un sertissage).by crimping).
Dans le domaine des véhicules automobiles, les impératifs suivants doivent être satisfaits: 1. Aptitude à la déformation L'aptitude de déformation des matériaux composites doit être bonne pour que le panneau stratifié In the field of motor vehicles, the following requirements must be met: 1. Deformability The deformability of composite materials must be good for the laminated panel
puisse être adapté aux contours localement très compli- can be adapted to contours locally very compli-
qués des composants à revêtir.components to be coated.
2. Isolation thermique Il est fréquemment nécessaire d'obtenir une possibilité de transmission de chaleur aussi faible que 2. Thermal insulation It is frequently necessary to obtain a possibility of heat transfer as low as
possible et de réussir à isoler thermiquement de compo- possible and succeed in thermally isolating
sants à composants adjacents.adjacent components.
3. Isolation acoustique L'isolation acoustique de composants déterminés est également nécessaire surtout dans la perspective 3. Sound insulation The sound insulation of specific components is also necessary especially in the perspective
d'émissions de bruits et de contrainte de l'environne- noise emissions and environmental stress
ment. 4. Résistance à la corrosion is lying. 4. Corrosion resistance
Evidemment à l'heure actuelle on impose des spé- Obviously at the moment we impose special
cifications plus sévères de longévité, notamment grâce à une grande résistance à la corrosion là o il y contact direct avec des substances produisant une corrosion (poussière de frein, sels anti-verglas, etc.) more severe longevity, including high resistance to corrosion where there is direct contact with corrosion-producing substances (brake dust, anti-ice salts, etc.)
en combinaison avec l'humidité.in combination with moisture.
5. Contrainte de l'environnement D'une part, lors d'un collage classique par exemple d'aluminium et de fibres de verre, il se 5. Environmental stress On the one hand, during a conventional bonding, for example of aluminum and glass fibers,
produit un dégagement important de solvant car habi- produces a significant release of solvent because
tuellement on doit utiliser des adhésifs contenant un solvant, et d'autre part il existe l'impératif que, dans la condition de marche, à des températures élevées il se dégage aussi peu que possible de produits de décomposition du matériau d'isolation thermique ou de l'adhésif. Adhesives containing a solvent must be used, and on the other hand, it is imperative that, in the operating condition, at high temperatures, as little as possible, decomposition products of the thermal insulation material or of the adhesive.
3 26174303 2617430
Le matériau composite conforme à l'invention permet non seulement d'obtenir tous les paramètres The composite material according to the invention not only makes it possible to obtain all the parameters
désirés pour une telle structure mais également de satis- desired for such a structure but also of satisfaction
faire aux impératifs précités concernant un tel maté- to the above-mentioned requirements concerning such material
riau composite. D'après le document "Kunststoffverarbeitung", VogelVerlag 1981, page 194, on connaît différents adhésifs pour la fabrication de matériaux composites en aluminium. A la page 142, il est indiqué des adhésifs composite material. According to the document "Kunststoffverarbeitung", VogelVerlag 1981, page 194, various adhesives are known for the manufacture of aluminum composite materials. On page 142, adhesives are indicated
appropriés pour des couches de fibres de verre. suitable for layers of glass fibers.
La présente invention a pour but de satisfaire aux cinq impératifs précités d'une manière optimale, et notamment de créer un matériau composite en aluminium permettant d'assurer une isolation thermique dans une The object of the present invention is to satisfy the five aforementioned imperatives in an optimal manner, and in particular to create an aluminum composite material which makes it possible to provide thermal insulation in a
gamme de températures s'étendant jusqu'à 500 C. temperature range up to 500 C.
Selon l'invention ces buts sont atteints au moyen d'un matériau composite, formé d'aluminium et d'une matière en fibres de verre caractérisé en ce que il est prévu entre une bande mince d'aluminium d'une épaisseur de 0, 05 à 0,25 mm et une bande d'aluminium d'une épaisseur de 0,4 à 0,8 mm une couche de fibres de verre d'une épaisseur de 3 à 10 mm et on utilise comme adhésif entre l'aluminium et la couche de fibres de verre une laque de scellement à chaud ayant la composition et l'épaisseur définies comme suit: According to the invention these objects are achieved by means of a composite material, formed of aluminum and a glass fiber material, characterized in that it is provided between a thin strip of aluminum having a thickness of 0, 0.5 to 0.25 mm thick and an aluminum strip with a thickness of 0.4 to 0.8 mm a layer of glass fibers with a thickness of 3 to 10 mm and used as adhesive between aluminum and the glass fiber layer a heat seal lacquer having the composition and the thickness defined as follows:
résine de polyéthylène- ionomère, poids de couche3-13g/m2. polyethylene-ionomer resin, layer weight3-13g / m2.
de préférence la laque de scellement à chaud se compose preferably the heat seal lacquer is composed
d'une dispersion aqueuse séchée.of a dried aqueous dispersion.
La dispersion se compose avantageusement d'un agent de dispersion secondaire traité par saponification The dispersion advantageously consists of a secondary dispersing agent treated by saponification
ammoniacale en utilisant des émulsifiants anioniques. ammoniacal using anionic emulsifiers.
Selon un mode préféré de l'invention la dispersion a une teneur en solides de 20 à 50%, une viscosité de 100 à 1000 m Pas, une valeur de pH de 9,8 à 10,5 According to a preferred embodiment of the invention the dispersion has a solids content of 20 to 50%, a viscosity of 100 to 1000 m Pas, a pH value of 9.8 to 10.5
ainsi qu'une taille particulaire de 1 à 4 Nm. as well as a particle size of 1 to 4 Nm.
La bande mince d'aluminium et la bande d'alu- The thin aluminum strip and the aluminum strip
minium se composent avantageusement d'aluminium pur dans un état durci à froid (bande mince d'aluminium) et minium are advantageously composed of pure aluminum in a cold-hardened state (thin aluminum strip) and
dans un état malléable (bande d'aluminium). in a malleable state (aluminum strip).
De préférence la couche de fibres de verre a Preferably the glass fiber layer has
une masse volumique apparente de 90 à 180 kg/m3. a bulk density of 90 to 180 kg / m3.
La bande mince d'aluminium est avantageusement The thin aluminum strip is advantageously
pourvue de cavités estampées.provided with stamped cavities.
Le procédé de fabrication d'un matériau composite du type précité peut être réalisé selon un procédé selon lequel une couche de fibres de verre non traité The process for manufacturing a composite material of the aforementioned type can be carried out according to a method according to which an untreated glass fiber layer
est engagée entretles deux surfaces des bandes d'alumi- is engaged between the two surfaces of the aluminum strips
nium qui ont été pourvues de laque de scellement à which have been provided with
chaud et la liaison est réalisée par scellement par con- and the bond is made by sealing with
tact à chaud, la température de scellement étant avanta- hot tact, the sealing temperature being advantageous
geusement comprise entre 140 et 170 C, le temps de scellement entre 1 et 20 s et la pression de scellement advantageously between 140 and 170 C, the sealing time between 1 and 20 s and the sealing pressure
entre 2et 10 x 105 Pa.between 2 and 10 x 105 Pa.
Le laquage de scellement à chaud des bandes Hot sealing lacquering of strips
d'aluminium est de préférence réalisé avec la disper- of aluminum is preferably made with the dispersion
sion pour scellement à chaud selon un procédé désigné par le terme anglosaxon de "Coil-Coating" for heat sealing according to a process referred to as "Coil-Coating"
(revêtement en bobine).(coil coating).
Par l'expression "couche de fibres de verre", on entend aussi bien des tresses de fibres de verre que des nattes comportant des fils transversaux, des nappes de filaments de verre et des nappes de fibres de verre tricotées et cousues. Les fibres ne sont pas traitées et elles sont exemptes de liant et en outre elles sont liées avec les t8les de recouvrement en aluminium par un scellement par contact à chaud par l'intermédiaire de la laque mince de scellement à chaud. L'utilisation d'une résine de ionomère permet d'obtenir une grande aptitude de formation de film et By the term "glass fiber layer" is meant both glass fiber braids and mats with transverse yarns, sheets of glass filaments and sheets of knitted and sewn glass fibers. The fibers are untreated and binder-free and furthermore they are bonded with the aluminum cover sheets by hot-contact sealing via the thin heat sealing lacquer. The use of an ionomeric resin makes it possible to obtain a great aptitude for film formation and
d'adhérence et des propriétés de "collage à chaud" per- adhesion and "hot glue" properties allow
mettant l'incorporation de la nappe fibreuse dans la t5 22617430 couche thermoplastique avec une très faible épaisseur de couche dans l'opération de scellement. Par l'expression "collage à chaud", on entend la propriété d'adhérence qui est obtenue à l'état chaud pour la couche de scellement fondant dans l'opération de scellement. La nappe de fibres de verre utilisée comme matériau isolant a avantageusement une épaisseur de putting the incorporation of the fibrous web into the thermoplastic layer with a very small layer thickness in the sealing operation. By the term "hot bonding" is meant the adhesion property which is obtained in the hot state for the sealing layer melting in the sealing operation. The sheet of glass fibers used as insulating material advantageously has a thickness of
fibres de 8 à11 àxm.fibers from 8 to 11 to xm.
L'action particulière du matériau composite conforme à l'invention est basée sur une combinaison d'un revêtement métallique asymétrique avec une nappe de verre intermédiaire ayant une densité, une épaisseur et une force de rappel déterminées. Le rapport entre les épaisseurs de la couche d'aluminium et de la nappe de fibres de verre s'élève avantageusement à environ 1: 30: 3,5 (bande mince d'aluminium, nappe, bande d'aluminium). Lors d'un processus de déformation du matériau composite, la nappe de verre est comprimée The particular action of the composite material according to the invention is based on a combination of an asymmetric metal coating with an intermediate glass sheet having a specific density, thickness and return force. The ratio of the thicknesses of the aluminum layer to the fiberglass web is preferably about 1: 30: 3.5 (thin aluminum strip, web, aluminum strip). During a process of deformation of the composite material, the sheet of glass is compressed
à 30 à 40% de son épaisseur initiale. Dans cette condi- at 30 to 40% of its initial thickness. In this condition
tion, les forces de déformation nécessaires peuvent être transmises de telle sorte qu'on puisse réaliser les the necessary deformation forces can be transmitted in such a way that the
processus de déformation suivante: emboutissage pro- following deformation process:
fond, combinaison d'un emboutissage profond et d'un background, combination of a deep drawing and a
étirage, flexion, sertissage.stretching, bending, crimping.
A la fin du processus de déformation, les couches d'aluminium sont ramenées dans la condition At the end of the deformation process, the aluminum layers are brought back into the condition
initiale par la force de reprise de la nappe de fibres. initially by the resumption force of the fiber web.
Ainsi l'effet d'isolation est rétabli après le processus So the isolation effect is restored after the process
de déformation.deformation.
La fabrication du matériau composite conforme à The manufacture of the composite material according to
l'invention peut être réalisée d'une manière particuliè- the invention can be realized in a particularly
rement avantageuse par un procédé en continu. advantageously by a continuous process.
6 -26174306 -2617430
Initialement, la fabrication des bandes d'aluminium revêtues de laque adhésive est effectuée par le procédé "Coil-Coating". La dispersion de Initially, the manufacture of aluminum strips coated with adhesive lacquer is carried out by the "Coil-Coating" process. The dispersion of
scellement à chaud est déposée dans le procédé de dépt- heat sealing is deposited in the process of deposition.
par cylindres et est séchée en ligne. Ensuite, la structure composite est scellée par exemple dans une installation continue par rapprochement de la nappe, de la bande d'aluminium et de la bande mince d'aluminium by cylinders and is dried in line. Then, the composite structure is sealed for example in a continuous installation by bringing the sheet, the aluminum strip and the thin aluminum strip closer together.
qui sont scellées par exemple dans un procédé par con- which are sealed, for example, in a con-
tact thermique. La laque de scellement à chaud est alors activée en quelques secondes à des températures thermal tact. The heat sealing lacquer is then activated in a few seconds at temperatures
supérieures à 140 C et sous une légère pression. above 140 C and under slight pressure.
Par estampage de chambres creuses (cavités) dans la bande mince d'aluminium, on réalise un matériau qui permet, lors d'une déformation ou d'une dilatation By stamping hollow chambers (cavities) in the thin aluminum strip, a material is produced that allows, during deformation or expansion
de la bande, un allongement sans modification de sec- of the band, an elongation without modification of
tion. Les cavités ont une section de quelques millimètres carrés, de préférence de 2 à 4 mm2, dans le cas d'un espacement latéral de 1 à 2 mm par rapport à la cavité tion. The cavities have a section of a few square millimeters, preferably 2 to 4 mm 2, in the case of a lateral spacing of 1 to 2 mm with respect to the cavity
adjacente.adjacent.
D'autres avantages et procédés conformes à l'in- Other advantages and methods in accordance with the
vention réside dans la faible charge pour l'environne- tion lies in the low burden on the environment.
ment du fait qu'il ne se produit aucun dégagement because there is no clearance
de solvants.of solvents.
L'invention va être expliquée dans la suite à The invention will be explained later in
l'aide d'un exemple de réalisation. using an example of realization.
Sur la figure, la bande mince d'aluminium est désignée par 1, la bande d'aluminium par 2 et la nappe de fibres par 3. Entre l'aluminium et la nappe de fibres de verre, on a déposé deux couches 4, 5 d'une In the figure, the thin aluminum strip is indicated by 1, the aluminum strip by 2 and the layer of fibers by 3. Between the aluminum and the sheet of glass fibers, two layers 4, 5 are deposited. a
laque adhésive.adhesive lacquer.
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