FR2626525A1 - Panneau composite - Google Patents

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Abstract

L'invention est relative à un panneau composite. Elle trouvera notamment son application dans le domaine de la construction des véhicules et/ou du bâtiment. Le panneau composite de la présente invention est notamment destiné à constituer la paroi de conteneur, de remorque ou de caisse de véhicule où pourra également constituer substantiellement des panneaux d'isolation par l'extérieur, des toitures ou des façades de bâtiment. Le panneau composite 1 comporte une âme centrale 2 comprise entre deux peaux travaillantes 3, 4. Cette âme centrale 2 se présente sous la forme d'une poutre alvéolaire.

Description

L'invention est relative å un panneau composite qui trouvera notamment son application dans le domaine de la cOnStrUction des véhicules ou encore de la construction du batiment.
Plus particuliérement. la présente invention sera notamment mais non exclusivement destinee à la constitution de parois de conteneurs, de remorques ou autres caisses de vehicules, ou encore à la fabrication d'éléments de façades, de toitures d'habitation1 voire même d'éléments d'isolation par l'extérieur de bâtiments.
Pour ce. il est connu d'utiliser des panneaux de grandes dimensions que l'on cherche à réaliser pour qu'ils présentent une bonne résistance à la corrosion et une bonne résistance mécanique notamment à la flexion. aux contraintes de compression. de traction et de cisaillement.
Actuellement, il est connu de tels panneaux de grandes dimensions constitues d'une âme centrale comprise entre deux peaux travaillantes. En effet, pour obtenir une bonne résistance de tels panneaux à la flexion. on cherche à augmenter le moment d'inertie en espaçant les peaux travaillantes par une éme afin de ramener dans les peaux travaillantes les contraintes de traction et do compression produites lors de la flexion.
Dans ce domaine, il est connu de réaliser des panneaux constitués par une âme en contreplaqué dont les faces sont revêtues de fibres de verre moulées dans de la résine et constituant les dites peaux travaillantes.
Toutefois, ces panneaux à base de contreplaqué présentent différents inconvénients; tout d'abord, ils présentent une fragilité importante à l'eau et à l'humidité. puis ils sent lourds et coûteux.
A ce sujet, lorsque de tels panneaux composites sont utilisés dans le domaine de la construction de véhicules et du transport. le facteur poids est très important car il conditionne la quantité d'énergie nécessaire pour autoriser le déplacement du véhicule ainsi que la charge utile.
C'est pourquoi, an a cherché à alléger l'âme en utilisant par exemple le balsa. Toutefois, cette technique est très chère et l'économie d'énergie procurée ne permet pas de compenser la différence du coût d'investissement.
Pour pallier ces inconvénients, il est connu de réaliser des âmes en matériau de faible densité généralement connues sous le nom de "nids d'abeilles".
Les "nids d'abeilles" réalisés en aluminium sont tres solides mais ont un prix excessif, D'un autre caté. les "nids d'abeilles" en papier et carton ns résistent pas à l'humidité. ce qui est.préjudiciable dans l'utilisation requise.
En outre. il est connu des "nids d'abeilles" en matière synthétique telle qu'en polypropylene qui, bien que légers et présentant une bonne résistante à la corrosion, ne donnent pas de résultats satisfaisants sur le plan de la résistance mécanique car ils résistent mal au cisaillement longitudinal.
En effet, rappelons que la réalisation des panneaux composites en sandwich est souhaitée pour faire travailler le moins possible l'âme et utiliser un matériau pauvre, Toutefois. selon les principes de la résistance des matériaux. l'effort de cisaillement vertical, bien que répercuté dans une large mesure sur les peaux travaillantes, agit quand même en partie sur l'âme, et l'effort de cisaillement longitudinal, quant à lui, est supporté en totalité par la dite émue.
C'est pourquoi, l'âme allégée d'un tel panneau sandwich doit avoir une bonne faculté de résistance à l'effort de cisaillement longitudinal. ce qui n'est pas le cas notamment des "nids d'abeilles" en polypropylène.
Par ailleurs. il est connu du brevet FR-2.560.819 un panneau composite se présentant sous la forme d'une ame dont chaque face est revêtue d'un tissu en fibre de verre imprégné de matière therma-durcissable.
Selon cette technique, l'âme est constituée par un tissu an fibre de verre plié selon une succession de profils en forme de oméga, dont les renfoncements sont occupés par des éléments en matériau de faible densité
Une telle réalisation bien qu'intéressante sur le plan de la résistance à la corrosion est pénalisée par une fabrication assez délicate et coûteuse. De plus, on retrouve également l'inconvénient de la réalisation en nids d'abeilles, à un degré certes plus faible, mas present, car on retrouve une certaine faiblesse au niveau de la résistance à l'effort de cisaillement longitudinal.
L'inventaire des différentes techniques connues et de leurs inconvénients montrent que pratiquement la technique la plus utilisée actuellement dans le domaine du bâtiment ou de la construction des véhicules réside dans la constitution du panneau composite avec une éme en contreplaqué.
Le but de la présente invention est de présenter un panneau composite, notamment mais non exclusivement destiné å la construction des véhicules ou de bâtiments, qui permette de pallier les inconvénients de l'état de la technique et autorise la réalisation d un panneau présentant une excellente résistance à la flexion et aux contraintes qui en découlent tout en étant allégé pour économiser l'énergie, faciliter se mise en oeuvre et augmenter la charge utile.
Un des buts de la présente invention est de proposer un panneau composite qui présente des caractéristiques mécaniques comparables aux panneaux connus, utilisant en tant qu'âme le contreplaqué, mais dont le poids équivalent au m2 est diminue de ss å 10 kg.
Ainsi, lors de l'utilisation d'un tel panneau composite pour la réalisation d'une caisse de véhicules ou similaires, le poids de celle-cl sera grévé jusqu'à une tonne, ce qui sera très appréciable pour le bilan énergétique du véhicule et 55 capacité de charge.
Par ailleurs, une telle réalisation, dans le domaine de la construction du bâtiment permettra de diminuer l'ossature support de tels panneaux et facilitera notamment le transport des panneaux vers le site ainsi que leur manutention.
Un autre but de la présente invention est de proposer un tel panneau composite dont la fabrication est simplifiée pour éviter la répercussion de la main d'oeuvre nécessaire sur le prix de revient.
Un autre but de la présente invention est de proposer un panneau composite qui, dans un mode de réalisation, est conçu à partir de matière synthétique, pour présenter une résistance exceptionnelle à la corrosion.
D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, qui n'est cependant donnee qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter.
Selon l'invention, le panneau composite, notamment mais non exclusivement destiné à constituer une paroi de conteneur, de remorque ou de caisse de véhicule, ou qui trouvera encore son application dans le bâtiment, comportant une âme centrale comprise entre deux peaux travaillantes, est caractérisé par le fait que la dite âme centrale se présente sous la forme d'une poutre alvéolaire.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée des dessins en annexe qui en font partie intégrante.
La figure 1 représente une vue de profil en coupe partielle d'un panneau composite réalisé selon la présente invention.
La figure 2 montre une vue en coupe longitudinale selon l'axe I1-tt du panneau composite représenté à la figure 1.
Les figures 3 à 7 montrent différentes variantes de réalisation du profil de la poutre alvéolaire constituant l'âme du panneau composite de la présente invention.
La présente invention vise un panneau composite qui trouvera notamment son utilisation dans la construction du véhicule et du bâtiment.
En effet, bien que l'invention ait plus particuliérement été développée pour constituer la paroi d'un conteneur, d une remorque, ou d'une caisse de véhicule ou similaire, un tel panneau pourra etre également utilisé là ou il est requis une résistance mécanique et une tenue à la corrosion similaire.
C'est par exemple le cas du bâtiment et on pourrait envisager d'utiliser le panneau pour constituer des éléments d'isolation extérieure de bâtiment, voire même des façades ou des toitures de maisons à ossature buis par exemple.
On a rappelé ci-dessus que de tels panneaux, notamment de grandes dimensions, sont soumis à des efforts de flexion de par leur utilisation. De par les lois de la résistance des matériaux, cette flexion se traduit par des contraintes en traction et en compression dans la structure du panneau.
Pour obtenir des panneaux présentant un bon rapport resistancefpoidsl on cherche à réaliser des panneaux sandwich ayant une âme en matériau pauvre qui travaille le moins possible, ces efforts étant repartis et encaissés par des peaux travaillantes de part et d'autre de l'âme écartées de la fibre neutre du panneau.
Si les efforts de cisaillement verticaux ne sont pas prêjudiciables pour l'âme centrale car ils sont repris pratiquement en totalité par les peaux travaillantes, il n'on est pas de même pour les efforts de cisaillement longitudinaux qui sont supportés en totalité par l'âme.
Cette contrainte de cisaillement longitudinale, directement proportionnelle à l'effort tranchant dans le panneau , a tendance à créer un glissement longitudinal entre les différentes couches, ce qui provoque un délaminage du matériau.
3usqu'â présent, un bon compromis avait été trouvé en utilisant le contreplaqué en tant qu'âme du panneau. Cette solution n'est toutefois pas complètement satisfaisante sur le plan de la corrosion et sur le plan de la légèreté des panneaux.
Grâce à la structure de la présente invention, on arrive à obtenir un panneau composite de résistance mécanique comparable mais de surcroit présentant une très bonne résistance à la corrosion et une légèreté accrue.
Sur ce dernier point, là ou le panneau connu utilisant en tant qu'âme le contreplaqué pèse en général 15 kg!m2, selon la présente invention, on arrive à alléger le panneau de B à 10 kg/m2.
Cela étant, la figure 1 montre un panneau composite t conçu selon la présente invention. Il comporte au moins une âme centrale 2 comprise entre deux peaux travaillantes 3 et 4.
Pour ce qui est de l'âme centrale 2, selon la présente invention, elle se présente sous la forme d'une poutre alvéolaire 5.
Plus precisement, la dite âme 2 est constituée d'une semelle supérieure 6 et d'une semelle inférieure T, reliées et espacées entre elles par des membrures 8 définissant avec les dites semelles 6, 7 des alvéoles 9 de section polygonale ou courbe.
Les figures 1, 3 à T montrent différents types d'alvéoles envisageables. En effet, on peut imaginer des alvéoles 9 de section carrée, triangulaire. rectangulaire, trapé:oidale, circulaire, elliptique ou autre.
La figure 2 montre une vue en coupe du panneau composite.
selon la présente invention et représente respectivement la peau travaillante supérieure 3, la semelle supérieure B de la poutre 5.
une membrure 8, la semelle inférieure T espacée de la semelle supérieure par la dite membrure, et la peau travaillante inférieure 4'
En ce qui concerne la réalisation proprement dite de la poutre alvéolaire, différents matériaux légers peuvent étire envisagés. Ainsi, on réalisera avantageusement, par exemple, la poutre en matiere synthétique ou en alliage léger.
Des essais ont montré que l'on a obtenu de bons résultats en utilisant le polycarbonate ou le polyester thermo-plastique. Par ailleurs, l'aluminium convient également à une telle réalisation.
L'avantage de ces différents éléments réside dans le fait qu'ils sont légers et facilement réalisables par oxtrudago par exemple, ce qui autorise des formes tout à fait intéressantes sur le plan de la résistance.
En ce qui concerne la constitution des peaux travaillantes 3, 4, elles seront notamment adaptées aux efforts à encaisser lors des flexions du panneau. Pour ce, on les choisira parmi les feuilles de matière plastique, ou de résine chargée de renfort ou encore les plaques métalliques.
En ce qui concerne les plaques métalliques, l'aluminium a donné de bons résultats.
pour ce qui est des matériaux synthétiques, l'utilisation de résine polyester renforcée et chargée de fibres de verre, donne de bons résultats et est intéressante en ce qui concerne la fabrication.
flans ce cas, les chants lu du panneau seront obturés par un retour de matière constituant substantiellement les peaux travaillantes 3 et 4.
La fixation des peaux travaillantes s'effectue selon des techniques traditionnelles connues de l'homme du métier à savoir collage, thermo-collage, soudure ultra-son, etc.... Toutefois, en fonction des matériaux utilisés, pour faciliter l'accrochage, on utilisera un primaire d'accrochage, c'est le cas par exemple pour l'aluminium.
En ce qui concerne le collage, on utilisera avantageusement des colles de structure qui permettent une résistance, correspondant aux efforts, pour éviter un délaminage des différentes couches lors de la flexion du panneau.
A titre d'exemple non limitatif, on a obtenu la méme résistance à la flexion avec un panneau de la présente invention qu'avec un panneau constitué avec un contreplaqué de 16 mm en tant qu'âme, en réalisant la poutre alvéolaire telle que représentée à la figure 1 en une épaisseur de 25 mm.
De plus, cette réalisation permet l'utilisation du panneau en tant qu'isolant thermique pour des camions ou similaires. Dans ce cas, on pourra avantageusement remplir les alveoles's de la poutre 5 en injectant de la mousse ou tout autre matériau isolant.
En ce qui concerne le décor de tels panneaux, ils seront susceptibles d'être colorés notamment par gelcoat dans le cas des résines. On pourra également réaliser des zones translucides qui serviront de hublots de lumière.
Naturellement, d'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'Homme du Métier, auraient pu être envisagés sans pour autant sortir du cadre do la présente invention.

Claims (10)

  1. REVENDICATION5
    1. Panneau composite {1X, notamment mais non exclusivement destiné à constituer une paroi de conteneur, de remorque, ou de caisse de véhicule, ou qui trouvera encore son application dans le bâtiment, comportant une âme centrale (2) comprise entre deux peaux travaillantes (3, 4), caractérisé par le fait que la dite âme centrale 121 se présente sous la forme d'une poutre alvéolaire (5).
  2. 2. Panneau composite selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la dite âme 121 est constituée d'une semelle supérieure t6) et d'une semelle inférieure S7}- reliée et espacée entre elles par des membrures (8) définissant avec les dites semelles (6, 7) des alvéoles < 9) de section polygonale ou courbe.
  3. 3. Panneau composite selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les dites alvéoles (9) présentent une section carrée, triangulaire, rectangulaire, trapézoidale.
  4. 4. Panneau composite selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les dites alvéoles (9) présentent une section circulaire ou ellipitique.
  5. 5. Panneau composite selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la dite poutre alvéolaire I51 se présente sous la forme d'un profilé en matière synthétique.
  6. 6. Panneau composite selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la dite poutre alvéolaire 151 se présente sous la forme d'un profilé métallique an alliage léger.
  7. 7. Panneau composite selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la poutre (5) est en polycarbonate ou en polyester thermo-plastique extrudé.
  8. 8. Panneau composite selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la poutre (5) est en aluminium extrudé.
  9. 9. Panneau composite selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les peaux travaillantes (3, 4) --se présentent sous la forme de feuilles de matière plastique ou de résine chargée de renforts.
  10. 10. Panneau composite selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les peaux travaillantes (3, 4I se présentent sous la forme de plaques métalliques telles qu'en aluminium.
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