FR2662393A2 - Element decoratif autoportant en materiau composite allege et procede de fabrication d'elements autoportants. - Google Patents

Element decoratif autoportant en materiau composite allege et procede de fabrication d'elements autoportants. Download PDF

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Abstract

L'élément décoratif autoportant est formé au moins d'un noyau (2) en matériau composite de type caisson sandwich qui constitue la partie résistante de l'élément (1) et d'une enveloppe (3) en matériau composite décoratif qui assure l'esthétique de l'élément (1). Selon le procédé de fabrication de la présente demande, on solidarise, sur au moins une face dudit élément (1), un matériau (4) décoratif et/ou fonctionnel, dont la courbure et/ou la planéité est différente de celle de sa surface de fixation (8), et l'on règle la rigidité dudit noyau (2) afin de contrebalancer la déformée dudit matériau (4) décoratif et/ou fonctionnel.

Description

L'invention concerne des perfectionnements apportés aux éléments décoratifs autoportants en matériau composite allégé, tels que poutre ou panneau, et est relative à un procédé de fabrication d'un tel élément et à l'élément ainsi obtenu.
La présente demande constitue une demande de certificat d'addition à la demande de brevet principal français
FR 87/12397 du 1.09.87.
Elle trouvera notamment son application dans le domaine de l'équipement mobilier, qu'il s'agisse par exemple de bâtiments fixes ou de moyens de locomotion.
Dans de nombreux cas, le matériel est souvent mis à rude épreuve, aussi sa longévité est étroitement liée à ses propriétés de résistance mécanique. Par ailleurs, la construction de tels biens est de plus en plus réglementée et doit respecter des normes de résistance mécanique, résistance au feu, résistance à la corrosion.
Le but de la demande de brevet principal FR 87/12397 est de répondre à ces problèmes en proposant un élément décoratif autoportant qui allie les avantages des éléments métalliques et ceux des éléments synthétiques.
Par la structure adoptée, ainsi que par le choix des matériaux utilisés, cet élément autoportant présente en outre des propriétés avantageuses de légèreté et d'esthétique.
De plus, sa réalisation est autorisée par moulage, ce qui permet les formes plus diverses.
Selon la revendication principale de la demande de brevet français FR 87/12397, l'élément décoratif autoportant en matériau composite allégé est caractérisé par le fait qu'il est formé de - un noyau en matériau composite de type caisson sandwich, qui constitue la partie résistante de l'élément, - une enveloppe en matériau composite décoratif qui assure l'esthétique de l'élément.
Un tel élément est réalisé par la mise en oeuvre du procédé de fabrication, objet de la revendication 9 de la demande de brevet principal français 87/12397 dans lequel : - on confectionne une âme en matériau cellulaire ou alvéolaire autour de laquelle sont disposés des nappes ou parements imprégnés, - on surmoule l'âme avec un caisson de matériau composite de résine pour former le noyau, - on garnit le noyau d'une enveloppe extérieure.
Un tel élément autoportant donne entière satisfaction dans la majorité des applications. Toutefois, l'usage montre qu'il est quelquefois nécessaire d'avoir recours à des matériaux de revêtement décoratif et/ou fonctionnel très particuliers qui nécessitent l'adaptation de l'élément décoratif autoportant objet de la demande principale FR 87/12397.
A titre d'exemple non limitatif, dans les lieux publics ou véhicules de transport, il est requis d'utiliser des surfaces décoratives qui sont qualifiées d' anti-graffitis, c'est-à-dire qu'elles empêchent les inscriptions ou qu'elles facilitent leur nettoyage. Ces surfaces sont par exemple constituées par des tôles d'acier émaillées à chaud ou encore des tuiles céramiques.
Le but de la présente invention est d' autoriser l'intégration de tels revêtements décoratifs dans un élément autoportant conçu selon le brevet français principal FR 87/12397.
Cependant, le problème rencontré consiste en la difficulté, étant donné leur haut module de flexion, d'obtenir de tels matériaux parfaitement plans et/ou présentant une courbure identique à celle de la surface de l'élément décoratif autoportant à équiper.
En effet, les plaques de revêtement à haut module de flexion, telles que tôles d'acier émaillées à chaud, plaques de céramique, présentent de par leur procédé d'obtention une déformation concave ou convexe différente de la surface de collage et/ou de soudure finale dans ou sur l'enveloppe dite décorative à l'intérieur de laquelle est prévu ledit noyau en matériau composite de type caisson sandwich.
Une telle déformation, par rapport à la surface souhaitée, peut apporter des défauts du produit fini. Pour pallier ces inconvénients, la présente demande propose un procédé de fabrication d'un élément décoratif autoportant en matériau composite allégé, selon la revendication 9 de la demande de brevet principal français FR 87/12397 dans lequel - on solidarise, sur au moins une face dudit élément, un matériau décoratif et/ou fonctionnel, dont la courbure et/ou la planéité est différente de celle de sa surface de fixation, - et on règle la rigidité dudit noyau en matériau composite du type caisson afin de contrebalancer la déformée dudit matériau décoratif et/ou fonctionnel.
La mise en oeuvre de ce procédé de fabrication permet l'obtention d'un élément décoratif autoportant en matériau composite, tel que poutre ou panneau, constitué au moins d'un noyau en matériau composite de type caisson sandwich qui constitue la partie résistante de l'élément, d'une enveloppe en matériau composite décorative qui assure l'esthétique de l'élément, cette enveloppe comportant au moins sur une face dudit élément un matériau décoratif et/ou fonctionnel, à haut module de flexion et dont la courbure et/ou la planéité est différente de celle de sa surface de fixation.
D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, accompagnée des dessins en annexe, qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif et qui permettra de mieux comprendre l'invention.
La figure 1 schématise la structure interne dans un mode de réalisation de l'élément décoratif autoportant selon la présente demande et le brevet principal FR 87/12397.
La figure 2 montre une vue partielle en coupe montrant, de façon exagérée, des éléments constituants de 1 invention permettant d'arriver à un résultat tel que montré à la figure 1.
La figure 3 montre une variante de réalisation de l'élément de la présente invention, dans lequel deux faces opposées de l'élément autoportant sont équipées de matériaux décoratifs et/ou fonctionnels à haut module de flexion.
La présente invention vise des perfectionnements au procédé de fabrication de l'élément décoratif autoportant en matériau composite allégé, tel que poutre ou panneau, objet de la demande de brevet principal français FR 87/12397 du 1.09.87.
Elle trouvera notamment son application dans le domaine de l'équipement mobilier, que ce soit l'équipement de bâtiments ou de véhicules de transport.
Comme dans le brevet principal français FR 87/12397, et comme le montre notamment la figure 1, l'élément décoratif autoportant (1), en matériau composite, se présente sous la forme d'une poutre ou d'un panneau, constitué d'un noyau (2) en matériau composite de type caisson sandwich, qui constitue la partie résistante de l'élément (1) et d'une enveloppe (3) en matériau composite décoratif, qui assure l'esthétique de l'ensemble.
En outre, l'enveloppe décorative (3) présente sur au moins une de ses faces un matériau (4) décoratif et/ou fonctionnel, se présentant par exemple sous la forme de tôle d'acier émaillée à chaud ou de tuile de céramique.
De tels matériaux sont souhaités dans des cas bien particuliers tels par exemple lorsqu'il est requis d'avoir une surface dite "anti-graffitis" et/ou "anti-rayures" interdisant les inscriptions ou dégradations et facilitant le nettoyage.
Cependant, il est courant que de tels matériaux, à haut module de flexion, présentent une courbure et/ou une planéité différente de celle de leur surface de fixation.
Ces déformations sont inhérentes soit à la structure du matériau, soit à sa fabrication.
Par exemple, la figure 2 montre de façon exagérée une surface concave d'un tel matériau (4) décoratif et/ou fonctionnel.
Cela étant, l'élément de la présente invention est fabriqué conformément au procédé décrit dans le brevet principal FR 87/12397, à savoir selon les étapes suivantes - on confectionne une âme (5) en matériau cellulaire et/ou alvéolaire et/ou fibreux autour de laquelle sont disposés des nappes ou parements (6) imprégnés, - on surmoule l'âme (5) avec un caisson (7) de matériau composite de résine pour former le noyau (2), - on garnit le noyau (2) d'une enveloppe extérieure décorative (3).
En outre, selon le procédé de fabrication de la présente demande, on solidarise, sur au moins une face dudit élément (1), un matériau (4) décoratif et/ou fonctionnel, dont la courbure et/ou la planéité est différente de celle de sa surface de fixation (8) et on règle la rigidité dudit noyau (2), en matériau composite du type caisson, afin de contrebalancer la déformée dudit matériau (4) décoratif et/ou fonctionnel.
Pour ce, dans un premier mode de réalisation, on prévoit, au niveau dudit noyau (2), une rigidité de ce dernier très largement supérieure à celle dudit matériau (4) décoratif et/ou fonctionnel.
Autrement dit, on choisit les matériaux constituant le noyau (2) de façon à ce que le produit du module d'élasticité Ex par le moment d'inertie Ix du matériau (4) rapporté soit nettement inférieur au produit formé par le module d'élasticité Ey du noyau et son moment d'inertie Iy.
On obtient un tel résultat par exemple en réalisant un noyau (2) de type caisson à haut module d'inertie à partir d'une âme (5) à nid d'abeille, polymère, et/ou composite, et/ou métallique.
Ainsi, la rigidité d'un tel noyau permet d'annihiler les efforts engendrés par la déformée dudit matériau (4) décoratif et/ou fonctionnel.
Dans un second type de procédé de fabrication de la présente invention, au lieu de prévoir une telle rigidité du noyau, on crée une précontrainte, au niveau dudit noyau (2!, de signe opposé à la déformée dudit matériau (4) décoratif et/ou fonctionnel et de valeur telle que, lors de la solidarisation des deux parties, noyau (2) - matériau (4), il y ait équilibre dans l'élément (1).
La figure 2 schématise de façon agrandie ce second procédé et on voit donc le matériau (4) décoratif et/ou fonctionnel présentant sa courbure naturelle concave alors qu'on engendre au niveau du noyau (2) et de son enveloppe (3) une mise en forme et/ou une précontrainte de façon à ce qu'ils soient convexes par exemple.
Un tel procédé sera choisi pour des raisons économiques, de dimensionnement en épaisseur ou de bilan massique. En effet, dans ce cas on réalise un noyau de type caisson à partir d'une âme en matériau alvéolaire et/ou cellulaire et/ou en composite et/ou fibreux et en réglant la composition des peaux de l'enveloppe (3) pour autoriser ladite précontrainte.
Autrement dit, la mise en forme et/ou la précontrainte permettront d'obtenir une rigidité structurelle juste suffisante en ordre de grandeur pour contrebalancer celle du matériau (4) déformé.
Naturellement, l'exemple de la figure 2 est exagéré et on déterminera la précontrainte des éléments de renforcement des peaux dans le sens souhaité, et/ou le moulage en concavité ou convexité inverse de celle du revêtement (4) et/ou différente du revêtement sur lequel la poutre composite sera collée, en calculant la contreflèche différentielle tenant compte des rigidités relatives des matériaux en présence pour que l'interface de collage et/ou de soudage s'équilibre suivant la surface de courbure souhaitée, à savoir convexe, concave ou plane. En effet, rappelons que l'objet de la présente invention n'est en aucun cas limité aux éléments plans mais on peut tout à fait obtenir des éléments de formes diverses.
Par ailleurs, dans le cas de la figure 2, le noyau (2) est précontraint pour annihiler la déformation due audit matériau (4) décoratif et/ou fonctionnel.
La figure 3 propose une autre variante de réalisation dans laquelle la déformée est annihilée par la présence même du ou des matériaux (4) décoratifs et/ou fonctionnels, le noyau (2) transmettant les efforts d'une face vers l'autre.
Dans ce cas, comme le montre la figure 3, on prévoit symétriquement et de part et d'autre par rapport à la surface médiane (9) des surfaces dudit noyau (2), un ou des matériaux (4', 4") décoratifs et/ou fonctionnels, sur au moins deux faces opposées (8', 8") par rapport à ladite surface médiane (9), tels que la déformée et/ou la rigidité de l'un (4') contrebalance la déformée et/ou la rigidité de l'autre (4").
Le contrebalancement peut être effectué par une plaque aux caractéristiques similaires ou par juxtaposition et/ou superposition de plusieurs plaques de plus petites dimensions.
On peut également envisager de contrebalancer les déformées dues à des caractéristiques ou épaisseurs différentes du ou des matériaux (4' , 4") décoratifs et/ou fonctionnels en faisant participer, partiellement ou totalement, le noyau (2) à la rigidité de l'ensemble.
Naturellement, d'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, auraient pu être envisagées sans pour autant sortir du cadre de la présente demande.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    i. Procédé de fabrication d'un élément (1) décoratif autoportant en matériau composite allégé, tel que poutre ou panneau, qui trouvera notamment son application dans le domaine de l'équipement mobilier, selon la revendication 7 du brevet principal FR 2.619.750 du 1.09.87, caractérisé par le fait que - on solidarise, sur au moins une face dudit élément (1), un matériau (4) décoratif et/ou fonctionnel. dont la courbure et/ou la planéité est différente de celle de sa surface de fixation (8), - on règle la rigidité dudit noyau (2) en matériau composite de type caisson afin de contrebalancer la déformée dudit matériau (4) décoratif et/ou fonctionnel.
  2. 2. Procédé de fabrication, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on prévoit, au niveau dudit noyau (2), une rigidité très largement supérieure à celle dudit matériau (4) décoratif et/ou fonctionnel.
  3. 3. Procédé de fabrication, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on crée une mise en forme et/ou une précontrainte, au niveau dudit noyau (2), de signe opposé à la déformée dudit matériau (4) décoratif et/ou fonctionnel, et de valeur telle que lors de la solidarisation des deux parties (2, 4) il y ait équilibre dans l'élément (1).
  4. 4. Procédé de fabrication, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on prévoit symétriquement et de part et d'autre par rapport à la surface médiane (9) des surfaces dudit noyau (2) un ou des matériaux (4', 4") décoratifs et/ou fonctionnels, sur au moins deux faces opposées (8', 8") par rapport à ladite surface médiane (9r, tels que la déformée et/ou la rigidité de l'un contrebalances la déformée et/ou la rigidité de l'autre.
  5. 5. Procédé de fabrication, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on prévoit de part et d'autre par rapport å la surface médiane (9) des surfaces dudit noyau (2), un ou des matériaux (4', 4") décoratifs etZou fonctionnels, sur au moins deux faces opposées (8', 8") par rapport à ladite surface médiane (9), et que l'on contrebalance les déformées dues à des caractéristiques ou épaisseurs différentes du ou des matériaux (4', 4") décoratifs et/ou fonctionnels en faisant participer, partiellement ou totalement, le noyau (2) à la rigidité de ltensemble.
  6. 6. Procédé de fabrication, selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on réalise un noyau (2) de type caisson à haut module d'inertie à partir d'une âme à nid d'abeille, polymère et/ou composite et/ou métallique.
  7. 7. Procédé de fabrication, selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on réalise le noyau (2) de type caisson à partir d'une âme (5) en matériau alvéolaire et/ou cellulaire et/ou composite et/ou fibreux, et en réglant la composition des peaux de l'enveloppe (3) pour autoriser ladite précontrainte.
  8. 8. Elément (1) décoratif autoportant en matériau composite, tel crue poutre ou panneau, réalisé par la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'enveloppe décorative (3) comporte au moins sur une face dudit élément (1) un matériau (4, 4', 4") décoratif et/ou fonctionnel, à haut module de flexion et dont la courbure et/ou la planéité est différente de celle de sa surface de fixation (8, 8', 8").
  9. 9. Elément décoratif, selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit noyau (2) en matériau composite du type caisson est mis en forme et/ou précontraint pour annihiler la déformation due audit matériau (4) décoratif et/ou fonctionnel.
  10. 10. Elément décoratif, selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit matériau (4) décoratif et/ou fonctionnel se présente sous la forme de tôles d'acier émaillées ou de tuiles de céramique.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4124277A (en) * 1977-02-16 1978-11-07 Martin Marietta Corporation Parabolic mirror construction
EP0011507A1 (fr) * 1978-11-16 1980-05-28 Steelcase Inc. Plateaux pour bureau
FR2619750A1 (fr) * 1987-09-01 1989-03-03 Duhoo Marcel Element decoratif autoportant en materiau composite allege et procede de fabrication d'elements autoportants

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