WO2007031623A1 - Procede de fabrication d'un element structural comprenant un materiau composite a matrice organique - Google Patents

Procede de fabrication d'un element structural comprenant un materiau composite a matrice organique Download PDF

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WO2007031623A1
WO2007031623A1 PCT/FR2006/002046 FR2006002046W WO2007031623A1 WO 2007031623 A1 WO2007031623 A1 WO 2007031623A1 FR 2006002046 W FR2006002046 W FR 2006002046W WO 2007031623 A1 WO2007031623 A1 WO 2007031623A1
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coating
layer
particles
matrix
structural element
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PCT/FR2006/002046
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Gérard Sekrane
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Sekrane Gerard
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    • B32B3/12—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by a layer of regularly- arranged cells, e.g. a honeycomb structure
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    • B32B2607/00—Walls, panels

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a structural element comprising at least one organic matrix composite material. It applies more particularly, but not exclusively, to the manufacture of structural elements exhibiting resistance to mechanical stresses, impact, buckling, vibrations, moisture-tightness, particularly for the production of rooms or more generally containers composed of partitions or the doubling of existing partitions or the realization of pallets transport.
  • the electronic, pharmaceutical or agri-food industries require laboratories or clean rooms whose walls must be particularly smooth, without roughness and must not generate microparticles in case of shocks or friction.
  • a solution for obtaining lower density products while exhibiting abrasion resistance is to use composite materials loaded with reinforcing elements.
  • these composite materials are manufactured by pressure molding in metal enclosures and if the reinforcing elements have a hardness greater than the metal or the alloy of the enclosure in which they will, under the effect of the pressure, the displacement, withdrawal of the composite material, operate a frictional wear of the surface of said enclosure.
  • the properties of the composite material depend on the quantity of reinforcement elements contained and their distribution in the composite material, in other words the volume ratio must be constant in the composite material. Otherwise, points of weakness or visual defects appear.
  • the points of weakness are in places where the volume ratio is very low but also in places where the volume rate is very high. Indeed, the reinforcing elements are then in contact and the propagation of cracks is favored from one element to another, the energy required for this propagation is then very low.
  • the object of the invention is to solve these drawbacks by proposing a material that makes it possible, in particular, to gain volume, mass and control of the distribution of the reinforcing elements and, if necessary, good transparency.
  • a structural element comprising at least one layer of organic matrix composite material loaded with particles and / or reinforcing fibers covered with an organic coating, this material being manufactured according to the steps following:
  • the viscosity of a polymer material being a function of its degree of crosslinking, the higher the degree of crosslinking, the softer the softening temperature and therefore the viscosity at room temperature is also. Therefore, it is possible to use the same polymer provided that the crosslinking rates are different, the degree of crosslinking of the coating to be greater than that of the matrix.
  • viscosity characteristics may be modified by the addition of additives such as plasticizers which make it possible to lower the softening temperature.
  • the difference in viscosity between the organic matrix and the organic coating necessary to select the materials may then result in a softening temperature of the organic coating greater than that of the matrix or a softening time greater than that of the matrix or alternatively by a different degree of crosslinking and / or additives, for example, the respective degree of crosslinking of less than 15% and at least 25%.
  • the high viscosity of the coating during the polymerization of the matrix makes it possible to reduce to zero the probability of having particles and / or fibers in contact with each other in the composite material and thus to control the minimum distance separating two particles, two fibers, a particle and a fiber and a fiber or a particle from the edge of the material and the wall of the enclosure of a shaping tool.
  • the minimum distance between two particles and / or reinforcing fibers is therefore equal to twice the thickness of the coating and the minimum distance between a particle and / or reinforcing fiber and the edge of the material (the wall of the enclosure ) is equal to one time the thickness of the coating.
  • This minimum distance between a particle and / or reinforcing fiber and the wall of the enclosure of the shaping tool has the advantage of avoiding any direct contact with the coating of the shaping tool or the different parts of the production line, this coating or these parts may have a hardness lower than the particles and / or reinforcing fibers which causes wear by friction or punching. As a result, the tool life is increased and the cost of production reduced.
  • the organic matrix and the organic coating may for example be based on polyester, epoxy, formaldehyde melamine.
  • Said particles and / or reinforcing fibers may be small or large, long or short, continuous or discontinuous.
  • They may be in unit form, in the form of a set of filaments or strands of fibers or fabrics.
  • They may for example be fiberglass or ceramic to ensure dimensional stability or graphite to ensure thermal conductivity.
  • a second advantage consists in that the coating of the particles and / or reinforcing fibers and the variation in its thickness may make it possible to control the volume ratio of particles or reinforcing fibers.
  • a third advantage is that the particles and / or reinforcing fibers can provide mechanical resistance including abrasion while preserving the transparency of the composite surface.
  • the refractive indices of the matrix, the coating and the particles and / or reinforcing fibers may have similar values to avoid multiple reflections.
  • the stiffness of the composite corresponds to the following formula:
  • a fourth advantage is that the organic matrix can ensure the connection between the particles and / or reinforcing fibers and the transfer of forces.
  • the process may comprise several coatings of the particles or reinforcing fibers.
  • this may make it possible to improve the control of the volume ratio of particles and / or reinforcing fibers.
  • the additional coatings may have a viscosity lower than that of the first coating.
  • the invention relates to a structural element comprising at least one layer of composite material manufactured according to the method described above, for example as a surface layer.
  • This structural element may further comprise one of the following layers:
  • this insulator possibly comprising a volume under vacuum
  • the thickness of this structural element can go down to at least 2 mm or even below without maximum limit.
  • a preferred range may be of the order of 2 to 8 mm.
  • Said support layer may be made of a composite material. It may be heat conducting and / or exhibit sound absorption properties. According to a first variant in which the surface layer of composite material is transparent, the support layer may comprise decorative elements and be located under the layer of composite material to be protected for example from abrasion.
  • the support layer may not be implemented in this configuration.
  • a topcoat may be attached to the surface layer of composite material according to the invention depending on the intended application.
  • the surface layer may be covered with a non-woven film that removes leaving a rough surface capable of receiving a paint or upholstery without further preparation.
  • the support layer may not be implemented in this configuration.
  • Said heating source may be used to heat a room or more generally a container equipped with a structural element according to the invention without the visible introduction of equipment. This avoids problems related in particular to hygiene or dust accumulation.
  • Said heating source may be radiating, the layer thus formed is then described as radiant.
  • the radiating layer may comprise radiating tracks previously made on a flexible film or directly deposited on the inner face of the support layer.
  • this radiating layer may be incorporated in the support layer.
  • the glass transition temperature of the polymer must be greater than the operating temperature of the heating source and the thickness of the assembly will have to be adapted to the shear stresses generated. by the differential thermal expansion of the support layer and the radiating layer.
  • the reflective layer has the function of optimizing the efficiency of the layer comprising the heating source by avoiding an unnecessary dispersion of the heat flow by the orientation of said heat flow in a half-plane with respect to the plane of the structural element. .
  • It may consist of a metal or a mixture of metals and possibly be used as a ground plane. Its assembly with the other layers may be achieved by hot pressing, for example with a coating of a heat-curable or heat-sealing film or by cold pressing with, for example, a resin which is cross-linkable cold, or even during hot or cold pressing lamination. of all the layers.
  • the insulating layer may comprise:
  • said insulating layer may comprise a rigid structural insulation which, in combination with the layer of composite material and the balancing layer, will provide excellent rigidity of the structural element by beam effect. Indeed, since the layers of composite and balancing material have good resistance to bending and shearing, the insulating layer being rigid, the combination of these three layers will then provide greater rigidity than that of the insulating layer alone.
  • This structural insulator may comprise two air and moisture-tight membranes tightly closed between them at their ends by edges consisting of a high-viscosity elastomer, that is to say, with rapid cross-linking in order to constitute a seal, these membranes and songs forming a sealed interior volume.
  • this volume may comprise a membrane / rigid element / membrane structure.
  • This rigid element may comprise a honeycomb structure which, in combination with the two membranes, provide, by beam effect, greater rigidity than that of the honeycomb structure alone.
  • This honeycomb structure may include small holes so as to allow the flow of gas throughout the structure.
  • This rigid element may also comprise an expanded organic material such as a polyurethane foam which may be previously solidified or crosslinked in the case of a polymer.
  • this volume may be under vacuum thus reinforcing the insulating power of the layer.
  • a third variant may comprise a combination of the aforementioned variants.
  • the balancing layer will be able to counterbalance the mechanical stresses and participate in the flatness of the entire element. It may for example be composed of a composite material according to the invention or SMC ("sheet molding compound") also called prepreg manufactured by the company MENZOLIT®.
  • the structural element may further comprise connection modules.
  • the structural element may be used in a horizontal position or in a vertical position.
  • One of the applications of a structural element in horizontal position may consist in the manufacture of pallets.
  • Said pallets may comprise at least one structural element and feet also made from a structural element, the assembly between the structural element and the feet being able to be ensured for example by means of male or female inserts positioned on one face of the structural element cooperating with female or male inserts positioned on one face of each foot.
  • Said inserts may be coated for example with a polymeric material to allow a mechanical strength of the structural element relative to the feet.
  • the assembly may further comprise a collage or consist only of a collage.
  • the feet may be of geometric shape for example square or rectangular or any shape in accordance with the intended use.
  • One of the applications of a structural element in a vertical position may consist in the realization of partitions.
  • the surface layer of composite material according to the invention may consist of a facing plate whose first upper edge and the second adjacent right edge comprise connecting tabs by superposition, with recess apparent and the balancing layer may be constituted by a counter-plate whose third lower edge and the fourth left edge comprise connecting tabs by superposition, with apparent recess, the two angles of intersection of the recesses of the facing plates and counterpart being cut out.
  • These plates may for example be square or rectangular.
  • a connection between the plates and more particularly between the tongues may be provided by interleaving.
  • the facing plates may include holes in the tongues whose recess is visible, these holes being complementary prominences in the tongues of the backing plates whose recess is visible or vice versa.
  • a connection between the plates and more particularly between the tongues may also be provided by means of a polymer gasket whose polymerization causes an exothermic reaction sufficient to locally cause the melting of the material or materials constituting the plate, simultaneously ensuring the mechanical connection, Integral sealing and masking of the edge-to-edge adjustment by scraping the joint in facing before complete crosslinking, the polymer ensuring self-smoothing.
  • connection may be provided by means of a resin deposited on the tongues of one of the types of plate, this resin being complementary to a catalyst deposited on the tongues of the other type of plate.
  • This resin and this catalyst may each be covered with a protective film which will be removed during assembly of the structural elements to allow contacting and thus trigger a polymerization ensuring the sealing of the assembly.
  • Connection modules may be used to assemble the structural elements. They include angles whose longitudinal edges include half-thickness tongues, triples whose edges also include half-thickness tongues, benches and strapping.
  • connection modules may be linked by one of the connection modes between plates mentioned above or by screwing.
  • the structural element according to the invention may be made by compression molding hot and / or cold different layers for example of the order of 35 to 50 bar.
  • the structural elements may comprise simple or crossed structural reinforcements for example on the inner face of the facing plates and / or back to further increase the rigidity of the element. These structural reinforcements may be installed during molding.
  • Inserts may be positioned on said structural reinforcements, for example during hot compression, to allow installation of the modular elements by mechanical fixing.
  • These inserts may in particular be metal, resin, composite material.
  • the elements are arranged from bottom to top and from left to right for the walls with a continuity in the same direction for the ceiling, low angles are reported, the floor is scraped and smoothed to be flush with the floor. tongue to the right of the ground, so as to achieve total waterproofness.
  • Figure 1 is a schematic representation of a composite material according to the invention.
  • Figure 2 is a representation of an enlargement of a portion of Figure 1;
  • Figure 3 is a representation of an enlargement of another portion of Figure 1;
  • Figure 4 is a sectional representation of a structural element comprising a composite material according to the invention;
  • Figure 5 is a sectional representation of a structural element comprising a composite material according to the invention and an insulating layer comprising a honeycomb structure;
  • Figure 6 is a top view of the honeycomb structure of the element of Figure 6;
  • Figure 7 is a sectional representation of an insulating layer according to Figure 7;
  • Figure 8 is a perspective representation of a first type of plate of a structural element comprising a composite material according to the invention acting as facing;
  • Figure 9 is a perspective representation of a second type of plate of a structural element comprising a composite material according to the invention acting as a counterpart;
  • Figure 10 is a representation of an assembly of modular elements
  • Figure 11 is a top representation of a triple for angles
  • Figure 12 is a sectional representation of a strapping
  • Fig. 13 is a cross-sectional representation of a ground connection bench
  • FIG. 14 is a cross-sectional representation of an angle iron
  • FIG. 15 is an exploded view of a pallet made by means of structural elements according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates a composite material 1 according to the invention comprising reinforcing elements comprising particles 2 and reinforcing fibers 3 coated with an organic coating 4 and a matrix 5 incorporating the reinforcing elements, this coating 4 having at least during the manufacturing phase, a viscosity or hardness higher than that of the matrix 5.
  • This composite material 1 is produced by thermal thermal polymerization:
  • the organic coating layer of the reinforcing elements is deposited for example: either by direct contact between the particles and the reinforcing fibers and a liquid resin, decantation then prepolymerization with at least partial crosslinking and drying in a fluidized bed (technique in which an upward flow of a fluid counterbalances the apparent weight of the particles of a powdery product that flows as a fluid), or by passing the particles and reinforcing fibers into a spray-formed cloud of the resin and then prepolymerization with at least partial crosslinking and drying.
  • the degree of crosslinking is chosen so as to modify the viscosity or the hardness of the coating layer so that the viscosity of the coating layer is greater than that of the matrix before polymerization.
  • the degree of crosslinking can be determined beforehand or after the reaction from thermograms made by DSC ("Differential Scanning Colorimetry") and / or from dynamic thermomechanical measurements (DMA: “Dynamic Mechanical Analysis”).
  • the degree of crosslinking could be obtained between 10 and 50% by varying the drying temperature between 100 to 140 0 C and the drying time between 1 to 10 minutes.
  • the deposited coating layer may have a thickness of 1 to 50 microns.
  • the coated reinforcing elements are poured under stirring into an organic matrix in the liquid state.
  • the mixture is then poured into a mold and the polymerization of the matrix is started, for example by catalysis or by heating.
  • the exothermic reaction of the polymerization should be taken into account to ensure that the reaction temperature is lower than the softening temperature of the coating.
  • a material is obtained in which the minimum distance between two reinforcing elements 2, 3 is equal to twice the thickness of the coating (FIG. 2) and the minimum distance between a reinforcing element 3 and the wall 6 of the enclosure of the mold is equal to one time the thickness of the coating ( Figure 3).
  • the material has a very good transparency.
  • the transparency depends on the volume ratio of reinforcing elements which is itself a function of their dimensions. These dimensions are preferably less than 70 ⁇ m.
  • FIG. 4 represents a structural element 10 according to the invention comprising a surface layer 11 made of composite material and in the order:
  • the support layer 12 protected from external aggressions by the surface layer 11 while remaining visible by transparency performs one of the following functions:
  • ком ⁇ онентs for example by incorporating pigments into the mass or by surface printing by application of inks, for example by pad printing, by transfer or by application of a film or a decorative sheet,
  • thermally conductive for example by incorporating in the matrix of conductive material fibers such as graphite to limit the temperature of a heating layer included in the element or having a rough surface to increase the exchange surface thermal,
  • the radiating layer 13 comprises radiating tracks 14 previously made on a film or deposited on the inner face of the support layer 12 (FIG. 5).
  • These radiant tracks can for example be commercial products (Societies SERTIM TEVAL or HORA (registered trademarks)).
  • the glass transition temperature of the polymer must be greater than the operating temperature of the system and the thickness of the assembly must be adapted to the shear stresses generated by the differential thermal expansion of the support layer and the radiating layer.
  • the reflective layer 14 may comprise an aluminum foil for example.
  • the insulating layer 15 comprises:
  • means for reducing calorific losses by reducing the conduction of calories means for mechanically maintaining the structural element by increasing the rigidity of the assembly and controlling the dimensional stability of said element.
  • this insulating layer 15 comprises a low density structural insulation with acoustic properties comprising two airtight and moisture-tight membranes SMC 17, 17 'sealed to each other at their respective locations. ends by edges 18, 18 'consisting of a high viscosity elastomer, that is to say to rapid cross-linking to form a seal, these membranes 17, 17' and songs 18, 18 'forming a volume waterproof interior 19.
  • This volume 19 comprises a honeycomb structure 20 that is to say with channels contiguous to each other in the direction of the length and having a hexagonal section ( Figures 5 and 6).
  • an orifice 21 through which is inserted the end of a tube 22 whose other end, comprising a two-way valve, is connected to a vacuum pump 23 in order to put the interior volume 19 under empty ( Figure 7).
  • This evacuation is possible thanks to holes 24 of small size in the honeycomb structure.
  • an obstruction elastomer is cast and then polymerized, for example by heating, in the tube 22 through a bypass 25 closed by a two-way valve of said tube 22.
  • interior volume 19 may be filled with an expanded material for example polyurethane, the honeycomb structure 20 being present (FIG. 8) or not in the interior volume 19.
  • the expanded material will be introduced before the introduction of the second membrane.
  • the assembly between these layers is carried out by hot pressing at a temperature higher than the melting temperature of the compounds measurable by DSC ("Differential Scanning Colorimetry").
  • the pressure required depends on the resin used to make the assembly: the lower the viscosity, the lower the pressure.
  • FIGS 8 and 9 is shown a structural member comprising a facing 26 consisting of the surface layer 11 and a counterpart 27 formed by the balancing layer 16 each having a rectangular plate shape.
  • this structural element may be of another shape such as a square shape.
  • the cladding 26 comprises on each of the lower edges 28 and left 29, a connecting tab by superimposition at half height 30 and 31. These tabs may be made during molding of the surface layer.
  • the counter-facing 27 comprises on each of the upper edges 32 and right 33, a connection tab by superimposition at half height 34 and 35. These tabs may be made during the molding of the surface layer.
  • the tongue 34 is with the facing 26 a recess which is visible only on the side of the facing.
  • a connection between the plates 26 and 27 and more particularly between the tongues may be provided by interleaving.
  • the facing 26 comprises holes 36 in the tongues 30, 31, these holes being complementary to prominences 37 in the tabs 34, 35 of the counterpart 27.
  • holes may be provided for the passage of fastening means such as screws in addition to or in replacement of the interleaving means 36, 37.
  • the elements A, B and C are superposed from left to right and from bottom to top.
  • the element A is fixed on a support, either cleats or the wall directly if the surface condition allows, with screws passing through holes and secured to said support.
  • a polymeric resin is deposited in a bead on the tongue 35 of the back of the element B and a catalyst is deposited in a bead on the tongue 30 of the facing of the element A, these two cords being protected by a film.
  • the polymer resin is such that its polymerization causes an exothermic reaction sufficient to ensure local melting of the material constituting the plate.
  • the tongue 35 is superimposed with the tongue 30 so that the facings come edge to edge.
  • the element B is in turn fixed by screwing, which also causes the pressing on the polymer joint.
  • the polymerization reaction ensures the connection to the right side of the juxtaposition plane and it is sufficient at the right moment, that is to say before the total crosslinking, to remove, by scraping for example, the excess of polymer.
  • a self-polishing effect leads to a disappearance of the joint plane in favor of a single continuous surface, equal to the surface of the two facings of elements A and B.
  • the element C is in turn put in place and screwed, by previously bringing a bead of seal on the tongue 34 of the counterpart of the element A.
  • the tongue 31 of the facing of the element C is then secured to the tongue 34 by the seal which is scraped over as was done for the elements A and B.
  • connection modules can be used:
  • the strapping of Figure 12 allows the doubling of a circular section pole for example.
  • the seat of Figure 13 may be of interest if the user wants a wall protection vis-à-vis trolleys for example. In this case this seat is attached under the wall mounted on the support, sufficient space has been reserved during assembly of the modular elements.
  • the finishing of the floor is carried out in the last stage so as to adjust the floor with the bench by patching and coating of paint.
  • This angle is also usable for the connections between the walls and the ceiling, in the straight parts, outside corners.
  • connection modules may include holes T to allow their fixing by screwing or interleaving in inserts and / or prominences located on said modules and / or said elements ( Figures 11 and 14).
  • Said inserts may for example be metal, resin or composite material.
  • the set of walls thus produced may be coated by any means and in particular with the aid of a gun, a layer of material adapted to the environment and the atmosphere in contact with which the wall is disposed.
  • the interior of a tank may be covered with these elements, the coating then depending on the product to be stored.
  • FIG. 15 illustrates the application of a structural element to the manufacture of a pallet 40.
  • Said pallet comprises a structural element 41 of rectangular shape placed horizontally and comprising on its lower face 42 four male inserts 43 intended to cooperate with four female inserts 44 each located on a face 45 of one of the four legs 46 of the pallet 40.
  • L assembly between the structural element 41 and the feet 46 is provided for example by means of said inserts and by gluing.
  • Said inserts 43, 44 may be coated with a polymer material to allow increased mechanical strength of the structural element relative to the feet.
  • the manufacturing process makes it possible to obtain:
  • This manufacture is carried out without wear by friction or punching of the coating of the shaping tool or the various parts of the production line are protected from wear. As a result, the tool life is increased and the cost of production reduced.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un élément structural comprenant au moins une couche de matériau composite à matrice organique chargée de particules et/ou de fibres de renfort recouvertes d'un enrobage organique, ce procédé comprenant les étapes suivantes : a) un choix de composants pour l'enrobage aptes à subir un premier durcissage, une prépolymérisation pour l'enrobage et de composants pour la matrice présentant un état liquide avant polymérisation et un état solide après polymérisation, b) un enrobage des particules et/ou fibres de renfort, c) une prépolymérisation de l'enrobage avec contrôle du degré de réticulation d) une incorporation des particules et/ou fibres de renfort enrobées dans la matrice à l'état liquide, e) une polymérisation de ladite matrice, la température de réaction choisie et/ou due à la réaction exothermique de polymérisation devant être inférieure à la température de ramollissement de l'enrobage. Elle s'applique notamment à la fabrication d'éléments structuraux pour la réalisation de salles ou plus généralement de contenants composés de cloisons ou le doublage de cloisons existantes ou encore la réalisation de palettes de transport.

Description

Procédé de fabrication d'un élément structural comprenant un Matériau composite à matrice organique
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un élément structural comprenant au moins un matériau composite à matrice organique. Elle s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement, à la fabrication d'éléments structuraux présentant une résistance aux contraintes mécaniques, à l'impact, au flambement, aux vibrations, une étanchéité à l'humidité notamment pour la réalisation de salles ou plus généralement de contenants composés de cloisons ou le doublage de cloisons existantes ou encore la réalisation de palettes de transport.
De façon générale, les industries électroniques, pharmaceutiques ou agroalimentaires requièrent des laboratoires ou des salles blanches dont les parois doivent être particulièrement lisses, sans aspérité et ne doivent pas générer de microparticules en cas de chocs ou de frottement.
Par ailleurs, certaines de ces salles doivent être isolées au niveau thermique et/ou acoustique.
Les solutions existantes pour réaliser cette isolation utilisent des matériaux tels que de la mousse isolante, de la laine de roche.
Pour avoir des résultats satisfaisants, ces matériaux nécessitent des épaisseurs d'au minimum plusieurs centimètres.
Ces épaisseurs sont trop importantes pour être compatibles avec bon nombre d'applications que ce soit dans l'aéronautique, l'automobile, le loisir, l'agencement, le bâtiment ou l'agroalimentaire. Par ailleurs, la rigidité et la résistance à l'abrasion de ces matériaux n'est pas suffisante pour les applications susmentionnées et l'emploi de structures métalliques telles que des plaques présente l'inconvénient de fournir un produit qui a une masse volumique ou densité importante ce qui entraîne des contraintes supplémentaires quant à sa mise en place.
Une solution pour obtenir des produits de masse volumique moins importante tout en présentant une résistance à l'abrasion consiste à utiliser des matériaux composites chargés avec des éléments de renfort.
Or, ces matériaux composites sont fabriqués par moulage sous pression dans des enceintes métalliques et si les éléments de renfort présentent une dureté supérieure au métal ou à l'alliage de l'enceinte dans laquelle ils vont, sous l'effet de la pression, du déplacement, du retrait du matériau composite, opérer une usure par frottement de la surface de ladite enceinte.
Par ailleurs, les propriétés du matériau composite notamment mécaniques et optiques dépendent de la quantité d'éléments de renfort contenus et de leur répartition dans le matériau composite, autrement dit il faut que le taux volumique soit constant dans le matériau composite. Dans le cas contraire des points de faiblesse ou des défauts visuels apparaissent. Les points de faiblesse se situent aux endroits où le taux volumique est très faible mais également aux endroits où le taux volumique est très fort. En effet, les éléments de renfort sont alors en contact et la propagation des fissures est favorisée d'un élément à l'autre, l'énergie nécessaire à cette propagation étant alors très faible.
De plus, une accumulation trop importante d'éléments de renfort engendre des défauts visuels notamment par une diffusion de la lumière différente.
De surcroît, il est difficile d'obtenir un matériau composite qui présente à la fois de bonnes propriétés de résistance mécanique et des propriétés optiques permettant une bonne transparence. En effet, la présence d'éléments de renforts contenus dans le matériau composite entraîne le plus souvent des réflections multiples parasites qui empêchent l'obtention d'une bonne transparence.
L'invention a pour objet de résoudre ces inconvénients en proposant un matériau permettant notamment un gain de volume, de masse et un contrôle de la répartition des éléments de renfort et le cas échéant une bonne transparence.
A cet effet, elle propose un procédé de fabrication d'un élément structural comprenant au moins une couche de matériau composite à matrice organique chargée de particules et/ou de fibres de renfort recouvertes d'un enrobage organique, ce matériau étant fabriqué selon les étapes suivantes :
- un choix de composants pour l'enrobage aptes à subir un premier durcissage, une prépolymérisation pour l'enrobage et de composants pour la matrice présentant un état liquide avant polymérisation et un état solide après polymérisation,
- un enrobage des particules et/ou fibres de renfort,
- une prépolymérisation de l'enrobage avec contrôle du degré de réticulation de façon à ce que cet enrobage présente, avant polymérisation, une viscosité supérieure à celle du composant servant à la réalisation de la matrice,
- une incorporation des particules et/ou fibres de renfort enrobées dans la matrice à l'état liquide,
- une polymérisation de ladite matrice, la température de réaction choisie et/ou due à la réaction exothermique de polymérisation devant être inférieure à la température de ramollissement de l'enrobage.
Un premier avantage consiste en ce qu'il est possible de choisir des polymères différents présentant les caractéristiques requises mais également les mêmes polymères pour la matrice et l'enrobage
En effet, la viscosité d'un matériau polymère étant fonction de son taux de réticulation, plus le taux de réticulation est élevé, plus la température de ramollissement et par conséquent la viscosité à température ambiante l'est également. Par conséquent, il est possible d'utiliser le même polymère à condition que les taux de réticulation soient différents, le taux de réticulation de l'enrobage devant être supérieur à celui de la matrice.
Ces caractéristiques de viscosité pourront être modifiées par l'ajout d'additifs tels que des plastifiants qui permettent d'abaisser la température de ramollissement.
Par conséquent, la différence de viscosité entre la matrice organique et l'enrobage organique nécessaire pour choisir les matériaux pourra alors se traduire par une température de ramollissement de l'enrobage organique supérieure à celle de la matrice ou un temps de ramollissement supérieur à celui de la matrice ou encore par un taux de réticulation et/ou d'additifs différent par exemple des taux de réticulation respectifs de moins de 15% et d'au moins 25%.
Ainsi, la viscosité élevée de l'enrobage pendant la polymérisation de la matrice permet de réduire à zéro la probabilité d'avoir des particules et/ou des fibres en contact l'une de l'autre dans le matériau composite et ainsi de contrôler la distance minimale séparant deux particules, deux fibres, une particule et une fibre et une fibre ou une particule du bord du matériau et de la paroi de l'enceinte d'un outil de mise en forme.
La distance minimale entre deux particules et/ou fibres de renfort est donc égale à deux fois l'épaisseur de l'enrobage et la distance minimale entre une particule et/ou fibre de renfort et le bord du matériau (la paroi de l'enceinte) est égale à une fois l'épaisseur de l'enrobage.
Cette distance minimale entre une particule et/ou fibre de renfort et la paroi de l'enceinte de l'outil de mise en forme présente l'avantage d'éviter tout contact direct avec le revêtement de l'outil de mise en forme ou les différentes pièces de la chaîne de production, ce revêtement ou ces pièces pouvant présenter une dureté inférieure aux particules et/ou fibres de renfort ce qui entraîne une usure par frottement ou par poinçonnement. Par conséquent, la durée de vie des outils est augmentée et le coût de production réduit. La matrice organique et l'enrobage organique pourront par exemple être à base de polyester, époxy, mélamine formol.
Lesdites particules et/ou fibres de renfort pourront être petites ou grandes, longues ou courtes, continues ou discontinues.
Elles pourront se présenter sous forme unitaire, sous forme d'un ensemble de filaments ou de mèches de fibres ou de tissus.
Elles pourront par exemple être en fibres de verre ou en céramique pour assurer une stabilité dimensionnelle ou en graphite pour assurer une conductibilité thermique.
Un deuxième avantage consiste en ce que l'enrobage des particules et/ou fibres de renfort et la variation de son épaisseur pourra permettre de contrôler le taux volumique de particules ou fibres de renfort. Ce taux volumique Vr pourra satisfaire à la relation suivante : pour les fibres de renfort : Vr = R2/(R+e)2 avec R correspondant au rayon des fibres et à l'épaisseur de la couche d'enrobage, pour les particules de renfort : Vr = R3/(R+e)3 avec R correspondant au rayon des particules assimilées à des sphères et e à l'épaisseur de la couche d'enrobage
Un troisième avantage consiste en ce que les particules et/ou fibres de renfort pourront assurer une résistance mécanique notamment à l'abrasion tout en préservant la transparence de la surface du composite.
En effet, les indices de réfraction de la matrice, de l'enrobage et des particules et/ou fibres de renfort pourront avoir des valeurs voisines afin d'éviter des réflections multiples.
La rigidité du composite correspond à la formule suivante :
Ec = (Cf/Cc) Ef + (Cr/Cc) Er Avec Ec = rigidité du composite Ef = rigidité de la fibre Er = rigidité de la résine Cf = concentration en fibre Cr = concentration en résine Cc = concentration en composite
Un quatrième avantage consiste en ce que la matrice organique pourra assurer la liaison entre les particules et/ou fibres de renfort ainsi que le transfert des efforts.
Selon une variante, le procédé pourra comporter plusieurs enrobages des particules ou fibres de renfort.
Avantageusement, cela pourra permettre d'améliorer le contrôle du taux volumique de particules et/ou fibres de renfort.
Dans ce cas, les enrobages supplémentaires pourront avoir une viscosité inférieure à celle du premier enrobage.
Enfin, l'invention concerne un élément structural comprenant au moins une couche de matériau composite fabriqué selon le procédé décrit ci-dessus, par exemple en couche de surface.
Cet élément structural pourra en outre comprendre une des couches suivantes :
- une couche support,
- une couche comprenant une source de chauffage
- une couche réfléchissante,
- une couche d'isolant, cet isolant pouvant comporter un volume sous vide,
- une couche d'équilibrage.
L'épaisseur de cet élément structural pourra descendre au moins jusqu'à 2 mm voire en dessous sans limite maximum. Une fourchette préférée pourra être de l'ordre de 2 à 8 mm.
Ladite couche support pourra être élaborée dans un matériau composite. Elle pourra être conductrice thermiquement et/ou présenter des propriétés d'absorption acoustique. Selon une première variante dans laquelle la couche de surface en matériau composite est transparente, la couche support pourra comprendre des éléments décoratifs et être située sous la couche de matériau composite afin d'être protégée par exemple de l'abrasion.
Selon une deuxième variante dans laquelle la couche de surface en matériau composite selon l'invention est colorée, par exemple teintée dans la masse, la couche support pourra ne pas être mise en place dans cette configuration.
Selon une troisième variante, une couche de finition pourra être rapportée sur la couche de surface en matériau composite selon l'invention en fonction de l'application envisagée. Par exemple la couche de surface pourra être recouverte d'un film non-tissé qui s'enlève en laissant une surface rugueuse apte à recevoir une peinture ou de la tapisserie sans préparation supplémentaire. La couche support pourra ne pas être mise en place dans cette configuration.
Ladite source de chauffage pourra permettre de chauffer une salle ou plus généralement un contenant équipé d'un élément structural selon l'invention sans l'introduction visible de matériel. On évite ainsi les problèmes liés notamment à l'hygiène ou l'accumulation de poussière.
Ladite source de chauffage pourra être rayonnante, la couche ainsi constituée est alors qualifiée de rayonnante.
La couche rayonnante pourra comprendre des pistes rayonnantes préalablement réalisées sur un film souple ou directement déposées sur la face interne de la couche de support.
Selon une variante, cette couche rayonnante pourra être incorporée dans la couche support. Bien entendu, si un polymère est utilisé pour assembler cette couche rayonnante, la température de transition vitreuse du polymère devra être supérieure à la température de fonctionnement de la source de chauffage et l'épaisseur de l'assemblage devra être adaptée aux contraintes de cisaillement générées par le différentiel de dilatation thermique de la couche support et de la couche rayonnante.
La couche réfléchissante a pour fonction d'optimiser le rendement de la couche comprenant la source de chauffage en évitant une dispersion inutile du flux de chaleur par l'orientation dudit flux de chaleur dans un demi-plan par rapport au plan de l'élément structural.
Elle pourra être constituée d'un métal ou d'un mélange de métaux et éventuellement être utilisée comme plan de masse. Son assemblage avec les autres couches pourra être réalisé par pressage à chaud par exemple avec une enduction d'un film thermoréticulable ou thermocollant ou par pressage à froid avec par exemple une résine réticulable à froid, voire pendant la stratification par pressage à chaud ou à froid de l'ensemble des couches.
La couche isolante pourra comprendre :
- des moyens pour réduire des pertes calorifiques par réduction de la conduction des calories,
- des moyens pour assurer une étanchéité à l'eau, - des moyens pour le maintien mécanique de l'élément structural, par exemple par un accroissement de sa rigidité et la maîtrise de sa stabilité dimensionnelle. A cette fin, ladite couche isolante pourra comprendre un isolant structural rigide qui, en combinaison avec la couche de matériau composite et la couche d'équilibrage, assurera une excellente rigidité de l'élément structural par effet poutre. En effet, les couches de matériau composite et d'équilibrage présentant une bonne résistance à la flexion et au cisaillement, la couche isolante étant rigide, la combinaison de ces trois couches assurera alors une rigidité supérieure à celle de la couche isolante seule. Cet isolant structural pourra comporter deux membranes étanches à l'air et à l'humidité fermées de façon étanche entre elles à leurs extrémités par des chants constitués d'un élastomère à viscosité élevée, c'est-à-dire à réticulation rapide afin de constituer un joint étanche, ces membranes et ces chants formant un volume intérieur étanche.
Selon une première variante, ce volume pourra comprendre une structure membrane/élément rigide/membrane. Cet élément rigide pourra comprendre une structure en nids d'abeille qui en combinaison avec les deux membranes assurent, par effet poutre, une rigidité supérieure à celle de la structure en nids d'abeille seule.
Cette structure en nids d'abeille pourra comporter des trous de petite taille de façon à permettre la circulation de gaz dans toute la structure. Cet élément rigide pourra également comprendre une matière organique expansée telle qu'une mousse polyuréthane qui pourra être préalablement solidifiée ou réticulée dans le cas d'un polymère.
Selon une deuxième variante, ce volume pourra être sous vide renforçant ainsi le pouvoir isolant de la couche.
Une troisième variante pourra comprendre une combinaison des variantes précitées.
La couche d'équilibrage pourra permettre de contrebalancer les contraintes mécaniques et participer à la planéité de l'ensemble de l'élément. Elle pourra par exemple être composée d'un matériau composite selon l'invention ou en SMC (« sheet molding compound ») aussi appelé préimprégné fabriqué notamment par la société MENZOLIT®.
L'élément structural pourra comprendre, en outre, des modules de raccordement. L'élément structural pourra être utilisé en position horizontale ou en position verticale.
Une des applications d'un élément structural en position horizontale pourra consister en la fabrication de palettes.
Lesdites palettes pourront comprendre au moins un élément structural et des pieds également réalisé à partir d'un élément structural, l'assemblage entre l'élément structural et les pieds pouvant être assuré par exemple au moyen d'inserts mâles ou femelles positionnés sur une face de l'élément structural coopérant avec des inserts femelles ou mâles positionnés sur une face de chaque pied.
Lesdits inserts pourront être enrobés par exemple d'un matériau polymère afin de permettre une tenue mécanique de l'élément structural par rapport aux pieds.
L'assemblage pourra en outre comprendre un collage ou ne consister seulement en un collage.
Il est à noter que les pieds pourront être de forme géométrique par exemple carrée ou rectangulaire ou de tout forme conforme à l'usage envisagé. Une des applications d'un élément structural en position verticale pourra consister en la réalisation de cloisons.
Pour la réalisation de cloisons, dans l'élément structural, la couche de surface en matériau composite selon l'invention pourra constituée une plaque de parement dont le premier bord supérieur et le deuxième bord droit adjacent comportent des languettes de raccordement par superposition, avec décrochement apparent et la couche d'équilibrage pourra constituée une plaque de contreparement dont le troisième bord inférieur et le quatrième bord gauche comportent des languettes de raccordement par superposition, avec décrochement apparent, les deux angles d'intersection des décrochements des plaques de parement et de contreparement se trouvant découpés.
Ces plaques pourront par exemple être carrées ou rectangulaires. Une liaison entre les plaques et plus particulièrement entre les languettes pourra être prévue par imbriquage. En effet, les plaques de parement pourront comprendre des trous dans les languettes dont le décrochement est visible, ces trous étant complémentaires de proéminences dans les languettes des plaques de contreparement dont le décrochement est visible ou vice-versa.
Une liaison entre les plaques et plus particulièrement entre les languettes pourra également être prévue au moyen d'un joint polymère dont la polymérisation provoque une réaction exothermique suffisante pour provoquer localement la fusion du ou des matériaux constituant la plaque, assurant simultanément la liaison mécanique, l'étanchéité intégrale et le masquage de l'ajustement bord à bord par raclage du joint en parement avant réticulation totale, le polymère assurant un auto-lissage.
Selon une variante, ladite liaison pourra être prévue au moyen d'une résine déposée sur les languettes de l'un des types de plaques, cette résine étant complémentaire d'un catalyseur déposée sur les languettes de l'autre type de plaques.
Cette résine et ce catalyseur pourront chacun être recouverts d'un film protecteur qui sera retiré lors de l'assemblage des éléments structuraux pour permettre la mise en contact et ainsi déclencher une polymérisation assurant l'étanchéité de l'assemblage.
Des modules de raccordement pourront être utilisés pour assurer l'assemblage des éléments structuraux. Ils comprennent des cornières dont les bords longitudinaux comprennent des languettes à mi-épaisseur, des triples dont les bords comprennent également des languettes à mi-épaisseur, des banquettes et des cerclages.
Ces modules de raccordement pourront être liés par un des modes de liaison entre plaques cité ci-dessus ou encore par vissage. L'élément structural selon l'invention pourra être réalisé par moulage par compression à chaud et/ou à froid des différentes couches par exemple de l'ordre de 35 à 50 bars.
Les éléments structuraux pourront comprendre des renforts structuraux simples ou croisés par exemple sur la face interne des plaques de parement et/ou contreparement afin d'augmenter encore la rigidité de l'élément. Ces renforts structuraux pourront être installés lors du moulage.
Des inserts pourront être positionnés sur lesdits renforts structuraux, par exemple lors de la compression à chaud, afin de permettre une pose des éléments modulaires par fixation mécanique.
Ces inserts pourront notamment être métalliques, en résine, en matériau composite.
Selon le procédé de montage, on dispose les éléments de bas en haut et de gauche à droite pour les murs avec une continuité dans le même sens pour le plafond, on rapporte des cornières basses, on ragrée le sol et on le lisse pour affleurer la languette au droit du sol, de façon à réaliser une étanchéité totale.
Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une représentation schématique d'un matériau composite selon l'invention ;
La figure 2 est une représentation d'un agrandissement d'une portion de la figure 1 ;
La figure 3 est une représentation d'un agrandissement d'une autre portion de la figure 1 ; La figure 4 est une représentation en coupe d'un élément structural comportant un matériau composite selon l'invention ;
La figure 5 est une représentation en coupe d'un élément structural comportant un matériau composite selon l'invention et une couche isolante comprenant une structure en nids d'abeille ;
La figure 6 est une représentation vue du dessus de la structure en nids d'abeille de l'élément de la figure 6 ;
La figure 7 est une représentation en coupe d'une couche isolante selon la figure 7 ;
La figure 8 est une représentation en perspective d'un premier type de plaque d'un élément structural comportant un matériau composite selon l'invention faisant office de parement ;
La figure 9 est une représentation en perspective d'un deuxième type de plaque d'un élément structural comportant un matériau composite selon l'invention faisant office de contreparement ;
La figure 10 est une représentation d'un assemblage d'éléments modulaires ;
La figure 11 est une représentation de dessus d'un triple pour les angles ;
La figure 12 est une représentation en coupe d'un cerclage ;
La figure 13 est une représentation selon une coupe transversale d'une banquette de liaison avec le sol ;
La figure 14 est une représentation en coupe transversale d'une cornière ; La figure 15 est une représentation en vue éclatée d'une palette réalisée au moyen d'éléments structuraux selon l'invention.
La figure 1 illustre un matériau composite 1 selon l'invention comportant des éléments de renfort comprenant des particules 2 et des fibres 3 de renfort recouverts d'un enrobage organique 4 et une matrice 5 incorporant les éléments de renfort, cet enrobage 4 présentant au moins pendant la phase de fabrication, une viscosité ou une dureté supérieure à celle de la matrice 5.
Ce matériau composite 1 est réalisé par polymérisation thermique à chaud :
Dans un premier temps, la couche d'enrobage organique des éléments de renfort est déposée par exemple : - soit par contact direct entre les particules et les fibres de renfort et une résine liquide, décantation puis prépolymérisation avec réticulation au moins partielle et séchage dans un lit fluidisé (technique dans laquelle un courant ascendant d'un fluide contrebalance le poids apparent des particules d'un produit pulvérulent qui s'écoule comme un fluide), - soit par passage des particules et des fibres de renfort dans un nuage formé par pulvérisation de la résine puis prépolymérisation avec réticulation au moins partielle_et séchage.
Le taux de réticulation est choisi afin de modifier la viscosité ou la dureté de la couche d'enrobage de façon à ce que la viscosité de la couche d'enrobage soit supérieure à celle de la matrice avant polymérisation. Le taux de réticulation peut être déterminé au préalable ou après la réaction à partir de thermogrammes réalisés par DSC (« Differential Scanning Colorimetry ») et/ou à partir de mesures thermomécaniques dynamique (DMA : « Dynamic Mechanical Analysis »).
Par exemple, pour une matrice de type mélamine formol, le taux de réticulation pourrait être obtenu entre 10 et 50% en faisant varier la température de séchage entre 100 à 1400C et le temps de séchage entre 1 à 10 minutes.
La couche d'enrobage déposée pourra avoir une épaisseur de 1 à 50 μm.
Dans un second temps, les éléments de renforts enrobés sont versés sous agitation dans une matrice organique à l'état liquide.
Le mélange est ensuite coulé dans un moule et la polymérisation de la matrice est lancée par exemple par catalyse ou par chauffage.
Dans tous les cas, il convient de tenir compte de la réaction exothermique de la polymérisation pour veiller à ce que la température de réaction soit inférieure à celle de ramollissement de l'enrobage.
On obtient un matériau dans lequel la distance minimale entre deux éléments de renfort 2, 3 est égale à deux fois l'épaisseur de l'enrobage (Figure 2) et la distance minimale entre un élément de renfort 3 et la paroi 6 de l'enceinte du moule est égale à une fois l'épaisseur de l'enrobage (Figure 3).
Le matériau présente une très bonne transparence.
La transparence dépend du taux volumique d'éléments de renfort qui est lui- même fonction de leurs dimensions. Ces dimensions sont de préférence inférieures à 70 μm.
L'exemple de la figure 4 représente un élément structural 10 selon l'invention comprenant une couche de surface 11 en matériau composite et dans l'ordre :
- une couche support 12,
- une couche rayonnante 13, - une couche réfléchissante 14,
- une couche isolante 15,
- une couche équilibrage en SMC 16. La couche support 12 protégée des agressions externes par la couche de surface 11 tout en restant visible par transparence réalise une des fonctions suivantes :
- être décorative par exemple en incorporant des pigments dans la masse ou par impression de surface par application d'encres par exemple par tampographie, par transfert ou par application d'un film ou d'une feuille décorative,
- être conductrice thermiquement par exemple en incorporant dans la matrice des fibres en matière conductrice comme le graphite afin de limiter la température d'une couche chauffante comprise dans l'élément ou encore en comportant une face rugueuse afin d'augmenter la surface d'échange thermique,
- présenter des propriétés d'absorption acoustique.
La couche rayonnante 13 comprend des pistes rayonnantes 14 préalablement réalisées sur un film ou déposées sur la face interne de la couche support 12 (Figure 5).
Ces pistes rayonnantes peuvent par exemple sont des produits commerciaux (Sociétés SERTIM TEVAL ou HORA (marques déposées)).
II est à noter que si un polymère est utilisé pour assembler cette couche rayonnante, la température de transition vitreuse du polymère devra être supérieure à la température de fonctionnement du système et l'épaisseur de l'assemblage devra être adaptée aux contraintes de cisaillement générées par le différentiel de dilatation thermique de la couche support et de la couche rayonnante.
La couche réflectrice 14 pourra comprendre une feuille mince d'aluminium par exemple.
La couche isolante 15 comprend :
- des moyens pour réduire des pertes calorifiques par réduction de la conduction des calories, - des moyens pour le maintien mécanique de l'élément structural par un accroissement de la rigidité de l'ensemble et la maîtrise de la stabilité dimensionnelle dudit élément.
Dans l'exemple de la figure 5, cette couche isolante 15 comprend un isolant structural de faible densité à propriétés acoustiques comportant deux membranes 17, 17' en SMC étanches à l'air et à l'humidité fermées de façon étanche entre elles à leurs extrémités par des chants 18, 18' constitués d'un élastomère à viscosité élevée, c'est-à-dire à réticulation rapide afin de constituer un joint étanche, ces membranes 17, 17' et ces chants 18, 18' formant un volume intérieur étanche 19.
Ce volume 19 comprend une structure 20 en nids d'abeille c'est-à-dire avec des canaux accolés les uns aux autres dans le sens de la longueur et présentant une section hexagonale (Figures 5 et 6). Dans le chant 18 est ménagé un orifice 21 à travers lequel est inséré l'extrémité d'un tube 22 dont l'autre extrémité, comportant un robinet deux voies, est reliée à une pompe à vide 23 afin de mettre le volume intérieur 19 sous vide (Figure 7). Cette mise sous vide est possible grâce à des trous 24 de petite taille dans la structure en nids d'abeille. Une fois le vide réalisé, un élastomère d'obstruction est coulé puis polymérisé, par exemple par chauffage, dans le tube 22 à travers une dérivation 25 fermée par un robinet deux voies dudit tube 22.
Ainsi, l'utilisation du vide permet un gain de masse et de volume considérable pour obtenir le même pouvoir isolant qu'avec un dispositif non placé sous vide.
Il est à noter que le volume intérieur 19 pourra être rempli d'une matière expansée par exemple polyuréthane, la structure en nids d'abeille 20 étant présente (Figure 8) ou non dans le volume intérieur 19.
Dans ce cas, la matière expansée sera introduite avant la mise en place de la deuxième membrane. L'assemblage entre ces couches est réalisé par compression à chaud à une température supérieure à la température de fusion des composés mesurable par DSC (« Differential Scanning Colorimetry »).
La pression nécessaire dépend de la résine utilisée pour effectuer l'assemblage : plus la viscosité est faible, plus la pression est faible.
Sur les figures 8 et 9 est représenté un élément structural comprenant un parement 26 constitué par la couche de surface 11 et un contreparement 27 constitué par la couche d'équilibrage 16 chacun ayant une forme de plaque rectangulaire.
Il est à noter que cet élément structural pourra être d'une autre forme telle qu'une forme carrée.
Le parement 26 comprend sur chacun des bords inférieur 28 et gauche 29, une languette de raccordement par superposition à mi-hauteur 30 et 31. Ces languettes pourront être réalisées lors du moulage de la couche de surface.
On remarque que le décrochement de la languette 31 est réalisé avec le contreparement et ledit décrochement n'apparaît que du côté du contreparement visible sur la figure 9.
Le contre-parement 27 comprend sur chacun des bords supérieur 32 et droit 33, une languette de raccordement par superposition à mi-hauteur 34 et 35. Ces languettes pourront être réalisées lors du moulage de la couche de surface.
On remarque que la languette 34 fait avec le parement 26 un décrochement qui n'est visible que du côté du parement.
Une liaison entre les plaques 26 et 27 et plus particulièrement entre les languettes pourra être prévue par imbriquage. En effet, sur la figure 8, le parement 26 comprend des trous 36 dans les languettes 30, 31 , ces trous étant complémentaires de proéminences 37 dans les languettes 34, 35 du contreparement 27.
Il est à noter qu'il peut être envisagé une solution inverse c'est-à-dire des trous dans les languettes 34, 35 et des proéminences dans les languettes 30, 31 ou des trous dans les languettes 31 , 34, des proéminences dans les languettes 35, 30 ou des trous dans les languettes 30, 35, des proéminences dans les languettes 34, 31.
Il est à noter qu'il pourra être prévu des trous pour le passage de moyens de fixation tels que des vis en complément ou en remplacement des moyens d'imbriquage 36, 37.
L'assemblage de ces éléments structuraux est représenté sur la figure 10.
II est prévu de superposer, selon le procédé de l'invention, les éléments A, B, C en partant de la gauche vers la droite et du bas vers le haut.
Ainsi l'élément A est fixé sur un support, soit des tasseaux, soit le mur directement si l'état de surface le permet, à l'aide de vis passant à travers des trous et solidarisées audit support.
Une résine polymère est déposée en cordon sur la languette 35 du contreparement de l'élément B et un catalyseur est déposé en cordon sur la languette 30 du parement de l'élément A, ces deux cordons étant protégés par un film.
La résine polymère est telle que sa polymérisation provoque une réaction exothermique suffisante pour assurer la fusion locale du matériau constituant la plaque.
Avant la polymérisation, la languette 35 vient en superposition avec la languette 30 de sorte que les parements viennent bord à bord. L'élément B est à son tour fixé par vissage, ce qui provoque également le pressage sur le joint polymère. La réaction de polymérisation assure la liaison au droit du plan de juxtaposition et il suffit au moment opportun, c'est à dire avant la réticulation totale, de retirer, par raclage par exemple, l'excédent de polymère.
Un effet d'autolissage conduit à une disparition du plan de joint au profit d'une surface continue unique, égale à la surface des deux parements des éléments A et B.
L'élément C est à son tour mis en place et vissé, en rapportant préalablement un cordon de joint sur la languette 34 du contreparement de l'élément A.
La languette 31 du parement de l'élément C se trouve ensuite solidarisée avec la languette 34 par le joint dont on racle l'excédent comme cela a été fait pour les éléments A et B.
On peut ainsi réaliser une paroi complète, exempte de joints, à partir de plusieurs éléments modulaires.
Différents modules de raccordement peuvent être utilisés :
Des accessoires tels qu'un triple (Figure 11) permettent de réaliser la jonction, dans les angles de deux murs avec le plafond.
Le cerclage de la figure 12 autorise le doublage d'un poteau à section circulaire par exemple.
La banquette de la figure 13 peut présenter un intérêt si l'utilisateur souhaite une protection des murs vis à vis de chariots par exemple. Dans ce cas cette banquette est rapportée sous la paroi montée sur le support, l'espace suffisant ayant été réservé lors du montage des éléments modulaires.
La finition du sol s'effectue en dernière étape de façon à ajuster le sol avec la banquette par ragréage et revêtement de peinture. Dans certains cas, il suffit d'utiliser une cornière 39 telle que représentée sur la figure 14 à la place d'une banquette.
Cette cornière est également utilisable pour les raccords entre les murs et le plafond, dans les parties droites, hors coins.
Il est à noter que ces différents modules de raccordement pourront comporter des trous T pour permettre leur fixation par vissage ou par imbriquage dans des inserts et/ou proéminences situées sur lesdits modules et/ou lesdits éléments (Figures 11 et 14).
Lesdits inserts pourront par exemple être métalliques, en résine ou en matériau composite.
L'ensemble des parois ainsi réalisé peut être enduit par tout moyen et notamment à l'aide d'un pistolet, d'une couche de matériau adapté à l'environnement et à l'atmosphère au contact desquels la paroi est disposée.
Selon une variante de l'invention, l'intérieur d'une cuve pourra être recouverte avec ces éléments, le revêtement dépendant alors du produit qui doit y être stocké.
Pour la fabrication des accessoires tels que les cornières on aura avantageusement recours à l'injection, les dimensions des pièces étant suffisamment petites pour que cette technique présente tout son intérêt.
La figure 15 illustre l'application d'un élément structural à la fabrication d'une palette 40.
Ladite palette comprend un élément structural 41 de forme rectangulaire placé horizontalement et comprenant sur sa face inférieure 42 quatre inserts mâles 43 destinés à coopérer avec quatre inserts femelles 44 situés chacun sur une face 45 d'un des quatre pieds 46 de la palette 40. L'assemblage entre l'élément structural 41 et les pieds 46 est assuré par exemple au moyen desdits inserts et par collage. Lesdits inserts 43, 44 pourront être enrobés d'un matériau polymère afin de permettre une tenue mécanique accrue de l'élément structural par rapport aux pieds.
Parmi les nombreux avantages que présente l'invention précédemment décrite, on retiendra les suivants :
Le procédé de fabrication permet d'obtenir :
- un contrôle de la répartition des éléments de renfort, - une différence de viscosité entre l'enrobage et la matrice lorsque un même composant est utilisé en contrôlant le degré de réticulation lors de l'étape de prépolymérisation,
- une transparence du matériau composite,
- une légèreté de l'élément structural ainsi obtenu : sa densité est équivalente à celle de l'aluminium.
Cette fabrication s'effectue sans usure par frottement ou par poinçonnement du revêtement de l'outil de mise en forme ou des différentes pièces de la chaîne de production sont protégés d'une usure. Par conséquent, la durée de vie des outils est augmentée et le coût de production réduit.

Claims

Revendications
1. Procédé de fabrication d'un élément structural comprenant au moins une couche de matériau composite à matrice organique chargée de particules et/ou de fibres de renfort recouvertes d'un enrobage organique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- un choix de composants pour l'enrobage aptes à subir un premier durcissage, une prépolymérisation pour l'enrobage et de composants pour la matrice présentant un état liquide avant polymérisation et un état solide après polymérisation,
- un enrobage des particules et/ou fibres de renfort,
- une prépolymérisation de l'enrobage avec contrôle du degré de réticulation de façon à ce que cet enrobage présente, avant polymérisation, une viscosité supérieure à celle du composant servant à la réalisation de la matrice,
- une incorporation des particules et/ou fibres de renfort enrobées dans la matrice à l'état liquide,
- une polymérisation de ladite matrice, la température de réaction choisie et/ou due à la réaction exothermique de polymérisation devant être inférieure à la température de ramollissement de l'enrobage.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la matrice organique et l'enrobage organique sont de même nature mais avec des taux de réticulation différents.
3. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la matrice organique et l'enrobage organique sont à base de polyester, époxy, mélamine formol.
4. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le taux volumique (Vr) de particules ou fibres de renfort satisfait à la relation suivante : pour les fibres de renfort : Vr = R2/(R+e)2 avec R correspondant au rayon des fibres et à l'épaisseur de la couche d'enrobage ; pour les particules de renfort : Vr = R3/(R+e)3 avec R correspondant au rayon des particules assimilées à des sphères et e à l'épaisseur de la couche d'enrobage
5. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la rigidité du matériau composite correspond à la formule suivante :
Ec = (Cf/Cc) Ef + (Cr/Cc) Er avec Ec = rigidité du composite Ef = rigidité de la fibre Er = rigidité de la résine Cf = concentration en fibre Cr = concentration en résine Cc = concentration en composite
6. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs enrobages des particules ou fibres de renfort.
7. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les enrobages supplémentaires ont une viscosité inférieure à celle du premier enrobage.
8. Elément structural fabriqué selon le procédé de la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend au moins une couche de matériau composite à matrice organique chargé de particules et/ou de fibres de renfort recouvertes d'un enrobage organique, la distance minimale entre deux particules et/ou fibres de renfort dans la matrice organique étant égale à deux fois l'épaisseur de l'enrobage organique desdites particules et/ou fibres de renfort.
9 Elément structural selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une couche support (12) située sous ladite couche de matériau composite (11) afin d'être protégée.
10. Elément structural selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une couche (13) comportant une source de chauffage.
11. Elément structural selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une couche (13) comportant une source de chauffage et au moins une couche réfléchissante (14) afin d'éviter une dispersion inutile du flux de chaleur.
12. Elément structural selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une couche isolante rigide (15) et au moins une couche d'équilibrage (16) afin d'assurer une rigidité de l'élément structural par application d'un effet poutre.
13. Elément structural selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une couche isolante rigide (15) et au moins une couche d'équilibrage (16), ladite couche isolante rigide comportant une structure membrane/élément rigide/membrane.
14. Elément selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite couche de matériau composite est recouverte d'un film non-tissé qui s'enlève en laissant une surface rugueuse apte à recevoir une peinture ou de la tapisserie sans préparation supplémentaire.
15. Elément selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite couche support (12) est décorée et/ou conductrice thermiquement et/ou présente des propriétés d'absorption acoustique.
16. Elément selon l'une des revendications 12 à 13, caractérisé en ce que ladite couche isolante comprend un isolant structural comportant deux membranes étanches à l'air et à l'humidité fermées de façon étanche entre elles à leurs extrémités par des chants constitués d'un élastomère à viscosité élevée, ces membranes et ces chants formant un volume intérieur étanche.
17. Elément selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit volume comprend une structure en nids d'abeille.
18. Elément selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit volume est sous vide.
19. Elément selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit volume est rempli d'une matière organique expansée.
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