Brevet FR2115326A1 — publié le 19720707

Ii'invention concerne un élément de construction composite creux et léger, en forme de plaque, constitué en résines th.ermoplastiqu.es uniques ou différentes, destiné à être utilisé comme panneaux de construction légers, plaques ondulées plastiques, pan-5 neaux rigides pour parois et analogues. L'invention s'étend à un procédé pour la fabrication de tels éléments. On connaît déjà des éléments en forme de plàques faits en résine thermoplastique. Un procédé antérieur connu pour 10 la fabrication de panneaux à structure creuse consiste à extrader la matière à travers un orifice de configuration approprié. Un second procédé de fabrication de tels panneaux légers consiste à extrader la matière à travers trois orifices d'ex-trusion voisins, l'orifice médian ayant une configuration ondulée 15 et les trois composants obtenus étant réunis en un seul élément en les soudant entre eux par fusion alors qu'ils sont encore à l'état fluide. Cependant, un inconvénient inhérent commun à ces techniques précédemment connues réside en ce que les parties de 20 noyau de la plaque composite produite ont un temps de refroidissement relativement lent avant solidification et solidarisation des différents constituants notamment des côtes d'ondulation. Il en résulte une vitesse de fabrication très lente qui rend le procédé peu économique. Notamment, dans, le cas du premier procédé mentionné, 25 la matrice d'extrusion esttrès coûteuse et difficile à réaliser pour ne pas altérer la qualité du produit obtenu. Dans le second procédé mentionné, la partie constituante centrale ou noyau est encore dans son état fluide, de sorte qu'on ne peut exercer qu'une pression très légère lorsqu'on assemble les trois constituants 30 par liaison à l'état fluide de leurs parties en contact mutuel. En conséquence, les joints solidifiés par fusion entre les trois constituants représentent des points de plus faible résistance que les autres parties du panneau composite obtenu. L'invention a pour but de réaliser un produit 35 composite de grande homogénéité en résine thermoplastique ainsi qu'un procédé de fabrication sans les inconvénients mentionnés ci-dessus. Elle a pour objet un élément de construction composite, creux et léger en forme de plaque, caractérisé par 40 deux composants en matières thermoplastique en forme de peignes 71 41722 - 2 - 2115326 à dents parallèles et une feuille intermédiaire,, assemblés de telle manière que les dents du second composant alternent avec celles du premier composant et que la feuille intermédiaire soit disposée en dents de scie sur toutes les pointes d'extrémités dès 5 dents , les deux composants en forme de peignes et la feuille intermédiaire étant soudés ensemble par fusion à leurs points de contact pour réaliser une structure unitaire rigide. La description se rapporte à des exemples représentés aux dessins : 10 - la figure 1 est une vue en élévation partiellement en coup-- de l'ensemble d'un appareil adapté au procidc de l'invention, la vue étant en deux parties se rejoignant d'une ligne de partage X-X'. - la figure 2 est une partie d'un orifice 15 d'extrusion vu en coupe transversale à échelle plus grande, - la figuré 3 est une vue partielle en coupe transversale du produit composite de l'invention sous forme d'un panneau léger et creux. La figure 2 montre un ensemble de matrice 20 d'extrusion, en coupe partielle , un orifice d'extrusion en forme de peigne grossier 20 étant formé entre les éléments 1a et 1b de la matrice 1. La matrice d'extrusion 1 fait partie d'une machine d'extrusion 101 et en est solidaire. Cette machine est montée sur une plaque de base 102 ancrée dans le sol 103. La trémie d'alimenta-25 tion de matière,la pompe d'alimentation, le réchauffeur de matière, de préférence de type électrique, le moteur d'entraînement de la •pompe, et autres parties traditionnelles de la pompe sont omis dans le dessin pour plus de clarté. A une certaine distance horizontale de 30 la première unité de matrice 1 et de la première machine 101, sont prévus une seconde unité de matrice 1 ' et une seconde machine à extruder 101similaires aux premières et ancrées sur une seconde plaque de base 102'. 1 A partir de ces unités de matrice 1 & 1', 35 deux feuilles d'une matière thermoplastique telle que polyester polypropylène ou analogue, ayant une section transversale en forme de peigne correspondante, sont extrudées en continu dans les bassins d'eau de refroidissement correspondants 4a et 4a' contenus dans des cuves 4 et 4' respectives, pourvus de moyens de circula-40 tion d'un fluide réfrigérant traditionnel, non représentés. 71 41722 - 3 - 2115326 Dans la figure 2, les feuilles de matière plastique extradées en forme de peigne 3 & 3' sont représentées seulement comme des feuilles pleines. Comme représenté , les cuves 4 & 4' sont montées rigidement sur des plaques de base respectives 102 & 102'. 5 Plusieurs rouleaux de guidage 104 sont montés à rotation sur les parois intérieures de la cuve 4 et dans le bain 4a de manière à assurer en combinaison un parcours en courbe pour la feuille extrudée en forme de peigne et immergée 3. Dans la seconde cuve 4', un groupe de rouleaux 10 de guidage similaire 104' est prévu par la feuille en peigne 3'. En raison de la présence de ces rouleaux de guidage 104, 104* et des bains de refroidissement 4a, 4a1 , les feuilles 3 & 3' ont une température nettement inférieure au point de fusion de la résine lorsqu'elles émergent de la surface libre 15 des bains respectifs. Après sa sortie du bain 4a, la feuille 3 pc.sce entre une paire de couteaux à air 5a et 5b qui consistent en tuyaux qui s'étendent latéralement par rapport à la feuille, en position fixe, et qui sont alimentés avec de l'air comprimé. Plusieurs orifi-20 ces 105 & 106 de ces tuyaux 5a et 5b envoient des jets d'air sur les deux faces de la feuille 3 de manière à éliminer les gouttes d'eau entraînées. Comme on le voit, un des couteaux à air similaires 5a' et 5b' ayant des orifices 105 et 105'respectivement sont prévues pour la seconde feuille 3' de manière analogue. 25 Après passage de la feuille 3 à travers une série de rouleaux de guidage 107, 108 et 109, elle est amenée en contact de glissement avec une plaque chauffante stationnaire qui possède un élément de chauffage 120a connecté électriquement par des conducteurs 121 à une source de courant 122. Par son contact Z'"- avec la plaque chauffante 120, la feuille 3 est réchauffée aux extrémités respectives des pointes 2a des dents de peigne 2 jusqu'à une température inférieure de peu au point de fusion de la matière résineuse de la feuille 3. De manière correspondante, la seconde feuille 5lj 3' est alimentée à travers des rouleaux 123.125 et amenée ensuite en contact de glissement avec une plaque chauffante 126 pourvue d'une résistance chauffante 126a qui est connectée par des conducteurs 127 avec la source de courant 122. De cette manière, les extrémités 2a' des 40 pointes de dents 2' de la seconde feuille 3' sont également réchauffées. 71 41722 - 4 - 2115326 Après le passage respectif des feuilles 3 et 3' à travers les rouleaux 7 et 7* dans la disposition en zigzag respective montrée dans la figure 3, telle que les dents de peigne 2 et 2' des deux feuilles 3 & 3' soient disposées en alternance, 5 vues dans la direction du déplacement, et après introduction d'une feuille intermédiaire 9 en même résine thermoplastique entre les deux feuilles, particulièrement d'une manière telle qu'elle recou pe alternativement les extrémités des dents pour former un parcours en dents de scie, comme représenté dans la figure 3, la plaque compo-10 site consistant en les trois composants en feuille 3» 3' et 9 est passée à travers une paire de rouleaux d'alimentation entraînés en rotation 10 & 10'. Il est à noter que la feuille intermédiaire 9 ayant une configuration de section transversale plane, analogue 15 à une plaque, comme le montre la figure 3, est extrudée à partir d'une extrudeuse de plaques planes traditionnelle représentée sché-matiquement en 8 dans la figure 1. Au cours du passage à travers la paire de rouleaux 10, 10', la feuille composite est soumise à de légères 20 pressions agissant par le dessus et par le dessous, et les extrémités de nervure ou de dent 2a et 2a1, étant réchauffées pendant l'étape de chauffage précédente sont soudées ensemble avec la feuille intermédiaire 9. Ainsi, les trois feuilles 3, 3' et 9 sont réunies rigidement l'une à l'autre pour former une nappe com-25 posite rigide, mais creuse et légère 11 qui est alors passée entre des plaques de mise à dimension 12, 12' pour entrer en contact .avec les surfaces supérieure et inférieure de la nappe 11 et soumettr celle-ci à un revenu, de préférence à l'aide de vapeùr. Dans ce but, les plaques 12, 12' ont la forme d'organes creux dans lesquels 30 on fait circuler de l'eau froide. D'autre manière, les plaques 12, 12' peuvent être équipées avec des éléments chauffables par résistance électrique connectés à une source de courant appropriée, de même manière que les plaques 120 & 126. A sa sortie du groupe de plaques de mise à 35 dimension 12, 12», la feuille composite 11 est saisie entre deux courroies sans fin coopérantes 13. 13' entraînées par des paires de rouleaux respectifs 13a, 13b et 13a', 13b*. A la sortie est prévu un couteau 14 pour découper la nappe continue 11 en longueurs prescrites. 40 . La nappe composite creuse 11 présente ainsi 71 41722 - 5 - 2115326 deux composants principaux en forme de peignes 3 & 3' qui ont été trempés à l'eau directement après avoir été extrudés et présentent ainsi des surfaces extérieures relativement lisses. l'expérience a montré que la nappe composite avait une rigidité substantielle 5 bien qu'une proportion des vides importante. la formation des composants en forme de peigne 3, 3' peut être réalisée avec une vitesse de fabrication assez élevée, notamment en raison du refroidissement direct des produits à la sortie des têtes d'extrusion 1 & 1'. Par exemple, même si l'un ou l'autre des composants en forme de peigne 10 3» 3'» ayant une épaisseur de paroi de 0,3 mm et réalisé en polyéthy-lène de densité élevée, peut être fabriqué en continu à une vitesse de circulation de 30 mètres/minute et davantage, sans que les côtés ou les dents 2, 2", soient soumis à une déformation notable, en conservant une rigidité plane et une surface lisse. Le soudage par 15 fusion réciproque des trois composants en une nappe composite creuse rigide peut être réalisé à la vitesse mentionnée .ci-dessus ou supérieure. Lorsqu'il est nécessaire de fabriquer la npp-ps composite 11 à une vitesse encore plus grande, l'étape de rochauf-20 f.-ve par contact avec les plaques chauffantes 6, 6' peut être remplacée par des moyens de chauffage éloignés tels que dispositifs à infrarouge 16, 16' de la figure 1. Si la capacité thermique de la feuille intermédiaire 9 est suffisante, le réchauffage des extrémités des dents 2a, 2a' peut être supprimé. Cependant, il faut noter 25 que le réchauffage des extrémités des dents par contact avec des plaques chauffantes 6, 61, non seulement favorise et accélère l'effet de fusion et de soudage entre les trois composants 3, 3' et 9» mais -encore contribue à un chauffage correct des composants extérieurs en forme de peigne 3, 3' notamment les dents 2, 2' pour assurer un ef-30 fet de revenu thermique sur ces composants. De cette manière, peut être évitée une déformation de ces composants. Spécialement lorsque la matière de ces peignes est une résine cristalline telle que du polyéthylène, polypropylène ou analogue, le degré de cristallisation et la rigidité de la résine seraient détériorés au cours du refroi-35 dissement direct après extrusion. Les étapes de réchauffage 6 et 6' produisent un effet de revenu qui rétablit la structure cristalline et la rigidité. Ce réchauffage par les moyens chauffants 6 et 6* ou 16 , 16' est donc hautement recommandable. Le cas échéant, les rouleaux 10, 10' peuvent 40 être du type chauffanJ dans ce but. Si nécessaire, des moyens 71 41722 - b - 2115326 chauffants peuvent être disposés dans une zone intermédiaire entre la paire de rouleaux 10, 10' et les plaques de mise à dimension 12, 12' pour augmenter l'effet de revenu. Dans le cas où. sont prévus des parties plus 5 minces dans les peignes 3 ou 3', elles ont nécessairement une vitesse de refroidissement plus rapide que les autres parties et elles peuvent représenter des parties plus cassantes. En conséquence, il est préférable de prévoir des orifices d'extrusion tels qu'on ait une largeur de passage égale pour toutes les parties de manière à 10 extru La caractéristique la plus importante de l'invention réside dans une vitesse extrêmement élevée de formation de la nappe creuse légère composite, ayant une planéité supérieure, des connexions par fusion très solides à tous les joints et un aspect 15 très satisfaisant. Un effet à couleurs multiples peut être obtenu en employant des matières de couleur différente pour les trois composants. Si nécessaire, ces trois composants peuvent avoir des épaisseurs de parois différentes et un ou plusieurs des composants peuvent être réalisés en une matière plastique expansée en mousse. 20 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 71 41722 - 7 - 2115326 REVENDICATIONS . 1°/ Elément de construction composite, creux et léger, en forme de plaque, caractérisé par deux composants en matière thermoplastique en forme de peignes à dents parallèles 5 et une feuille intermédiaire, assemblés de telle manière que les dents du second composant alternent avec celles du premier composant et que la feuille intermédiaire soit disposée en dents de scie sur toutes les pointes d'extrémité des dents, les deux composants en forme de peignes et la feuille intermédiaire étant soudés 10 ensemble par fusion à leurs points de contact pour réaliser une structure unitaire rigide. 2°/ Procédé pour la fabrication d'un élément composite conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on extrude deux feuilles allongées, en forme de peignes, 15 en une matière thermoplastique, à travers deux orifices d'extrusion différents, on refroidit brusquement ces feuilles directement . après l'extrusion, on extrude une feuille intermédiaire de matière thermoplastique à travers un orifice séparé, on dispose les feuilles en peignes en positions décalées longitudinalement de 20 manière à alterner les dents du premier peigne avec les dents du second peigne, on réunit ensemble la première et la seconde feuille en peigne avec la feuille intermédiaire, en une nappe composite creuse rigide en soudant entre eux les trois composants en leurs points de contact, la feuille intermédiaire étant disposée ^5 pour réaliser une structure en dents de scie entre la première et la seconde feuille en forme de peigne. 3°/ Procédé suivant la revendication 2, caractérisé par une étape de réchauffage pour les feuilles qui ont été refroidies après extrusion et avant leur assemblage avec -'0 la feuille intermédiaire.