Brevet FR2134015A1 — publié le 19721201

i 2134015 La présente invention a pour objet une structure composite à partir d'une feuille ondulée et d'une feuille plane, en matière thermoplastique, assemblées par conjugaison des formes, un procédé et un dispositif permettant la fabrication 5 de telles structures. Par la liaison entre une feuille ondulée et une feuille plane en plusieurs points de leurs surfaces de contact, on obtient une structure composite ayant un moment d'inertie élevé et une rigidité à la flexion correspondante. 10 On connaît des structures à partir de feuilles ondulées et de feuilles planes, dans lesquelles les profils peuvent avoir des formes différentes, par exemple la forme d'un triangle, d'un trapèze,sinusoïdale ou de palplanche et que l'on utilise dans une large mesure, par exemple dans des échangeurs 15 de chaleur et des tours de lavage. Dans les structures connues, les feuilles sont assemblées par collage, soudage ou rivetage. Le collage présente des inconvénients car l'application de la colle est compliquée, le temps de durcissement ne permet qu'une faible vitesse de production et l'appareillage 20 requis est coûteux. En outre, les points de collage ne sont souvent pas résistants aux solvants. La fabrication de structures à partir de feuilles thermoplastiques par soudage à chaud par conduction a l'inconvé-. nient que la vitesse de fabrication est essentiellement limitée 25 par le temps de chauffage et de refroidissement nécessaire. La soudure haute-fréquence n'est possible que dans le cas de matières thermoplastiques ayant un haut facteur de perte diélectrique et l'appareillage requis est compliqué. L'assemblage par rivetage nécessite non seulement 3 0 des éléments de liaison additionnels, à savoir les rivets, mais encore un perçage précis des parties à assembler et une insertion compliquée des rivets individuels, ce qui prend beaucoup de temps. Une étanchéité sûre des assemblages rivetés n'est assurée que dans la mesure où des phénomènes de fluage dans la zone de rivets ne '35 diminuent pas la résistance et 1'étanchéité après la fin du rivetage. Eu égard aux inconvénients des procédés mentionnés ci-dessus, on ne peut fabriquer que des structures ayant des dimensions relativement petites. i+O On peut éviter les inconvénients ci-dessus si l'on 72 14174 2 2134015 fabrique les structures à partir de feuilles thermoplastiques par assemblage par conjugaison de formes. Les structures conformes à l'invention sont caractérisées par le fait que la feuille ondulée et la feuille 5 plane sont assemblées par conjugaison des formes au moyen de plusieurs renfoncements en contredépouille, fermés sur eux-mêmes et disposés à distance l'un de l'autre, dans les feuilles. Le nombre des liaisons individuelles par unité de surface peut être choisi 2 volonté selon les exigences de 10 rigidité des structures finies. Comme matières pour la fabrication des structures conformes à l'invention, on peut utiliser avantageusement des matières thermoplastiques qui se signalent par une haute résistance et de bonnes propriétés de moulage, par exemple le 15 chlorure de polyvinylej le poly-éthylène, le polypropylène, le polystyrène, des polyoléfines chlorés, ainsi que leurs mélanges, des polycarbonates, des polymethacrylates et des matières analogues. Grâce à l'assemblage par conjugaison des formes 20 conforme à l'invention, l'utilisation d'éléments ou d'agents de liaison additionnels est rendue superflue. La liaison est stable et étanche. Des essais effectués avec des feuilles en PVC ayant une épaisseur de 250 microns avec des renfoncements circulaires d'un diamètre de 6 mm ont présenté une résistance au cisaille-25 ment cte 8 à 10 kg par liaison. La disposition des liaisons individuelles à distance l'une de l'autre permet la fabrication de structures dont la rigidité de forme est adaptée à l'application envisagée, de sorte que l'on peut choisir une forme d'exécution particulière-3 0 ment économique pour chaque application. Les renfoncements et les contredépouilles peuvent être d'une forme quelconque. Préférence est donnée toutefois à un renfoncement en contre-dépouille ayant une section transversale circulaire, étant donné que dans ce cas les conditions de sollicitation des feuilles 35 lors de l'assemblage sont les plus favorables. De plus, un tel mode de réalisation des liaisons individuelles présente des avantages quant u la construction des outils pour la fabrication des structures. La présente invention a également pour objet un *40 procédé de fabrication de structures à partir d'une feuille 72 14174 3 2134015 ondulée et d'une feuille plane, en matière thermoplastique, caractérisé en ce que l'on produit, par emboutissage profond, dans les surfaces de contact des deux feuilles, des renfoncements de forme égale et que l'on refoule ensuite les renfoncements pour 5 obtenir des contredépouilles et ainsi un assemblage par conjugaison des formes. L'emboutissage commun des feuilles aux emplacements de liaison assure un emboîtement parfait des renfoncements et l'obtention, lors du processus de refoulement qui suit immédia-10 teruent l'emboutissage, de contredépouilles exactes dans les parois des renfoncements. Une conjugaison de formes exacte des renfoncements et des contredépouilles est indispensable pour l'obtention d'un assemblage solidej ayant une résistance élevée. Pour améliorer les propriétés de formage des feuilles en matière 15 thermoplastique,elles peuvent être chauffées a la température généralement utilisée dans le formage S chaud. Le procédé conforme à l'invention permet une vitesse de production élevée et par conséquent économique. Dans une installation pilote, on a pu obtenir ainsi, par exemple, une vitesse de fabrication de 20 10 m/mn. Dans une installation de production, cette vitesse peut encore être augmentée considérablement. L'invention a également pour objet un dispositif pour la fabrication des structures composites à partir d'une feuille ondulée et d'une feuille plane en matière thermoplastique, 25 ce dispositif comprenant un outil à roulement constitué par au moins un disque ou un rouleau à matrices dont le profil correspond aux ondulations de la feuille et qui sont pourvues d'evide-ments munis de contre-poinçons flottants, et par au moins un disque a poinçons , un serre-flan étant monté entre les matrices 30 et les poinçons. Un autre mode de réalisation du dispositif pour la fabrication des structures à partir d'une feuille ondulée et d'une feuille plane en matière thermoplastique est caractérisé en ce que le dispositif est constitué par une plaque de matrice 3 5 dont le profil correspond aux ondulations de la feuille ondulée et qui présente des évidements munis d'un contre-poinçon flottant et par une plaque a poinçons sur laquelle un serre-flan est fixé élastiquement. La description qui va suivre en regard du dessin H0 annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre 72 14174 2134015 comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en perspective d'une structure composite conforme à l'invention. Les figures 2a, 2b et 2c illustrent schématiquement 5 l'outil d'emboutissage et de refoulement et montrent les phases successives du processus d'exécution d'une liaison. La figure 3 représente un dispositif fonctionnant en continu pour l'exécution d'un assemblage par conjugaison de formes. 10 La figure 4 représente, schématiquement, un dispositif permettant a la fois la production des ondulations de la feuille et la fabrication des structures conformes à l'invention. La figure 5 est une coupe longitudinale d'un dispo-15 sitif fonctionnant à cadence continue répétée et La figure 6 est une vue en coupe d'un tel dispositif. La structure représentée dans la figure 1 est constituée par une feuille ondulée en forme de palplanche (1) 20 qui est reliée à la feuille (2) par des liaisons par conjugaison de formes (3). L'outil pour réaliser un tel assemblage comprend une matrice et un moule Eiâle. La matrice présente des évidements dans lesquels sont disposés des contre-poinçons flottants (M-) attachés par des ressorts de pression (5). Le moule mâle est 25 pourvu de poinçons (9) pour l'emboutissage profond des feuilles. L'emboutissage est réalisé de la manière suivante : les feuilles sont maintenues en position par la matrice et le moule mâle, le poinçon (9) produit un renfoncement dans les deux feuilles tout en repoussant le contre-poinçon (4) contre le ressort de 30 pression (5). Lors du retrait du poinçon (9), le contre- poinçon (H) suit et refoule le renfoncement d'une manière telle qu'il se forme des contredépouilles. Il va de soi que le contre-poinçon (H) peut être actionné également par des moyens pneumatiques ou hydrauliques. 35 Dans le cas d'un dispositif à fonctionnement continu, la feuille ondulée (1) et la feuille plane (2) passent par un outil à roulement (figure 3) comprenant un moyeu (8) à poinçons radiaux (9) qui est monté sur l'arbre (10). Dans la zone d'en-grcnement, les poinçons (9) plongent dans les évidements des ■+0 nervures (6) , dans lesquels sont disposés les contre-poinçons (H) 72 14174 5 2134015 et en ressortent a nouveau. Les nervures sont montées sur le rouleau à matrices (11). La feuille ondulée (1) et la feuille plane (2) sont introduites conjointement dans la zone d'engrène-ment de l'outil. Le serre-flan (12) fixé de manière élastique 5 est muni d'une fente et presse les feuilles contre la matrice. Les poinçons (S) emboutissent des renfoncements en forme de petits godets, qui sont comprimés par les contre-poinçons élastiques (4) contre le serre-flan (12) lorsque les poinçons ressortent, en formant par refoulement des contredépouilles et 10 réalisant ainsi l'assemblage par conjugaison ae formes. On peut considérablement réduire les frais d'appareillage si l'on combine l'outil pour onduler la feuille (1) avec l'outil produisant les liaisons par conjugaison de formes. La matrice pour ces liaisons peut alors, en même temps, servir 15 d'outil pour produire les ondulations dans la feuille (1). A cet effet, on fait passer la feuille du rouleau (13) aux rouleaux d'alimentation (14) et (15) qui confèrent â la feuille la vitesse d'entrée nécessaire à l'aide d'un entraînement (non-représenté). La feuille traverse ensuite une zone de chauffage 20 dans laquelle des radiateurs réglables (17) la chauffent à une température constante. La feuille est saisie par le cylindre profilé (18) et le rouleau à matrices (11) et est ondulée. Du côté de la sortie du cylindre profilé (18) et du rouleau à matrices (11), 25 la feuille plane (2) est retirée du rouleau (1b). Elle traverse conjointement avec la feuille ondulée (1) une zone de chauffage (19). Le serre-flan (12) Lvite le soulèvement de la structure du rouleau à matrices (11). Après l'assemblage par conjugaison de formes, on peut border les structures au moyen de disques de 30 séparation (2 0). On peut également produire les structures conformes 5 l'invention avec un dispositif a cadence continue (Figures 5 et 8). Ce dispositif comprend une plaque de moule mâle (21) dans laquelle sont disposés les poinçons (S). La plaque 3 5 â matrices (22) avec les nervures (6) est fixée sur une traverse mobile (23). Dans les nervures sont disposés les contre-poinçons (4) et les ressorts (5) reliés à ceux-ci. Lntre les nervures (6) et la plaque (21) , est fixé elastiquement sur la plaque (21) une plaque serre-flan (24). La traverse (23) permet des mouve- 4 0 ments de levage, le centrage de la traverse s'effectuant au 72 14174 6 2134015 moyen des guides (25). Les dispositifs décrits ci-dessus permettent la fabrication de structures de grande longueur sans soudures. La largeur de ces structures n'est limitée que par la largeur 5 des feuilles disponibles. On peut utiliser des matières plastiques différentes pour les feuilles ondulées et pour les feuilles planes et on peut mettre en oeuvre des feuilles de différentes épaisseurs, ce qui peut présenter un avantage selon l'application des structures en question. Des exigences chimiques diffé-10 rentes sur les deux côtés d'une structure finie peut nécessiter, par exemple, le choix de différents matériaux. L'utilisation de feuilles en matériaux et épaisseurs différents, permet d'obtenir des structures ayant des propriétés optimales à l'égard des sollicitations mécaniques différentes possibles, par exemple 15 de résistance à des contraintes prépondérantes de flexion ou de pression. Les structures composites à partir d'une feuille ondulée et d'une feuille plane en matière thermoplastique se prêtent à la fabrication de lits bactériens pour l'épuration 20 biologique des eaux usées. Si l'on fait ruisseler les eaux usées sur les lits percolateurs, elles s'écoulent sur leur surface. Il se forme I la surface,avec une bonne aération, une culture biologique constituée essentiellement de bactéries. Les produits de métabolisme formés lors de la dégradation des 25 impuretés des eaux usées sont entraînées par le liquide. Jusqu'à présent, on a utilisé, dans la plupart des cas, pour les lits bactériens dans les installations d'épuration des eaux usées, des couches de lave ou d'autres formations détritiques. 30 Les lits bactériens en matière plastique se signalent par des avantages considérables. Par une sélection appropriée de leur profil, on peut obtenir une surface très grande par unité de volume. Ces lits de grande efficacité présentent les avantages suivants : les passages rectilignes 35 assurent une bonne aération même dans le cas de lits très épais. Contrairement aux couches de scories de lave, l'engorgement dû ù des cultures détachées est évité. Pour fabriquer les lits percolateurs avec des structures conformes à l'invention, elles sont simplement enroulées. Ln comparaison des lits 40 percolateurs utilisés jusqu'à présent et constitués par des 72 14174 7 2134015 éléments en matière plastique façonnés sous vide* la structure enroulée ne nécessite pas des dispositifs de serrage ou de fixation particuliers. De plus, plusieurs structures enroulées peuvent être superposées sans grille intermédiaire. La fabrica-5 tion extrêmement simple des structures enroulées et les frais de montage réduits constituent des avantages économiques sensibles pour la construction de colonnes de percolateurs pour les installations d'épuration des eaux usées. Grâce a leur module d'élasticité élevé, les feuilles en PVC rigide sont particuliè-10 rement économiques pour la construction de lits percolateurs. Les structures conformes à l'invention peuvent aussi être utilisées dans la construction de bâtiments comme panneaux de revêtement, barrières de vapeur et couches d'isolement. Par exemple, les toits de compensation de température 15 doivent être pourvus de barrières de vapeur et des couches de compensation de la pression de vapeur. Une structure conforme à l'invention remplit les deux fonctions si l'on choisit la feuille plane plus large que la feuille ondulée. Dans ce cas, les bords plans qui dépassent peuvent être collés de manière que 20 toute la surface du toit, indépendamment de la direction de pose, soit recouverte d'un système de passages communiquant avec l'air extérieur. 72 14174 8 2134015 REVENDICATIONS 1. Structure composite à partir d'une feuille ondulée et d'une feuille plane, en matière'thermoplastique, assemblées par conjugaison des formes, caractérisée en ce que les 5 liaisons par conjugaison des formes sont formées par des renfoncements en contredépouille, fermés sur eux-mêmes, disposés à distance l'un de l'autre. 2. Procédé de fabrication de structures à partir d'une feuille ondulée et d'une feuille plane, en matière 10 thermoplastique, caractérisé en ce que la feuille ondulée et la feuille plane sont soumises en commun à un emboutissage profond sur leurs surfaces de contact pour y former des renfoncements que l'on refoule ensuite pour obtenir la liaison par conjugaison des formes. 15 3. Dispositif pour la fabrication de structures à partir d'une feuille ondulée et d'une feuille plane, en matière thermoplastique, caractérisé en ce qu'il comprend un outil de roulement constitué par au moins un disque ou rouleau à matrices dont le profil correspond au profil de la feuille 20 ondulée, et qui présente des évideir.ents pourvus de contre-poinçons flottants, et par au moins un disque de moule mâle a poinçons, et en ce qu'entre la matrice et le moule mâle est disposé un serre-flan. 4. Dispositif pour la fabrication de structures à 25 partir d'une feuille ondulée et d'une feuille plane, en matière thermoplastique, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque à matrices dont le profil correspond au profil de la feuille et qui présente des évidements pourvus de contre-poinçons flottants, et une plaque de moule mâle à poinçons sur laquelle un serre-3 0 flan est fixé élastiquement.