Brevet FR2201179A1 — publié le 19740426

L'invention concerne un procédé de fabrication de structures en matières plastiques telles que polyester armé. Elle consiste à réaliser une structure à double courbure en assemblant des alvéoles élémentaires fabriquées tout d'abord en grande série et convenablement assemblées. L'utilisation de structures en polyester armé est connue, en utilisant un gabarit sur lequel on applique des nappes de fibres de verre en tissu ou en desordre, les nappes étant alternées avec des applications de résine les pénétrant et durcissant l'ensemble. Mais ce procédé réalise des structures uniformes sans renforts s'opposant efficacement à la flexion. La résistance à la traction ou a la compression est suffisante avec des couches minces, mais non la résistance a la flexion et au phénomène de flambement. Dans le procédé classique, on est donc conduit a des epaisseurs importantes pour résister à la flexion et au flambement, epaisseurs surabondantes pour les autres efforts et conduisant à des poids excessifs et à des prix prohibitifs en matière première. La présente invention apporte un procédé de fabrication permettant de réaliser des structures relativement minces dont la rigidité est assurée par un réseau de nervures aussi serré que nécessaire. Les alvéoles pourront être découpées dans une structure "nid d'abeille", fabriquees en feuilles par emboutissage en sortie de fabrication, et découpage ; ou par formation sous vide, selon le type de matiere plastique utilisé. Les alvéoles pourront être de diverses formes telles que, carrées, triangulaires, en losanges, hexagonales. Les deux premiers types seront utilisés de préférence à cause de leur proprieté de permettre des assemblages "linéaires", à deux directions pour le carré ou le losange, a trois directions pour le triangle (figures 1 et 2). Sur un gabarit plan, les assemblages "linéaires" dessineraient des lignes droites en réseau double ou triple. Il est bien connu qu'aucun assemblage d'éléments identiques de petites dimensions, de forme carrée ou triangulaire, n'est géométriquement possible sur des surfaces à double courbure. Néanmoins, sur de telles surfaces, il est possible de tracer géométriquement des réseaux de lignes se coupant à 60 degrés, ou orthogonalement. Dans le second cas, on dessinerait ainsi des rectangles curvilignes plus ou moins proches du carré selon la valeur des deux courbures principales en chaque point. Par rapport à un tel schéma géométrique théorique, il est possible selon l'invention, d'inscrire un alvéole dans chaque rectangle curviligne en le centrant au mieux, et de paver ainsi d'alvéoles un gabarit à double courbure, en laissant ainsi entre eux et en tous sens des intervalles de largeur variable. Tout l'art d'un tel pavage consiste à disposer les alvéoles en cherchant à minimiser les variations irrégulières des intervalles. D'innombrables retouches seraient nécessaires, mais selon l'invention, on pourra se contenter d'une distribution imparfaite. Selon un premier mode d'utilisation des alvéoles conformes à l'invention, celles-ci seront assemblées d'abord en ligne en les reliant d'une manière imparfaite permettant une certain. déformation élastique, soit des parois de l'alvéoles soit du lien d'assemblage tel que pince à ressort, agrafe, cheville souple, etc... Un e première ligne {'alvéoles étant placée et fixée au gabarit par des moyens élémentaires connus tels -qu'en- duit adhésif provisoire, une deuxième ligne ser a placée en contact avec la première, et tendue plus ou moins pour que presque partout les alvéoles de la deuxième ligne se situent sensiblement orthogonalement à celles de la première. On pourra à ce moment relier les deux lignes d'alvéoles entre elles par les mimes moyens élastiques, et cela au moins aux extréiités de la nouvelle ligne ; l'ensemble de la ligne adhérant au gabarit par les moyens élémentaires déà dits.Des lignes successives adjacentes pourront ainsi être pacées, chacune étant ajustée élastiquement à ses extrémités. En ajustant chaque nouvelle ligne, on constatera que pour conserver au déplacement transversal un caractère orthogonal, il est nécessaire de ne pas laisser les lignes d'alvéoles au contact absolu mais de prévoir des cales d'épaisseur variable à interposer entre les alvéoles homologues de deux lignes adjacentes. Selon l'invention, il est donc possible de concilier l'utilisation d'un ensemble d'alvéoles identiques avec des écarts variant avec la courbure en chaque point en choisissant des cales de dimensions variables, telles que des fragments de tissu de verre ou de plastique repliées en épaisseur convenable. Selon un autre mode de mise en place des alvéoles, on opère sur le gabarit un tracé préalable, ou bien on appuie contre la première rangée d'alvéoles des bandes formant cale d'épaisseur que l'on retire lorsque la rangée d'alvéoles est collée sur la première paroi de la structure. Un première réseau de lignes peut etre dessiné arbitrairement en observant un écart minimum supérieur au coté de l'alvéole. Un tra(té de lignes orthogonales se fait ensaite à vue en respec tant la même condition de proche en proche, Un tel tracé peut être rendu indélébile sur le gabarit pour des fabrications succes sives. Les alvéoles peuvent alors être posées très rapidement dans les cases préparées, maintenues par une couche adhésive. Des fibres continues de textile, de verre, de carbone, de métal, indépendantes ou réunies en faisceaux torsadés ou droits de section circulaire, rectangulaire, carée, etc..., sont alors placées dans toutes les lignes des deux réseaux orthogonaux. La résine y est ensuite coulée puis applique à l'extérieur des alvéoles en y alternant des nappes déformables de tissu açipli- quées selon le procédé connu. Le premier réseau de lignes précité, au lieu d'être arbitraire est, de préférence, approprié au problème technique particulier. On prend, par exemple, les l'lignes d'eu horizontales pour une carène, mais leurs trajectoires orthogonales ne sont pas des "couples", n'étant pas des courbes planes verticales. On peut aussi prendre des traJectoires inclinées croisées à 600 travaillant longitudinalement en traction plutôt qu'en flexion. Le support des alvéoles peut être enlevé ou laissé en place, il concourt à la résistance de la structure dans le cas de double paroi-alvéoles en nid d'abtlles. Les structures obtenues selon l'invention peuvent être concaves ou convexes, parrapport à leur face nervurée opposée. On voit que pour conserver une épaisseur matérielle aux nervures, les alvéoles doivent avoir une pente convenable de leurs parois, selon les courbures maxima à obtenir. Les figures 1 et 2 représentent schématiquement un assemblage triangulaire sur gabarit plan, et un assemblage carré, ou losanges La figure 3 représente schématiquement un réseau de lignes orthogonales sur un gabarit à foule courbure. La figure 4 représente tros alvéoles en tronc de pyramide, jointives, et La figure 5 la coupe d'un noeud de nervures en li. Sur cette figure, on voit que la courbure du gabarit rapproche les parois des alvéoles adJacentes, et diminue donc l'épaisseur des nervures résultantes. Les alvéoles pressentent des surfaces latérales obliques 1, obliques de préférence, un fond 2 et une surface d'appui 3 qui facilite leur mise en place en assurant à la fois un minimum d'épaisseur de l'extrémité des nervures, et tout d'abord la mise en place sur la gabarit avec adhésif. La surface de la structure est celle des fonds 2 après remplissage des intervalles. L'invention concerne une grande diversité d'applications, telles que citernes, containers, bateaux, bStiments... A titre de variante de réalisation, le gabarit constitué par des moyens élémentaires connus, à l'aide de membrures par exemple, peut être entièrement revêtu d'une première peau nlastique 4 (figure 5) sur laquelle seront collées des alvéoles B découpées dans des structures épaisses et classiques en "nid d'abeilles" faites en carton imprégné, en aluminium, ou autre matériau léger. Elles auront, par exemple, la forme de losanges (figures 1 et 5), et des nappes de fils seront déposées alternativement dans les deux sens des rainures (figure 5), avec imprégnation de résine, une nouvelle peau 5 est enfin constituée. La présente variante consiste en ce que la structure est en sandwich entre deux peaux enfermant entre elies les nervures constituées par l'empilage des rubans, et les losanges de nid d'abeilles. De plus, une telle structure n'est pas nécessairement détachable. Elle peut rester essentiellement rattachée au gabarit lorsque celu-ci a été prévu pour en être revêtu et constituer un seul obJet avec elle. C'est le cas, par exemple, d'application à des embarcations. Les descriptions précédentesne sont données qu'à titre d'exemples, et l'invention couvre d'autres variantes réalisées dans le même esprit de structuration alvéolée. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de structures en plastique renforcé présentant une surface à double courbure, caractérisé par la présence d'au moins un réseau de nervures, obtenues en plaçant sur un gabarit des alvéoles identiques presque jointives, de légers intervalles entre eux dessinant au moins un réseau de lignes, lesdits alvéoles ayant des parois faiblement inclinées, eles espaces linéaires entre les parois étant remplis de fibres de verre ou rubans et de résine, des nappes de tissu de verre imprégnees de plastique constituant finalement la surface extérieure voulue revêtue intérieurement des lignes de nervures. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par deux réseaux de nervures, les alvéoles ayant une forme de pyramide tronquée à base carrée. 3 - Procéde selon la revendication 1, caractérisé par trois réseaux de nervures, les alvéoles ayant une forme de pyramide tronquée à base triangulaire. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par un reseau de nervures discontinues, les alvéoles ayant une forme de pyramide tronquée à base hexagonale. 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par deux réseaux de nervures, les alvéoles étant découpées en losanges dans des structures en nid d'abeille. 6 - Structures en plastique renforcé, réalisées conformément au procédé précédent. 7 - Structures sandwich caractérisées par deux peaux de tis sus de verre plastifiées des nervures conformes à la revendication découpées 1 et des alvéoles/dans des structures en nid d'abeille enfermées entre les nervures et les deux peaux. 8 - Embarcations dont la coque est constituée selon la revendication 7.