Brevet FR2214587A1 — publié le 19740819

La présente invention a pour objet un élément indéformable à structure san#dwich, notamment une coquille de siège baquet pour véhicules, comprenant au moins une ame constituée d'une couche de matière poreuse et interposée entre deux couches de recouvrement dont l'une au moins est indéformable. L'invention a également pour objet un procédé pour la fabrication d'un tel élément indéformable. Des éléments du genre précité sont fabriqués de façon connue en amenant à la forme désirée par cintrage une plaque de polystyrène cellulaire recouverte sur l'une de ses faces d'une résine époxy, puis en recouvrant ultérieurement l'autre face d'une matière synthétique et en provoquant le durcissage de cette seconde couche de matière synthétique. La stabilité de conformation de l'élément obtenu, ou si l'on préfère son indéformabilité, dépend de ce fait essentiellement de celle de la seconde couche de matière synthétique, ce qui limite sensiblement son endurance, ou, en d'autres termes, l'importance des efforts qui peuvent être appliqués à cet élément sans le déformer ni l'endommager.Toutes les applications qui requièrent une forte endurance ou une robustesse élevée de l'élément se trouvent de ce fait exclues du champ possible d'application d'un élément fabriqué selon ce procédé connu. On connait par ailleurs des structures en sandwich dont la couche constituant l'âme est réalisée en un matériau cellulaire rigide ou en un matériau en nids d'abeille à base d'aluminium. De tels matériaux se distinguent sans doute par leur poids réduit. Toutefois, la mise en forme d'une structure sandwich incluant en guise d'8me un matériau en nids d'abeille à base d'aluminium s'avère coûteuse du fait qu'il est nécessaire de procéder à un usinage par enlèvement de matière du matériau en nids d'abeille.Une structure sandwich incluant en guise d'ame un matériau cellulaire rigide présente par contre l'inconvénient qu'elle ne permet pas d'atteindre une robustesse comparable à celle que permet d'obtenir un matériau en nids d'abeille à base d'aluminium, ce qui est principalement dû au fait que les couches de recouvrement sont constituées par des couches superficielles compactées du matériau cellulaire lui-m#me. La présente invention se donne pour but de concevoir un élément indéformable à structure sandwich qui soit capable d'absorber et de transmettre des efforts importants, en d'autres termes qui présente une endurance élevée. Ce but est atteint, dans le cas d'un élément comprenant au moins une ame constituée d'une couche de matière poreuse et interposée entre deux couches de recouvrement dont l'une au moins est indéformable, grace au fait que, selon l'invention, la seconde couche de recouvrement est également indéformable et que les deux couches de recouvrement sont rigidement associées l'une à l'autre par une résine synthétique durcie traversant l'âme de part en part. Du fait que les deux couches de recouvrement sont indéformables et sont rigidement liées l'une à l'autre, il est possible d'obtenir pour l'élément ainsi constitué une endurance mécanique élevée. Un tel élément présente en outre, du fait du poids relativement réduit de la couche constituant l'ame, un rapport endurance/poids particulièrement favorable. La matière constitutive de la couche formant l'Ame du sandwich, laquelle doit comporter des cavités suffisamment importantes et en communication les unes avec les autres, a essentiellement pour fonction de fixer en position la résine synthétique non encore durcie pendant le processus de fabrication de l'élémentj ce qui nécessite que cette matière soit elle-même perméable à la résine synthétique liquide. Après durcissement de cette résine synthétique, c'est toutefois essentiellement cette résine elle-m#me qui assure la transmission des contraintes d'une couche de recouvrement à l'autre. Il n'est pas nécessaire que les deux couches de recouvrement se composent chacune d'une couche rapportée sur l'Sme du sandwich. Elles peuvent tout aussi bien etre constituées par la résine synthétique durcie elle-m#me, laquelle traverse complètement l'Ame du sandwich et se trouve concentrée à la surface de cette ame. Ceci présente alors l'avantage que, sans opération de fabrication supplémentaire ni addition d'autres matériaux, l'élément possède une surface rigide dès son extraction hors du moule utilisé pour sa fabrication. En règle générale, toutefois, il est indiqué pour des raisons d'endurance, de renforcer les couches de recouvrement constituées en résine synthétique, par exemple au moyen de fibres de verre ou de carbone. Ce dernier type de fibres permet d'obtenir une robustesse parti culierement élevée de l'élément. Il est cependant également possible d'obtenir une endurance très élevée si l'on rapporte sur la couche constituant l'ame une matière de recouvrement particuliè rement robuste, par exemple une t81e au titane emboutie selon la forme désirée pour l'élément. Il est naturellement aussi possible de prévoir des formes d'exécution dans lesquelles la matière de recouvrement rapportée sur la couche constituant l'ame présente une robustesse moindre que par exemple celle de la t81e au titane. L'invention se donne également pour but de concevoir un procédé qui rend possible une fabrication particulièrement simple de l'élément selon l'invention. Ce but est atteint, dans un procédé de fabrication dans lequel la structure sandwich reçoit la forme désirée avant que l'on procède au durcissement de la résine synthétique, glace au fait que,selon l'invention, la couche constituant l'tme est imprégnée- au moyen de résine liquide et qu'avant de procéder à la mise en forme une partie de la résine synthétique est appliquée contre les couches de recouvrement encore déformables par traversée d'une zone de compression. On est ainsi assuré que, après durcissement, la résine synthétique constitue une bonne liaison endurante entre les deux couches de recouvrement, ceci indépendamment de la forme donnée à l'élément, puisque la distribution de la résine synthétique s'effectue déjà-avant la mise en forme de cet élément. Un tel procédé permet en outre de façon simple de réaliser des éléments dont les couches de recouvrement sont constituées en résine synthétique. Ce procédé suppose sans doute l'emploi d'une matière élastiquement comprimable pour la réalisation de la couche constituant l'ame du sandwich. Du fait cependant que c'est essentiellement à des matériaux cellulaires que l'on peut faire appel pour la réalisation de l'ame du sandwich, cette nécessité de prévoir une Ame élastiquement comprimable ne restreint guère le champ d'application du procédé selon l'invention. En outre, une Ame réalisée en une matière élastiquement comprimable présente l'avantage de permettre la ré alisation d'écartements variés entre les deux couches de recouvrement, ceci en comprimant plus ou moins la couche constituant l'âme. L'existence d'une compressibilité élastique est enfin particulièrement avantageuse en ce qu'elle favorise l'imprégnation de l'ame par la résine, ainsi que le dosage de la teneur en résine de la couche constituant l'ame. En dehors des matériaux cellulaires mous, on peut recourir, pour la réalisation de la couche constituant l'Ame, également par exemple à de la laine de perlon comprimee, à du feutre de laine, ou encore à des tissus métalliques. Comme couche de recouvrement peut être avantageusement employé un tissu, par exemple un tissu de fibres de verre, du fait que celui-ci est d'une manipulation aisée et présente une endurance élevée comparativement à son poids. Mais on peut tout aussi bien recourir, par exemple, à des mèches de verre. De telles matières ne sont avantageusement appliquées sur la couche constituant l'ame qu'après l'imprégnation de cette dernière, mais au plus tard lors de son introduction dans la zone de compression. Si la réaction élastique de la matière constitutive de l'amie du sandwich s'avère insuffisante, on peut accélérer sa remise en forme après passage dans la zone de compression en appliquant soit une dépression sur la surface extérieure du sandwich, soit une compression sur la matière constitutive de l'ame. Il est avantageux de faire pénétrer la résine synthétique dans la matière constitutive de l'ame au moyen d'une imprégnation de cette matière par la résine liquide. Il est toutefois également possible de recourir à une application de la résine par projection. En pareil cas, il-est également et facilement possible d'employer une résine pulvérulente. Une répartition uniforme de la résine synthétique liquide dans la couche constitutive de l'Ame du sandwich, ainsi que le dosage de la teneur désirée en résine, peuvent avantageusement s'effectuer au cours de la traversée de la zone de compression. L'invention sera à présent décrite plus en détail à propos d'une forme de réalisation d'un élément conforme à l'invention, ainsi que d'un dispositif pour la fabrication d'un tel élément, la description qui suit n'étant donnée qu'à simple titre illustratif et se référant aux dessins ci-annexés, en les quels : La figure 1 représente en coupe longitudinale schématique un dispositif pour la mise à exécution du procédé selon l'invention, ainsi qu'une partie du moule y associé La figure 2 illustre en représentation perspective un élément conforme à l'invention La figure 3 est une coupe transversale prise selon la ligneIII-IN de la figure 2. Pour la réalisation d'un élément 16, dans exemple de réalisation représenté une coquille pour siège baquet de véhicule automobile,# on réalise tout d'abord une structure sandwich désignée dans son ensemble par le repère numérique 1, cette structure se composant de deux couches de recouvrement 2 et 3 ainsi que d'une couche 4 constituant l'âme du sandwich et interposée entre les deux précédentes.Comme couches de recouvrement 2 et 3 sont utilisés, dans l'exemple de réalisation représenté, des tissus de fibres de verre, tandis que la couche 4 constitutive de l' & e du sandwich est constituée d'un matériau cellulaire mou et élastiquement comprimable, c'est-à-dire d'un matériau qui. se laisse comprimer sous l'effet d'une pression et se dilate à nouveau pour retrouver sa forme initiale une fois que cette pression est supprimée. Dans l'exemple de réalisation représenté, la couche 4 constitutive de l'fume aussi bien que les couches de recouvrement 2 et 3 sont imprégnées au moyen d'une résine synthétique liquide. Après durcissement, cette résine synthétique lie rigidement l'une à l'autre les deux couches de recouvrement, les maintient ainsi que la couche constitutive de ltSme dans la forme désirée, et procure en outre à l'tme des caractéristiques de rigidité. Pour réaliser la structure sandwich 1, la couche 4 constitutive de-l'ame est amenée sous la forme d'un tapis 4' de matériau cellulaire à un dispositif de fabrication désigné dans son ensemble par le repère numérique 5. Le dispositif 5 comporte un bac 6 à résine, lequel est empli d'une résine synthétique liquide durant les opérations de fabrication. Le tapis 4' de matériau cellulaire est, comme représenté sur la figure, amené-à traverser le bac à résine 6 pour s'y imprégner de résine synthétique. A l'entrée du tapis 4' de matériau cellulaire dans le bac à résine 6 est disposé un premier jeu de rouleaux presseurs 7, entre lesquels est ménagé un intervalle dans lequel le tapis 4' de matériau cellulaire doit s'engager. Cet intervalle est réglé de telle sorte que ce tapis 4' de matériau cellulaire s'y trouve comprimé. Pour le maintenir comprimé jusqu a ce qu'il plonge dans le bac à résine 6, ainsi que pour le dévier vers le bas en direction de ce bac à résine, un rouleau supplémentaire 8 est disposé parallèlement aux rouleaux presseurs 7, ce rouleau supplémentaire formant avec le rouleau presseur inférieur 7 un intervalle de pressage et déviant en outre vers le bas le tapis 4' à sa sortie de l'intervalle ménagé entre les. deux rouleaux presseurs J. Après sa pénétration dans le bac à résine 6, le tapis 4' de matériau cellulaire se dilate à nouveau, se remplissant ainsi de résine en un laps de temps très court. Le tapis 4' de matériau cellulaire peut, pour cette raison être rapidement extrait du bac à résine 6. A cet effet est prévue, dans la zone de sortie de ce bac, une surface déflectrice qui s'étend parallèlement au rouleau supplémentaire 8. Après sa sortie du bac à résine 6, le tapis 4' de matériau cellulaire est amené à une seconde paire de rouleaux presseurs. Dans l'intervalle ménagé entre ces deux rouleaux presseurs 10 sont également introduites deux bandes de tissu de verre 2' et 3',lesquelles se déroulent à partir de bobines 12 et 13 et sont respectivement appliquées par en-dessus et par endessous sur le tapis 4' de matériau cellulaire après la sortie de ce dernier du bac à résine 6. Dans la forme de réalisation représentée, le rouleau presseur supérieur 7 joue simultanément le rle de rouleau de renvoi pour la bande de tissu de verre 2' destinée à constituer la couche de recouvrement 2. Les deux rouleaux presseurs 10 expriment une partie de la résine hors du tapis 4' de matériau cellulaire, ce qui provoque l'imprégnation des bandes de tissu de verre 2' et 3' par cette résine. La résine excédentaire est recueillie sur les rouleaux presseurs. L'intervalle ménagé entre les rouleaux presseurs 10 est réglé de manière à ce que la teneur en résine de la couche 4 constituant l'ame du sandwich possède la valeur désirée lorsque les bandes 2', 3' et 4' quittent les rouleaux presseurs 10 et que la structure sandwich 1 est prête pour un complément d'élaboration. Ainsi que le montre la figure, le tapis 4' de matérieu cellulaire se dilate à nouveau après sa sortie hors des rouleaux presseurs 10. Dans l'exemple de réalisation représenté, les diverses bandes sont introduites dans le dispositif 5 selon des directions sensiblement horizontales. Un tel agencement est surtout avantageux dans le cas où la couche constitutive de blâme du sandwich est réalisée en un matériau à cellules fines. Il est toutefois pareillement possible d'agencer le dispositif de telle manière que le tapis puisse y etre introduit selon une direction verticale. La structure sandwich 1 ainsi constituée est alors introduite dans un moule 15 en deux éléments qui fait partie d'une presse de constitution classique, non représentée.Les deux éléments du moule 15 n'ont pas -seulement pour fonction de servir d'appuis par l'intermédiaire de leurs parois à la structure sandwich 1 et de lui imposer ainsi la conformation que doit présenter la coquille 16 que l'on se propose de fabriquer, mais également de comprimer la structure sandwich dans les zones où doit être obtenue une moindre épaisseur de paroi ou une compacité accrue. L'adaptation à la conformation désirée de l'élément à fabriquer ainsi que le réglage de l'épaisseur de paroi de la structure sandwich ne soulèvent aucune difficulté en raison de la déformabilité élastique de-la couche 4 constituant l'ame du sandwich. Pour éviter d'éventuelles inclusions d'air, le pressage de la structure sandwich 1 dans le moule 15 est effectué sous vide. Le moule 15 peut entre prévu chauffant pour le cas où sont employées des résines thixotropes, ou encore lorsque le durcissement doit etre accéléré. Après durcissement de la résine, la coquille 16 fabriquée à partir de la structure sandwich 1 peut être extraite du moule. Elle se distingue par son indéformabilité ainsi que par sa robustesse élevée comparativement à son poids. REVEND ICAT IONS 1. Elément indéformable à structure sandwich, notamment coquille de siège baquet pour véhicules, comprenant au moins une Ame constituée d'une couc#he de matière poreuse et interposée entre deux couches de recouvrement dont l'une au moins est indéformable, caractérisé par le fait que la seconde couche de recouvrement est également indéformable et que les deux couches de recouvrement sont rigidement associées l'une à l'autre par une résine synthétique durcie traversant l'ame de part en part. 2. Elément selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte des zones d'écartement varié entre les deux couches de recouvrement et que la densité de la couche constituant I'ame est plus élevée dans les zones de faible écartement que dans celles de fort écartement. 3. Elément selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la couche constituant l'Ame est composée d'un matériau cellulaire de type connu, imprégné de résine synthétique. 4. Elément selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par Le fait qu'au moins l'une des deux couches de recouvrement est en une résine synthétique. 5. Elément selon la revendication 4, caractérisé par le fait que cette couche de recouvrement contient des inclusions de renforcement, par exemple des fibres de verre ou de carbone. 6. Elément selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'au moins l'une des cou- ches de recouvrement est rapportée sur la couche constituant l'ame et est composée d'une matière de forte robustesse. 7. Procédé de fabrication d'un éliment selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la structure sandwich reçoit la forme désirée avant que l'on procède au durcissement de la résine synthétique, caractérisé par le fait que la couche constituant l'amie est imprégnée au moyen de résine liquide et qu'avant de procéder à la mise en forme une partie de la résine synthétique est appliquée contre les couches de recouvrement encore déformables par traversée d'une zone de compression. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les couches de recouvrement constituées d'une matière capable d'absorber#la résine synthétique liquide ne sont appliquées sur la couche constituant l'ame qutaprès imprégnation de cette dernière, mais au plus tard lors de son introduction dans la zone de-compression. 9. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé par le fait qu'après la traversée de la zone de compression par la structure sandwich on soumet l'une au moins des couches de recouvrement à une dépression. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait qu'après la traversée de fa zone de compression par la structure sandwich on soumet la couche constituant l'âme à une surpression.