Brevet FR2251773A1 — publié le 19750613

La présente invention est-relative aux matériaux dtSme l structure nouvelle en nid d'abeille destines R être utilisés pour absorber l'énergie cinétique, ainsi qutR un procédé de fabrication inhérent. L'utilisation des matériaux en nid d'abeille destinés d absorber les chocs mécaniques est bien connue dans la techni que-. Lesdits matériaux en nid d'abeille présentent-une résistance extremement élevée à la compression dans le sens des cellules, à savoir de façon-perpendieulaire à la surface du nid d'abeille, et lorsqu'ils sont soumis t-l'écrasement dans le sens précité ils s'avèrent aptes absorber une énergie cinétique considérable.Le rapport poids/résistance desdits matériaux les rend idéals pour protéger les articles contre les chocs métalliques dus à une collision, par exemple pour les casques de protection, dans le fond des cages d'ascenseur, dans les structures d'amortissement des chocs pour les véhicules, ainsi que dans l'emballage d'objets délicates, tels que les instruments scientifiques. Toutefois, les matériaux dtâme en-nid-d'abeille du type classique tels qu'utilisés pour absorber l'énergie cinétique souffrent d'un inconvénient, & savoir que leur résistance initialeélevée doit être surmontée avant qu'ils ne se déforment'de façon régulière. Un graphique de l'application de la force d'écrasement en fonction de la distance comprimée pour un matériau d'ame en nid d'abeille du type clas- sique tel qu'écrasé dans le sens des cellules montre qu'une valeur de pointe est obtenue lorsque la distance comprimée est encore très petite et que la charge appliquée est élevée, un autre point étant atteint lorsque la résistance initiale est vaincue, après quoi le materiau en nid d'abeille Se trouve comprimé uniformément.Cette phase est illustrée sur-la fig. 1 du dessin. La fig. 1 est un graphique de.la charge appliquée en fonction de la distance comprimée, montrant les caracté- ristiques de compression d'un matériau dsâme en nid d'a- beille du type classique. Initialement, la charge requise pour comprimer le matériau en nid d'abeille est extrêmement élevée, atteignant un maximum en A. Lorsque sue trouve-dépas sée-ladite résistance initiale, le matériau en nid d'abeille sé comprime uniformément sous l'effet de la moitié approxi- mativement de la charge initiale.Finalement, quand 7e point B est atteint, le matériau en nid d'abeille est entibrement comprimé sous l'apparence d1un bloc solide Neme Bi l'on applique une charge accrue, la compression ultérieure est négligeable. En termes pratiques, ceci signifie qu'un objet délicat peut etre endommagé lorsque se trouve précisément surmontée la résistance initiale du matériau en nid d'abeille destiné à le protéger. On connaît déjà la'technique consistant à résoudre ce problème en éerasant un peu plus le matériau en nid-dabeil- le, ce qui entraîne une légere déformation des cellules, mais ces tentatives sont pas donné entièrement satisfaction du fait que les matériaux en nid d'abeille traités de la sorte ne permettent pas d'obtenir des tolérances rigoureuses d'épaisseur, sans compter le fait qu'il est alors difficile de lui apposer une feuille de revetement au moyen d'un adhésif en raison de la nature irrégulière des bords, certaines cellules étant déformées sur un bord, d'autres sur l'autre bord, et d'autres encore dans leur partie médiane. La présente invention résout-ce problème grâce à un procédé au moyen duquel le matériau d'ame en nid d'abeille peut etre affaiblide manière à réduire sa résistance initiale à l'écrasement, les cellules respectives du nid d'abeille demeurant régulières et d'une épaisseur contrôlable, leurs bords pouvant être fixés au moyen d'un adhésif & des feuilles de revêtement. Le procédé en question implique - la réalisation d'entailles ou d'encoehes dans les parois des cellules du matériau d'amie en nid d'abeille. Dans le matériau d'ame en nid d'abeille conforme 9 l'invention, qu'il soit à l'état expansé ou non expansé, toutes les parois des cellules sont pourvues d'au moins une encoche sur leur bords.. Par ailleurs, le procédé de réalisation du matériau d'ame en nid d'abeille de l'invention permet de le déformer régulièrement sous l'effet de la compression, Une entaille au moins étant découpée dans toutes les parois des cellules d'une pièce expansée ou non expansée. Des matériaux d'âme en nid d'abeille comportant des fentes pratiquées dans les parois des cellules ont déjà été décrits, par exemple dans les brevets britanniques nO 987s877 et 1.049.528. Lesdites fentes sont découpées profondément (t savoir sur environ les deux tiers) de la hauteur dans les parois des cellules, de façon que le matériau d'âme en nid abeille soit apte d se recourber autour d'une surface courbe. Il a été constaté que des encoches moins profondes, s'étendant sur environ 4 à 15% de la hauteur des parois des cellules sont mieux adaptées aux besoins de la présente invention.Dans les brevets précités, il n'était fait état que du découpage de certaines des parois des cellules, à savoir plus précisément celles qui ne sont constituées que d'une seule épaisseur de matière. Cependant, il.a été constaté qu'il est essentiel, afin de pouvoir réduire la résistance initiale du matériau en nid abeille, que les parois "contiguës à savoir les parois constituées par deux épaisseurs de matière avec une couche d'adhésif y interposée, soient entaillées en plus des autres parois On connaît également la technique consistant à réaliser un matériau d'âme en nid d'abeille pourvu de trous dans les parois des cellules, de manière à faciliter l'évacuation des matières volatiles produites au cours de la phase de durcissement de 1'adhésif en vue de l'obtention du nid d'abeille. Un tel matériau en nid d'abeille s'avère plus faible à tous les stades d'écrasement qu'un matériau dépourvu de trous, bien qu'il présente la meme configuration sous l'effet de l'écrasement, faisant preuve d'une résistance initiale élevée qui est suivie par une moindre résistance uniforme jusquà ce qu'il soit complètement comprimé. Toutefois, la modification apportée au matériau d'âme en nid d'abeille, conformément à l'invention, diminue la résistance initiale sans aucunement affecter la résistance au cours des stades ultérieurs de déformation. Le découpage des encoches peut etre effectué manuellement ou automatiquement, sur une matière expansée ou non expansée, par usinage ou érosion classique, au-moyen d'un peigne à Mêmes effilées ou en utilisant un rouleau rainuré. Un rouleau rainuré est plus particulièrement avantageux du fait qu'il permet de découper rapidement les encoches, l'opération étant des plus simples. La presente invention sera maintenant décrite de façon plus détaillée en référence au dessin annexé, sur lequel la fig 1 est un graphique de la charge appliquée en fonction de la distance comprimée dtune pièce d'un matériau d'ase en nid d'abeille du type classique; la fig. 2 représente un rouleau rainuré pour découper des encoches dans les parois des cellules du matériau d'amie en nid d'abeille; la fig. 3 représente la structure d'un matériau d'âme en nid d'abeille conforme à l'invention; la fig. 4 est un graphique représentant la charge appliquée en fonction de la distance comprimée pour une pièce type d'un matériau dlame en nid d'abeille. En référence tout d'abord à la fig. 2, on peut voir un étrier î fixé à un arbre 2 qui comporte un axe 3 sur lequel sont adaptés des rouleaux lisses 4 et un rouleau rainuré 5. Les rouleaux lisses 4 sont interchangeables, et en modifiant leur rayon on peut modifier la profondeur de coupe effectuée par le rouleau rainuré 5. Ledit rouleau rainuré 5 est réalisé dans n importe quel matériau de coupe dur comme par exemple de l'acier trempé. Ledit rouleau 5 est repoussé manuellement ou automatiquement au-dessus des surfaces supérieures etXou des surfaces inférieures du matériau d'ame en nid d'abeille à l'état expansé, afin de découper dans toutes les parois des cellules des entailles ou encoches d'une profondeur donnée. Une pièce d'un matériau d'ame-en nid d'abeille traitée de la sorte est représentée sur la fig. 3.Bien que les cellules du matériau en nid d'abeille soient ici de forme hexagonale régulière, on peut leur conférer d t autres configurations, par exemple carrée, oblongue, sinusoldale, qu encore plus nettement aecusée dans leur forme hexagonale. Le matériau constitutif de l'amie en nid d'abeille peut être constitué par des feuilles de métal, du papier imprégné de résine ou d'autres matières en feuille à base de fibres naturelles ou de fibres synthétiques imprégnées de résine, comme par exemple du Nylon, de la fibre de verre ou du polyester.Toutefois, pour obtenir un rapport particu lièrement efficace entre les propriétés de résistance et d'absorption des chocs, il est préférable que l'amie en nid abeille soit réalisée en métal et plus particuliêrement sous forme d'une feuille en aluminium La profondeur et-la forme les mieux appropriées pour les encoches dépendent dans une grande mesure de TQ- desti- nation finale du matériau dame en nid d'abeille.En utilisant le rouleau rainuré 5, on peut découper des encoches à profil en V.- Par ailleurs, des encoches dd formes différentes peuvent etre- réalisées au moyen dlautres dispositifs de coupe Pour réduire la résistance initiale à la compression, tout en maintenant une résistance suffisante à la compression du matériau en nid d'abeille, aux fins dtune bonne absorption des chocs, les encoches doivent s'étendre dans leur ensemble sur environ 4 à 15%, et plus spéci- fiquement 8%, de la hauteur des parois des cellules. Si besoin est, on peut découper plus d'une encoche pour chaque paroi de-cellule, mais si unefeuille de revetement doit être posée, il est important qu'une surface non découpée suffisante soit préserve dans la paroi delta cellule en vue de pouvoir fixer rigidement la feuille à-la surface du - matériau d'âme en-nid d'abeille. Le découpage des encoches peut etre effectué sur une ame en nid d t abeille à l'état expansé ou non éxpansé, cette conditi-on-étant dictée beaucoup plus par le procédé de découpage que par tout autre facteur. Habituellement, si les encoches sont usinées il est plus expéditif de travailler sur un.matériau non expansé, tandis que si le découpage est effectué en utilisant un rouleau rainuré il est généralement plus satisfaisant de travailler sur un matériau expansé - En règle générale, chaque paroi de cellule doit être pourvue d'une encoche.Mais il entre cependant dans le cadre de la présente invention qu'en cas de besoin, par exemple ur des raisons de fabrication ou toute autre motif, qu'une majeure partie seulement des parois des cellules, disons environ 80% à 90%, soient pourvues d'une encoche. On va maintenant donner un exemple pratique aux fins d'illustration de la présente invention. EXEMPLE Une pièee d'un matériau d'âme en nid d'abeille d'une profondeur de 6,4 mm, comportant des cellules hexagonales d'une dimension de 3,2 mm, a été préparée selon un-procédé classique d'expansion à partir d'une feuille en alliage d'aluminium d'une épaisseur de 0,076 mm, en utilisant un adhésif de liaison pour les parois contiguës. Des fentes ou encoches ont été découpées manuellement à la surface supE- rieure des parois des cellules en utilisant un rouleau rainuré tel que celui illustré sWr la fig. 2. Des passes ont été effectuées à travers le matériau en nid d'abeille dans deux sens placés mutuellement à angle droits afin d'obtenir en moyenne trois encoches dans toutes la parois des cellules.La profondeur de coupe représentait approximativement 6% de la hauteur de la paroi de la cellule. Le matériau d'âme en nid abeille ainsi traité a été comprimé à un taux de compression constant sur une machine dressa universelle "Instron". La charge moyenne requise pour comprimer les échantillons était de 8 MN/m2, aucune résistance de pointe initiale n'ayant été constatée. La fig. 4 représente le graphique qui en résulte, de la charge appliquée en fonction de la distance comprimée. Une pince similaire d'un matériau d'ame en nid d'abeille dépourvue d'encoches dans les parois de ses cellules a été comprimée de la meme façon. Le graphique de la charge appliquée en fonction de la distance compriméeétait similaire à celui donné sur la fig. 1. La résistance de pointe initiale correspondait à une charge de- 16,8 MN/m2 et la valeur moyenne pour le-restant de la phase d'écrasement s'établissait à 8 MN/m2. I1 doit être bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu1à titre illustratif et non limitatif et que toutes variantes ou modifications peuvent y être apportées sans sortir pour autant du eadre général de la présente invention. REVENDICATIONS 1 Matériau dtEme cellulaire, caractérisé par le fait qutil est constitué par des bandes accolées ensemble à des intervalles espacés, chaque bande comportant au moins une encoche qui est ménagée sur l'un au moins de ses bords dans toutes les parties ou les bandes sont accolées ensemble ainsi que dans toutes les parties intermédiaires. 2. Matériau d'âme cellulaire suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'encoche précitée est ménagée dans chacune des parties où les bandes sont accolées ensemble et dans chacune des parties intermédiaires. 3. Matériau d'amie cellulaire suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'encoche précitée s'étend sur environ 4% à 15% de la largeur des bandes précitées. 4. Matériau d'ame cellulaire suivant la revendication 3 > caractérisé par le fait que les bandes précitées sont constituées par une matière en feuille fibreuse imprégnée de résine. 5. Matériau d'amie cellulaire suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que les bandes précitées sont réalisées dans une feuille d'aluminium. 6. Matériau d'âme cellulaire suivant la revendication 3, caractérisé par lefait que toutes les cellules présentent une surface de section droite hexagonale. 7. Procédé pour la réalisation d'un matériau à'amie cellulaire, caractérisé par le fait qu'on fournit des bandes d'une matière en feuille, qu'on accole les bandes ensemble à intervalles espacés, qu'on sépare les parties intermédiaires en vue de former plusieurs cellules présentant une surface de section droite uniforme, et qu'on découpe au moyen d'un rouleau rainuré-une encoche au moins dans l'un des bords au moins de toutes les parois des cellules.