Brevet FR2290302A1 — publié le 19760604

La présente invention concerne un nouveau matériau composite, du type sandwich et son application, notamment dans le domaine du bâtiment. Parmi les matériaux connus à ce jour et d'un type analogue à celui de la présente invention on peut citer en particulier le matériau constitué d'une âme en mousse de polyuréthane collée à une ou des feuilles métalliques disposées de part et d'autre de ladite âme. Dans ce cas, la mousse utilisée est rigide, et le métal peut être remplacé par du bois ou du stratifié. Le matériau ainsi obtenu offre une bonne rigidité, mais il présente l'inconvénient majeur d'être inflammable, et de dégager en outre des vapeurs tres toxiques, puisque contenant de l'acide cyanhydrique. Un autre matériau connu est constitué de deux feuilles de métal ou de bois, entre lesquelles est introduite de la laine de verre Dans ce cas, les problèmes précédents d'inflammabilité et de toxicité n'existent pas, mais ce matériau présente toutefois des inconvénients; en particulier, il faut fixer la laine de verre entre les deux feuilles, faute de quoi, si les feuilles sont disposées verticalement, la laine de verre se tasse dans la partie inférieure du matériau. Un tel inconvénient est particulièrement gênant lorsque ledit matériau est utilisé à des fins d'isolation phonique et/ou thermique : dans une telle hypothèse, l'isolation est bonne dans la partie inférieure du matériau, et nettement moins bonne dans la partie supérieure dudit matériau.En outre, la laine de verre ne contribue pas à la rigidité de l'ensemble; par suite, ce matériau ne pourra être utilisé quten petites surfaces et/ou avec une épaisseur des feuilles relativement élevée : une épaisseur minimale de 0,65 n pour les tôles métalliques est nécessaire dans ce type de matériau; cela conduit bien entendu à un produit ayant un poids et un prix de revient élevés. L'objet de l'invention pallie ces divers inconvénients et fournit un matériau composite de type sandwich alliant de bonnes propriétés mécaniques à une bonne résistance au feu Le matériau selon l'invention est notamment remarquable en ce qu'il comprend a) une âme en matière synthétique, b) sur au moins une face de ladite âme, un élément intermédiaire réalisé en un matériau textile, naturel ou synthétique, tissé ou non tissé, c) sur la surface externe dudit élément intermédiaire, et, éventuellement, sur la ou les autres faces de ladite âme non recouvertes par ledit élément in termédiaire, un élément externe solidarisé audit élément intermédiaire, et auxdites faces par tout moyen connu tel que collage, l'élément externe dis posé sur l'élément intermédiaire étant le meme ou non, que celui qui est disposé sur lesdites autres faces de ladite âme. Le matériau selon l'invention est également remarquable en ce que ladite matière synthétique est une mousse Le matériau selon l'invention est également remarquable en ce que ledit matériau textile est constitué par du BIDIM. Le matériau selon l'invention est aussi remarquable en ce que ledit élément externe est une feuille métallique. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le matériau composite comprend a) une âme en mousse phénol - formol b) de part et d'autre de ladite âme une couche de BIDIM c) de part et d'autre de ladite couche de BIDIM, une feuille métallique. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture de la description qui va suivre en se référant aux exemples et aux figures donnés à titre indicatif et non limitatif, figures parmi lesquelles - la figure 1 est une vue en coupe du matériau obtenu selon un mode de réali sation de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe d'un matériau obtenu selon un autre mode de réalisation de l'invention. La figure 1 fait apparaître un mode de réalisation selon l'invention où le matériau est symétrique et comprend une âme 1, de part et d'autre de ladite âme 1, une couche de matériau textile 2 constituant l'élément intermédiaire; ledit élément intermédiaire est recouvert d'un élément externe 3. L'âme 1 est réalisée en une matière synthétique, préférentiellement sous forme de mousse si le poids est un facteur important dans l'utilisation que l'on veut faire du matériau faisant l'objet de l'invention, A titre d'exemples non limitatifs les mousses obtenues à partir des polymères ou copolymères suivants : phénoplastes, aminoplastes tels que mélamine - formol ou urée - formol, polystyrène conviennent parfaitement. Il est bien entendu possible de choisir d'autres polymères ou copolymères alvéolaires; de même, si le poids n'est pas un facteur déterminant, les résines à forte densité conviennent également. En dehors de ces résines, alvéolaires ou non, d'autres matériaux sont utilisables pour constituer l'âme précitée; c'est ainsi que la mousse de verre donne de très bons résultats, d'autant plus qu'elle est ininflammable, d'où un matériau très sûr. En ce qui concerne le matériau textile 2 constituant l'élément intermédiaire, le choix est également très vaste; ce matériau peut en effet être naturel ou synthétique, tissé ou non tissé, Préférentiellement, on utilisera toutefois un produit commercialisé par Rhône-Poulenc sous la dénomination de BIDIM, ayant pour caractéristiques de 50 g/m2 jusqu'à 2 kg/m2; plus particulièrement, on choisira un BIDIM de 80 g/m2 à 300 g/m2. Ce BIDIM est très intéressant pour les raisons qui seront étudiées un peu plus avant dans la présente description. I1 est également possible d'utiliser comme élément intermédiaire un matériau à base de fibres de verre, par exemple du tissu de verre , préférentiellement à bouclettes ou à boucles, ou bien un mat de verre, Lorsqu'on utilise du BIDIM, du tissu de verre à bouclettes ou bien un mat de verre, l'âme 1 pénètre dans les fibres superficielles de l'élément intermédiaire; par suite, il n'est pas nécessaire de coller ledit élément 2 sur ladite âme 1, la pénétration de l'âme 1 dans l'élément 2 étant suffisante pour assurer son maintien, Lorsque cette pénétration ne se fait pas, on aura alors recours aux collages usuels. Le troisième élément complètant le matériau illustré à la figure 1 est constitué par 11 élément externe 3; cet élément peut être rigide ou non, Dans le premier cas, il s'agit de plaques métalliques, telles que l'acier ou l'aluminium, de feuilles de bois, de panneaux de stratifiés, ou bien de feuilles de matières synthétiques rigides. Une étude plus approfondie a été menée lorsque ledit élément externe 3 est une plaque métallique. I1 a été ainsi observé que cette plaque pouvait, préalablement à son assemblage à l'âme 1 et aux éléments intermédiaires 2, donner lieu à divers traitements de surface tels que dégraissage, laquage, galvanisation, oxydation anodique pour l'aluminium. L'assemblage précité se fait généralement par collage. I1 est également à noter que l'élément externe 3 peut, dans certains cas, ne pas etre rigide; on choisira alors par exemple un tissu, ou une matière synthétique souple. Un échantillon a été réalisé conformément au matériau illustré à la figure 1. Cet échantillon se compose : a) d'une âme en mousse phénolique (phénol - formol) ayant comme densité 0,18 g/cm3. b) d'une couche de BIDIM, de caractéristiques 120 g/m2, de part et d'autre de l'âme en mousse phénolique c) d'une tôle d'acier de 1,5 mm d'épaisseur de chaque côté de l'assemblage a) - b), A cet échantillon, ayant comme dimensions 125 x 100 x 12, on applique une charge en milieu de portée. Il a été observé que la charge à la rupture était de 3300 kg avec une flèche de 5 n; cela traduit parfaitement les très bonnes qualités mécaniques de ce matériau. D'autres échantillons ont été réalisés en faisant varier l'épaisseur de l'âme de 2 à 30 cm en utilisant des mousses de 0,05 à 0,3 g/cm3, et celle de la tôle d'acier de 0,3 à 10 mm; lesdits échantillons contenant du BIDIM pouvant varier de 80 g/m2 à 300 g/m2. Le procédé d'obtention du matériau constitué par l'échantillon précité est le suivant a) Les deux tôles sont tout d'abord dégraissées, tout au moins la face desti née à être collée sur le matériau textile; après quoi, on enduit de colle une face de chaque tôle, b) on dispose sur les faces encollées le BIDIM en prenant soin d'éviter de mo difier notablement la structure de ce produit, c) préférentiellement, lorsque la colle est sèche, on dispose alors les deux tôles, éventuellement dans un moule, de façon à ce que les deux couches de BIDIM se trouvent en regard; le mélange liquide des constituants de la fu ture mousse est ensuite coulé et on laisse s' effectuer la polymérisation exothermique de la mousse phénolique : cette dernière, en gonflant, s'in troduit dans les fibres du BIDIM, ce qui assure une bonne cohésion de l'en semble, La pression d'expansion de la mousse permet en outre de renforcer les liaisons mécaniques entre le BIDIM et la mousse, de chasser l'air conte nu dans le BIDIM, la mousse entrant ainsi en contact avec la colle précitée. En dehors des cellules de la mousse on a ainsi un matériau non poreux. Le matériau est ainsi prêt à être utilisé. La fonction du BIDIM est dans ce cas double : tout d'abord, ce produit permet d'obtenir un matériau composite comprenant une matière synthétique telle que la mousse phénolique, prise en sandwich entre deux plaques métalliques. I1 a en effet été remarqué que dans certains cas, notamment pour la mousse phénolique, la matière synthétique ne pouvait pas coller à des surfaces métalliques; en revanche, certains matériaux textiles, comme le BIDIM d'une part, collaient parfaitement à ces surfaces métalliques et, d'autre part assuraient une bonne liaison avec la matière synthétique, soit par collage, soit par pénétration de ladite matière dans les fibres desdits textiles, La colle utilisée est d'un type courant, et est préférentiellement une colle au néoprène. De plus, l'élément intermédiaire joue le rôle de tampon lors de la dilatation de l'élément externe surtout lorsque ce dernier a un coefficient de dilatation élevé, alors que celui de la matière synthétique est pratiquement nul. Par suite, lorsque l'élément externe est en contact direct avec la ma tière synthétique, ce qui est possible avec la mousse de polyuréthane qui est autocollante, ou bien est simplement collé à celle-ci, des phénomènes de ci- saillement se produisent, ce qui a pour effet de détruire peu à peu la structure du matériau composite dans lequel la matière synthétique se détache progressivement de l'élément externe, L'introduction d'un élément intermédiaire en matériau textile, et notamment en BIDIM, permet d'éviter ces phénomènes de cisaillement, et, par là, d'obtenir un matériau composite stable dans le temps, même s'il est soumis à des chocs thermiques. Le fait d'utiliser une colle souple, du type néoprène, augmente encore les possibilités d'avoir des élénents externes à très fort coefficient de dilatation, et/ou permet de réaliser des éléments en matériau composite ayant de grandes dimensions. La figure 2 permet de voir un matériau composite selon un autre mode de réalisation de l'invention, I1 est à remarquer, en premier lieu, que ce matériau n'est plus symétrique, comme c'était le cas pour le matériau de la figure 1, et qu'il comporte une âme 1 en matière synthétique, sur une face de cette dernière un élément intermédiaire 2, par exemple en BIDIM, puis, fixé à ce dernier un élément externe 3, par exemple une tôle métallique, Sur l'autre face de l'âme 1, est disposé un élément externe 5, rigide ou non. En outre, dans le cas illustré, l'élément externe 3 comporte une nervure 4, I1 est bien entendu possible de modifier le matériau selon l'invention en fonction des impératifs qui sont fixés pour son utilisation : le matériau peut être symétrique ou non, et l'âme, l'élément intermédiaire présent sur au moins une face de ladite âme, et l'élément externe disposé sur ledit élément intermédiaire et éventuellement sur la ou les faces de ladite âme non recouvertes par l'élément intermédiaire, peuvent être de natures diverses ainsi que cela a été indiqué précédemment. La présente invention concerne également une application du matériau composite précité, dans le domaine du bâtiment, et notamment comme bardages. Préférentiellement, ce sera le matériau de la figure 1 qui sera utilisé, mais là encore des variantes sont possibles suivant les contraintes auxquelles sont soumis lesdits bardages. Ainsi, afin d'augmenter la rigidité de l'ensemble, il y aura intérêt à prendre des éléments externes nervurés, par exemple des tôles métalliques nervurées, ainsi que cela apparaît à la figure 2. A titre indicatif, et sans pour autant limiter la portée de l'invention, d'autres applications du matériau composite selon l'invention existent, et notamment la construction de cloisons, d'éléments de toitures, planchers, plafonds, éléments de construction divers, éléments de coffrage, meubles, ... REVENDICATIONS 1) Matériau composite sandwich, du type comprenant une âme en matière synthétique, préférentiellement en mousse phénolique, ladite âme comprenant sur au moins une de ses faces un élément intermédiaire réalisé en un matériau textile, naturel ou synthétique, tissé ou non tissé, la face externe dudit élément intermédiaire étant recouverte par un élément externe solidarisé audit élément intermédiaire par collage ou analogue, caractérisé en ce que ledit matériau textile présente de nombreuses fibres libres à l'intérieur desquelles pénètre ladite âme en matière synthétique. 2) Matériau selon la revendication l, caractérisé en ce que ledit matériau textile est un matériau non tissé, tel que le BIDIM. 3) Matériau selon la revendication 2 caractérisé en ce que ledit BIDIM a comme caractéristique 50 g/m2 à 2kg/m2, et préférentiellement 80 g/m2 à 300 gtttm2. 4) Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau textile est un matériau non tissé tel qu'un mat de verre. 5) Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau textile est un tissu, muni d'un certain nombre de boucles ou bouclettes. 6) Matériau selon la revendication 5, caractérisé en ce que le tissu et/ou les boucles ou bouclettes sont en verre. 7) Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément externe est une matière rigide telle que métaux, notamment acier ou aluminium, bois, stratifiés, matières plastiques rigides. 8) Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément externe est une matière souple telle que tissus, matières plastiques souples. 9) Matériau, selon les revendications 2 et i, caractérisé en ce qu'il comprend a) une âme en mousse phénol - formol b) de part et d'autre de ladite âme une couche de BIDIM c) sur chacune des deux couches de BIDIM, et collée à chacune d'elles, une tôle d'acier. 10) Matériau selon la revendication 9, caractérisé en ce que le collage du BIDIM et de la tôle d'acier se fait avec une colle souple, notamment au néoprène. 11) Bardage, notamment utile dans le domaine du bâtiment, caractérisé en ce qu'il comprend le matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, l'élément externe étant préférentiellement une tôle métallique, éventuellement nervurée.