Brevet FR2332171A1 — publié le 19770617

La présente invention:- concerne un procédé de construction de coques de bateau ou d'autres articles creux. On utilise couramment pour la construction de coques de bateaux une matière plastique renforcée de mousse, connue habituellement sous le nom de complexe plastique-mousse. Ce complexe consiste en un noyau à faible densité compris entre des couches externes en un matériau à haute densité. Le noyau est mis à la forme désirée et les couches externes sont fixés sur ce noyau au moyen d'une liaison mécanique. Le matériau du noyau doit avoir une raideur et une résistance au cisaillement suffisantes pour maintenir distantes les peaux externes. La mousse de chlorure de polyvinyle est un exemple d'un matériau de noyau de ce type qui a en outre la capacité de reprendre sa forme après une charge de compression et qui présente par conséquent une résistance aux vibrations.La mousse de chlorure de polyvinyle, les fibres de verre et les résines polyester sont des matériaux typiques qui conviennent tout particulièrement pour une telle oons- truction du type sandwich. Un procédé de construction sandwich connu et utilisé dans la construction des bateaux est celui qui est couramment appelé le procédé moule m le- n. Ce procédé consiste à fabriquer un moule construit à la forme de la coque désirée du bateau sens dessus dessous, ce moule étant fixé à un plancher plat. Ce moule consiste en travées ou ch ssis transversaux parallèles les uns aux autres et auxquels sont fixées des latteslongitudinales. Ces lattes sont espacées les unes des autres de quelques centimè tres. On découpe et"taille" ensuite la forme des feuilles de mousse de chlorure de polyvinyti et on les tend,on les chauffe et on ls'préforme de manière qu'elles enveloppent approximativement la périphérie du moule. On fixe ensuite des panneaux de mousse de chlorure de polyvinyle aux lattes en bois, à partir de l'intérieur du moule et au moyen de vis à bois, ou bien encore au moyen de clous ou pointes sans tete enfoncés à partir de l'extérieur à travers la mousse et les lattes, de manière à maintenir la mousse fixée sur les lattes.On aboute chaque panneau de mousse contre celui qui vient d'être fixé au moule jusqu'à ce que la totalité de la surface de la coque soit recouverte et ensuite on remplit les intervalles et les joints entre les panneaux de mousse au moyen de mortier puis on les sable demanière qu'ils soient prêts à recevoir l'application de la peau externe. On forme ensaite une couche de revêtement externe en fibre de verre-tésine polyester, par application d'une couche de résine polyester à polymérisation rapide sur la surface de la couche de chlorure de polyvinyle, cette application étant suivie de celle de couches de fibre de Verre sous la forme de mat fendu , ou de mèches unidirectionnelles et /ou tissées mouillées et totalement imprégnées de résine polyester Habituellement, on finit la surface à ce stade par un meulage lisse. On enlève ensuite la coque consistant en une couche de mousse de polyvinyle , avec une peau externe en fibre de verre-résine polyester. On enlève à partir del'intérieur les vis, pointes ou autres organes de fixation afin de détacher les lattes en bois de la surface interne de la couche de mousse On soulève ensuite la coque ainsi libérée du moule, on la retourne et on la place en position verticale dans des supports adaptés à Sa réception. On applique ensuite une peau interne en fibre de verrerésine polyester , de la méme manière que la peau externe placée -sur la coque, de manière à produire ainsi un "sandwich de mousse de chlorure de polyvinyle entre les deux peaux en fibre de verre-résine polyester liées mécaniquement à ehaque surface. La construction du pont ou de la section supérieure de la coque se déroule de la même manière que celle de la coque soit au moyen de panneaux séparés placés sur des poutres. Les inconvénients que présentent le procédé faisant appel au.: Nmoule, mâle " sont les suivants a- la taille et la coupe de la mousse en panneaux destinés à s'adapter à des courbes complexes entrainent-un gaspillage et exigent un haut degré de qualification. b- certaines portions de la mousse de chlorure de polyvinyle-peuvent fixés s des degrés de tension divers aux lattes en bois être du moule. Puisque de la chaleur est produite par la résine poly ester au cours de la polymérisation, la surface de la mousse en contact avec les couches de fibre de verre-résinei polyester appliquées sur elle est chauffée , ce qui entraine par conséquent une diminution de la rigidité de la mousse. En même temps un rétrécissement se produit lors de la polymérisation des strates de la peau. Le résultat de cette action est la création de distorsions dans la surface de la coque , lesquelles apparaissent lorsque la peau se polymérise et durcit.Si l'on utilise une résine à polymérisation lente pour réduire au minimum le transfert de chaleur du stratifié de la couche de mousse,dn court le danger de voir le styrène libéré à partir de la résine et pénétrer dans la mousse, provoquant ainsi un ramollisement et une distorsion similaire , en particulier dans les zones où on a applique une pression pour assurer un contact étroit entre la mousse et le moule. c- l'application des stratifiés en fibre de verre- résine polyester sur un moule fixe, à partir de l'horizontale au centre de la coque jusqu'à la verticale à l'endroit de la ligne du plat-bord provoque des variations inévitables dans la mise en place et par conséquent une perte. d- une commande normalisée de la mise en place à la fois des peaux interne et externe devient problematique lorsqu'un échafauda- ge est exigé pour permettre à des ouvriers de manipuler les matériaux en résines et en fibres de verre sur la totalité de la surface de la coque. Une ventilation spéciale doit être prévue pour permet tre le travail sur la peau interne en fibre de verre -résine polyester. d- l'utilisation courante d'une résine à polymérisation lente permet à un ouvrier d'achever une couche de fibre de verre et de permettre à celle-ci de se polymériser partiellement avant d'appliquer d'autres couches subséquentes Cependant il est nécessaire dans ce cas de meuler et d'éliminer les bords rugueux de la surface partiellement polymériséeentré chaque application de couches. f- L'enlèvement du moule màle en bois tend à causer des dommages au moule lui-même et à la surface interne de la mousse. g- le levage, le retournement et l'abaissement de la coque partiel lement fabriquée , afin de permettre la mise en place du revête ment sur la surface interne,exigent du temps et une grande expérience du constructeur, et notamment ceci entraine le ré-alignement de la coque dans sa position verticale afin d'éviter les distorsions se produisant pendant la formation subséquente de la peau interne. h- ainsi qu'il résulte des paragraphes a,b,c,d,e et f ci-dessus, des opérations de remplissage et de meulage très importantes sont exigées afin de produire une qualité finie comparable a celle des coques produites par d'autres procédés. Le procédé dit "à moule male " est habituellement employé pour la construction de coques uniques ou de petitsr nombres de coques. En outre, les avantages structurels de la construction monocoque en wsandwich" dans laquelle on obtient effectivement des courbes complexes, conjointement avec la facilité avec laquelle des zones locales de la coque peuvent être contraintes en utilisant des fibres tissées et unidirectionnelles, peuvent être contrebalancés par le cott de au commande de la mise en effective du revêtement et de la finition. place Un but de linvention est de fournir un procédé de construction d'une coque de bateau permettant de conserver les avantages de la construction en "sandwich" tout en réduisant ou en évitant les inconvénients de cette dernière et en permettant d'utiliser au mieux les matériaux. La présente invention a pour objet un procédé de construction d'une coque > de bateau ou d'autres articles creux caractérisés en ce que l'on réalise un moule male, on recouvre ce moule d'un agent de démoulage, on recouvre cet agent de démoulage sur le moule au moyen dune couche de fibres imprégnées de résine, on procède ensuite Al'enroulement d'au moins une couche de mousse sySthetique autour des fibres , on enroule au moins une autre couche de fibres imptégnée de résine autour de la mousse afin de former un sandwich de mousse comprise entre les couches de fibres , et on enlève le moule en coupant le sandwich en au moins deux parties. En utilisant le procédé précité, il est possible de produire deux coques a partir d'un seul moule, en faisant en sorte que chacune des deux parties constitue une coque complète. Suivant une variante, onpeut produire un bateau unique pourvu d'un pont en utilisant le procédé selon l'invention. Un autre avantage de l'invention est que le procédé peut être mis en oeuvre par du personnel peu qualifié et sur une longue chaîne de production. Conformément a un:procédé commode d'application de l'invention, par exemple, on peut réaliser une coque de petit bateau en tirant spécifiquement parti des opportunités offertes par le procédé et les matériaux. Dans cet exemple, une coque et un pont d'un yacht sont considérés comme constituant une unité dont les sections "supérieure " et "inférieure t, sont conçues pour absorbez les charges de compression et de tension exercées par les étais avantet arrière. Le procédé de construction est le suivant On prévoir un moule rotatif et les matériaux exigés pour le revêtement du type sandwich sont montés sur unchariot mobile le long du moule Le moule est virtuellement une unité complète comprenant le pont et la coque ayant une section plus petite en diamètre que la coque finie, la différence étant constituée par l'épaisseur du revêtement en sandwich fini. Le moule est supporté à ses daux extrémités, il est motorisé et entratné de manière à tourner lentement afin que les matériaux puissent être déroulés et appliqués à partir du chariot qui les supporte , pour être enroulés en séquence et sous tension sur le moule mâle. On recouvre en premier lieu ce moule d'un agent-de démoulage tel que PVA ou de la cire.On active la résine polyester et on l'applique en largeur appropriée avec le moule. On applique ensuite sur la résine des meches:de fibreSde verre tissées de même largeur et sous tension. On procède ensuite à une seconde application de résine et de mèches tissées et ainsi de suite jusqu'à ce que l'on atteigne le nombre désiré de couches stratifiées de la peau interne, une couche de mousse de chlorure de poyvinyle , de largeur appropriée, étant enroulée sous tension sur 1 dernière couche stratifiée à polymérisation rapide.L'opération peut être suivie de l'enroulement à sec d'une mèche de fibres de verre légère , à larges mailles, sur la surface de la couche de chlorure de polyvinyle afin d'être sur que cette dernière est comprimée fermement et précisément sur la surface de la peau interne. On applique ensuite une couche de résine à polymérisation rapide. On commence ensuite a former les couches stratifiées dela peau externe aussitôt que l'application de la résine à polymérisation rapide sur la surface de la mousse en chlorure de polyvinyle a rendu cette dernière suffisamment étanche a l'encontre de l;taction du styrène. A ce stade, tout défaut dans le revêtement peut astre rectifié par application de masses de remplissage . Les couches strilt-ifiéës- sont formées comme dans le cas de la peau interge, jusqu'à ce que l'on atteigne les normes désirées. On peut obtenir un fini en plaçant un "flotteur , lame ou frotteur, agencé de manière à égaliser et répartir la résine en excès tandis que le moule tourne. A ce stade et suivant une variante du procédé décrit, il est avantageux d'obtenir - un fini en prévoyant un bandage au moyen d'une bande d'un matériau tél que celui connu sous le nom de "MELANEX" , d'une feuille d'aluminium de 0,025 mm d'épaisseur ou de tout autre film résistant en polyester L'étape finale de la fabrication de la coque complète consiste à enlever le moule màle de l'interieur, en coupant la coque par moitié, en laissant le moule intact et en joignant de nouveau les deux demi-coques. Ceci peut être réalisé commodément si , par exemple, avant l'application de l'agent de démoulage, on prévoit un insert placé horizontalement dans le moule à l'endroit de la flèche maximale s'étendant autour de la coque, afin de définir une rainure dans le revêtement sandwich. En insérant à cet endroit un couteau ou une scie à travers la structure sandwich poulÂaire pénétrer dans la rainure, on peut effectuer une coupe propre et précise en étant guidé tout autour de la coque , pour séparer la partie supérieure de la partie inférieure. On enlève ensuite la section supérieure pour laisser apparent le moule après quoi on lève ce dernier pour le dégager de la section inférieure. On peut avantageusement creuser jusqu'à une profondeur appropriée dans le bord supérieur de la section de coque inférieure, pour lever la mousse. On applique ensuite de la résine à l'intérieur de la rainure ainsi formée et on introduit dans cette rainure une languette préformée. On forme une rainure similaire dans le bord inférieur de la section supérieure "pont" de la coque. Après avoir revêtu la languette insérée de résine, on fait descendre la section suprieure sur la languette et on essuie la résine en excès. A ce stade, tandis que les peaux en résine sont encore en train de se polymeriser et de durcir , on peut découper, sans craindre des distorsions, des ouvertures telles que le cockpit, des écoutilles et: des hublots. On peut également réaliser à ce stade, c'est-a-dire avant que la polymérisation finale n'ait eu lieu, une fixation effective de cloisons internes,de varangues de planchers et d'accessoires aux peaux interne et externe de la coque. On peut employer des variantes du procédé de revêtement, par exemple pour l'application de fibres unidirectionnelles longitudinalement par application manuelle sur la surface du muule avant qu'ait lieu la formation de la peau interne, et également sur la surface externe de la mousse polymérisée avant la formation de la peau externe. On peut appliquerde la chaleur localement à l'uneet l'autre des surfaces de la mousse de chlorure de polyv-inyle pendant le kevêtement. On peut augmenter la largeur de la mousse de chlorure de polyvinyle en utilisant de la mousse dans laquelle des rainures ont été découpées dans l'une de ses surfaces ou dans ses deux surfaces de telle façon que seule la zone centrale soit comprimée lors de la flexion. Le rapport entre 1:? épaisseur du noyau en mousse et celle des peaux en fibres de verre-résine polyester dans la construction de coques de bateau du type sandwich peut être d'environ 6:1 pour un noyau en mousse de chlorure de polyvinyle ayant une densité de 0,08 g par cm3. On peut réaliser des variations de l'épaisseur de la peau et de la composition des fibres de verre dans lesstratifications de la peau affin d'absorber des charges locales.Des piècesde compression pu entretoises peuvent être insérées dans le noyau en chlorure de polyvinyle par exemple aux endroits -.où des boulons sont utilisés à travers le noyau, afin de répattir la charge entre les deux peau. En ces points , il peut être désirable d'appliquer des couches stratifiées additionnelles afin de répartir la charge sur une plus grande aire de la surface de la peau que celle de l'insert de compression. Des plots ou plaques de compression et des circuits électriques peuvent être avantageusement insérés dans le noyau en mousse de chlorure de polyvinyle avant l'application de la peau externe. Lors de l'application de l'invention, on utilise une construction sandwich qui simplifie la fabrication des coques de bateaux en complexe mausse-résine polyester. L'avantage principal de ce système est constitué par la rotation du moule combinée avec la possibilité de commander, sous tension, l'application dé matériaux appliqués sur des courbes complexes. Ceci s'applique en particulier à la mousse de chlorure de polyvinyle utilisée comme noyau et qui est maintenue effectivement a l'int6- rieur le réseau externe en fibres de verre -résine polyester. Par de légères modifications à la fois de la conception de la coque et de la fabrication des matériaux utilisés dans la construction en mousse-résine polyester, on peut, sans nuire aux performances de la coque et aux qualités mécaniques et de structure des matériaux, éliminer le gaspillage des matériaux, obtenir une commande de la structure normalisée et économiser beaucoup de travail par rapport au procédé de construction sandwich utilisé habituellement. L'invention peut être utilisée à la fois entant que technique de revêtement manuelle et de technique mécanisée dans le but d'une production de série à partir du moule male. D'autres avantages du procédé selon l'invention sont les suivants Les bulles d'air à l'intérieur de la résine sont forcéss à partir de chaque stratification vers la surface, par suite de la mise sous tension des matériaux de petites largeurs autour du moule. Le rétrEcissement de la résine pendant la polymérisation provoque l'accroissement de la tension des fibres de verre autour du moule et assure de ce fait une liaison mécanique sûre entre la mousse et les fibres de verre. Une liaison chimique est établie entre les couches interne et externe des fibres de verre, le long des joints d'aboutement dans la mousse. Cette zone des joints d'aboutement peut êtrerenforcée, pendant la formation du revêtement ,avec des brins de fibres de manière à produite une section en H d'un complexe fibres de verrepolyester. Une résine à polymérisation rapide peut être utilisée non seulement pour accrortre la vitesse de formation du revêtement mais également pour réduite ou éliminer l'action du styrène. Dans le cas d'une résine polyester et d'une mousse de chlorure de polyvinyle semi-rigide non plastifiées, la mousse est localement ramollie et distordue par la résine à polymérisation lente. L'application de chaleur locale à des bandes de mousse de chlorure de polyvinyle cassantes ou rigides permet d'utiliser ce type de mousse pour une flexion autour de courbes complexes. L'application locale de chaleur à l'endroit du revêtement peut également accroitre la vitesse de polymérisation de la résine et la formation du revêtement. On peut également utiliser une résine pigmentée en une ou plusieurs couleurs, la fois dans les stratifications des peaux interne; et externe, afin de donner des colorations finales interne et externe La coque finie peut être découpée en deux sections ou davantage, pour permettre l'enlèvement du moule , environl5 mn après 1 'êchèvement de la formation de la couche du revetement, et aucune distorsion n'apparaît virtuellement. Par suite de l'absence de distorsion , on peut stocker séparément les sections pour leur permettre de se polymériser sans qu'il soit nécessaire de prévoir des supports appropriés. Après pelymerisation, les parties peuvent être assemblées 1 tune avec l'autre sans qutil en résulte des defautsd'alignement ou de concordance. Ceci ne serait pas possible en utilisant les procédés classiques. Une précontrainte appliquée aux fibres pendant l'opération de revêtement, combinée avec le contrôle exact du rapport résine/fibres, fourni une caractéristique résistance/poids améliorée par rapport auxprocédésclassiques utilisant un complexe mousse/résine polyester. Bien que l'invention ait été décrite principalement dans une application à la construction de coques de bateaux, il est clair qu'elle convient également pour la fabrication de tgyayx, de conteneurs, de brouettes ou d'autres articles pouvant être réalisés en fibres de verre et en mousse. REVENDICATIONS 1. Procédé de construction d'une coque de bateau ou autres arti cles creux , caractérisé en ce que l'on réalise un moule mule, on recouvre ce moule d'un agent de démoulage, on couvre l'agent de démoulage sur le moule d'une couche de fibres imprégnées de résines, puis on enroule autour de la couche de fibres au moins une couche de mousse synthétique on enroule au moins une autre couche de fibres imprégnées de résine autour de la mousse de manières former un sandwich de mousse comprise entre les couches de fibres, et on enlevé le moule en coupant le sandwich en au moins deux parties. 2. Procédé selon la revendication l,caractérisé en ce que l'on recouvre la couche de fibres externe au moyen d'un film résistant en polyester. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on applique la mousse suivant des tronçons de longueursçou largeurs déterminées aboutés les uns avec les autres 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'onforme la couche interne imprégnée en recouvrant 1' agent de démoulage de résine et en enroulant sur la résine une couche de fibres sous tension. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 A 4, caractérisé en ce que l'on fait tourner le moule. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a s caractérisé en ce que l'on applique la résine sur la ou les couches de fibres internes et la mousse est enroulée sous tension sur la résine de manièreà forcer la résine entre les bords de la mousse et à réunir les côtés adjacents et aboutés de la mousse. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on applique la résine sur la surface externe de la mousse et on enroule une ou plusieurs couches externes de fibres sur la résine de manièreà former la couche de fibres externes imprégnée. 8.Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on applique un pigment à une couche des couches interne et/ou externe de fibres. 9.Procédé selon l'une quelconque dee revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on applique de la chaleur à la mousse avant d'enrouler cette dernière sur le moule.