Brevet FR2352650A1 — publié le 19771223

La présente invention a pour objet ltélaboration d'une structure fibr6-caverneuse pouvant permettre, en partant d'un matériel simplifié, la fabrication d'objets les plus divers,en forme,en épaisseur et en surfaçe qui peuvent Entre conditionnés en moules ouverts ou fermés,ans nécessiter l'utilisation de pressions importantes. Les procédés habituels permettant l'obtention de panneaux sandwich utilisent la stratification de deux façes d'un noyau en matériau expans quelconque ou le contre collage de deux faces en matériau quelconque de part et d'autre d'un panneau préexpansé qui exige la mise en oeuvre de pressions dont ltaugmentation est proportionnelle aux surfaçes à traites Cette méthode de travail ne permets généralement pas d'obtenir de faible épaisseurs et des formes autres que des éléments plans, à l'exclusion de toutes autres formes complexes. Ces méthodes nécessitent la préfabrication de panneaux expansés et de façes,des opérations de recoupe et d'ébarbage.... La structure fibro-sphérulaire qui constitue l'objet de la présente invention utilise comme matériau de base, soit des sphérules ou nlimporte quel autre matériau mono ou multicellulaire constitué par des cellules, pour la plus Part fermées et à parois non-poruses,se trouvant à l'état de suspension dans un liant et pouvant se répartir @ à l'intérieur et de part et d'autre d'une trame fibreuse quelconque.A titre d'exemple non limitatif cette trame peut Entre constituée: par des fibres de verre coupé es,des mats sans liant,des mats d fils continus,des fibres de SI & L1des fibres d'Âmiante,de Carbone,des treillis d'Açler,des grillages en poly amide ou en P.V.C ou autre,ou encore tout autre matériau propre àconstituer une armature, dont les propriétés physiques et mécaniques peuvent être déterminées et se laissant pénétrer par un liant synthétique thermo durcissable quelconque dans lequel des éléments micro-cellulaires se trouvent titre en suspension ou y entre maintenus.Ces dits éléments se trouveront bloqués dans la masse,selon la position qu'ils accupentpendant la solidification du liant. Une autre caractéristique de la dite invention réside dans le rait que le liant peut entre une résine synthétique de type therrdurcissable, tel qu'un polyester,une résine epoxyde,furanique,formophénolique, polynréthane ou autre selon les propriétés finales que l'on vise à obtenir. A titre d'exemple nullement limitatlf,en ce qui concerne les sphérule utilisées comme charge creuse et constituant un des éléments essentiels de la dite invention on dira que celles-ci peuvent provenir d'une selection granulométrique; de cendres flottantes silico-alunineuses, de broyage de déchets d'éléments cellulaires provenant de matériaux expansés (Nousses formo-ph#noliques, Polyuréthane, Klégécel ....)d'argile expansé,de verre expansé,de microballons d'origine phénolique....ou de tout autre matériau nono ou poly cellulaires non-porueux possèdent un pourcentage élevé de cellules fermées et présentant une bonne compatibilité avec le liant utilisé. Le résultat recherché par la mise en oeuvre de la structure, objet de la présente invention demeure la production d'articles divers, rigides, allégés, possèdant de bonnes propriétés mécaniques et le cas échéant un coéfficient de conductibilité thermique abaissé,â partir d'une coulée en moules ouverts ou d'une injection en moule ferme. Une particularité de l'invention réside dans le fait qu'il se produit un# phénomène naturel de décantation des corps creux à cellules fermées du liquide dans lequel ils se trouvent on suspension disque l'agitation moléculaire cesse. Ceux-ci tendent à migrer de bas en haut du volume occupé par le mélange.Si une trame fibreuse, d'épaisseur tariable a été introduite dans le mélange(liant-sphérules) ou si celui-ci s'est trouvé également distribué de part et d'autre et dans laépaisseur de celle-ci la polymérisation du liant provoquera l'arrêt de cette migration.Ainsi, en transférant à un moule de forme quelconque, dans lequel on aura déposé une trame fibreuse, le mélange liant-sphérules,on obtiendra un objet dont la structure ser fibro caverneuse. Une autre caractéristique importante de la présente invention repose sur le fait que l'agitation moléculaire maintenant la suspension des sphérules dans le liant peut autre entretenue de la réserve de travail jusqu'à l'intérieur du moule auquel la matière est ransférée,jusqu'au moment du déclanchement de la polymérisation du liant synthétique.aette particularité extrtmement importante concourt à la formation d'une stricture homogène, garantissant un nombre de sphérules ou d'élements cêllulaires constant par unité de volume du liant utilisé.eplus l'agi- tation conférant une accélération aux sphérules favorise leur pénétration dans la trame fibreuse et améliore leur pontage avec l'armature proprement dite de la pièce moulée. A titre d'exemple seulement cet état d'agitation moléculaire entretenu et étendu à tout l'ensemble de la veine liquide, de sa réserve Au moule peut autre réalisE soit par l'adjonction d'une spirale quelconque aux tubulures, soit par des éléments statiques,prores à engendrer dans la veine de liquide encours de transfert un mouvement giratoire, qui puisse se continuer jusqu'àu volume de mélange inclus dans le roule, soit encore en utilisant un ou plusieurs faisceaux ultraoniques,ouvant créer et entretenir sur tout le parcours du liquide et jusqu'à l'intérieur du moule1 une agitation moléculaire de fréquence et d'intensité varia- bles selon les caractéristiques physiques et chimiques du liant utilisé. Au niveau du liquide inclus dans le moule on part envisager des fréquences et des puissances ultrasoniques telles qu'elles puissent provoquer l'échauffement de cette masse et soient ainsi utilisées pour promouvoir une polymérisation instantanée* en évitant ainsi l'utilisation d'un catalyseur utilisé habituellement pour les moulages à froid. Un autre fait important relatif à la dite invention est qu'il est possible soit de stopper l'agitation moléculaire au point de départ de la gélification du liant, soit de synchroniser l'arrêt du phénomène vibratoire piezo-electrique ou autre avec le départ de la gélification du mélange, soit en utilisant comme références les variations capaciniétriques ou thermoelectriques se produisant dans la masse ou de toute autre manière convenable. Dans le but de fournir un exemple concret d'une fabrication utilisant la mise en oeuvre de cette structure fibro-alvéolaire, on pourra prendre le cas d'une plaque plane ayant une certaine épaisseur.Pour réaliser cet élément, on peut imaginer un moule de forme parailélipédique de faible creux* comportant une bordure planelle fond de ce moule peut entre lisse ou comporter des dessins ou reliefs, des cannelures ou des moulures ou représenter certains profils.t'autre face(amovible) peut autre dans ce cas précis, lisse et plane et constitue le contre moule.Ce contre moule présente à un point quelconque de sa surfaça un orifice pouvant permett- re le transfert du liant synthétique sous une faible pression ou tout au moins compene,à l'entrefer du dispositif de moulage ainsi réalisé. Dans ce cas bien précis *la contre plaque comporte sur toute la logueur de son périmètre une rainure destinée à reçevoir un joint périphérique quelconque qui viendra stappuyerten position de fermeture) sur la# bordure de la partie creuse du moule proprement dit. Puis faisant immédia- tement suite à ce logement de joint et parallèle à celui-ci, le contre moule comportera une cannelure, dont la fonction est de servir de volume de vide(assurant le maintient du contre moule sur le moule). Succédant immédiatement à la cannelure précitée et à l'extérieur de celle-ci* le contre moule présente un deuxième logement destiné à un second joint. Le quatre extrémités du premier joint sont taillées e@ biseau, afin de pouvoir jouer le role de soupapes et de permettre å l' air inclus dans l'entrefer de séchapper,tandi!1que qu'un vide est appliqué à la cannelure d'une manière quelconque. Considérant le dispositif de moulage décrit ci-dessus et ne consti tuant qu'un exemple d'une fabrication donnée utilisaht la structure qui se trouve entre l'objet de la présente invention,on peut en,nsager le schéma de production suivant: Tout d'abord un liant thermodurcissabl-, par exemple un phénol-résol ou autre,pigmenté ou non est mélangé à une proportion donnée de sphérules.Un durcisseur peut être également introduit dans ce mélange qui se trouve être maintenu en état d'agitation molé culaire par un moyen physique ou piezo-acoustique que#o@nque.Ensuite, la trame fibreuse, pouvant consister en un mat de verre, un lit de fibres de verre déposées par projection ,par champ electrostatique,ou autrement encore et dans des proportions donnéss,du Satin ou des Povings,des fibres de Sisal, de Carbone, des treillages métalliques ou plastiques ou tout autre matériau propre à constituer une armature, est déposée dans le creux du mo moule.Le Moule est ensuite fermé par sa contre plaque de telle façon que le premier joint vienne s'appuyer sur la périphérie de la partie creuse du moule proprement dit(cette position peut entre conditionnée par des di- positifs de guidage- classiques).Un vide est alors appliqué à la cannelu re périphérique*dont le premier but est d'exclure toute trace d'air de l'entrefer et en second lieu de maintenir la contre plaque sur le moule, c'est à dire en position de moulage,pendant toute la durée du transfert du mélange au moule et de son durcissement.Deux cas peuvent alors se présenter::ou bien l'état de turbulence n'est appliqué au mélange que jusqu'au niveau de la buse d'injection, dans ce cas,il y a déplaçement des sphérules de bas en haut > pelon le phénomène de décantation naturelle décrit ci-dessus,jusqu'à ce que la gélification du mélange intervienne; ou bien l'état de turbulence moléculaire est maintenue et entretenue dans la matière transférée au moule, jusqu'à gélification de celle-ci en utilisant à titre d'exemple un ou plusieurs faisceaux ultrasoniques. Dans ce cas la distribution des aphérules se fait d'une manière homogène dans le liant,de part et d'autre et dans la substance de la trame fibreuse se. Il ressort de cet exemple que l'avantage important de cette invention est l'obtention directe,à cadences industrielles,d'objets ou d'articles finis,de toutes épaisseurs,de toutes formes, allégés et possédant en plus les propriétés propres aux liants et aux sphéruleettelles quel l'isolation ther,ique,la résistance aux haltes températuree,l'ininflamm abilit6;;pour ne citer que quelques exemples non limitatifs....Les propriétés physiques et mécaniques peuvent également varier, selon la nature, la teneur et les caractéristiques des fibres utilisées dans la constitution de la trame fibreuse, sans changer pour autant la technique de fabrication schématisée par l'exemple de panneau plan donné ci-dessus. On peut donner quelques exemples nullement limitatifs conc@rnant les possibilités d'utilisation de cette struture Fibro-@phérulaire: Panneaux de Couverture (façon Ardoise ou Tuile), Ardoises et tuiles de Synthèse, Panneaux d'Allège, Carters de Machines, Epidermes de panneaux pour constructions préfabriquées, Epidermes de cloisons Coupe feu, metites Embarcations de Bord de @er, Bacs et Cuves Diverses, Panneaux de Toiture Industriels, Parois de Véhicules Utilitaires...... Ces quelques exemples ne sauraient autre limitatifs quant à la portée de la présent. invention -REVENDICATIONS I Une structure fibro-avéolaire obtenue par la dispersion dans un liant thermodurc#ssable de sphérúles creuses et fermées de part et d'autre dans la substance 2 Une structure fibr#alvéolaire permettant par procédés de moulage (moules ouverts ou fermés où toute trce d'air a été préalablement exclue) la fabrication d'objets ailégés*isolants, sans limitation d'épaiseet'r,de dimensions et de formes et dont les propriétés physiques depeneent de celles des des constituants utilisés. 3 Une structure fibro-sphérulaire dont la mise en oeuvre peut utiliser pour maintenir l'état d'agitation moléculaire de ses éléments creux, à linté- rieur du moule, outre les moyens physico-mécaniques classiques,un faisce au d'ultrasons. Ce moyen particulier a pour but de permettre la répartitie on homogène des éléments cellulaires inclus1 jusqu'à leur immobilisation dans la masse polymérisée. 4 Une structure fibrosphérulaire dont la mise en oeuvre peut procéder d'un dispositif qui transmets l'agitation moléculaire au niveau du#moule et sur laquelle on peut agir par variation te la fréquence et de la puissance du faiscaau ultrasonique,atin d'engendrer dans la masse encore à l'état liquide transférée au moule un effet thermique suffisant pour déclancher sa polymérisatIon* sans apport de calories extérieures. 5 Une structure utilisable pour la production industrielle d'objets à la fois légers et résista@ts, à faible coefficient de conductibilité thermi que,tels que les panneaux diverses tuiles et les Ardoises de aynthèse, les petites embarcations, les baes, citernes et réservoies, pouvant être utilisés en mouletouverts ou fertés utilisant de basses pressions de transfert et maintenus nous vide.