Brevet FR2484074A1 — publié le 19811211

- 1 - 2484074 La présente invention concerne un matériau de blindage, c'est-à-dire un matériau capable d'offrir une protection contre des projectiles divers et de résister à l'impact de ceux-ci. Un tel matériau peut équiper des édifices fixes ou être placé sur des éléments mobiles tels que des véhicules. Le matériau de blindage de l'invention pourra être utilisé dans.le cadre d'applications mili- taires ou civiles comme par exemple sur des véhicules de transport de fonds. Les matériaux de blindage connus sont, en général, constitués en acier; il en résulte que, outre le problème du poids qui est un élément capital dans le cas d'application à des véhicules, ces matériaux sont difficiles à travail- ler, à usiner, à former et à mettre en place. De plus, on utilise en général des aciers spéciaux qui, soit ont des nuances particulières, soit ont subi des traitements thermiques élaborés. Ces matériaux sont donc chers en eux-mêmes et dans leur utilisation à des fins de blindage; par ailleurs, il n'est pas possible de se les procurer auprès de n'importe quel fournisseur, si ce n'est avec des délais prohibitifs. Il existe de forts préjugés contre les matières plastiques en général de sorte que l'on n'a pas imaginé que leur utilisation en vue de réaliser un ma- tériau de blindage puisse satisfaire à toutes les exigences fonctionnelles de cette application et notamment, pour ce qui concerne leur dureté, en vue d'éviter ou de limiter la pénétration du projectile lors de l'impact, leur résistance pour éviter la rupture ou l'éclatement lors du choc et l'élasticité permettant d'absorber sans déformation permanente l'énergie apportée lors de l'impact. La présente invention a pour but un matériau de blindage qui ne présente pas les inconvénients des matériaux connus et qui, tout en ayant une efficacité comparable, soit facile et rapide à fabriquer ainsi qu'à poser notamment dans le cadre d'applications à des véhicules - A cet effet l'invention a pour objet un matériau de blindage caractérisé par le fait qu'il est constitué par de multiples couches de tissus de fibres noyées au sein d'une résine durcissable à froid ou à chaud. Suivant une caractéristique préférée de l'invention, les fibres utilisées sont des fibres de verre et la résine est une résine époxy. Le matériau ainsi constitué présente ainsi l'élasticité nécessaire et offre une très bonne résistance contre la rupture. Pour ce qui concerne la dureté du matériau, c'est-à-dire son aptitude à eviter ou limiter la pénétration du projectile lors de l'impact, celle-ci peut être améliorée conformément à une caractéristique particulière de l'invention en équipant la face du matériau exposée au projectile, d'une tôle fine ayant une épaisseur de l'ordre de 1 mm. - - 2 - 2484074 Suivant une caractéristique essentielle de l'invention, les couches de tis- sus de fibres de verre sont organisées en trois nappes, l'épaisseur des fibres augmentant lorsque l'on passe d'une nappe à l'autre dans le sens d'arrivée du projectile. En plus de cette variation d'épaisseur des fibres, il peut être prévu également que leur tissage soit différent lorsque l'on passe d'une nappe à l'autre. Au sein d'une même nappe, il est possible d'utiliser des tissus de fibres de verre ayant des épaisseurs de fibres ou un tissage différents et ce, en alternance. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description ci-après en faisant référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs et parmi lesquels: - la Fig. 1 est une vue en coupe du matériau de blindage de l'invention. - la Fig. 2 montre une variante de l'invention destinée à des applications haute performance, c'est-à-dire pour résister à des projectiles ayant une très grande puissance balistique. Suivant l'exemple de la Fig. 1, le matériau de blindage de l'invention, représenté en coupe et repéré dans son ensemble par la référence 1 se compose, dans le sens "f' d'arrivée du projectile d'une tôle mince 2 et de trois nappes 3, 4 et 5 constituées de couches de tissus de fibres de verre noyées au sein d'une résine 6. La tôle 2 a une épaisseur de l'ordre de 1 mm mais, suivant la nature des projectiles contre lesquels on cherche à assurer une protection, cette tôle ne pourrait avoir que quelques dizièmes de millimètre d'épaisseur. La résine 6 utilisée est du type durcissable à froid ou à chaud. De préfé- rence il s'agira d'une résine époxy. La nappe 3 est réalisée à partir de trois tissus 7 de fibres de verre. Les fibres sont très fines et le tissu a un poids de 50 g/m2. La nappe 4 est constituée de seize couches de tissus de fibres de verre. Les fibres sont plus épaisses que celles constituant la nappe 3, elles sont du type roving. La nappe 4 comporte, en alternance, des tissus réalisés avec des fibres d'épaisseur différente, par exemple 300 et 500 g/m2. La nappe 5 comporte cinq couches réalisées par une alternance de tissus 10 et 11 dont les fibres ont une épaisseur différente, par exemple les tissus ont un poids de 500 et de 900 g/m2. Sur la Fig. 1, c'est à des fins de clarté que les différentes couches de tissus 7, 8, 9, 10 et 11 sont très espacées; sur le produit réel, ces couches sont accolées les unes aux autres et noyées au sein de la résine 6. - 3 - 244O074 Il est bien évident que le nombre des nappes telles que 3, 4 et 5, le nombre de couches de tissus de fibres au sein de chaque nappe et l'épaisseur et la nature des fibres constituant chaque couche peuvent varier en fonction des paramètres que l'on souhaite obtenir pour le matériau de blindage de l'in- vention. Cependant, dans tous les cas, l'épaisseur des fibres constituant les couches successives des différentes nappes sera croissante dans le sens d'ar- rivée "f" du projectile. Le matériau de la Fig. 1 a une épaisseur totale suivant "f" qui est de l'ordre de 14 à 24 mm. Le matériau de l'invention tel que représenté à la Fig. 1 est efficace pour des projectiles ayant une puissance balistique de 350 Kg.m et une vitesse de 400 m/s. Pour des exigences moins sévères, il sera possible, soit de ne pas utiliser de tôle 2, soit de supprimer la nappe 3, soit de réduire au sein de chaque nappe le nombre des couches et/ou l'épaisseur des fibres constitutives. Par contre, pour des projectiles ayant une puissance balistique voisine de c indiquée ci-dessus mais avec une vitesse de l'ordre de 900 à 1000 m/s, le maté- riau de la Fig. 1 est insuffisamment efficace et il faut avoir recours, comme cela est représenté à la Fig. 2,a une tôle additionnelle 12 disposée en amont du matériau proprement dit 1. Cette tôle 12 aura une épaisseur de l'ordre de 3 mm et sera disposée à quelques centimètres de la tôle 2. L'espace compris entre les deux tôles 2 et 12 pourra être soit vide, soit comblé par un matériau de remplissage quelconque comme, par exemple, de la laine de verre. En variante, le matériau de blindage de l'invention pourra mettre en oeu- vre une résine autre qu'une résine époxy. De plus, il est possible d'utiliser une charge pour renforcer la résine; une telle charge peut être par exemple constituée par des billes de verre de très petite dimension. Le matériau de blindage de l'invention est particulièrement facile et ra- pide à mettre en oeuvre; il peut être mis en place sur n'importe quelle surface quelles qu'en soient la forme et la nature. Le matériau peut être réalisé sous forme de plaques ou moulé directement sur l'édifice ou le véhicule que l'on veut équiper. De multiples variantes de l'invention peuvent être envisagées en en repre- nant sa caractéristique de base selon laquelle l'épaisseur des fibres consti- tuant les diverses couches de tissu est croissante dans le sens de l'arrivée du projectile; le nombre des couches, l'épaisseur des fibres, le nombre des nappes et l'utilisation éventuelle d'une tôle additionnelle en amont du matériau 4 4 2484074 dépendant des caractéristiques que l'on souhaite obtenir. Le matériau est efficace contre tous les types de projectiles; la tôle 2 permet de limiter la pénétration du projectile et de conférer à l'ensemble du matériau une certaine élasticité; la nappe 3 procure la dureté nécessaire évitant la pénétration; la nappe 4 apporte la résistance nécessaire pour éviter la rupture lors du choc et la nappe 5 confère à l'ensemble une élasticité complémentaire autorisant l'absorption mécanique de l'énergie lors de l'impact. A titre d'exemple, un matériau conforme à l'invention réalisé en une épaisseur de 24 mm pèse 30 Kg./m2. - 2484074 R E V E N D I C A T I O N S 1. Matériau de blindage caractérisé par le fait qu'il est constitué par de multiples couches de tissus de fibres (7, 8, 9, 10, 11) noyées au sein d'une résine (6) durcissable à froid ou à chaud. 2. Matériau de blindage suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que les fibres utilisées sont des fibres de verre. 3. Matériau de blindage suivant l'une des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que la résine (6) est une résine époxy. 4. Matériau de blindage suivant l'une des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que les couches successives sont organisées en plusieurs nappes (3, 4, 5), l'épaisseur des fibres augmentant d'une nappe à l'autre dans le sens d'arrivée "f" du projectile. 5. Matériau de blindage suivant la revendication 4 caractérisé par le fait qu'au sein d'une nappe, on utilise des fibres d'épaisseur différente, en alter- nance. 6. Matériau de blindage suivant l'une des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait que sa face externe est recouverte d'une tôle mince (2). 7. Matériau de blindage suivant l'une des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait que la nappe (3) comprend de une à cinq couches de tissus de fibres, le tissu ayant un poids de l'ordre de 50 g/m2. 8. Matériau de blindage suivant l'une des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait que la nappe(4) comporte dix à vingt couches de tissus de fibres de verre de deux épaisseurs différentes, l'un des tissus ayant un poids de l'ordre de 300 g/m2 et l'autre de l'ordre de 500 g/xm2, les couches d'épaisseur différente étant disposées en alternance. 9. Matériau de blindage suivant l'une des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait que la nappe (5) comporte de trois à dix couches de tissus de fibres de verre de deux épaisseurs différentes, l'un des tissus ayant un poids de l'or- dre de 500 g/m2 et l'autre de l'ordre de 900 g/m2. 10. Matériau de blindage suivant l'une des revendications 1 à 9 caractérisé par le fait que la résine (6) est chargée au moyen de billes de verre de très - 6 - 2484074 petite dimension. 11. Matériau de blindage suivant l'une des revendications 1 à 10, destiné à de hautes performances, caractérisé par le fait qu'en amont du matériau (2, 3, 4, 5, 6) est disposée une tôle mince (12)-espacée dudit matériau de quelques centimètres, l'espace étant soit laissé vide, soit comblé au moyen d'un matériau de remplissage quelconque. 12. Procédé de pose d'un matériau de blindage conforme à l'une des reven- dications 1 à 11 caractérisé par le fait qu'il est réalisé en plaques rapportées sur l'édifice ou le véhicule à équiper. 13. Procédé de pose d'un matériau de blindage conforme à l'une des reven- dications 1 à 10 caractérisé par le fait que le matériau est moulé in situ, c'est-à-dire directement sur la face interne de l'édifice ou du véhicule à équiper.