Brevet FR2560819A1 — publié le 19850913

L'invention est relative à un panneau composite, ainsi qu' un procédé conçu pour la fabrication de ce panneau. Elle trouvera son application notamment mais non exclusivement pour la fabrication de parois de conteneur ou de camion, d'éléments d'isolation extérieur de bâtiment, de façade et de toiture de maison dont l'ossature est en bois. Actuellement, ces panneaux de grande dimension sont consti- tues par une âme en contreplaqué dont les faces sont revêtues de fibres de verre sur lesquelles est coulée une matière synthétique thermodurcissable, par exemple une résine polyester qui s'imprègne dans les fibres et polymérise sous l'action de la chaleur. Ces panneaux présentent l'inconvénient d'être réalisés en partie en bois, qui est généralement importé et dont le prix d'achat est sans cesse croissant, ce qui rend ces panneaux peu compétitifs du point de vue économique. Par ailleurs, le poids devient un facteur primordial surtout dans le domaine des transports où les panneaux dont l'armature est en contreplaqué sont largement concurrencés par les panneaux dont les âmes sont en matériau de faible densité, par exemple à base de balsa D'autre part, l'emploi de contreplaqué empêche la fabrication en continu de panneaux de grande dimension. En effet, ces panneaux atteignent, d'une manière habituelle, des longueurs de l'ordre de 6 à 13 mètres et il n'existe pas sur le marché de panneaux de contreplaqué présentant de telles dimensions.On est obligé pour fabriquer un panneau de juxtaposer plusieurs plaques de contreplaqué les unes à côté des autres, ce qui se traduit par la présence de joints nécessitant des opérations discontinues, empêchant ainsi une automatisation véritable des chaines de production. Habituellement, l'assemblage de ces panneaux est réalisé au moyen d'une presse comprenant principalement un plateau inférieur définissant un moule dans lequel est déposée l'rame en contreplaqué revêtue de tissusen fibres de verre et de nappes de résine polyester. La presse comporte également un plateau supérieur deformable qui s'applique suivant une ligne du plateau puis progressivement sur toute sa surface jusqu'à sa périphérie pour éviter la présence de bulles d'air à la surface extérieure du panneau, des moyens de chauffage intégres au plateau, et un bourrelet périphérique réalisé sur le plateau inferieur sur lequel s'applique le plateau supérieur de manière à constituer une en ceinte hermétique. L'un des buts de l'invention est de proposer un panneau composite dont la fabrication ne nécessite pas la presence de contreplaque et dont l'âme est réalisée en un matériau de plus faible densité. Un autre but de l'invention est de proposer un panneau composite dont l'âme peut être fabriquée d'une manière continue, rendant ainsi possible une automatisation de la chaine de production. A cet effet, l'âme du panneau sera réalisée à partir d'un materiau bobiné qui se déroule suivant la direction longitudinale du panneau, l'âme étant formée à partir d'éléments additionnels de faible densité qui sont disposés et placés de part et d'autre de la bande en déroulement. Un autre but de l'invention est de proposer un panneau composite dont les propriétés de résistance mecanique sont anisotropes c'est-à-dire qu'il présente une direction préférentielle de rigidité suivant sa largeur, et une direction préférentielle de souplesse suivant sa longueur. Il conviendra d'orienter convenablement le panneau suivant le type d'application auquel il est destiné. Un autre but de l'invention est de proposer un procede de fabrication d'un tel panneau qui permet une veritable automatisation de la chaîne de production. Pour cela, l'âme du panneau est fabriqué en continu suivant la direction longitudinale du panneau, en un poste de travail situé en amont de la presse. D'autres buts et avantages de la presente invention apparattront au cours de la description qui va suivre, qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. Le panneau composite, notamment mais non exclusivement destiné à constituer la paroi de conteneur ou de camion, l'élément d'isolation extérieur de bâtiment, la façade ou la toiture de maison, se présentant sous la forme d'une âme dont chaque face est revêtue d'un tissu en fibres de verre imprégnées d'une matière thermo-durcissable, est caractérise par le fait que l'âme est constituée par un tissu de fibres de verre plié selon une succession de profils en forme de oméga dont les renfoncements sont occupés par-des éléments en matériau de faible densité, et que l'âme est intercale entre deux matelas de fibres, chacun recouvert par le tissu en fibres de verre, l'âme et le matelas de fibres étant imprégnés de la matiere thermo-durcissable. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description ci-dessous ainsi qu'aux dessins en annexe qui en font partie inté- grante. La figure 1 schématise en perspective, partiellement en coupé, un mode préférentiel de réalisation du panneau composite selon l'invention. La figure 2 montre en perspective l'âme du panneau de la figure 1. La figure 3 illustre une installation pour la fabrication de l'âme du panneau de la figure 1. Le panneau composite illustré à la figure 1 est compose principalement par une âme 1 intercale entre deux nappes de tissu en fibres de verre 2 et 3. Ces fibres de verre sont noyées et impregnées d'une couche de matière thermo-durcissable, respectivement 4 et 5 dont le durcissement confère au panneau ses propriétés de rigidité. Comme matière thermo-durcissable, on emploie généralement des résines polyester ou des mousses phénoliques. Selon l'invention, l'âme du panneau est constituee par un tissu en fibres de verre 6, notamment mais non exclusivement un mat de verre, plié selon une succession de profils 7 en forme de oméga dont les renfoncements sont occupés par des éléments 8 en matériau de faible densité. Comme le montre la figure 1, le mat de verre 6 possède des plis 9, disposés parallèlement les uns aux autres qui définissent des profils dont la section correspond sensiblement à la forme de la lettre omega. Ces profils definissent des gorges disposées alternativement de part et d'autre du mat de verre 6 dont le volume est rempli à l'aide d'élements espaceurs 8 se présentant sous la forme de baguettes disposées suivant la direction des profils en forme de oméga. Dans le cas d'un panneau composite isolant, les éléments espaceurs seront avantageusement réalisés en un matériau isolant comme une mousse expansée alvéolaire telle qu'une mousse de polyuréthane dont 3 la densité est de l'ordre de 50 à 60 kg/m3, Selon l'invention, les faces extérieures 10 et 11 de l'âme 1 ainsi constituees sont chacune revêtue d'un matelas de fibres, respectivement les feuilles 12 et 13 qui sont destinées à remplacer les panneaux en contreplaqué et sur lesquelles sont appliquées les nappes extérieures en tissu de fibres de verre. On utilisera un feutre en matériau synthétique minéral ou végétal qui amour effet d'améliorer la resistance aux chocs du panneau composite, et d'éviter l'écrasement du panneau lors de son passage dans la presse comme il sera indiqué ci-dessous. Les matériaux utilisés pour la fabrication de ce panneau seront imprégnés de résine polyester de telle sorte que la polymérisation de ces résines qui se produit dans la presse s'etend à la totalité du volume intérieur du panneau. D'une autre manière, c'est la pénétration des résines à l'intérieur du matelas de fibres et de l'âme, parmi les baguettes en mousse qui assurent la rigidité du panneau. Selon une autre caractéristique, le revêtement exterieur du panneau sera constitue par des fibres de verre orientés, de telle sorte que l'orientation des fibres en nombre maximal correspond à la direction des profils en forme de oméga. La combinaison de ces tissus en fibres de verre orientées avec la structure de l'âme 1 permet de réaliser un panneau qui présente deux directions privilégiées de résistance, une grande rigidité suivant la direction correspondant à celle des profils en forme de oméga, et une certaine souplesse suivant la direction normale. Comme revêtement extérieur des panneaux, on utilisera, par exemple, un mat de verre ou un matériau dit "rowing" uni-directionnel dont les caractéristiques sont de 500 g de fibres dans un sens, 25 g suivant la direction normale. L'élément espaceur 8, disposé entre l'un ou l'autre des matelas de fibres 12 ou 13 et le mat de verre 6, présentera avantageusement deux faces parallèles 14 et 15 disposées suivant le plan du panneau et deux autres faces 16 et 17, inclinées ou verticales par rapport aux faces 14 et 15 qui seront complémentaires avec les faces des éléments espaceurs contigus. Dans un mode préférentiel, l'élément espaceur 8 présentera une section de forme trapézordale de façon que deux éléments espaceurs contigus , situes de part et d'autre du mat de verre, soient placés en tête bêche. Cette disposition assure une certaine souplesse à l'âme au niveau de la zone de raccordement entre deux éléments espaceurs consécutifs.De plus, cette structure permet la diffusion des résines polyester au sein de l'âme lorsque le panneau est place dans la presse, et la présence du matelas de fibres, matériau imprégnable , facilite la pénétration des résines dans l'âme du panneau. Pour assurer l'homogénéité du panneau, chaque rive longitudinale de l'âme, c'est-à-dire suivant la direction normale au profil en forme de oméga, fera l'objet d'une couture se présentant sous la forme de bandes de fibres de verre 18 et 19, cousues dessus et dessous les faces du panneau. Pour améliorer la résistance des parois exténeures du panneau aux attaques chimiques, et pour leur donner un aspect plus lisse, le panneau selon l'invention pourra être recouvert d'un gel ou d'un liquide polymérisé, selon la technique dite du "gelcoat". L'invention concerne également un procédé de fabrication du panneau composite dont les caractéristiques ont été mentionnées cidessus. Ce procédé a pour objet la préfabrication en continu de l'âme du panneau composite , ce qui permet d'automatiser la chaîne de production et de supprimer la plupart des interventions humaines qui sont actuellement indispensables pour la fabrication des panneaux dont l'âme est en contreplaqué. Le procédé de fabrication mis en oeuvre permet de réduire sensiblement la durée pendant laquelle le panneau séjourne dans la presse, et le procédé permet d'envisager l'assemblage d'un panneau tous les huit minutes environ, alors qu'actuellement, il faut environ quinze minutes pour composer un panneau. Ce gain de productivité provient notamment du fait que l'âme assemblée en amont de la presse peut être manipulée aisement en vue de son stockage éventuel ou de son transfert vers une presse. Le procédé selon l'invention peut etre mis en oeuvre à l'aide de l'installation montrée en élevation à la figure 3. Ce procédé consiste à dérouler en continu le tissu en fibres de verre 6, qui se présente sous la forme d'une bobine 20, mobile autour d'un axe horizontal. A la sortie de la bobine, le tissu passe entre deux galets de guidage 21 et l'on exerce sur l'extrémité du tissu une tension horizontale de façon à definir un plan horizontal 22 qui correspondra au plan du panneau. Ensuite, on applique de part et d'autre du tissu 6 suivant une direction transversale et normale au plan 22 les éléments espaceurs 8a, 8b de telle sorte que le tissu 6 est contraint à prendre une forme de oméga. Les éléments espaceurs sont amenés respectivement de part et d'autre du plan de défilement 22, les éléments 8a étant amenés par au-dessus du tissu 6, et les éléments 8b étant amenés par en-dessous du tissu 6. Ensuite, on déroule sur chaque face de cet assemblage en oméga un matelas de fibres synthétiques, minérales ou végétales, respectivement le matelas 23 sur la face supérieure et le matelas 24 sur la face intérieure. Les matelas sont approvisionnés sous la forme de bobines, respectivement les bobines 25 et 26, mobiles autour d'axes horizontaux, dont le déroulement se produit sous l'action d'une pince 27, qui entraîne simultané ment le tissu en fibres de verre 6 et le matelas de fibres 23 et 24 suivant la direction horizontale définie par le plan 22. La pince présentera des moyens qui lui assureront un mouvement alternatif de va-etvient de façon à extraire successivement chacun des panneaux préformés hors de l'installation. Selon une autre caractéristique du procédé, on coud laté- ralement la structure en sandwich obtenue après le déroulement des matelas de fibres pour permettre le transfert et la manutention de la structure en sandwich constituee par les éléments espaceurs placés entre les matelas de fibres. Les éléments espaceurs sont avantageusement stockes à proximité du tissu en défilement de part et d'autre du plan 22 dans des dispositifs de stockage mobiles, constitués par exemple par les paniers rotatifs 29 et 30. A l'aide du poussoir 31, on prélève successivement chacun des éléments contenus dans le panier 29 et on le transfère parallèlement au tissu en défilement pour l'amener en face d'un piston 32 d'un vérin 33, dont l'axe est placé perpendiculairement au plan 22. Le vérin 33 applique l'élément espaceur 8a sur le tissu en fibres de verre pour former ce tissu suivant un profil de oméga. De leur côté, les éléments espaceurs 8b contenus dans le panier rotatif 30 sont préleves à l'aide d'un poussoir 34 qui amène l'élément prélevé vis-à-vis du piston 35 d'un vérin 36 dont l'axe est également perpendiculaire au plan 22.Le vérin 36 applique l'élément 8b sur le tissu 6 pour former le profil en oméga en combinaison avec l'élément 8a appliqué par le vérin 33. Les boutons poussoirs, après avoir transféré les éléments espaceurs vers les vérins 33 et 36, s'escamotent et reviennent vers leurs positions respectives de départ. Ces boutons poussoirs pourront être animés d'un simple mouvement alternatif de translation, ou bien ils pourront se déplacer sur une boucle fermée selon des techniques connues de 1 'Homme de l'Art. Pour faciliter le transfert des éléments espaceurs, des convoyeurs à rouleaux 37 et 38 seront placés depuis les dispositifs de stockage jusqu'aux vérins d'application 33 et 36. On retrouve également des convoyeurs à rouleaux en aval des vérins d'application pour permettre le déplacement de la structure en sandwich obtenue après le deroulement des bobines 25 et 26. A ce niveau, l'rame préformée se deplace, d'une part entre les convoyeurs à rouleaux 39 et 40, et d'autre part entre des chaines crantées disposees de part et d'autre et latéralement de l'amie préformée. Ces chaines crantées, dont la direction d'application est definie par le plan 41 servent à maintenir latéralement l'âme préformée et l'entraîne vers les deux dispositifs de couture 28 disposés latéralement et en aval de l'installation. Une fois que l'amie du panneau est préformée en continu, qu'elle est sortie de l'installation de préformage, on coupe le panneau à la longueur désirée suivant la direction longitudinale des éléments espaceurs. Les moyens de coupe, places en aval de l'installation illus- trée à la figure 3, seront de tout type connu de l'Homme de l'Art. A l'issue de cette découpe, les panneaux seront achemines soit directement vers une presse, soit vers un lieu de stockage. Ces manipulations pourront être realisees à l'aide de bandes transporteuses étroites et escamotables qui s'appliquent lateralement sur les chants des panneaux préformes. La presse utilisée pour l'assemblage des panneaux pourra être avantageusement du type décrit précédemment, à savoir une presse qui présente un plateau superieur deformable qui s'applique suivant une ligne du plateau puis progressivement sur toute sa surface, et un bourrelet périphérique sur le plateau inférieur de manière à constituer une enceinte hermetique. REVENDICATIONS 1. Panneau composite, notamment mais non exclusivement destiné à constituer la paroi de conteneur ou de camion, l'élément d'isolation extérieur de bâtiment, la façade ou la toiture de maison, se présentant sous la forme d'une âme dont chaque face est revêtue d'un tissu en fibres de verre imprégné de matière thermo-durcissable, caractérisé par le fait que l'âme (1) est constituée par un tissu en fibres de verre (6) plié selon une succession de profils (7) en forme de omega dont les renfoncements sont occupés par des éléments (8) en materiau de faible densite, et que l'âme (1) est intercalée entre deux matelas de fibres (12) et (13), chacun recouvert par le tissu en fibres de verre (2, 3), l'âme (1) et le matelas de fibres (12, 13) étant imprégnés de la matière thermodurcissable. 2. Panneau composite selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les matelas de fibres (12, 13) sont chacuns recouverts par un tissu de verre à fibres orientées dont la direction préférentielle de rigidite est dirigée suivant la direction des profils (7) en forme de oméga. 3. Panneau composite selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il presente une direction préférentielle de souplesse dirigée suivant la direction normale au profil en forme de oméga. 4. Panneau composite selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chaque élément (8) en materiau de faible densité présente deux faces parallèles (15, 14), les deux autres faces étant complémentaires l'une de l'autre. 5. Panneau composite selon la revendication 4, caractérisé par le fait que chaque élément (8) en matériau de faible densité présente une section trapezoldale ou parallélépipédique telle que deux éléments successifs situés de part et d'autre du tissu de verre soient disposés en tête-bêche. 6. Panneau composite selon la revendication 2, caractérisé par le fait que sur chaque rive de l'âme, normale aux profils (7) en forme de omega, des bandes (18,19) de fibres de verre sont cousues dessus et dessous l'âme du panneau. 7. Panneau composite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le tissu plié en fibres de verre est un mat de verre et que les éléments (8) sont en mousse expansée alvéolaire. 8. Panneau composite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise par le fait que le matériau thermo-durcissable est de la résine polyester ou de la mousse phénolique. 9. Panneau composite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le matelas de fibres est en fibres synthétiques, minérales ou végétales. 10. Procede de fabrication d'un panneau composite, notamment mais non exclusivement destine à constituer une paroi de conteneur ou de camion, un élément d'isolation extérieure de bâtiment, une façade ou une toiture de maison, se composant d'une âme dont chaque face est revêtue d'un tissu en fibres de verre imprégnées d'une matière thermodurcissable, dans lequel on assemble le panneau au moyen d'une presse caractérisé en ce que, pour réaliser l'âme du panneau, on déroule un tissu (6) en fibres de verre, que l'on applique suivant la direction transversale du tissu (6) en fibres de verre et de part et d'autre de celuici des éléments (8a, 8b) en matériau de faible densité pour contraindre le tissu (6) à prendre une forme de oméga, et que l'on déroule sur chaque face de l'assemblage ainsi formé un matelas de fibres (23, 24). 11. Procédé de fabrication d'un panneau composite selon la revendication 10, caractérisé en ce que, après avoir déroule les matelas de fibres (23, 24), on coud latéralement la structure en sandwich ainsi constituee pour la rendre transférable vers la presse. 12. Procédé de fabrication d'un panneau composite selon la revendication 10, ou 11, caractérise en ce que l'on stocke les éléments (8a, 8b) de faible densité de part et d'autre du tissu en defilement, que l'on prélève et transfert unitairement les dits éléments (8a, 8b) suivant la direction de defilement, et que l'on applique successivement et alternativement chacun des éléments prélevés suivant une direction normale au tissu en fibres de verre. 13. Procédé de fabrication d'un panneau composite selon l'une quelconque des revendications 10, 11 ou 12, caractérisé en ce que l'on fait se déplacer la structure en sandwich entre deux convoyeurs à rouleaux et que l'on maintient et entraîne cette structure en vue de la coudre à l'aide de chaînes crantees qui s'appliquent lateralement sur la dite structure. 14. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que l'on saisit transversalement le tissu (6) en fibres de verre et les matelas en fibres (23, 24) à l'aide d'une pince (27) pour permettre le déroulement et le transfert de la structure préformée.