Brevet FR2607442A1 — publié le 19880603

La présente invention est relative à une plaque pour constructions qui a une structure en sandwich et qui est constituée par un noyau, par au moins une couche de couverture, supérieure et/ou inférieure avec une couche comportant du matériau fibreux et par une coupe ayant un point de fusion et une température d'inflammabilité élevés. Cette plaque est avant tout destinée à la réali- sation de planchers, notamment dans les avions. Les plaques à structure en sandwich destinées à être utilisées en tant que plaques de plancher dans des véhicules, notamment des plaques légères destinées à être utilisées dans les avions, sont connues en elles-mêmes. Les noyaux en sont réalisés en bois de bout de balsa ou en nids d'abeille Nomex. Comme matériaux des couches extérieures, on connait des plaques d'aluminium pesant 5 kg au m2 et des matières organiques, renforcées par des fibres, à base de résines époxy ou récemment également des résines phénoliques. Les fibres, que ce soit des fibres de charbon, de Kévlar ou de verre, sont disposées en plusieurs couches unidirectionnelles ou en tissu bidirectionnel. Les plaques en sandwich renforcées aux fibres de carbone réalisées suivant l'état de la techni- que pèsent au moins 2 Kg/m. Les plaques légères sont destinées surtout à être utilisées dans les avions, de manière à maintenir aussi bas que possible le poids à vide et, par conséquent, les frais de carburant. En construction aéronautique, d'autres impératifs doivent être respectés pour réduire la combustibilité, régler le dégagement et la densité des fumées et atténuer la nocivité des matériaux. Les valeurs sont mesurées et jaugées d'après les normes en vigueur. Les résines époxy ne répondent pas aux impératifs en question. Des modifi- cations obtenues au moyen de produits chimiques permet- tent de respecter les impératifs relatifs à la combusti- bilité, mais elles font augmenter d'une manière inadmis- sible la densité des fumées et la nocivité. Les résines phénoliques, utilisées depuis peu parce qu'elles satis- font aux impératifs relatifs à la combustibilité et qu'en même temps elles donnent relativement peu de fumées, n'ont pas des caractéristiques mécaniques suffisantes pour assurer le collage entre les couches extérieures et le noyau de manière à permettre l'introduction de résine époxy dans le joint de collage. Pour des valeurs compa- rables de la combustibilité, cette structure de plaque donne environ de la moitié au quart des valeurs de fumées d'une plaque légère classique. Le brevet US-PS 3 518 156 décrit une paroi coupe- feu dans laquelle une couche extérieure est constituée 1 par de la résine thermo-durcissable et une autre couche extérieure est constitué par du métal. Une couche ren- forcée par des fibres est enrobée dans la paroi des deux côtés du noyau. En cas d'incendie, la couche métallique ne peut pas résister à une température de 700 à 800 C. Le but de l'invention est la réalisation d'une construction composite constituée par des matériaux différents pour laquelle la combustibilité, la densité et la nocivité des fumées soient moindres que dans le cas des constructions connues. Ce but est atteint, suivant l'invention, du fait que, dans une plaque pour constructions du type initia- lement défini, on place, sur la couche constituée par un matériau ayant un point de fusion élevée et une température d'inflammation élevée, une couche constituée par des fibres ou par un matériau renforcé par des fibres. Cette disposition fait que, si la plaque est soumise à l'action de flammes qui sont à une température supérieure au point de fusion d'une couche ayant un point de fusion élevé et une température d'inflammation élevée, cette couche ne peut pas fondre, car la combustion de la couche constituée par des fibres ou un matériau renforcé par des fibres donne une couche qui assure l'isolement aux gaz et la protection de la couche sous-jacente contre l'action de la chaleur. De ce fait, la couche qui a un point de fusion élevée et une température d'inflammation élevée peut, en cas d'incendie, résister également à une température de 700 à 800 C ou davantage, même lorsque le point de fusion de cette couche est au-dessous, car, du fait de son isolation, cette couche est soumise à une charge de température nettement inférieure. Il est avantageux d'utiliser comme couche à haut point de fusion et haute température d'inflammation une feuille mince en aluminium dont l'épaisseur est de préférence inférieure à 0,1 mm, de préférence entre 0, 02 et 0,05 mm. On peut cependant utiliser n'importe quelle autre feuille mince ayant un point de fusion supérieur à 400 C. Il est donc possible d'utiliser des feuilles en matière plastique ou des feuilles de métaux quelconques, par exemple de cuivre ou d'acier. Pour que le poids de la plaque soit aussi faible que possible et que, cependant, sa capacité de résistance aux charges reste élevée, il est avantageux que le noyau ait une structure cellulaire, de préférence en nid d'abeille, les parois des cavités des cellules ou des alvéoles étant perpendiculaires ou sensiblement perpen- diculaires à la couche ou aux couches de couverture. Il est particulièrement avantageux d'utiliser un noyau comme celui que décrit la demande de brevet US 553 401, dans lequel des feuilles minces ondulées sont recouvertes de préférence par un matériau imprégné analogue à du papier, par exemple par un papier à fibres d'aramide, et dans lequel on place, entre deux couches, une couche interca- laire qui est constituée de préférence par le même matériau et par laquelle les crêtes et les creux des feuilles ondulées voisines sont collées. La plaque suivant l'invention présente surtout l'avantage que le local occupé par les passagers est protégé pendant un certain temps contre les fumées et la chaleur, ce qui permet aux passagers de quitter l'avion pendant l'intervalle de sécurité, les dispositions suivant l'invention permettant de prolonger cet inter- valle par rapport à ce qu'il était jusqu'à présent. Lorsque la plaque est utilisée comme plaque de plancher, il y a moins de fumées en cas d'incendie, car il n'y a que la couche supérieure de la plaque de plan- cher qui brûle. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. La figure unique est une coupe de la plaque suivant l'invention, sur laquelle, pour plus de clarté, les différentes couches sont écartées les unes des autres. La plaque pour constructions, dont la figure ne représente qu'une partie, comprend un noyau 4 qui, comme on l'a vu, a de préférence une structure cellulaire et est recouverte des deux côtés par une couche 3 en maté- riau fibreux. Cette couche peut être constituée par plusieurs souscouches, dans le cas envisagé par trois sous-couches, dans lesquelles les fibres peuvent avoir la même orientation ou des orientations différentes. Il est donc possible d'utiliser des fibres courtes ou longues et, dans ce dernier cas, les fibres peuvent être orien- tées suivant une ou plusieurs directions. Dans ce dernier cas, les fibres peuvent être superposées dans deux directions perpendiculaires l'une à l'autre, assemblées en tissu ou disposées en rowings. Du côté extérieur, la plaque comporte également une couche 1 de matériau en fibres qui est cependant de préférence plus mince que la couche 3 et qui ne contient qu'une seule couche, constituée de préférence par un tissu. Pour la fabrication de la plaque, les couches de fibres 1 et 3 sont imprégnées de résine qui durcit sous l'action de la chaleur et assure la liaison des couches entre elles. Au moins la couche 1 en matériau fibreux qui est située à la surface est imprégnée d'une résine réglée de manière à résister aux flammes, par exemple d'une résine à base de résines époxy ou phénoliques. Il est préférable que la couche 1 soit imprégnée de résine phénolique et que la couche 3 soit imprégnée de résine époxy. On peut cependant utiliser n'importe quel mode d'imprégnation convenable. Il est préférable que la couche 1 soit un produit laminé superficiel. Entre les couches 1 et 3 constituées par du matériau fibreux, la plaque comprend une couche 2 cons- tituée par un matériau ayant un point de fusion élevé et une température d'inflammation élevée, par exemple par un métal, par exemple de l'aluminium, dont l'épaisseur est inférieure à 0,1 mm. Il est avantageux d'utiliser une feuille d'aluminium de 0,02 à 0,05 mm d'épaisseur, de manière que son poids ne grève pas le poids de la plaque de plancher ou de l'élément de construction. Cette couche 2 est de préférence étanche aux gaz, ce qui empêche les gaz chauds de traverser la couche et d'enflammer ensuite la couche sous-jacente. Cette couche a également de préférence une bonne conductibilité thermique, comme l'aluminium et, de ce fait, assure l'évacuation de la chaleur. Une température d'inflammation élevée se situe entre 700 et 1000 C, par exemple 800 C. La température de fusion du matériau se situe généralement au-dessous de la température d'inflammation. La feuille d'aluminium fonctionne comme couche d'isolation par rapport à l'intérieur de la plaque de plancher ou de l'élément de construction. L'expérience a montré des températures de flammes de 800 C environ pendant l'intervalle d'évacuation d'un avion après des accidents d'aviation et il en résulte des incendies, ce qui explique que les essais définis par les normes américaines pour le trafic aérien s'effectuent pendant 6 minutes à ces températures de flammes. L'objet de l'invention offre dans ces conditions la résistance voulue. Normalement, la feuille d'aluminium à la surface de l'élément composite n'assurerait pas l'étanchéité aux gaz en cas d'élévation de la température et fondrait. Dans le cas de l'objet de l'invention, la température des flammes est, par suite de la fusion et de l'augmentation de la compacité du laminé fibreux, réduite dans de telles proportions que la feuille d'aluminium ne fond pas et assure vraiment l'étanchéité aux gaz. Les couches fi- breuses structurées riches en résine ne sont pas soumises à l'action des flammes. Il est cependant possible égale- ment d'utiliser un autre matériau, métallique ou non, qui soit résistant à la chaleur et incombustible. Les matériaux en couches imprégnées, comme, par exemple, les résines phénoliques, les résines époxy, permettent également d'utiliser des feuilles de matière plastique, de matières céramiques ou des tôles minces en acier à la place des feuilles d'aluminium. En utilisant une feuille d'aluminium, qui sépare également les deux processus de durcissement, différents et exclusifs l'un de l'autre, des couches fibreuses voisines, on peut, dans des conditions économiquement plus avantageuses, fabriquer la plaque par ce qu'on appelle le "one-shotbonding". La polycondensation des résines phénoliques donne de l'eau qui, pendant la polyaddition de la réaction de durcissement, détruirait la résine époxy. Les plaques pour constructions suivant l'invention ont des coefficients de fumées qui sont compris entre le 1/4 et le 1/20 des coefficients des plaques usuelles. En raison des grandes dimensions de la surface de collage et de la faible rigidité propre de la feuille d'aluminium, on peut obtenir facilement, entre la feuille mince et les couches fibreuses ou les tissus, des coefficients de collage qui correspondent aux propriétés entre les cellules du noyau de la construction légère et les éléments structurels qui les entourent, de sorte que les propriétés de la construction composite ne sont pas altérées dans un sens négatif. Au contraire, des pro- priétés comme la possibilité d'absorber brusquement de grandes quantités d'énergie jusqu'à destruction se trouvent nettement améliorées du fait que l'aluminium a une grande aptitude à la déformation par rapport aux substances fibreuses entrant dans la structure composite. Les plaques sont fabriquées en une seule opéra- tion, ce qui permet de les rendre étanches également sur le côté au moyen d'une feuille mince 5 en métal, de préférence en aluminium, qui arrête les flammes et les fumées et relie les deux couches couvrantes au niveau de leurs bords. Il est possible également de réaliser plus de deux couches fibreuses comprenant entre elles une couche de métal, de préférence d'aluminium. Les fibres peuvent être constituées par n'importe quel matériau de renforcement, par exemple être des fibres de verre, des fibres de carbone imprégnées ou des produits analogues. La plaque peut être montée dans n'importe quel dispositif de maintien. REVENDICATIONS 1 - Plaque pour constructions ayant une structure en sandwich et comprenant au moins une couche de couver- ture sur au moins un c8té extérieur du noyau, ladite couche de couverture comportant extérieurement au moins une première couche 1 contenant un matériau fibreux et intérieurement au moins une deuxième couche ayant un point de fusion élevé et une température d'inflammabilité élevée. 2 - Plaque pour constructions selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que ladite deuxième couche est en métal. 3 - Plaque pour constructions selon la revendica- tion 2, caractérisée en ce que ladite deuxième couche est en aluminium et a moins de 0,1 mm d'épaisseur. 4 - Plaque pour constructions selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que le noyau a une structure cellulaire, les parois des cellules étant sensiblement perpendiculaires à la surface de la plaque. - Plaque pour constructions selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que ladite deuxième couche est placée immédiatement sous ladite première couche et que ladite première couche est constituée par un laminé de surface. 6 - Plaque pour constructions selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que ladite première couche (1) est imprégnée au moyen d'une résine de composition réglée pour arrêter les flammes. 7 - Plaque pour constructions selon la revendica- tion 6, caractérisée en ce qu'elle comporte une résine à base de résine époxy ou phénolique. 8 - Plaque pour constructions selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce qu'elle comprend, entre ladite couche de couverture et ledit noyau, au moins une couche en fibres ou en matériau renforcé par des fibres. 9 - Plaque pour constructions selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que ladite deuxième couche est imperméable aux gaz. - Plaque pour constructions selon la revendica- tion 9, caractérisée en ce que ladite première couche est reliée à ladite deuxième couche par une résine phénolique et que ladite deuxième couche est reliée à la couche sous-jacente par une résine époxy.