Brevet FR2617430A3 — publié le 19890106

FR 2617430 A3 19890106 FR 8808829 A 19880630 La présente invention concerne un matériau composite formé d'aluminium et de couches de fibres de verre, ainsi qu'un procédé pour sa fabrication. Des couches de fibres de verre qui sont pourvues d'un côté d'un revêtement constitué par une bande mince d'aluminium sont utilisées principalement pour une isolation thermique dans le domaine de la construction et de l'automobile. La bande d'aluminium sert d'obstacle à la vapeur. Pour des applications spéciales, par exemple dans les zones extérieures de véhicules automobiles (protection du plancher d'un véhicule contre le dégagement de chaleur par le tuyau de gaz d'échappement), il est nécessaire de disposer de tôles de protection contre la chaleur, pourvues d'une isolation thermique et d'une couche d'arrêt d'humidité sur les deux côtés. A cet égard, la tôle d'aluminium située du côté de la route sert simultanément d'organe de réflexion de chaleur et l'épaisseur de cette tôle est choisie de telle sorte qu'elle remplisse simultanément une fonction de support de composant. Une couche d'arrêt d'humidité placée des deux côtés est nécessaire, en dehors de raisons concernant la manutention et les techniques de montage, car, du fait de la forte sollicitation par l'humidité de la zone de plancher d'un véhicule, on doit éviter une diminution de l'effet d'isolation qui serait provoquée par une absorption d'humidité par la matière isolante. On empêche une pénétration d'humidité dans une zone marginale par une liaison mécanique (par exemple par un sertissage). Dans le domaine des véhicules automobiles, les impératifs suivants doivent être satisfaits: 1. Aptitude à la déformation L'aptitude de déformation des matériaux composites doit être bonne pour que le panneau stratifié puisse être adapté aux contours localement très compli- qués des composants à revêtir. 2. Isolation thermique Il est fréquemment nécessaire d'obtenir une possibilité de transmission de chaleur aussi faible que possible et de réussir à isoler thermiquement de compo- sants à composants adjacents. 3. Isolation acoustique L'isolation acoustique de composants déterminés est également nécessaire surtout dans la perspective d'émissions de bruits et de contrainte de l'environne- ment. 4. Résistance à la corrosion Evidemment à l'heure actuelle on impose des spé- cifications plus sévères de longévité, notamment grâce à une grande résistance à la corrosion là o il y contact direct avec des substances produisant une corrosion (poussière de frein, sels anti-verglas, etc.) en combinaison avec l'humidité. 5. Contrainte de l'environnement D'une part, lors d'un collage classique par exemple d'aluminium et de fibres de verre, il se produit un dégagement important de solvant car habi- tuellement on doit utiliser des adhésifs contenant un solvant, et d'autre part il existe l'impératif que, dans la condition de marche, à des températures élevées il se dégage aussi peu que possible de produits de décomposition du matériau d'isolation thermique ou de l'adhésif. 3 2617430 Le matériau composite conforme à l'invention permet non seulement d'obtenir tous les paramètres désirés pour une telle structure mais également de satis- faire aux impératifs précités concernant un tel maté- riau composite. D'après le document "Kunststoffverarbeitung", VogelVerlag 1981, page 194, on connaît différents adhésifs pour la fabrication de matériaux composites en aluminium. A la page 142, il est indiqué des adhésifs appropriés pour des couches de fibres de verre. La présente invention a pour but de satisfaire aux cinq impératifs précités d'une manière optimale, et notamment de créer un matériau composite en aluminium permettant d'assurer une isolation thermique dans une gamme de températures s'étendant jusqu'à 500 C. Selon l'invention ces buts sont atteints au moyen d'un matériau composite, formé d'aluminium et d'une matière en fibres de verre caractérisé en ce que il est prévu entre une bande mince d'aluminium d'une épaisseur de 0, 05 à 0,25 mm et une bande d'aluminium d'une épaisseur de 0,4 à 0,8 mm une couche de fibres de verre d'une épaisseur de 3 à 10 mm et on utilise comme adhésif entre l'aluminium et la couche de fibres de verre une laque de scellement à chaud ayant la composition et l'épaisseur définies comme suit: résine de polyéthylène- ionomère, poids de couche3-13g/m2. de préférence la laque de scellement à chaud se compose d'une dispersion aqueuse séchée. La dispersion se compose avantageusement d'un agent de dispersion secondaire traité par saponification ammoniacale en utilisant des émulsifiants anioniques. Selon un mode préféré de l'invention la dispersion a une teneur en solides de 20 à 50%, une viscosité de 100 à 1000 m Pas, une valeur de pH de 9,8 à 10,5 ainsi qu'une taille particulaire de 1 à 4 Nm. La bande mince d'aluminium et la bande d'alu- minium se composent avantageusement d'aluminium pur dans un état durci à froid (bande mince d'aluminium) et dans un état malléable (bande d'aluminium). De préférence la couche de fibres de verre a une masse volumique apparente de 90 à 180 kg/m3. La bande mince d'aluminium est avantageusement pourvue de cavités estampées. Le procédé de fabrication d'un matériau composite du type précité peut être réalisé selon un procédé selon lequel une couche de fibres de verre non traité est engagée entretles deux surfaces des bandes d'alumi- nium qui ont été pourvues de laque de scellement à chaud et la liaison est réalisée par scellement par con- tact à chaud, la température de scellement étant avanta- geusement comprise entre 140 et 170 C, le temps de scellement entre 1 et 20 s et la pression de scellement entre 2et 10 x 105 Pa. Le laquage de scellement à chaud des bandes d'aluminium est de préférence réalisé avec la disper- sion pour scellement à chaud selon un procédé désigné par le terme anglosaxon de "Coil-Coating" (revêtement en bobine). Par l'expression "couche de fibres de verre", on entend aussi bien des tresses de fibres de verre que des nattes comportant des fils transversaux, des nappes de filaments de verre et des nappes de fibres de verre tricotées et cousues. Les fibres ne sont pas traitées et elles sont exemptes de liant et en outre elles sont liées avec les t8les de recouvrement en aluminium par un scellement par contact à chaud par l'intermédiaire de la laque mince de scellement à chaud. L'utilisation d'une résine de ionomère permet d'obtenir une grande aptitude de formation de film et d'adhérence et des propriétés de "collage à chaud" per- mettant l'incorporation de la nappe fibreuse dans la t5 22617430 couche thermoplastique avec une très faible épaisseur de couche dans l'opération de scellement. Par l'expression "collage à chaud", on entend la propriété d'adhérence qui est obtenue à l'état chaud pour la couche de scellement fondant dans l'opération de scellement. La nappe de fibres de verre utilisée comme matériau isolant a avantageusement une épaisseur de fibres de 8 à11 àxm. L'action particulière du matériau composite conforme à l'invention est basée sur une combinaison d'un revêtement métallique asymétrique avec une nappe de verre intermédiaire ayant une densité, une épaisseur et une force de rappel déterminées. Le rapport entre les épaisseurs de la couche d'aluminium et de la nappe de fibres de verre s'élève avantageusement à environ 1: 30: 3,5 (bande mince d'aluminium, nappe, bande d'aluminium). Lors d'un processus de déformation du matériau composite, la nappe de verre est comprimée à 30 à 40% de son épaisseur initiale. Dans cette condi- tion, les forces de déformation nécessaires peuvent être transmises de telle sorte qu'on puisse réaliser les processus de déformation suivante: emboutissage pro- fond, combinaison d'un emboutissage profond et d'un étirage, flexion, sertissage. A la fin du processus de déformation, les couches d'aluminium sont ramenées dans la condition initiale par la force de reprise de la nappe de fibres. Ainsi l'effet d'isolation est rétabli après le processus de déformation. La fabrication du matériau composite conforme à l'invention peut être réalisée d'une manière particuliè- rement avantageuse par un procédé en continu. 6 -2617430 Initialement, la fabrication des bandes d'aluminium revêtues de laque adhésive est effectuée par le procédé "Coil-Coating". La dispersion de scellement à chaud est déposée dans le procédé de dépt- par cylindres et est séchée en ligne. Ensuite, la structure composite est scellée par exemple dans une installation continue par rapprochement de la nappe, de la bande d'aluminium et de la bande mince d'aluminium qui sont scellées par exemple dans un procédé par con- tact thermique. La laque de scellement à chaud est alors activée en quelques secondes à des températures supérieures à 140 C et sous une légère pression. Par estampage de chambres creuses (cavités) dans la bande mince d'aluminium, on réalise un matériau qui permet, lors d'une déformation ou d'une dilatation de la bande, un allongement sans modification de sec- tion. Les cavités ont une section de quelques millimètres carrés, de préférence de 2 à 4 mm2, dans le cas d'un espacement latéral de 1 à 2 mm par rapport à la cavité adjacente. D'autres avantages et procédés conformes à l'in- vention réside dans la faible charge pour l'environne- ment du fait qu'il ne se produit aucun dégagement de solvants. L'invention va être expliquée dans la suite à l'aide d'un exemple de réalisation. Sur la figure, la bande mince d'aluminium est désignée par 1, la bande d'aluminium par 2 et la nappe de fibres par 3. Entre l'aluminium et la nappe de fibres de verre, on a déposé deux couches 4, 5 d'une laque adhésive. REVENDICATIONS 1 - Matériau composite formé d'aluminium et d'une matière à fibres de verre, caractérisé en ce qu'il est prévu entre une bande mince d'aluminium d'une épaisseur de 0,05 à 0,25 mm et une bande d'aluminium d'une épaisseur de 0,4 à 0,8 mm une couche de fibres de verre d'une épaisseur de 3 à 10 mm et on utilise comme adhésif entre l'aluminium et la couche de fibres de verre une laque de scellement à chaud ayant la composi- tion et l'épaisseur définies comme suit: résine de polyéthylène- ionomère, poids de couche 3-13 g/m2. 2 - Matériau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que la laque de scellement à chaud se compose d'une dispersion aqueuse séchée. 3 - Matériau composite selon l'une des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que la dispersion se compose d'un agent de dispersion secondaire traité par saponification ammoniacale en utilisant des émulsifiants anioniques. 4 - Matériau composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la dispersion a un taux de solides de 20 à 50%, une visco- sité de 100 à 1000 m Pas, une valeur de pH de 9,8 à 10,5 ainsi qu'une taille particulaire de 1 à 4 dm. - Matériau composite selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bande mince d'aluminium et la bande d'aluminium se composent avantageusement d'aluminium pur dans un état durci à froid (bande mince d'aluminium) et dans un état malléable (bande d'aluminium). 6 - Matériau composite selon une quelconque des - revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche de fibres de verre a une masse volumique apparente de 90 à 180 kg/m3. 7 - Matériau composite selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la bande mince d'aluminium est pourvue de cavités estampées. 8 - Procédé de fabrication d'un matériau compo- site selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une couche de fibres de verre non traité est engagée entre les deux surfaces des bandes d'aluminium qui ont été pourvues de laque de scellement à chaud et la liaison est réalisée par scellement par contact à chaud, la température de scellement étant avantageusement comprise entre 140 et 170 C, le temps de scellement entre 1 et 20 s et la pression de scellement entre 2 et 10 x 105 Pa. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le laquage de scellement à chaud des bandes d'aluminium est réalisé avec la dispersion de scellement à chaud dans ce qu'on appelle un procédé "Coil-Coating" (revêtement en bobine).