Brevet FR2713327A1 — publié le 19950609

Le domaine technique de la présente invention est celui des panneaux de construction pour la réalisation de cloisons résistant à une agression balistique, thermique et électromagnétique tout en étant doué d'une résistance structurale. Il existe de nombreuses configurations de panneaux structuraux capables d'arrêter des projectiles de petit ou moyen calibre, ou de résister de manière satisfaisante à une agression thermique tout en assurant une certaine résistance mécanique. A titre indicatif, on citera le Brevet FR A-2655413 qui décrit un blindage de protection balistique, mais n'offre aucune protection thermique. On citera encore le Brevet FR-A-2 649 095 décrivant un matériau composite réfractaire, qui n'offre aucune protection balistique. On citera également le Brevet FR-A-2 605 267 décrivant un panneau de protection balistique comprenant une couche d'aluminium, une couche de composite stratifié et une couche de céramique. Toutefois, ce panneau ne résiste pas à une agression thermique. L'état de la technique connu montre qu'on n'a jamais proposé un panneau doué d'une résistance mécanique résistant aux agressions balistique et thermique. Il est toujours possible d'imaginer diverses associations de matériaux pour obtenir les trois critères indiqués cidessus, sans toutefois optimiser l'assemblage et surtout répondre à des contraintes de masse, d'accélération de vibrations, de chocs, etc... Le but de la présente invention est de fournir un panneau structural, doué d'une résistance mécanique, résistant à des agressions thermique, balistique et électromagnétique d'une part et à des contraintes de masse, d'accélération et/ou de vibration d'autre part. Un autre but de la présente invention est de fournir un panneau répondant aux caractéristiques ci-dessus tout en ayant un coût et une masse surfaciques conformes aux exigences de l'utilisateur. Un autre but encore de la présente invention est de fournir un procédé de fabrication de cloisons, de parois, d'enceintes, permettant la tenue en place des différentes couches de protection. L'invention a donc pour objet un panneau de protection contre les agressions balistique, thermique et électromagnétique doué d'une résistance mécanique et destiné notamment à la fabrication d'enceintes de sûreté, caractérisé en ce qu'il est constitué de l'extérieur vers l'intérieur - d'une peau externe en acier de 1 à 7 mm d'épaisseur, - d'une première couche d'isolant thermique de 1 à 20 mm d'épaisseur, - d'une couche de protection balistique de 6 à 28 mm d'épaisseur, - d'une seconde couche d'isolant thermique de 1 à 15 mm d'épaisseur, l'ensemble des couches étant relié par un moyen de fixation mécanique à la peau externe. Selon une autre caractéristique de l'invention, la peau externe est constituée par un acier de très haute dureté de l'ordre de 500 HB. Selon une autre caractéristique de l'invention, la première couche d'isolant thermique est constituée par un feutre réfractaire ou un matériau micronisé microporeux ou de la silice micronisée. Selon une autre caractéristique de l'invention, la couche de protection balistique est constituée d'une couche céramique et d'une couche d'un composite verrerésine ou aramide-résine. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la couche de protection balistique est constituée par un composite verre-résine ou aramide-résine, ou d'un sandwich à âme en nid d'abeilles et d'une plaque en bois. Enfin, selon encore une autre caractéristique de l'invention, la seconde couche d'isolant thermique est constituée de fines couches de laine de silice séparées par des films d'aluminium, enfermées dans un caisson métallique gaufré. Selon un mode de réalisation de l'invention, le panneau de protection selon l'invention comprend - 3 mm environ d'une plaque d'acier à très haute dureté, - 13 à 16 mm environ de feutre réfractaire ou de silice micronisée, - 6 mm environ de céramique et 12 à 15 mm d'un composite verre-résine ou aramide-résine, - 10 mm environ de fines couches de laine de silice séparées par des films d'aluminium, l'ensemble étant enfermé dans un caisson métallique gaufré. Selon un autre mode de réalisation, ledit panneau de protection peut être constitué par - 3 mm environ d'une plaque d'acier à très haute dureté, - 10 mm environ de feutre réfractaire ou de silice micronisée, - 25 mm de composite verre-résine ou aramiderésine, - 10 mm environ de fines couches de laine de silice séparées par des films d'aluminium, l'ensemble étant enfermé dans un caisson métallique gaufré. Selon encore un autre mode de réalisation, le panneau de protection selon l'invention peut comprendre - 3 mm environ d'une plaque d'acier à très haute dureté, - 10 mm environ de silice micronisée, - 10 mm environ d'un sandwich à âme en nid d'abeilles, - 10 mm environ d'une plaque de bois, - 10 mm environ de fines couches de laine de silice séparées par des films d'aluminium, l'ensemble étant enfermé dans un caisson métallique. Le moyen de fixation mécanique peut être constitué par un ensemble de raidisseurs soudés à la peau externe et une plaque radiale métallique soudée à l'extrémité libre de chaque raidisseur. Une lame de protection thermique peut être disposée sur la plaque métallique radiale de façon à limiter la conduction thermique au travers du moyen de fixation. L'invention concerne également un procédé de panneaux destinés à la réalisation d'enceintes, caractérisé en ce que - on soude un ensemble de raidisseurs sur la peau externe, - on fixe à l'extrémité libre des raidisseurs des plaques radiales de façon à constituer avec les raidisseurs et la peau externe des logements de réception d'au moins deux couches de protection, - on met en place la première couche de protection thermique et la couche de protection balistique, - on isole les plaques radiales à l'aide de lames de protection thermique, - on dispose un adhésif sur les lames, - on applique sur l'ensemble ainsi obtenu la ou les plaques suivantes du panneau. Un tout premier avantage réside dans la simplicité de réalisation du panneau selon l'invention pour obtenir des caractéristiques balistique, thermique et électromagnétique. Un autre avantage de l'invention réside dans la masse surfacique du panneau de l'ordre de 30 à 85 kg/m2 offrant à l'utilisateur une large gamme d'utilisation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture du complément de description donné à titre indicatif en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation du panneau selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe d'un second mode de réalisation du panneau selon l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe d'un troisième mode de réalisation du panneau selon l'invention, - la figure 4 illustre un exemple de réalisation d'un moyen de fixation des différentes couches. Le panneau selon l'invention est principalement destiné à la construction de cloisons, de caisses de véhicules de sûreté, d'enceintes, de coffres, utilisables pour le transport ou le stockage d'objets précieux du type civil ou militaire. Ces exigences sont satisfaites avec les panneaux 1, 2, et 3 selon les figures 1 à 3 qui peuvent être combinés au gré de l'utilisateur. Le panneau selon la figure 1 est constitué d'un ensemble de couches, cinq au total, offrant le maximum de protection balistique. Il comprend de l'extérieur, c'est-àdire du côté d'où l'agression peut se produire, vers l'intérieur, une peau externe 4 en acier de très haute résistance, par exemple d'une dureté de 500 HB. Cette peau 4 peut avoir une épaisseur de 1 à 7 mm, en particulier 3 mm environ. Cette peau participe à la résistance à l'agression balistique et assure la résistance structurale. De plus, même en cas d'agression avec des projectiles de petit ou moyen calibre, cette peau 4 peut être percée mais n'est pas désorganisée au niveau du point d'impact. Cette peau 4 est suivie d'une première couche 5 d'isolant thermique de 10 à 20 mm d'épaisseur. On a choisi préférentiellement la silice micronisée qui se présente sous une forme commerciale facile à mettre en oeuvre, de 13 à 16 mm environ. Cette couche 5 est suivie d'une couche 6 d'un matériau assurant la protection balistique. Elle est composée d'une couche de céramique 6a de 6 mm d'épaisseur environ et d'une couche 6b d'un composite verre-résine ou aramide-résine de 12 à 15 mm environ. Le rôle de cette couche est d'arrêter complètement un projectile ayant traversé la peau 4. On trouve enfin une couche 7 d'isolant thermique de 10 mm d'épaisseur environ. Cette couche 7 est composée de fines couches de laine de silice séparées par des films d'aluminium, l'ensemble étant enfermé dans un caisson métallique gaufré. Toutes ces couches sont disponibles dans le commerce et n'ont pas à être décrites plus complètement. Un panneau conforme à la figure 1 possède une 2 masse surfacique de l'ordre de 70 à 85 kg/m et résiste aux agressions balistiques par des projectiles de petit ou moyen calibre de tout type connu et à toutes les agressions thermiques susceptibles d'intervenir en cours de stockage ou de transport. Un autre exemple de panneau 2 conforme à l'invention est illustré par la figure 2 constitué de quatre couches dont les couches 4 et 5 du panneau 1. La couche 5 est suivie ici d'une couche 8 d'un composite verre-résine ou aramide-résine de 25 mm d'épaisseur environ. Elle assure en combinaison avec la peau 4 la protection balistique. On applique sur la couche 8 une couche 9 d'isolant thermique de 10 mm environ constituée de fines couches de laine de silice séparées par des films d'aluminium, enfermées dans un caisson métallique gaufré. Le panneau 2 présente une masse surfacique de 65 à 80 kg/m2 et offre une protection thermique identique au panneau 1 mais une protection balistique légèrement inférieure. Le panneau 2 peut être utilisé chaque fois que la protection balistique maximale procurée par le panneau 1 n'est pas nécessaire. Un autre exemple de panneau 3 est schématisé sur la figure 3. I1 comprend la peau externe 4 et la couche adjacente 5 de protection thermique du panneau 1. Sur cette dernière, on applique une couche 10 de 10 mm d'épaisseur environ constituée par un sandwich à âme nid d'abeilles métallique, synthétique ou en carton et à peau en alliage métallique léger. On dispose ensuite une plaque 11 de 10 mm environ de bois pour assurer en combinaison avec la peau 4 et la couche 10 la protection balistique et la tenue structurale. Enfin, on dispose une couche 12 de 10 mm environ d'isolant thermique identique à la couche 9 décrite précédemment. Les couches 5 et 12 du panneau 3 assurent en combinaison la protection thermique. Le panneau 3 possède une masse surfacique de 35 à 45 kg/m2. La protection balistique conférée par ce panneau est inférieure à celle offerte par le panneau 2. Le panneau 3 bien qu'offrant une protection balistique plus faible est doué d'une résistance à la compression très importante et peut donc être utilisé à la réception de charges de masse importante où la protection balistique maximale n'est pas requise. Sur la figure 4, on a représenté un exemple d'un moyen de montage des différentes couches sur la peau externe 4. Il est constitué d'un raidisseur 13 fixé par une soudure 14 à la peau 4. A l'extrémité libre de ce raidisseur, on soude de part et d'autre une plaque radiale 15. Celle-ci coopère avec le raidisseur 13 et la peau 4 pour délimiter un logement dans lequel on insère au moins deux couches des panneaux 1, 2 ou 3. Sur cette plaque 15, on colle une lame 16 d'isolant thermique constituée de mica aggloméré par une résine silicone. Le rôle de cette lame 16 est de limiter toute transmission de chaleur vers le côté interne du panneau par les éléments métalliques 4, 13 et 15. Un adhésif 17 est enfin appliqué sur la lame 16 pour assurer l'adhérence de la couche adjacente du panneau. Lorsque le moyen de montage précédemment décrit est appliqué à un panneau 1 selon la figure 1, on réalise l'assemblage de la manière suivante. Les couches 5 et 6 sont engagées sous la plaque 15, avec une découpe adéquate locale de la plaque 6 pour recevoir la plaque 15 et la lame 16 de façon à assurer une planéité de surface. La couche 7 interne est alors retenue par l'adhésif 17 et l'ensemble ainsi obtenu peut être utilisé tel que pour la fabrication d'une enceinte. Appliqué au panneau de la figure 2, le procédé de réalisation est le suivant. Les couches 5 et 8 sont engagées sous la plaque 15, avec comme précédemment une découpe adéquate de la plaque 8 pour intégrer la plaque 15 et la lame 16 de façon à assurer la continuité de surface. La couche 9 interne est retenue par l'adhésif 17 et l'ensemble peut être utilisé tel que pour fabriquer une enceinte. Appliqué à un panneau 3 de la figure 3, le procédé de réalisation est le suivant. On peut par exemple engager les couches 5 et 10 sous la plaque 15 avec une découpe adéquate de la plaque 10 pour assurer la continuité de surface. Les deux dernières plaques 11 et 12 sont posées et maintenues en place par simple gravité. On utilisera alors le panneau 3, dans cette configuration, principalement pour réaliser le plancher d'une enceinte, d'une caisse ou d'un coffre, etc... qui n'exige pas une configuration rigide de l'ensemble des couches du panneau 3. REVENDICATIONS 1. Panneau de protection contre les agressions balistique, thermique et électromagnétique doué d'une résistance mécanique et destiné notamment à la fabrication d'enceintes de sûreté, caractérisé en ce qu'il est constitué de l'extérieur vers l'intérieur - d'une peau externe (4) en acier de 1 à 7 mm d'épaisseur, - d'une première couche d'isolant thermique (5) de 10 à 20 mm d'épaisseur, - d'une couche de protection balistique (6;8;10,11) de 6 à 28 mm d'épaisseur, - d'une seconde couche d'isolant thermique (7;9;12) de 7 à 15 mm d'épaisseur, l'ensemble des couches étant relié par un moyen de fixation mécanique (13,14) à la peau externe. 2. Panneau de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la peau externe (4) est constituée par un acier de très haute dureté de l'ordre de 500 HB. 3. Panneau de protection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première couche d'isolant thermique (5) est constituée par un feutre réfractaire ou un matériau micronisé microporeux ou par la silice micronisée. 4. Panneau de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de protection balistique est constituée par une céramique (6a) et/ou par un composite (6b) verre-résine ou aramiderésine. 5. Panneau de protection selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de protection balistique est constituée d'un sandwich à âme en nid d'abeilles (10) et d'une plaque en bois (11). 6. Panneau de protection selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la seconde couche (7;9;12) d'isolant thermique est constituée de fines couches de laine de silice séparées par des films d'aluminium, l'ensemble étant enfermé dans un caisson métallique gaufré. 7. Panneau de protection selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend - 3 mm environ d'acier à très haute dureté, - 13 à 16 mm environ de feutre réfractaire ou de silice micronisée, - 6 mm environ de céramique et 12 à 15 mm d'un composite verre-résine ou aramide-résine, - 10 mm environ de fines couches de laine de silice séparées par des films d'aluminium, l'ensemble étant enfermé dans un caisson métallique gaufré. 8. Panneau de protection selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend - 3 mm environ d'acier à très haute dureté, - 10 mm environ de feutre réfractaire ou de silice micronisée, - 25 mm de composite verre-résine ou aramiderésine, - 10 mm environ de fines couches de laine de silice séparées par des films d'aluminium, l'ensemble étant enfermé dans un caisson métallique gaufré. 9. Panneau de protection selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend - 3 mm environ d'acier à très haute dureté, - 10 mm environ de feutre réfractaire ou de silice micronisée, - 10 mm environ d'un sandwich à âme en nid d'abeilles, - 10 mm environ de bois, - 10 mm environ de fines couches de laine de silice séparées par des films d'aluminium, l'ensemble étant enfermé dans un caisson métallique gaufré. 10. Panneau de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de fixation mécanique (13, 15) est constitué par un ensemble de raidisseurs (13) soudés à la peau externe (4) et une plaque radiale métallique (15) soudée à l'extrémité libre de chaque raidisseur. 11. Panneau de protection selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une lame (16) de protection thermique est disposée sur la plaque métallique (15) de façon à limiter la conduction thermique au travers du moyen de fixation. 12. Panneau de protection selon la revendication 11, caractérisé en ce que la lame (16) de protection thermique est constituée par du mica enrobé par une résine silicone. 13. Panneau de protection selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'un adhésif (17) est collé sur la lame (16). 14. Procédé de fabrication d'un panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que - on soude un ensemble de raidisseurs (13) sur la peau externe (4), - on fixe à l'extrémité libre des raidisseurs (13) des plaques radiales (15) de façon à constituer avec les raidisseurs et la peau externe des logements de réception d'au moins deux couches de protection, - on met en place la première couche de protection thermique et la couche de protection balistique en les introduisant sous les plaques radiales (15), - on isole les plaques radiales (15) à l'aide de lames de protection thermique collée, - on dispose un adhésif sur les lames, - on applique sur l'ensemble ainsi obtenu la ou les plaques suivantes du panneau.