Brevet FR2786430A1 — publié le 20000602

La présente invention a pour objet un matériau composite cellulaire du type comprenant des particules de faible densité noyées dans un liant composite constitué principalement d'une matrice en résine et d'une charge de renforcement se présentant sous la forme de fibres courtes et/ou de micro sphères. L'invention a également pour objet une composition de liant composite spécifique. L'invention concerne également les produits obtenus à partir du matériau composite cellulaire conforme à l'invention. On connaît déjà, entre autres, du brevet EP 0 714 755 des matériaux composites obtenus à partir de fibres servant de renforts sous forme de matelas fibreux, des particules sphériques servant à alléger le produit final et des résines servant de liant entre les particules. Dans des structures de ce type, il n'est possible d'obtenir que des structures planes. Le procédé décrit laisse supposer qu'il n'y a pas une bonne liaison entre la résine et les fibres, ce qui est très néfaste pour la résistance mécanique. II s'agit d'un matériau type SMC (= sheet moulding compound) allégé au détriment de la résistance mécanique. L'anisotropie est plus le résultat de l'utilisation du matelas fibreux. Ainsi ce breet décrit un procédé de couture pour comprimer ces matelas contenant des billes en matière expansée avant que l'ensemble soit imprégné. L'invention a pour objet de résoudre ce problème en proposant un matériau composite cellulaire de type décrit ci-dessus, offrant une bonne résistance mécanique et se présentant sous la forme d'un matériau réellement isotrope permettant par exemple son utilisation pour l'obtention de pièces moulées de formes complexes ou de pièces pressées. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu avec un matériau composite cellulaire du type comprenant des particules de faible densité noyées dans un liant composite constitué principalement d'une matrice en résine et d'une charge de renforcement se présentant sous la forme de fibres courtes ou de micro sphères ou des deux caractérisé en ce que : -les particules de faible densité sont des billes en matériau expansé, -la charge de renforcement du liant est composée essentiellement de fibres de longueur de l'ordre de 0,1 à 0,3 mm et/ou de micro sphères de diamètre d'environ 0,02 à 0,1 mm. le diamètre des billes en matériau expansé étant compris entre 4 à 20 fois la longueur des fibres ou le diamètre des micro sphères de la charge de renforcement. Les charges de renforcement pourront tre du type décrit dans la demande de brevet n 97 15824au nom des demandeurs, dont le contenu est intégré ici par voie de référence. Par rapport à l'enseignement du brevet EP 0 714 755, les dimensions des charges de renforcement sont bien inférieures à la dimension des particules de faible densité. Le liant constitue donc un véritable matériau composite dont les propriétés mécaniques sont supérieures à celles de la plupart des matériaux polymères qui peuvent tre expansés. Ce matériau composite cellulaire peut avantageusement remplacer les mousses (PU par exemple) dans des applications à des structures sandwich grâce à une rigidité et résistance à la rupture plus élevées. Selon les sollicitations, le matériau peut tre confectionné de façon plus résistante ou de façon plus légère en variant le taux volumique entre le liant composite et les billes de faible densité. A titre d'exemple, des échantillons ont été réalisés avec les caractéristiques indiquées ci-dessus. On a réalisé des produits dans lesquels les cellules du matériau final constituées par les billes de polystyrène expansées, enrobées du liant ayant une épaisseur entre 0,1 et 1 mm, les billes ayant un diamètre de 2 à 4 mm. Le produit final est obtenu à partir d'une phase liquide du matériau composite (liant) qui est mélangé mécaniquement avec les billes en polystyrène. Le liant est un mélange d'une résine époxyde avec des fibres courtes de carbone et/ou de verre et/ou des microbilles de verre. Le mélange ainsi obtenu peut tre coulé (dans ce cas le matériau reste poreux) ou tre pressé pour obtenir un produit final n'ayant plus de cavités avant polymérisation finale de la résine. Ce matériau trouve une application tout à fait intéressante en tant que à l'intérieur des structures à parois minces. II peut remplacer avantageusement, dans des applications identiques, les produits en carton ou en aluminium type nid d'abeilles déjà connus qui ne sont plus adaptés aux structures complexes etlou tubulaires et/ou de faibles dimensions. Ces produits nécessitent en outre un usinage onéreux ce qui n'est pas le cas du produit conforme à l'invention. Ce matériau peut également servir de support de grande légèreté permettant de remplacer le balsa, par exemple pour des raquettes de ping-pong. Enfin, les noyaux ainsi obtenus n'absorbent pas d'eau contrairement aux nids d'abeilles, ce qui présente des avantages pour une utilisation en milieu aquatique, par exemple pour les bateaux (voile, accastillage). II peut également, par moulage, servir à l'obtention de pièces absorbant les chocs : éléments de carrosserie de voitures, casques, etc... REVENDICATIONS 1. Matériau composite cellulaire du type comprenant des particules de faible densité noyées dans un liant composite constitué principalement d'une matrice en résine et d'une charge de renforcement se présentant sous la forme de fibres courtes ou de micro sphères ou des deux caractérisé en ce que : -les particules de faible densité sont des billes en matériau expansé, -la charge de renforcement du liant est composée essentiellement de fibres de longueur de l'ordre de 0,1 à 0,3 mm eVou de micro sphères de diamètre d'environ 0,02 à 0,1 mm. le diamètre des billes en matériau expansé étant compris entre 4 à 20 fois la longueur des fibres ou le diamètre des micro sphères de la charge de renforcement. 2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules de faible densité sont des billes de polystyrène. 3. Matériau selon la revendication 2, caractérisé en ce que les billes ont un diamètre de 2 à 4 mm. 4. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le liant enrobant les particules de faible densité a une épaisseur de 0,1 à 1 mm. 5. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les micro sphères du liant sont des microbilles de verre. 6. Produit manufacturé, caractérisé en ce qu'il est obtenu à partir d'un matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.