Brevet FR2914878A1 — publié le 20081017

-1- La présente invention concerne un procédé particulier de fabrication de panneaux alvéolaires qui seront constitués d'un empilement de films plastiques gaufrés par thermoformage dont l'assemblage constitue un réseau en trois dimensions d'alvéoles aux caractéristiques très précises, prises en sandwich entre les deux parements extérieurs, Les panneaux alvéolaires existant actuellement comptent de très nombreux avantages. Ils se sont donc rapidement développés sur différents marchés tels que le bâtiment ou l'aéronautique. Ces panneaux sont majoritairement constitués d'une structure légère et pourtant très résistante appelée nids d'abeilles du fait de ses alvéoles généralement hexagonales. Cette structure est prise en sandwich entre deux feuilles lisses appelées peaux ou parements qui viennent obturer les alvéoles de chaque côté et qui rendent le panneau exploitable pour de très nombreuses applications. Cette structure en nids d'abeilles est réalisée de différentes manières et en différentes matières. Le procédé de fabrication selon l'invention est différent de ce qui se pratique actuellement et permet d'obtenir des panneaux alvéolaires d'un type nouveau, n'appartenant pas à la famille des nids d'abeilles et correspondant à un autre concept. En effet, il consiste à assembler un empilement de films gaufrés(1) dont le 1 5 gaufrage particulier forme à l'intérieur du sandwich, des alvéoles(2) aux caractéristiques définies. Ainsi les caractéristiques techniques de ces panneaux alvéolaires sont conférées par chacun des éléments variables suivants, à savoir : le nombre de films dans le sandwich, l'épaisseur des films, la nature de leur matière (PVC, PPE, PC, etc.), la forme des empreintes matricées et leur profondeur qui donnent la forme et le volume des alvéoles, (rondes, carrées, triangulaires, rectangulaires, hexagonales, octogonales, à fond plat ou conique, etc.) 2 0 leur nombre, leur répartition, leur maillage et enfin leur mode d'assemblage et d'ajustement précis qui met les alvéoles en opposition ou en décalage, avec leurs parois jouxtant ou non les parois des alvéoles voisines procluites par le film supérieur ou inférieur, ce qui renforce la structure et permet de rendre impossible la circulation de l'air ou de liquides d'une alvéole à l'autre ou à travers l'espace inter alvéolaire (4). Il y a également d'autres variantes selon que les alvéoles (2) ou l'espace inter alvéolaire (4) sont remplis ou non, 2 5 totalement ou partiellement, de mousses ou de résines chargées de fibres ou expansées. Le choix de la nature et cle l'épaisseur des parements (3) ou peaux extérieures est également très important et intervient évidemment sur les caractéristiques techniques de ces panneaux alvéolaires. On voit que le nombre de ces éléments variables permet d'innombrables possibilités de réalisation afin d'obtenir précisément les caractéristiques techniques que l'on veut conférer aux panneaux ainsi fabriqués correspondant 3 0 au mieux à leurs applications. L'art de cette technologie s 'exprime donc dans le choix judicieux de ces différents éléments. Parmi les caractéristiques techniques offertes par ce procédé de fabrication de panneaux alvéolaires, on pourra ainsi choisir et favoriser prioritairement : - la résistance à la compression, (épaisseur des films, alvéoles entrecroisées et alternées, remplissage de l'espace inter alvéolaire ou seulement de certaines alvéoles) 3 5 - la souplesse du panneau, (alvéoles alignées dans les deux sens, nombre de films réduit) - la résistance à la flexion dans une direction (alvéoles alignées dans une direction) - la résistance à la flexion dans deux directions (alvéoles en décalage alterné, maillage croisé) -2- - un important coefficient d'isolation thermique, un important coefficient d'isolation phonique, la densité globale du panneau (volume + ou û important des alvéoles fermées et de l'espace inter alvéolaire) -l'étanchéité de ses alvéoles(2) fermées ou de l'espace inter alvéolaire(4) fermé non circulant, - son épaisseur (nombre de films et profondeur des alvéoles), - ses caractéristiques physiques ou chimiques (en fonction de la matière) - sa résistance au feu, - ses possibilités de remplissage ou non, total ou partiel des alvéoles (2) ou de l'espace inter alvéolaire (4) par de la mousse ou des résines chargées de fibres ou expansées. - la nature et l'épaisseur des peaux extérieures. 1 0 Avec une peau textile décorative, une structure alvéolaire souple sera un parfait revêtement mural insonorisant. Le concept de ce type de panneaux alvéolaires est presque consternant de simplicité compte tenu de ses avantages et des innombrables possibilités offertes. Toutefois, pour obtenir un produit fini précis, il faut maîtriser la connaissance de chacun des paramètres précédemment cités pour faire le choix le plus judicieux et évidemment obtenir le meilleur résultat escompté au meilleur coût. 1 5 Ce procédé de fabrication consiste donc à gaufrer des films plastiques par thermoformage, puis à assembler ces films gaufrés par superposition en les soudant ou les collant entre eux de manière à ce que les empreintes du gaufrage constituent un réseau en trois dimensions d'alvéoles fermées entre les deux parements extérieurs (3) tout en intercalant si nécessaire entre ces films gaufrés, des feuilles de renforts fibreux, un film plat non gaufré, ou une grille métallique anti-infraction. 20 On assemble par empilement, en fonction des caractéristiques techniques désirées, des films de nature plastique et d'épaisseur qui peuvent être très différentes, avec un gaufrage particulier, générant des alvéoles de formes et de volume différent, pouvant même varier d'un côté à l'autre entre les deux parements. L'assemblage par superposition de films gaufrés ou plats se fait par soudage après réchauffage, ou par collage, ou encore par remplissage de l'espace alvéolaire ou inter alvéolaire ou les deux, par de la mousse ou de la 2 5 résine qui sert alors de colle, tout en renforçant les caractéristiques techniques du panneau. Le dessin, les dimensions, la forme et la répartition des empreintes du gaufrage générant les alvéoles est symétrique et réversible, de manière à offrir plusieurs possibilités d'assemblage, à savoir en opposition symétrique ou en décalage pour que les empreintes de deux films contigus puissent s"encastrer les unes entre les autres. Ce type d'assemblage augmente la résistance de la structure sans doubler l'épaisseur. 3 0 Ainsi le gaufrage consiste simplement à créer par matriçage après réchauffement du film, des empreintes aux parois légèrement évasées de forme hexagonale ou octogonale voir circulaire ou autre, représentant la moitié du volume des futures alvéoles constituées par assemblage en opposition symétrique de deux films gaufrés identiques. L'assemblage du sandwich se fait soit en continu, film après film, soit en une seule fois avec l'assemblage global 35 de tous les films en même temps avec même les parements extérieurs aux dimensions du panneau fini. Le nombre de films gaufrés (1) à assembler entre les deux parements extérieurs (3) n'est pas limité ce qui permet de fabriquer facilement des panneaux d'épaisseur très variable ce qui n'est le cas pour aucun des autres -3- procédés existant actuellement sur le marché, principalement pour le nid d'abeille dont la hauteur des parois est déterminée à la fabrication, laquelle détermine l'épaisseur définitive du panneau. Ainsi par le procédé présenté, on peut avec un film standard dont les empreintes de gaufrage font 5mm d'épaisseur, réaliser des panneaux de 5, 10, 15, 20, 25, 30mm d'épaisseur entre les deux parements extérieurs. On peut également utiliser des films ayant le même maillage d'empreintes c'est-à-dire la même répartition mais sur des profondeurs différentes donnant des films gaufrés d'épaisseur différentes et pourtant parfaitement compatibles entre eux, s'assemblant parfaitement fond d'alvéoles sur fond d'alvéoles, et permettant d'obtenir des épaisseurs de panneaux encore plus variées; exemple :6+6= 12 8+5=13 6+8=14 5+5+6=16 ou 8+8=16 etc, Les films à assembler proviennent indifféremment soit directement d'une ou de plusieurs machines à matricer 1 0 en continu soit tout simplement de rouleaux stockés et précédemment matricés. Les films devant être gaufrés ou matricés proviennent indifféremment soit directement d'une extrudeuse en continu soit plus simplement de rouleaux stockés afin d'être indépendant du fonctionnement de l'extrudeuse, les vitesses de défilement pouvant être très différentes. Les dessins annexés illustrent l'invention : 1 5 La figure 1 représente en coupe le principe général du procédé avec quatre films gaufrés (1) qui une fois assemblés en sandwich forment une structure alvéolaire(2) en trois dimensions. Les deux films extérieurs, de nature et d'épaisseur généralement différentes sont lisses et constituent les peaux (3) du panneau. La figure 2 représente un film à empreintes rondes alignées dans une direction et décalées dans l'autre. La figure 3 montre une coupe des alvéoles formées par le film représenté en figure 2 selon deux axes différents 2 0 ce qui fera que les alvéoles seront plus resserrées en diagonale. La figure 4 montre une coupe de panneau constitué de deux films matricés dont l'espace inter alvéolaire(4) est rempli par de la mousse ou de la résine, pris entre les deux peaux(3) extérieures en PVC expansé. La figure 5 représente un film à empreintes rondes serrées et alignées dans les deux directions. La figure 6 représente un film à empreintes carrées alignées. 2 5 La figure 7 montre un film à empreintes carrées décalées. La figure 8 montre une coupe de film à empreintes relativement profondes, à fond plat et, l'assemblage de deux films par les fonds d'alvéoles La figure 9 représente un film à empreintes hexagonales. La figure 10 montre un film à empreintes triangulaires. 3 0 La figure 11 représente une coupe d'assemblage de deux films dont le fond des empreintes est conique, pris entre deux peaux (3) d'épaisseur et de nature différentes. La figure 12 montre en coupe un assemblage décalé de deux films à empreintes carrées ou rectangulaires. En référence à ces dessins, le procédé de fabrication de panneaux alvéolaires selon l'invention comporte une machine d'assemblage des films gaufrés. Cette machine doit pouvoir assembler les films (1) deux par deux 3 5 ou d'avantage à la fois. La précision des empreintes d'un film par rapport à l'autre est très importante pour obtenir des alvéoles (2) parfaites. Pour ce faire, caler précisément un film dans une machine à défilement ne pose pas de difficultés majeures (exemple : imprimerie). II sera même très simple d'utiliser les empreintes des films pour les caler entre eux et éviter tout ripage . Si la machine à matricer utilise des rouleaux sur lesquels sont fixés les poinçons d'empreintes, ces rouleaux pourront être utilisés pour le pressage lors de l'assemblage (pression mâle/ mâle). L'assemblage se fait par pression des films les uns contre les autres, par encollage ou soudage après 5 réchauffement superficiel par infrarouge ou autres systèmes indépendants du procédé et ce en fonction de la matière constituant les films gaufrés (PVC, PPE, PE, PC, etc.) Une deuxième machine d'assemblage sera nécessaire pour fixer les peaux (3) extérieures (matériel déjà existant). Les peaux extérieures ou parements, proviennent soit de rouleaux si leur épaisseur est faible et permet leur enroulement, soit de panneaux rigides prédécoupés si leur épaisseur est plus importante (par 1 0 exernple en PVC expansé de 3 ou 5 mm d'épaisseur). Le choix de la nature et de l'épaisseur de ces peaux extérieures (3) est très important et intervient évidemment sur les caractéristiques techniques de ces panneaux alvéolaires. En amont de l'assemblage des films gaufrés, il aura fallu les matricer (type thermoformage). Ce matriçage de précision sera effectué soit par une machine à rouleaux (mâle/femelle ou même mâle- 15 femelle/femelle-mâle), soit par une machine de pressage plan avec avance séquentielle du film. Dans le cas d'une machine à rouleaux, le film (1) passe entre les deux rouleaux dont les poinçons des empreintes mâles/femelles déforment le film lisse. Le diamètre des rouleaux doit être suffisant pour éviter d'avoir à donner un évasement trop important aux cavités qui doivent permettre le déboîtement du poinçon malgré son basculement du fait de la rotation des rouleaux l'un par rapport à l'autre. En effet, afin de permettre un 20 enfoncement et un retrait sans problème des poinçons mâles dans les empreintes femelles, ceux-ci seront évidemment légèrement plus grands à leur base qu'à leur extrémité et inversement pour les cavités femelles qui seront légèrement évasées, c'est à dire, plus étroites en fond de cavités. Cet aspect est plus marqué pour les systèmes à rouleaux que pour les systèmes à pressage séquentiel avec matrice plane. Dans le cas d'une machine de pressage plan, le film est pris entre les deux matrices planes dans lesquelles sont 25 usinés ou rapportés les poinçons mâles correspondants aux cavités femelles de l'autre plaque. Les matrices se desserrent et le film avance d'une longueur correspondant exactement à la longueur des matrices et l'opération se répète séquentiellement. Les fonds des alvéoles peuvent être plats ou coniques en fonction du mode d'assemblage utilisé lequel est défini par le concepteur du produit fini selon l'objectif technique à atteindre. Les poinçons de la plaque mâle peuvent être remplacés par une surpression d'air ou de vapeur qui déforme 3 0 le film en le pressant sur les parois des empreintes de la plaque femelle . On obtient également le même résultat en appliquant une dépression importante dans les cavités. En amont du matriçage il aura fallu produire le film suivant des cotes d'épaisseur très précises et de qualités rigoureuses. Ce film pourra être extrudé en continu de façon classique, puis laminé avec précision. Ensuite, soit il entrera directement dans la machine à matricer, soit il sera stocké pour une utilisation ultérieure, c'est-à-dire 3 5 dans. l'attente d'un matriçage ultérieur. L'utilisation directe peut permettre d'éviter le réchauffage à l'entrée de la machine à matricer mais l'utilisation de films stockés permet de rester indépendant du fonctionnement de l'extrudeuse. -5- Les caractéristiques du produit fini dépendent des éléments variables évoqués précédemment, en particulier la forme des alvéoles, leur volume, leur répartition, l'épaisseur de leurs parois etc. Ceci impose que les poinçons de la machine à matricer soient réalisés et positionnés avec une très grande précision. Ces poinçons pourront comporter un canal d'amenée d'air comprimé injecté en fond de cavité pour favoriser un 5 décollement instantané et sans problème du film gaufré. Quant à la section de base et à la forme des alvéoles elles peuvent être très variées (ronde, triangulaire, carrée, rectangulaire, hexagonale, octogonale etc.) Le maillage peut être plus ou moins serré, aligné ou croisé. Le procédé de fabrication de panneaux alvéolaires selon l'invention, est destiné à la fabrication d'une très grande variété de panneaux trouvant des applications dans le bâtiment en tant que cloison de salle de bains, de 1 0 cuisine etc. de faux plafond ou de plancher; en menuiserie pour la construction de meubles, ou en tant qu'élément de portes, de volets, de portails, de clôtures, etc. dans la construction navale en tant que cloisons ou éléments de structure, voire même de coque de bateau de plaisance ; dans la construction automobile ou de poids lourds en tant que plancher ou d'habillage de semi-remorques etc. ou encore de revêtement mural insonorisant, ou encore de couche isolante noyée dans une dalle, etc. REVENDICATIONS 1) Procédé de fabrication de panneaux alvéolaires caractérisé en ce qu il consiste à gaufrer des films plastiques (1) par thermoformage, puis à assembler ces films gaufrés par superposition en les soudant ou les collant entre eux de manière à ce que les empreintes du gaufrage constituent un réseau en trois dimensions d'alvéoles (2) fermées entre les deux parements extérieurs (3) tout en intercalant si nécessaire entre ces films gaufrés, des feuilles de renforts fibreux, un film plat non gaufré, ou une grille métallique anti-infraction. 2) Procédé de fabrication de panneaux alvéolaires selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il assemble par empilement, en fonction des caractéristiques techniques désirées, des films (1) de nature plastique et d'épaisseur qui peuvent être très différentes, avec un gaufrage particulier, générant des alvéoles (2) de formes et de volume différent, pouvant varier d'un côté à l'autre entre les deux parements (3). - 3) Procédé de fabrication de panneaux alvéolaires selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dessin, les dimensions, la forme et la répartition des empreintes du gaufrage générant les alvéoles (2) est symétrique et réversible, de manière à offrir plusieurs possibilités d'assemblage, à savoir en opposition symétrique ou en décalage pour que les empreintes de deux films contigus puissent s'encastrer les unes entre les autres. Ce type d'assemblage augmente la résistance de la structure sans doubler l'épaisseur. 4) Procédé de fabrication de panneaux alvéolaires selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'assemblage par superposition de films gaufrés ou plats se fait par soudage après réchauffage, ou par collage, ou encore par remplissage de l'espace alvéolaire ou inter alvéolaire (4) ou les deux, par de la mousse ou de la résine qui sert alors de colle, tout en renforçant les caractéristiques techniques du panneau. 5) Procédé de fabrication de panneaux alvéolaires selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaufrage consiste à créer par matriçage après réchauffement du film, des empreintes aux parois légèrement évasées de forme hexagonale ou octogonale voir circulaire, représentant la moitié du volume des futures alvéoles (2) constituées par assemblage en opposition symétrique de deux films gaufrés identiques. 6) Procédé de fabrication de panneaux alvéolaires selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaufrage se fait soit en continu par des rouleaux de thermoformage, soit par matriçage à plat avec une avance séquentielle du film (1). 7) Procédé de fabrication de panneaux alvéolaires selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'assemblage du sandwich se fait soit en continu, film après film, soit en une seule fois avec l'assemblage global de tous les films (1) en même temps avec même les parements extérieurs (3) aux dimensions du panneau fini.