Brevet FR3034705A1 — publié le 20161014

La présente invention concerne un procédé de réalisation de panneaux sandwich courbes et des panneaux correspondants. Le domaine de l'invention est la fabrication de panneaux pour la réalisation de meubles et/ou d'habillages intérieurs. L'invention a été réalisée pour le domaine de l'aéronautique mais elle peut s'appliquer plus généralement au domaine des transports (terrestres, aériens ou maritimes) et également au domaine de l'aménagement intérieur de locaux d'habitation ou tertiaires. Pour l'aménagement intérieur d'une cabine d'aéronef, on utilise majoritairement des panneaux de doublage en matériaux composites, 10 comportant une âme disposée entre deux peaux extérieures. Une telle structure est aussi appelée sandwich. Le noyau utilisé pour former l'âme de tels panneaux est le plus souvent en nid d'abeilles. Cette structure présente l'avantage d'un poids moindre pour une bonne résistance mécanique. Cette résistance est nécessaire pour résister 15 à des chocs et aussi dans certaines applications (meubles notamment) pour supporter des charges. Les peaux sont par exemple réalisées dans un matériau composite composé de fibres de verre (ou carbone) et d'un liant appelé aussi matrice. Le panneau est alors réalisé en venant coller sur deux faces opposées du noyau une peau. 20 Pour réaliser des panneaux courbes, il convient tout d'abord de venir courber le noyau avant qu'il reçoive les peaux extérieures. Pour parvenir à courber proprement un noyau en nid d'abeilles, il faut venir -manuellement-couper les parois qui séparent les cellules de la structure le long de la ligne de pliage. Ensuite, les peaux sont collées sur le noyau dans un moule cintré. Ce 25 collage est réalisé soit en utilisant des peaux non réticulées par empilement de pré-imprégnés comportant des fibres et de la résine, soit en utilisant des peaux réticulées avec interposition d'un film de colle. Les procédés de ce type ne permettent pas d'obtenir de petits rayons de courbure. En effet, la limite élastique de l'âme en nid d'abeilles limite sa 30 déformation. Le matériau utilisé pour faire les nids d'abeilles est peu déformable et cassant. Lorsque des peaux réticulées sont utilisées, leur limite élastique ne permet pas non plus généralement d'obtenir des rayons de courbure faibles. 3034705 2 Pour des pièces de grandes dimensions, compte tenu de la rigidité notamment du noyau, il convient d'utiliser des presses de grande puissance pour réaliser le cintrage d'un panneau courbe. La contrainte doit être maintenue durant tout le cycle de polymérisation des peaux ou de la colle et de 5 la matrice imprégnant le noyau en nid d'abeilles. Il convient ainsi de prévoir des presses à plateaux chauffants, et des outillages de cintrage en conséquence. En outre, l'utilisation de colle et/ou de résine provoque des dégagements de fumées (et de chaleur) en cas d'éventuelle combustion. Pour la réalisation de panneaux destinés à la réalisation d'intérieurs de cabines d'aéronefs, il convient de limiter ces dégagements de fumée et de chaleur. Lorsque des rayons de courbure plus petits doivent être obtenus, des entailles sont pratiquées dans le panneau qui est ensuite plié. Les entailles sont alors remplies de colle. Ce procédé est aussi appelé "out and fold" (soit en français : coupe et pliage). Il génère des facettes qui sont ensuite ragréées par un mastic puis poncées. Ce procédé "out and fold" est donc long à mettre en oeuvre, induit en outre une faiblesse structurelle du panneau au niveau des entailles et laisse malgré tout souvent apparaitre des imperfections esthétiques. En outre, le fait d'utiliser du mastic et de la colle pour remplir les entailles du panneau, augmente la quantité de colle utilisée. Ceci a un impact négatif, d'une part, sur la masse totale du panneau et, d'autre part, sur les fumées émises en cas de combustion. La présente invention a alors pour but de fournir un procédé permettant de réaliser plus facilement des panneaux sandwich courbes, et notamment un procédé permettant d'obtenir des pliages avec de petits rayons de courbure. Avantageusement, le panneau conservera sa rigidité également dans la zone courbée. Le panneau réalisé par le nouveau procédé sera de préférence tel qu'en cas de combustion, ses émissions de fumée et/ou de chaleur soient limitées. À cet effet, la présente invention propose tout d'abord un procédé de réalisation de panneaux sandwichs courbes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : 3034705 3 - préformer par chauffage un noyau de mousse de matériau thermoplastique à une forme proche de la forme souhaitée du panneau à réaliser, - recouvrir le noyau préformé d'au moins une peau courbée contenant 5 une résine non réticulée, et - réaliser une co-cuisson du noyau de mousse recouvert d'au moins une peau dans un moule et une réticulation de la résine de la peau au nombre d'au moins une. Ce procédé est original de par sa simplicité et de par la qualité des 10 panneaux qu'il permet d'obtenir. On remarque en effet que les opérations proposées sont simples et faciles à mettre en oeuvre. De par l'utilisation d'un moule, la qualité de la finition est très bonne. L'absence de nécessité d'utiliser de la colle permet à la fois de limiter la masse du panneau obtenu, sa durée de fabrication et d'améliorer ses propriétés lorsqu'il est soumis au feu. 15 Dans un procédé tel que proposé, on prévoit avantageusement que le noyau de mousse est chauffé lors de son préformage à une température proche de sa température de transition vitreuse de manière à faciliter le préformage. La température de chauffage est de préférence supérieure à la température de transition vitreuse et de manière encore préférée, elle est 20 supérieure de 1 à 10 °C à la température de transition vitreuse. Dans un tel procédé, la mousse utilisée pour réaliser l'âme du panneau à réaliser peut être en Poly Ether Sulfone. La peau recouvrant l'âme contient quant à elle de préférence une résine phénolique pour des applications visant à réaliser des panneaux pour un intérieur de cabine d'aéronef. Dans d'autres 25 applications, une résine époxy est tout à fait envisageable. Toujours dans le but d'avoir un procédé de réalisation simple à mettre en oeuvre, le noyau recouvert est avantageusement disposé dans un moule puis recouvert d'une bâche, un vide relatif étant ensuite réalisé pour la réticulation de la résine et/ou le cintrage du noyau entre la bâche et le moule. 30 Une bâche est une feuille en matière synthétique, parfois en silicone ou autre, qui est couramment utilisée dans le domaine de la réalisation de matériaux composites et est aussi connu sous le nom de bâche à vide ou encore contre-moule souple. 3034705 4 Dans une forme de réalisation, le procédé prévoit que le noyau préformé est recouvert sur deux faces opposées d'une peau contenant une résine non réticulée. Le panneau obtenu par un tel procédé présente alors une structure sensiblement symétrique par rapport à son noyau. 5 La présente invention concerne en outre un panneau sandwich cintré, caractérisé en ce qu'il résulte de la mise en oeuvre de chacune des étapes d'un procédé tel que décrit ci-dessus. Pour avoir un panneau sandwich cintré léger, on peut prévoir par exemple qu'il comporte une âme en Poly Ester Sulfone de densité inférieure ou 10 égale à 50 kg/m3. Un panneau sandwich cintré obtenu par un procédé décrit ci-dessus peut présenter sur deux faces opposées une peau contenant, d'une part, une résine phénolique comportant notamment un formaldéhyde, des dérivés phénoliques et/ou du dioxyde de silicium et, d'autre part, un tissu de verre. 15 Des détails et avantages de la présente invention apparaitront mieux de la description qui suit, faite en référence au dessin schématique annexé sur lequel : La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un moule illustrant de manière schématique une étape d'un procédé de réalisation d'un panneau 20 courbe, et La figure 2 illustre une autre étape d'un procédé de réalisation d'un panneau courbe. Il est proposé ici de réaliser un panneau sandwich avec une âme en mousse pour la réalisation par exemple d'une paroi d'habillage ou de meuble 25 dans une cabine d'aéronef. Le panneau réalisé est un panneau dit panneau courbe, c'est-à-dire un panneau dont une surface extérieure comporte au moins deux zones planes non parallèles et/ou est une surface gauche, développable ou non. Dans une zone où la surface extérieure n'est pas plane, le rayon de courbure peut être constant ou variable. Le procédé décrit ci-après 30 permet de réaliser des zones courbes dans lesquelles le rayon de courbure est de l'ordre du centimètre (10-2 m) à quelques centimètres, ou bien plus important bien entendu. Le matériau choisi pour le noyau 2 qui deviendra l'âme du panneau est 3034 705 5 de préférence une mousse réalisée dans un matériau polymère thermoplastique. Cette mousse présente de préférence de bonnes qualités en termes d'ininflammabilité, de dégagement de fumées et/ou d'éléments toxiques et de dégagement de chaleur. 5 Le matériau dans lequel est réalisée la mousse utilisée ici est par exemple choisie dans la famille des Poly Ether Sulfone (PES). À titre d'exemple non limitatif et purement illustratif, l'âme en mousse du panneau et de son procédé de fabrication décrit ici pourra être en mousse commercialisée par la société DIAB sous la marque Divinycell et sous la 10 référence F50. La température de transition vitreuse de ce matériau est de 205 °C. Il est proposé de venir tout d'abord découper dans une plaque de mousse un noyau 2, à des dimensions déterminées en fonction des dimensions souhaitées pour le panneau à réaliser. 15 Le noyau 2 de mousse ainsi obtenu est alors préformé pour prendre sensiblement la forme que l'on souhaite pour l'âme du panneau à réaliser. Comme les autres mousses thermoplastiques, la mousse choisie ici peut être formée à chaud. Le noyau 2 de mousse est alors mis en place dans un moule 4 chauffant et est cintré (figure 1) en le soumettant à une température proche 20 de sa température de transition vitreuse. La température à laquelle est porté le noyau 2 est légèrement supérieure à la température de transition vitreuse, par exemple elle sera supérieure de 1 à 10 °C à cette température de transition vitreuse. Dans l'exemple de réalisation donné, le moule 4 est par exemple chauffé pour porter le noyau 2 en mousse à une température de 210 °C. 25 Pour réaliser le cintrage, le noyau 2 est donc mis en place dans le moule 4. Une bâche 6 vient fermer le moule 4. Une étanchéité (non illustrée) est réalisée de manière connue entre la bâche 6 et le moule 4 et le vide (partiel) est réalisé entre la bâche 6 et le moule 4 pour venir plaquer le noyau 2 contre le moule 4. Cette technique (utilisation d'une bâche et mise sous vide) 30 est connue de l'homme du métier. Elle est avantageusement mise en oeuvre ici car elle est facile d'utilisation et permet de réaliser facilement un préformage satisfaisant du noyau 2. Une fois le noyau 2 préformé, il est sorti du moule 4. Naturellement, il 3034705 6 se refroidit et repasse en dessous de sa température de transition vitreuse. Il revient alors à son état dit "vitreux" dans lequel il est rigide, par rapport à son état dit "caoutchoutique" dans il présente des propriétés mécaniques dégradées. 5 Le noyau 2 est alors drapé de peaux 8 non réticulées, de préférence sur ses deux faces principales. Ces peaux 8 sont choisies assez malléables pour pouvoir s'adapter au rayon de courbure du noyau 2 préformé. Les peaux 8 sont positionnées pour recouvrir le noyau 2 comme souhaité pour l'obtention du panneau à réaliser. 10 Il convient aussi de choisir une peau 8 compatible chimiquement avec le matériau utilisé pour réaliser le noyau 2. Les produits commercialisés sous la marque Divinycell, et plus particulièrement la gamme F50, présentent une bonne compatibilité avec les résines époxy, les résines phénoliques, les résines d'ester de cyanate, les résines de polyester ou de vinylester. 15 Une peau 8 au moins peut être renforcée par un tissu, par exemple un tissu de verre ou de carbone. Ce tissu permettra de renforcer le panneau. Il peut être prévu sur une face, deux faces ou bien aucune. Une peau 8 se présente ainsi par exemple sous la forme d'un pré- imprégné en résine phénolique composée notamment de formaldéhyde, de 20 dérivés phénoliques et/ou de dioxyde de silicium. Il convient d'éviter la présence d'acide phosphorique dans la résine lorsque le noyau 2 est réalisé en PES de manière à ce que les dérivés phénoliques de la résine ne réagissent pas avec les dérivés de bisphénol que l'on trouve dans la mousse en PES. À titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, chaque peau 8 25 peut être formée par un matériau pré-imprégné (plus connu sous le nom anglais "prepreg") de la marque MTM de la société Cytec et portant la référence 82S. Il s'agit d'un pré-imprégné phénolique bien adapté pour réaliser des panneaux de mobilier intérieur. Une telle peau 8 peut être renforcée par exemple, toujours à titre purement illustratif et non limitatif, par un tissu de 30 verre de la société FibreGlast, commercialisé sous la référence 7781 style E. Une fois recouvert sur une ou deux faces de peaux 8, renforcées ou non, le noyau 2 est placé à nouveau dans le moule 4. Avantageusement, on utilise le même moule 4 ici que pour l'étape de préformage décrite plus haut. 3034705 7 Ce moule 4 est par exemple un moule métallique qui peut être réalisé en alliage à base d'aluminium. Une co-cuisson du noyau 2 avec les peaux 8 est alors réalisée (figure 2) au cours de laquelle la résine des peaux 8 drapées sur le noyau 2 est 5 réticulée. On utilise ici à nouveau le procédé de bâche sous vide pour cette étape. La bâche 6 est repositionnée de manière étanche sur le moule 4 et le vide (relatif) est réalisé entre la bâche 6 et le moule 4 de manière à venir bien plaquer l'ensemble composite formé du noyau 2 et d'une ou deux peaux 8 contre l'empreinte du moule 4. 10 Le moule 4 recouvert d'une bâche à vide, ou contre-moule souple, et un vide relatif est effectué entre le moule 4 et la bâche à vide. L'ensemble ainsi formé est alors disposé dans une étuve pour réaliser la polymérisation des pré-imprégnés des peaux 8. Les conditions de réticulation sont celles déterminées par le fabricant des pré-imprégnés. 15 Après réticulation, il suffit alors de sortir la pièce du moule à une température inférieure à la température de transition vitreuse du noyau et on a un panneau sandwich cintré avec un rayon de courbure correspondant au rayon donné par l'empreinte du moule 4 qui peut être de l'ordre du centimètre. Le noyau 2 forme alors l'âme du panneau ainsi obtenu et les peaux 8 les faces 20 extérieures de ce panneau. On remarque que le procédé ci-dessus, qui peut être résumé par les étapes suivantes : - préformage d'un noyau en mousse thermoplastique en chauffant la mousse, 25 - habillage du noyau préformé par des peaux comportant une résine et éventuellement un renfort, et - réticulation de la résine des peaux dans une étuve, de préférence dans le moule ayant déjà servi pour le préformage, en présence du noyau 2, permet d'obtenir un panneau sandwich sans utilisation de colle. La 30 résine des peaux assure en effet le rôle d'agent de liaison avec le noyau qui forme l'âme permettant d'obtenir un panneau composite cohérent. Le procédé proposé permet d'obtenir un aspect fini impeccable. La qualité de finition est donnée essentiellement par la forme de l'empreinte du 3034705 8 moule (et par le soin de mise en place des divers éléments dans le moule). Au niveau de la zone cintrée, la courbure est continue et ne présente pas une succession de facettes raccordées les unes aux autres. Les moyens mis en oeuvre pour réaliser le panneau sont simples et 5 peu onéreux. Un moule, éventuellement chauffant, ou une étuve et un système de mise sous vide avec une bâche sont suffisants. Les outillages mis en oeuvre permettent ainsi de limiter les coûts de développement d'une nouvelle pièce. Il est ainsi possible pour le fabricant de proposer une grande variété de formes de pièces. 10 Le panneau obtenu avec un procédé tel que décrit ci-dessus présente de nombreux avantages : - sa masse peut être réduite tout en conservant une bonne tenue mécanique. En effet, en combinant une âme de faible densité avec des peaux renforcées, on obtient un panneau léger et résistant. En outre, le fait de ne pas 15 utiliser de colle permet de limiter encore le poids du panneau. - il n'y a pas d'ajout de colle qui le plus souvent altère les qualités de résistance à la combustion et génère l'émission de fumées et de composants toxiques. Le panneau peut donc facilement respecter les normes feu en vigueur. 20 - son aspect et sa finition sont très bons. Il est tout à fait inutile de prévoir une opération de surfaçage (application d'un mastic suivie d'un ponçage) ou autre finition lorsque la pièce sort du moule. - bonne résistance mécanique du fait, d'une part, de la bonne cohésion entre l'âme et les peaux et, d'autre part, par la possibilité d'intégrer des renforts 25 sur les deux faces du panneau. - le panneau est plein et ne présente pas de poches d'air (comme par exemple au sein d'une structure en nid d'abeille) dans lesquelles de l'eau, par exemple de l'eau de condensation, pourrait s'accumuler. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de 30 réalisation préférée d'un procédé décrite ci-dessus et aux variantes évoquée, ni à la forme de réalisation préférée d'un panneau sandwich décrite et à ses variantes, mais elle concerne également toutes les variantes de réalisation à la portée de l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation de panneaux sandwichs courbes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - préformer par chauffage un noyau (2) de mousse de matériau 5 thermoplastique à une forme proche de la forme souhaitée du panneau à réaliser, - recouvrir le noyau (2) préformé d'au moins une peau (8) courbée contenant une résine non réticulée, et - réaliser une co-cuisson du noyau (2) de mousse recouvert d'au moins 10 une peau (8) dans un moule (4) et une réticulation de la résine de la peau au nombre d'au moins une. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau (2) de mousse est chauffé lors de son préformage à une température proche de sa température de transition vitreuse. 15 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la température de chauffage est supérieure à la température de transition vitreuse. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la température de chauffage est supérieure de 1 à 10 °C à la température de 20 transition vitreuse. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la mousse utilisée est en Poly Ether Sulfone. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque peau (8) recouvrant le noyau (8) contient une résine phénolique. 25 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le noyau (2) recouvert est disposé dans un moule (4) puis recouvert d'une bâche (6), un vide relatif étant ensuite réalisé pour la réticulation de la résine et/ou le cintrage du noyau entre la bâche (6) et le moule (4). 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que 30 le noyau préformé est recouvert sur deux faces opposées d'une peau contenant une résine non réticulée. 9. Panneau sandwich cintré, caractérisé en ce qu'il résulte de la mise en oeuvre de chacune des étapes d'un procédé selon l'une des revendications 3034705 10 1 à8. 10. Panneau sandwich cintré selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une âme en Poly Ester Sulfone de densité inférieure ou égale à 50 kg/m3. 11. Panneau sandwich cintré selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il présente sur deux faces opposées une peau contenant, d'une part, une résine phénolique comportant notamment un formaldéhyde, des dérivés phénoliques et/ou du dioxyde de silicium et, d'autre part, un tissu de verre.10