INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
est une vue en coupe schématique d’une première extrémité d’une plaque de soubassement selon une première variante de l’invention.
est une vue en coupe schématique d’une première extrémité d’une plaque de soubassement selon une deuxième variante de l’invention.
est une vue en coupe schématique d’une première extrémité d’une plaque de soubassement selon une troisième variante de l’invention.
est une vue en coupe schématique d’une première extrémité d’une plaque de soubassement selon une quatrième variante de l’invention.
est une vue en coupe schématique d’une plaque de soubassement équipée d’une bande propreté apte à protéger les alentours de la plaque de soubassement.
A titre de référence, les figures 1A et 1B incluent un référentiel afin de permettre une définition des plans et axes utilisés dans le présent document, un tel référentiel fourni à titre d’illustration, ne présage en rien l’agencement de la plaque de soubassement selon l’invention que ce soit dans le cadre de son stockage ou de son installation.
Les figures 1A à 1C illustrent respectivement une vue en coupe latérale, une vue de trois-quarts face et une vue de trois-quarts arrière d’une plaque de soubassement 1 selon l’invention, une telle plaque présentant à la fois les avantages liés à une plaque de soubassement profilée et la possibilité d’être assemblée avec une autre plaque de soubassement 1 afin de former un ensemble de plaques de soubassement tel que celui illustré sur la .
WO2008/130451 (EP2095055A1) a également proposé une approche consistant à réduire la propagation de la vague de contraintes liée à l’impact du projectile en utilisant une enveloppe formée cette fois-ci par un média perméable, typiquement une couche de fibres organiques (par exemple aramide) fixée sur la pièce en céramique puis imprégnée par un polymère hyper élastique afin d’absorber l’énergie liée à l’impact du projectile et réduire la propagation de fissures et la multifracturation de la céramique.
Il existe cependant continuellement un besoin d’amélioration des dispositifs de protection antibalistique, cette amélioration étant mesurée notamment par leur performance balistique au regard de leur masse, en particulier de manière à pouvoir résister à la déformation dynamique du fait de l’impact balistique sans augmenter leur masse, voire en la réduisant, en particulier afin d’améliorer le confort en cas de protection personnelle ou de réduire la consommation d’énergie en cas de protection de véhicules.
L’objet de la présente invention est donc de proposer une plaque de blindage antibalistique dont les performances sont améliorées, en particulier dont la résistance à la déformation dynamique est améliorée, pour une même densité surfacique. Une telle amélioration résulte en particulier de l’utilisation de la plaque constituée du matériau d’amortissement selon l’invention, telle que décrite ci-dessous.
Selon un premier aspect général, la présente invention se rapporte à une plaque de dissipation de l’énergie d’impact pour blindage antibalistique, ladite plaque de dissipation étant constituée d’un matériau d’amortissement constitué d’un renfort fibreux lié par une matrice organique, ledit renfort comprenant des fibres inorganiques, assemblées sous forme de fils, ladite matrice comprenant une résine thermodurcissable enrobant lesdits fils, ledit matériau d’amortissement présentant les caractéristiques suivantes : le taux volumique de renfort fibreux dudit matériau d’amortissement est compris entre 20% et 70%, le complément à 100% étant constitué par ladite matrice et la porosité dudit matériau; ledit renfort fibreux comprend au moins 50% en volume de fils de fibres de silice dont la teneur massique en SiO 2 est supérieure à 90%, la porosité dudit matériau d’amortissement est comprise entre 2% et 10% en volume.
Les inventeurs ont en effet découvert qu’un tel matériau d’amortissement sous forme d’un composite de porosité contrôlée comprenant une matrice organique enrobant un renfort comprenant des fils dont la teneur en silice est élevée présente par rapport aux matériaux de l’état de la technique une résistance à la déformation dynamique améliorée, à même densité surfacique.
En particulier, une plaque de blindage munie d’un tel matériau d’amortissement montre une profondeur de déformation plus faible et une surface latérale de déformation plus grande, ce qui, à masse équivalente, se traduit par une plus grande aptitude à absorber l’énergie du fait de l’impact par exemple d’un projectile tiré par une arme à feu.
On décrit ci-après différents modes de réalisation préférés de la présente invention, qui peuvent bien évidemment, le cas échéant, être combinés entre eux :
-la masse volumique apparente du matériau d’amortissement est supérieure à 1,0 g/cm 3 , de préférence supérieure à 1,5 g/cm 3 et/ou inférieure à 2,0 g/cm 3 , de préférence inférieure à 1,8 g/cm 3 ;
-le taux volumique de renfort fibreux dudit matériau d’amortissement est compris entre 30 et 50%, le reste consistant en la porosité et la matrice.
-le renfort fibreux comprend en volume au moins 70% de fils de fibres de silice, de préférence au moins 80%, de préférence plus de 90% de fils de fibres de silice, de préférence est constitué essentiellement de fils de fibres de silice, appelés par la suite fils de silice par souci de simplicité ;
-le complément en volume d’au moins 50% desdits fils de silice du renfort fibreux est représenté par des fibres de verre lavé.
-la teneur massique en SiO 2 desdits fils de silice est supérieure 95%, de préférence supérieure à 97%, de manière plus préférée d’au moins 99% ;
-le diamètre équivalent moyen desdits fils est compris entre 3 et 3000 micromètres, de préférence supérieur à 8 micromètres et/inférieur à 1000 micromètres, de préférence inférieur à 500 micromètres ;
-les fils sont de préférence des fils simples ;
-la masse linéique desdits fils est supérieure ou égale à 500 tex, de préférence inférieure à 5000 tex ;
-le diamètre équivalent moyen des fibres de silice constituant les fils est supérieur ou égal à 3 micromètres, de préférence est supérieur ou égal à 5 micromètres, de préférence encore est supérieur ou égal à 7 micromètres
-le diamètre équivalent moyen desdites fibres est inférieur ou égal à 20 micromètres ;
-le renfort est constitué essentiellement desdits fils de silice ou même est constitué desdits fils de silice ;
-le niveau de torsion des fils est en moyenne inférieur ou égal à Z20, de préférence inférieur ou égal à Z10, de préférence inférieur ou égal à Z3 ;
-ledit renfort fibreux présente la forme d’au moins un pli ou une couche d’un textile, de préférence d’un tissu, constitué d’un réseau de fils de chaîne parallèles, avec de préférence des fils de trame traversant transversalement, de préférence perpendiculairement, ledit réseau. Selon un mode possible, le renfort est constitué de plusieurs couches superposées de tissus, chaque couche étant imprégnée de résine pour former le matériau d’amortissement. De préférence, les couches de tissus superposées présentent le même motif ou la même armature. Ceci ayant pour avantage d’éviter le phénomène d’interpénétration ou d’entrelacement des fils d’une couche avec ceux d’une couche inférieure ou supérieure directement en contact ;
-le grammage d’une couche de textile ou d’un pli de tissu est supérieur ou égal à 350 g/m², de préférence inférieur à 2000 g/m², de préférence inférieur à 1000 g/m², de préférence inférieur à 700 g/m². Un grammage plus faible conduit à augmenter le nombre de couches de tissu ce qui rend l’opération de fabrication plus longue et donc plus couteuse. Un grammage trop élevé conduit à une performance dégradée à masse surfacique équivalente.
-la porosité dudit matériau d’amortissement est inférieure ou égale à 5% en volume ;
-ladite matrice présente des pores de largeur moyenne comprise entre 10% et 500% du diamètre équivalent moyen desdites fibres, de préférence entre 10% et 100% dudit diamètre, de préférence entre 10% et 50% dudit diamètre. De préférence, en nombre, plus de 90%, de préférence plus de 95%, de préférence plus de 99% des pores présentent une largeur supérieure à 1 micromètre, de préférence supérieure à 2 micromètres, de préférence supérieure à 5 micromètres et/ou inférieure à 50 micromètres, de préférence inférieure à 30 micromètres, de préférence à 15 micromètres ;
-ladite matrice comprend éventuellement des additifs tels qu’une charge minérale ;
-la densité de ladite résine est comprise entre 0,8 et 1,35 g/cm 3 ;
-la résine comprend essentiellement des éléments chimiques de carbone (C) hydrogène(H) et oxygène (O) ;
-la matrice comprend une résine époxy ;
-le matériau d’amortissement présente une dureté Vickers inférieure à 3 GPa ;
-ladite plaque de dissipation a une surface supérieure ou égale à 150 cm 2 et/ou une épaisseur comprise entre 1 et 50 mm, de préférence entre 3 et 20 mm ;
-ladite plaque de dissipation est entourée par une enveloppe d’un matériau de confinement,
-ladite plaque de blindage antibalistique comprend ladite plaque de dissipation de l’énergie d’impact.
En particulier, dans certains modes de réalisation de la présente invention, une plaque anti-impact peut être placée devant la plaque d’amortissement ou de dissipation de l’énergie d’impact afin de résister à des projectiles très perforants, par exemple afin de respecter les standards NIJ-IIIA, NIJ-III ou NIJ-IV pour les protections personnelles ou STANAG 4569 pour les protections non personnelles.
Durant ce test, il a été évalué la présence d’une éventuelle couche résiduelle mal polymérisée sur la surface fonctionnalisée, qui se détache lors d’un premier trempage de l’échantillon de substrat dans l’eau.
A l’issue de ce test, les échantillons de substrat de polycarbonate et de verre fonctionnalisés avec les compositions liquides dont les taux de photoamorceur sont les plus faibles (composition à taux nul « 001 » et composition à taux de 0,2% en poids « 002 ») présentaient une couche résiduelle très faible lors du premier trempage.
En revanche, tous les échantillons de substrat fonctionnalisés avec les compositions liquides de taux en photoamorceur supérieur à 0,2% en poids, soit les compositions « 003 » (taux à 0,4% en poids), « 004 » (taux à 0,6% en poids), « 005 » (taux à 0,8% en poids) et « 006 » (taux à 1% en poids), présentaient une couche résiduelle importante.
F ormation et aspect d’un film d’eau sur la surface fonctionnalisée
Pour ce test, on a conservé les 12 échantillons précédemment testés pour l’adhérence après premier trempage.
Après ce trempage, chacun de ces échantillons de substrat a été séché avec de l’air comprimé pendant 5 secondes, puis passé rapidement au-dessus d’un bain d’eau chaude (pendant environ 5 secondes), afin d’observer l’éventuelle formation d’un film d’eau sur la surface fonctionnalisée.
S’agissant des échantillons de substrat traités avec les compositions liquides « 001 » (taux en photoamorceur nul) et « 002 » (taux en photoamorceur de 0,2% en poids), on a observé des formations de film satisfaisantes, avec toutefois un film légèrement composé de buée pour l’échantillon de lame polycarbonate fonctionnalisé avec la composition « 002 ».
En revanche, les échantillons de substrat fonctionnalisés avec les autres compositions liquides « 003 » à « 006 », dont les taux en photoamorceur sont plus importants, présentaient des résultats médiocres, même si une formation partielle de film d’eau a été observée sur les verres de piscine fonctionnalisés avec les compositions « 003 » (taux de photoamorceur de 0,4% en poids) et « 004 » (taux de photoamorceur de 0,6% en poids).
Durabilité après exposition à l’eau salée Pour ce test, on a conservé les 6 échantillons de verre de piscine précédemment testés pour l’adhérence après premier trempage et la formation du film d’eau en surface.
Ce test visait à évaluer la durabilité du revêtement lors de l’utilisation des lunettes ou du masque dans de l’eau de mer, et consistait en une répétition de trois cycles comprenant chacun :
une immersion de 30 minutes de l’échantillon de substrat dans une solution contenant 100g/L de sel ; une agitation, un rinçage et un séchage dudit échantillon de substrat.
Les échantillons de verre fonctionnalisés avec les compositions « 001 » (taux nul en photoamorceur) et « 002 » (taux de 0,2% en poids de photoamorceur) présentaient une tenue du revêtement satisfaisante à l’issue de ce test.
Par ailleurs, pour les échantillons de verre fonctionnalisés avec les compositions « 003 » et « 004 » dont les taux en photoamorceur sont intermédiaires (respectivement 0,4% en poids et 0,6 en poids), les revêtements ont tenu partiellement.
En revanche, les échantillons de verre fonctionnalisés avec les compositions « 005 » et « 006 » de taux en photoamorceur plus forts (respectivement 0,8% en poids et 1% en poids) présentaient des résultats médiocres, la majorité du revêtement ayant été évacuée à l’issue du test.
Mesures du flou optique (« haze ») Pour ce test, on a considéré les 12 autres échantillons de substrats préparés, soit 6 échantillons de lame polycarbonate et 6 échantillons de verre de piscine fonctionnalisés avec respectivement une composition liquide « 001 » à « 006 ».
Pour chacun des échantillons testés, on a obtenu un résultat de l’ordre de 1%, notamment compris entre 0,53 (pour l’échantillon de polycarbonate fonctionnalisé avec la composition liquide « 004 » (0,6% en poids de photoamorceur)) et 1,78 (pour l’échantillon de verre fonctionnalisé avec la composition liquide « 005 » (0,8% en poids de photoamorceur)).
Selon un deuxième aspect, la présente invention se rapporte ainsi à une plaque de blindage telle que précédemment décrite, comprenant en outre une plaque anti-impact constituée d’un matériau de dureté supérieure à celle du matériau d’amortissement. Ladite plaque anti-impact présente en général une épaisseur supérieure à 2 mm, et est placée devant ladite plaque de dissipation, par rapport à la direction d’impact.
On décrit ci-après d’autres modes de réalisations préférés de la présente invention, qui peuvent bien évidemment, le cas échéant, être combinés entre eux, décrivant le cas d’une plaque de blindage comprenant une plaque anti-impact en complément de la plaque d’amortissement décrite précédemment:
-l’épaisseur de ladite plaque anti-impact est supérieure à 4mm, de préférence 6mm, de préférence supérieure à 10mm ;
-le ratio d’épaisseur de la plaque de dissipation d’énergie sur l’épaisseur de la plaque anti-impact est de préférence compris entre 0,5 et 5, de préférence supérieur à 1 et/ou inférieur à 3 ;
-la surface de ladite plaque anti-impact est supérieure à 150 cm 2 ;
- la surface de la plaque de dissipation d’énergie correspond à au moins 80% de celle de la plaque anti-impact ;
-le matériau de la plaque anti-impact présente une dureté Vickers supérieure à 3 GPa, de préférence supérieure à 5GPa, de manière plus préférée supérieure à 10 GPa ;
-la masse volumique apparente de la plaque anti-impact est inférieure à 10 g/cm 3 , de préférence inférieure à 7 g/cm 3 , de préférence inférieure à 5 g/cm 3 , de préférence inférieure à 3,2 g/cm 3 , de préférence inférieure à 3,0 g/cm 3 et/ou supérieure à 1,0 g/cm 3 ;
- le matériau de la plaque anti-impact est un matériau fritté comprenant des grains, comprenant, de préférence constitués en un carbure métallique ou en un borure métallique. De préférence les grains sont des grains de carbure de silicium ou de carbure de bore ou un mélange de ces deux carbures ;
-Selon un mode de réalisation, les grains sont exclusivement des grains de carbure de silicium, avec éventuellement une phase métallique, de préférence comprenant l’élément silicium ;
-Selon un mode possible, les grains dudit matériau fritté sont liés par une matrice, comprenant ou constituée d’une phase de nitrure de silicium (Si 3 N 4 ) et/ou d’une phase d’oxynitrure de silicium (Si 2 ON 2 ) et/ou de SiAlON ;
-Selon un mode possible, lesdits grains dudit matériau fritté sont liés par une matrice qui représente de préférence entre 5 et 40% en masse, de préférence entre 15 et 35% en masse, de la masse du matériau de la plaque anti-impact ;
-ladite plaque anti-impact est collée à ladite plaque de dissipation d’énergie au moyen d’une colle choisie parmi les colles par exemple à base de polyuréthane, de polymères époxydes ou de polymères thermoplastiques ou d’élastomères ;
-ladite plaque de blindage est entourée par une enveloppe d’un matériau de confinement.
Selon un troisième aspect, la plaque de blindage selon l’invention, comprenant ladite plaque de dissipation de l’énergie d’impact, est recouverte au moins partiellement, de préférence complètement, d’une enveloppe externe en un matériau de confinement par exemple sous forme d’un textile, par exemple d’un tissu, comprenant des fibres de verre, ou de carbone, ou de polyéthylènes PE, notamment les polyéthylènes ultra haute densité (UHMPE), ou d’aramide, en particulier le Kevlar®, ou de métal tel que l'aluminium ou même de l'acier, en particulier dans le cas de protections non personnelles.
La présente invention se rapporte également à un procédé de fabrication dudit matériau d’amortissement ou d’une plaque de dissipation comprenant ledit matériau tels que précédemment décrits, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
On note que la valeur du débattement axial d1 est choisie en fonction du volume du conduit de distribution 18, de manière à être suffisant pour assurer une vidange complète du conduit de distribution 18.
La illustre une étape intermédiaire au cours de la remontée du bouton-poussoir 16, montrant l’ouverture du clapet d’entrée 30, grâce à la dépression provoquée dans la chambre de dosage 20, et le remplissage progressif de la chambre de dosage 20 par le produit provenant du réservoir 14.
La illustre le retour dans une position angulaire verrouillée du bouton-poussoir 16, ce qui permet notamment de fermer la cavité intermédiaire 34 au moyen de l’extension tubulaire supérieure 60 du soufflet 28, et ce qui permet d’isoler le produit contenu dans la cavité intermédiaire 34 de l’air extérieur.
On note que le verrouillage hydraulique obtenu dans la position angulaire verrouillée permet aussi d’éviter au produit de sortir en cas de dépression à l’extérieur du dispositif de distribution 10, par exemple en cas de voyage en avion.
Même dans la position déverrouillée illustrée par la , où le passage est ouvert vers la cavité intermédiaire 34, le produit contenu dans la cavité intermédiaire 34 est mieux protégé que lorsqu’il remplit le conduit de distribution 18. En effet, la surface de produit en contact avec l’air est réduite et éloignée de l’extrémité externe du conduit de distribution 18. De plus la quantité de produit dans le volume de la cavité intermédiaire 34 permet de ralentir le dessèchement du produit.
10 : dispositif de distribution 12 : corps de pompe 13 : capot de protection 14 : réservoir 16 : bouton-poussoir 18 : conduit de distribution 20 : chambre de dosage 22 : entrée de chambre 24 : conduit d’alimentation 26 : sortie de chambre 28 : soufflet 30 : clapet d’entrée 32 : clapet de sortie 34 : cavité intermédiaire 36 : corps tubulaire 38 : portion cylindrique interne 40, 41 : surfaces de butée 42, 43 : surfaces d’appui 44 : portion cylindrique d’extrémité supérieure 46 : fente annulaire 48 : paroi cylindrique périphérique 50 : lèvre périphérique 52 : portion d’épaulement interne 54 : extrémité axiale supérieure 56 : collerette supérieure 58 : rebord supérieur 60 : extension tubulaire supérieure 62 : fenêtre 64 : paroi d’extrémité supérieure 66 : collerette inférieure 68 : rebord inférieur 70 : extension tubulaire inférieure 72 : logement annulaire 74, 76 : encoches 78 : languette axiale 80 : paroi axiale principale 81 : première extrémité circonférentielle 82 : bourrelet 83 : seconde extrémité circonférentielle 84 : corps central 86 : paroi de fond 88 : portion fermée 90 : orifice de mise à la pression atmosphérique 92 : clapet anti-retour de mise à l’air A1 : axe principal a1 : premier pivotement angulaire a2 : second pivotement angulaire d1 : débattement axial
Cet objectif est atteint avec un dispositif distributeur de produit, comprenant : Un orifice communiquant avec l’extérieur du dispositif, Un bouchon, Un logement de bouchon,
A cet effet, le présent exposé concerne un superalliage à base de nickel comprenant, en pourcentages massiques, 5,0 à 6,0 % d’aluminium, 6,5 à 8,5 % de tantale, 0 à 1,0 % de titane, 1,0 à 4,0 % de cobalt, 5,0 à 8,0 % de chrome, 0 à 0,5 % de molybdène, 3,0 à 4,0 % de tungstène, 3,75 à 5,75 % de rhénium, 3,5 à 5,0 de platine, 0,05 à 0,25 % de hafnium, 0 à 0,15 % de silicium, le complément étant constitué par du nickel et des impuretés inévitables. En outre, ce superalliage peut comprendre en particulier au moins 3,75 %, de préférence au moins 4,0 %, de platine et au moins 4,0 % de rhénium, en pourcentages massiques. D’autre part, sa teneur en platine peut en particulier ne pas excéder 4,75 %, de préférence 4,5%, et celle en rhénium 5,25 %, de préférence 4,75%, en pourcentages massiques.
Grâce à cette composition du superalliage à base de nickel (Ni), et en particulier aux teneurs en platine (Pt) et rhénium (Re), la résistance au fluage est améliorée par rapport aux superalliages existants, en particulier à des températures pouvant aller jusqu’à 1250 °C et l’adhérence de la barrière thermique est renforcée par rapport à celle observée sur les superalliages existants.
Le platine, partitionnant majoritairement vers la phase γ’, permet de renforcer la phase γ’ et d’augmenter la stabilité en température de la phase γ’ en maintenant la fraction des précipités durcissant de phase γ’ élevée par rapport aux alliages courants où cette fraction diminue significativement au cours de l’élévation de température. Ce maintien d’une forte proportion de précipités γ’ à haute température permet un maintien des propriétés mécaniques de l’alliage à des températures proches de la température de solvus γ’ de l’alliage, température au-dessus de laquelle la phase durcissante γ’ est totalement dissoute.
D’autre part, le rhénium permet de renforcer la phase γ par solution solide et de ralentir, de par sa cinétique de diffusion faible, la dégradation de la microstructure γ/γ’ en limitant la coalescence des précipités de phase γ’ en cours de service à haute température, phénomène qui entraîne une réduction de la résistance mécanique. Le rhénium permet ainsi d’améliorer la résistance au fluage à haute température du superalliage à base de nickel. Bien que le rhénium ait aussi normalement tendance à favoriser la précipitation de PTC, par exemple la phase σ, la phase P ou la phase μ, qui ont un effet négatif sur les propriétés mécaniques du superalliage, il a été observé qu’un ajout concomitant de platine et de rhénium dans des proportions supérieures à celles relevées dans l’état de l’art peut conduire à l’obtention de superalliages possédant de faibles fractions prédites de ces PTC délétères.
De plus, les teneurs en platine sont bénéfiques vis-à-vis de la résistance à l’oxydation et la corrosion. L’ajout de platine dans le superalliage permet ainsi d’améliorer la durée de vie du système comprenant un superalliage recouvert d’un revêtement métallique et d’une barrière thermique. Dans le cas de l’utilisation d’un superalliage avec un revêtement métallique de type NixPtyAlz, l’ajout de platine à la composition chimique du superalliage permet de diminuer, ou supprimer, l’ajout de platine dans le revêtement.
Le superalliage peut ainsi présenter un écart de température [solidus - solvus γ’] d’au moins 10 °C, de préférence d’au moins 12 °C, et une fraction de phase γ’ à 1250 °C d’au moins 20 % molaires, de préférence d’au moins 23 % molaires, combinant ainsi le maintien d’une importante fraction de phase γ’ à des températures élevées et donc proches de la température de solvus de cette phase γ’, avec un écart suffisant entre cette température de solvus et une température de solidus supérieure pour permettre un traitement thermique du superalliage dans la plage comprise entre ces deux températures.
Le superalliage peut présenter une masse volumique inférieure ou égale à 9,05 g/cm 3 .
Les autres éléments d’addition majeurs, à part le platine (Pt) et le rhénium (Re), sont le cobalt (Co), le chrome (Cr), le tungstène (W), l’aluminium (Al) et le tantale (Ta).