Élément cellulaire et procédé pour sa fabrication La présente invention a pour objet un élément cellulaire constitué par des rubans d'une matière en feuille empilés et fixés ensemble par un adhésif en plusieurs zones espacées les unes des autres. Elle a aussi pour objet un procédé de fabrication de cet élément. L'élément cellulaire selon l'invention peut être utilisé pour le remplissage d'éléments de cons truction à double couche, dans lesquels cet élément est disposé entre les faces opposées de deux couches d'une matière en feuille, généralement plus épaisse et rigide que celle constituant l'élément cellulaire ; on obtient ainsi un panneau d'un rapport résistance poids élevé.
De tels éléments de construction sont communément utilisés dans la construction aéronau tique, dans la fabrication des meubles, dans le bâ timent, etc.
Un procédé connu pour fabriquer un élément cellulaire consiste à appliquer un adhésif sur une feuille, par exemple une feuille de papier ou d'une autre matière flexible, en un ruban continu le long d'une pluralité de bandes espacées parallèles, d'un côté seulement ou sur les côtés opposés de chaque feuille, à empiler un certain nombre de ces feuilles sur un plateau pour former une pile, à faire adhérer les bandes des feuilles superposées, soit d'un côté seulement, les bandes étant parallèles à celles de la feuille placée au-dessous et décalées par rapport à elles, soit des deux côtés, les bandes sur le côté inférieur étant en regard de celles du côté supérieur de la feuille placée au-dessous,
à couper la pile per pendiculairement auxdites bandes pour former des éléments séparés, et à séparer les parties des feuilles comprises entre lesdites bandes en étirant chaque élément dans une direction perpendiculaire aux plans des feuilles. Il est fréquemment nécessaire de courber -un tel élément cellulaire pour former une surface incurvée; et un but de la présente invention est de permettre de fournir un élément qui soit plus pliable que jus qu'ici, de façon qu'il puisse prendre plus facilement toute courbure donnée.
A cet effet, l'élément- cellu- laire selon l'invention est caractérisé en ce- que certaines au moins de ces zones s'étendent sur une partie seulement de la largeur des rubans, de ma nière que ceux-ci présentent des aires exemptes d'adhésifs contiguës ,à leurs bords, lesdites zones étant décalées d'un ruban à l'autre pour donner à Félément une structure non uniforme dans des plans transver saux perpendiculaires aux rubans et permettre d'éti rer l'élément dans une direction perpendiculaire aux rubans. .
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, des formes d'exécution d'un élément cellulaire selon l'invention et illustre des mises en aeuvre du procédé pour sa fabrication et un procédé connu.
Les fig. 1 et 2 illustrent ce procédé connu.
Les fig. 3 à 16 montrent ces formes d'exécution et illustrent lesdites mises en aeuvre. Les fig. 17 à 23 illustrent certains emplois des éléments cellulaires.
La fig. 1 montre un empilement de feuilles 11 sur la surface supérieure de chacune desquelles des bandes de colle parallèles 12 ont été appliquées, les bandes de colle de chaque feuille étant décalées, par rapport à celles de la feuille qui précède et-de la feuille qui suit immédiatement, d'une distance égale à la moitié de la distance séparant deux bandes con sécutives de chaque feuille.
Cet empilement est fait sur un plateau 23 animé d'un mouvement alternatif et les bandes de colle sont appliquées à chaque feuille à son tour au moyen d'un écran de soie d'un châssis- presse, le plateau étant déplacé latéralement d'une quantité égale à la moitié de la distance séparant deux bandes sur les feuilles entre le collage sur une feuille et le collage sur la feuille suivante, d'abord dans un sens puis dans l'autre, pour obtenir le dé calage désiré des bandes de colle. La pile est com plétée en plaçant sur elle une feuille supérieure sur laquelle aucune bande de colle n'est appliquée à sa surface supérieure, et elle peut être ensuite coupée en sections le long de lignes 13 normales aux bandes de colle.
Chaque section peut être étirée en un élément cellulaire ouvert représenté à la fig. 2. Si la pile a été faite de papier imprégné de résine à l'état non traité, la résine peut être traitée mainte nant en faisant passer la matière étirée à travers un four de manière que celle-ci soit fixée dans l'état étiré.
Comme on le verra plus loin, l'élément cellulaire qui va être décrit est obtenu en formant sur les feuil les des bandes adhésives discontinues.
La fig. 3 montre un élément cellulaire dans lequel une feuille 14 de papier de soie ou d'une matière relativement peu résistante a été utilisée comme feuille de séparation intermédiaire dans la construc tion de la pile de feuilles 11. Ainsi, cet élément peut être facilement partagé en deux parties par rupture de la feuille de papier de soie.
La fig. 4 montre un élément comprenant une feuille 15 de pellicule cellulosique ou d'une autre matière sur laquelle la colle utilisée n'adhère pas, permettant à deux parties de l'élément d'être sépa rées l'une de l'autre. Dans ce cas, il n'est pas néces saire que les bandes de colle adjacentes -à la feuille 15 soient décalées par rapport aux bandes sur la feuille précédente. Il faut remarquer qu'une pile peut contenir deux ou davantage de ces feuilles de séparation 15 de manière à pouvoir être séparées en trois parties ou plus. Cette technique est usuelle quand on désire former l'une sur l'autre en une seule grande pile une pluralité de petits éléments, chacun d'une dimension déterminée ou contenant un nombre déterminé de cellules.
La fig. 5 montre comment les extrémités d'un élément cellulaire, quand celui-ci est étiré et prêt à être traité, sont distordues et doivent être ensuite éliminées comme déchet selon une- ligne indiquée en T. On peut réaliser une économie appréciable en faisant les extrémités 16 de l'élément en une ma tière peu coûteuse.
Les fig. 6 et 7 montrent deux éléments cellulaires qui ont été formés à partir de deux types différents de matières en feuille 17 et 18. Des feuilles de pa pier imprégné de résine et de papier non imprégné peuvent être utilisées. Le papier non imprégné pré sente une haute résistance au choc comparativement au papier imprégné, et en conséquence cette propriété de résistance au choc dans l'élément fini peut être augmentée en utilisant une certaine proportion de feuilles non imprégnées en fabriquant l'élément.
Des feuilles imprégnées et non imprégnées sont alternées dans l'élément représenté à la fig. 6, tandis que des feuilles imprégnées et non imprégnées sont alternées de deux en deux dans l'élément représenté à la fig. 7. Tout autre arrangement peut être envisagé éga lement. Un tel élément est économique, le papier non imprégné étant considérablement moins cher que le papier imprégné. En outre, il n'est pas nécessaire d'utiliser un papier non imprégné coûteux présentant une haute résistance à l'humidité.
Il est utile également d'employer des feuilles de deux matières différentes quand on désire incorpo rer dans un élément cellulaire des feuilles qui ne se laissent pas facilement coller les unes aux autres. Par exemple, des feuilles métalliques n'adhèrent pas facilement les unes aux autres, mais il est possible de construire un élément satisfaisant en intercalant entre deux feuilles métalliques une feuille de papier, imprégné ou non, le papier collant fortement aux- dites feuilles métalliques.
Une autre possibilité est de mélanger des feuilles de papier et des feuilles d'une matière plastique synthétique, comme de l'acé tate de cellulose, mais dans ce cas il faut utiliser du papier non imprégné, car le papier imprégné est difficile à coller sur de l'acétate de celullose. Une autre possibilité consiste à utiliser un mélange de feuilles thermodurcissables et thermoplastiques, par exemple des feuilles de papier imprégné et des feuil les de polystyrène. La matière thermodurcissable permet de traiter l'élément à l'état étiré, tandis que l'incorporation d'une matière thermoplastique per met de plier l'élément terminé sous l'effet de la chaleur.
Les éléments cellulaires représentés aux fig. 8 et 9 sont construits à partir de feuilles composées 19 comprenant des couches 20 et 21 de différentes matières. Ainsi, un élément peut comprendre des feuilles métalliques doublées de papier ou des feuil les de papier métallisées sur une face, ou une feuille métallique insérée entre deux feuilles de papier, le papier pouvant être imprégné ou non. De même, on peut utiliser du papier recouvert sur chaque face d'un film de matière plastique, par exemple d'acétate de cellulose, ou une couche d'acétate de cellulose insérée entre deux feuilles de papier.
Au lieu de former l'élément cellulaire à partir d'un papier imprégné de résine, il est possible d'uti liser un papier non traité recouvert d'une résine ther modurcissable ou d'une couche d'une telle résine in sérée entre deux feuilles de papier non traité.
Le plateau 23à mouvement alternatif (fig. 1) est constitué lui-même par une plaque d'une matière différente de celle constituant les feuilles destinées à former l'élément et empilées sur cette plaque à laquelle la première série de bandes de colle est appliquée. Ainsi, la pile adhère suffisamment au pla teau pour ne pas se déplacer sur ce dernier pendant son mouvement lors de la formation de la pile, celle-ci pouvant néanmoins être facilement arrachée du plateau quand elle est achevée. La fig. 10 montre un élément cellulaire fait à partir d'une pile de feuilles 11 présentant chacune des séries parallèles de perforations 22 disposées entre les bandes de colle.
On obtient ainsi un élé ment dans lequel les cellules individuelles sont toutes en communication les unes avec les autres et venti lées. Comme les perforations 22 sont relativement petites et ne se trouvent pas dans les zones où les feuilles sont collées les unes aux autres, la résistance de l'élément dans son ensemble n'est pas notable ment diminuée.
Les fig. 11 et 12 illustrent un procédé de trai tement d'un élément cellulaire fait d'un papier non imprégné d'une qualité relativement pauvre et sus ceptible d'être imprégné. Une pile de feuilles de pa pier non imprégné est coupée en sections de la di mension voulue, et chaque section constituant un élément cellulaire est plongée, avec les feuilles pla cées de champ, dans une résine liquide. La couche de résine a la profondeur voulue pour imprégner chaque feuille constituant la pile jusqu'à la moitié de sa hauteur seulement (A, fig. 11), l'autre moitié B restant sèche. L'élément passe ensuite à travers un four pour traiter la partie imprégnée. L'élément est ensuite retourné et la partie restante B est im prégnée et traitée de la même façon.
Si on le désire, au lieu de tremper chaque fois une moitié de l'élément, seules des parties margi nales C (fig. 12) peuvent être imprégnées, laissant un ruban D non imprégné au milieu de chaque feuille de l'élément. Cette méthode économise la résine et améliore aussi la résistance de l'élément au choc. Il faut remarquer que le même effet peut être obtenu en formant une pile de feuilles de papier préalablement imprégnées sur une bande seulement et non sur toute leur surface.
Les éléments cellulaires en papier non imprégné de mauvaise qualité peuvent être traités dans l'état étiré sans l'emploi de résine, en les montant sur un châssis de support présentant des moyens pour main tenir les éléments à l'état étiré, et en trempant le châssis ainsi chargé dans une cuve d'eau ou en le plaçant dans un bain de vapeur. On laisse sécher naturellement la matière dans le châssis, ou on la sèche de manière accélérée en soumettant le châssis et son contenu à la chaleur d'un four.
Quand les éléments cellulaires sont plongés dans de l'eau, celle-ci peut contenir un insecticide, un fongicide ou d'autres produits semblables, ou un agent ignifuge. On peut, par exemple, ajouter à l'eau une quantité suffisante d'un produit empêchant la combustion, de manière à donner à l'élément cellu laire, après traitement, un poids sec supplémentaire d'environ 10 Vo.
Le bain peut aussi contenir une certaine pro portion d'une résine thermodurcissable, ou il peut être rendu épais par l'addition de colle, naturelle ou synthétique. Une solution normale de résine présente une trop forte viscosité pour permettre l'imprégna tion d'un élément cellulaire par une technique de trempage, mais si on utilise dans ce cas seulement un bain de résine dilué, l'élément cellulaire absorbe une certaine proportion de résine.
En outre, il faut remarquer que le bain de trem page peut contenir des combinaisons de deux ou plusieurs des matières mentionnées plus haut. Une autre possibilité consiste à tremper l'élément cellu laire dans un bain d'un liquide préservateur de faible viscosité, comme de la créosote, afin d'en imprégner l'élément.
Pour des feuilles relativement épaisses et rigides, par exemple des feuilles en pulpe de papier ou des panneaux de copeaux, l'immersion est faite avant que l'élément soit étiré, de manière que l'élément s'étire facilement à l'état humide et garde cette forme quand il sèche. A nouveau, l'eau peut contenir, si on le désire, un agent ignifuge ou un autre corps.
Dans le cas d'éléments cellulaires présentant des cellules de grande dimension, par exemple de 25 mm et plus, l'élément peut être placé sur des chevilles d'un châssis pour le maintenir à l'état étiré, et par un arrangement approprié de ses feuilles il est possible d'obtenir un degré pratiquement uni forme d'étirage sur toute la largeur de l'élément, ce qui évite une perte de matière et de temps due à l'élimination des extrémités. Pendant ou après le bain d'eau, l'élément ne montre aucune tendance à se séparer au niveau des lignes de colle si la colle est une colle synthétique hydrophobe communément utilisée dans ce but.
Dans le cas d'un papier contenant du bitume ou une matière thermoplastique synthétique, par exemple de l'acétate de polyvinyle, l'élément cellulaire peut être fixé dans sa forme étirée en le chauffant pour amollir le bitume ou la matière plastique et en lais sant ensuite la matière se refroidir et durcir. Dans le cas d'une résine thermoplastique, par exemple une résine phénol-formaldéhyde, l'élément cellulaire peut être traité dans sa forme étirée de la même manière qu'un élément de papier imprégné de résine.
Dans une autre forme d'exécution, l'élément cellulaire peut être formé d'un papier sur lequel a été appliquée une matière thermoplastique, et la pile de feuilles peut être traitée, par exemple par trem page, par un solvant de cette matière thermoplas tique avant l'étirage et ensuite étirée et séchée. L'ac tion du traitement de la matière thermoplastique par un solvant est d'amollir cette matière comme le ferait un traitement par la chaleur, et l'élément est ensuite fixé dans sa forme étirée quand le solvant s'évapore. De même, dans une autre forme d'exécution, on peut employer un papier imprégné d'une résine ther modurcissable et la pile peut être construite de ma nière à être flexible avant l'étirage en la traitant par un solvant de la résine.
L'élément peut ensuite être étiré sous sa forme cellulaire et mis sous la forme voulue, après quoi la fixation est obtenue par évaporation du solvant et traitement de la matière formée. Il faut remarquer qu'un procédé de fabrication qui permet d'amollir l'élément cellulaire pour la manipulation et de lui rendre ensuite une certaine rigidité, ceci une ou plusieurs fois, par exemple dans le cas d'une matière thermoplastique ou d'une résine thermodurcissable avec l'emploi d'un solvant approprié avant que la résine soit finalement trai tée, est très utile quand les éléments cellulaires doi vent être utilisés pour former des composants pré sentant des surfaces courbes, et en particulier des surfaces incurvées dans plus d'une direction.
Les éléments peuvent être amollis pour la manipulation visant à leur donner la forme courbe, et ensuite fixés à nouveau, de manière à garder leur forme sans être serrés ou fixés d'une manière quelconque.
Les fig. 13 à 16 montrent des éléments cellulaires susceptibles de plier facilement selon des surfaces courbes.
Dans les formes d'exécution représentées aux fig. 13 et 15, l'adhésif appliqué aux feuilles formant une pile 24, vue en plan, à partir de laquelle les éléments cellulaires sont formés, n'est pas disposé en bandes continues comme dans le procédé connu décrit plus haut, mais en bandes interrompues 25, de sorte que sur la longueur des bandes, des sur faces 26 d'adhésif sont séparées par des espaces 27 ne présentant pas d'adhésif.
Comme décrit précé demment, la manière usuelle d'appliquer les bandes adhésives aux feuilles consiste à utiliser un crayon dans un procédé d'impression à l'aide d'un écran de soie, et ce procédé peut être utilisé aussi pour l'ap plication de l'adhésif en bandes d'une manière dis continue.
Dans la forme d'exécution selon la fig. 13, l'adhésif est appliqué sur chaque feuille de la pile 24 destinée à former les éléments cellulaires, en ban des parallèles interrompues 25, chaque bande com prenant une succession de courtes surfaces 26 d'adhé sif, chacune de 25 mm de longueur par exemple, séparées par des espaces libres 27 d'une longueur égale à celle des surfaces adhésives.
En coupant la pile ainsi produite le long de lignes 28 séparées d'environ 25 mm et perpendiculaires aux bandes 25, les lignes 28 coupant les surfaces adhésives 26 et les espaces libres 27 entre elles, on obtient un certain nombre d'éléments 29 d'une largeur de 25 mm en viron, chacun d'eux pouvant être étiré dans la direc tion normale aux rubans dont il est composé, de manière à présenter des mailles ouvertes (fig. 14).
Dans chaque zone de cet élément où deux rubans consécutifs de la matière en feuille sont collés l'un à l'autre, on remarque que ces rubans sont collés seulement sur une moitié F de leur largeur s'éten dant depuis un bord, l'autre moitié G n'étant pas collée, et que toutes les zones non collées sont situées du même côté de l'élément.
Si la matière en feuille utilisée pour construire la pile est un papier imprégné de résine, l'élément peut être traité à l'état étiré pour être fixé dans cet état. Normalement, après ce traitement, il n'est pas facile de donner à l'élément une forme courbe. Ce pendant, dans le cas d'un élément produit par le procédé décrit, la courbure se fait très facilement dans un plan pratiquement perpendiculaire aux plans des rubans constituant l'élément, les zones non col lées entre les rubans consécutifs étant situées à l'ex térieur de la courbure. On peut ainsi obtenir faci lement une courbure telle que celle représentée à la fig. 17.
Une courbure peut être effectuée aussi, mais moins facilement, dans un plan parallèle aux rubans, les zones non collées étant à nouveau situées à l'ex térieur de la courbe.
Lorsque chaque section de la pile est étirée de manière à former des mailles ouvertes et est traitée, l'élément résultant peut être plan ou peut présenter une courbure dans les plans indiqués ci-dessus, selon le degré d'étirage de la section. En conséquence, il est possible d'obtenir une partie courbe, dans cer tains cas, en réglant le degré d'étirage de l'élément cellulaire, de manière qu'une faible courbure sub séquente au plus soit nécessaire après le traitement.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 15, les bandes 25 d'adhésif appliquées aux feuilles de la pile comprennent chacune une succession de surfaces adhésives 26 séparées par des espaces libres 27 d'une longueur double de celle desdites surfaces. Pour produire des éléments cellulaires de 24 mm de largeur, les surfaces adhésives 26 ont chacune 8 mm de longueur et les espaces 27 ont 16 mm de lon gueur. En coupant la pile obtenue le long des lignes 30 perpendiculaires aux bandes adhésives, séparées les unes des autres de 24 mm et coupant les espaces libres 27, on obtient une pluralité d'éléments 31 dont chacun peut être étiré et traité (fig. 16).
Dans chaque zone où deux rubans consécutifs de la matière en feuille sont collés l'un à l'autre, le tiers central H de la largeur du ruban est collé, les parties margi nales restantes K qui s'étendent depuis les bords coupés, de chaque côté dudit tiers central, restant non collées. Cet élément s'étire manuellement à l'état plan seulement, mais après étirage et traitement, il peut être facilement incurvé dans un plan pratique ment normal au plan des rubans dans l'un et l'autre sens, c'est-à-dire de manière que l'un ou l'autre des côtés coupés de l'élément se trouve à l'extérieur de la courbe. On a là une manière simple d'obtenir une double courbure telle que celle représentée à la ,fig. 18.
Il est évident que les proportions des parties collées et non collées des rubans mentionnées dans les exemples précédents peuvent être modifiées si on le désire. En outre, dans le cas de rubans pré sentant une partie intermédiaire collée et des marges non collées, cette partie intermédiaire n'est pas for cément disposée au centre, mais peut être décalée vers un côté ou vers l'autre, par exemple si l'élément doit être plié dans un sens dans une certaine zone et dans le sens opposé dans une autre zone, le rayon de courbure requis dans les deux cas étant différent. Il n'est pas essentiel que dans chaque partie d'un élément cellulaire, les rubans soient collés les uns aux autres de la même manière.
Dans certaines par ties de l'élément, les parties non collées peuvent, par exemple, s'étendre jusqu'à un bord, et dans d'autres parties, jusqu'au bord opposé. Cette construction s'est montrée utile quand une partie doit présenter des courbures complexes dans lesquelles le rayon de courbure passe d'une valeur positive à une valeur négative, de sorte qu'en certaines parties un côté de l'élément est à l'extérieur de la courbe et en d'au tres parties, c'est le côté opposé qui est à l'extérieur de la courbe.
L'élément cellulaire décrit peut non seulement présenter des courbures simples ou complexes, mais il peut présenter également des surfaces courbées dans plus d'une direction. Les fig. 19 et 20 montrent deux éléments de forme complexe qui peuvent être obtenus.
Chacun des éléments cellulaires décrits peut être utilisé pour le remplissage dans des éléments de construction à double couche, comme le montre la fig. 21. Deux couches 33 peuvent être faites d'une simple feuille de matière, comme on en utilise fré quemment dans le bâtiment, ou de deux feuilles si l'élément doit être terminé par un placage, ou de trois feuilles ou plus, comme on en utilise dans l'in dustrie aéronautique. En outre, on peut obtenir un élément de construction formé de plusieurs couches, c'est-à-dire un élément dans lequel les couches exté rieures présentent entre elles deux ou plusieurs épais seurs de remplissage cellulaire comme le montre la fig. 22.
On peut obtenir facilement des éléments de construction ayant des sections profilées, par exem ple des sections aérodynamiques comme la pièce représentée à la fig. 23.
Il est évident qu'on peut utiliser d'autres ma tières que celles spécifiées ci-dessus pour la fabri cation des éléments cellulaires. Parmi les matières pouvant être employées, on peut citer le papier de fibres naturelles, par exemple de fibres de bois, les tissus d'amiante, les matières synthétiques et les fibres de verre. Les couches 33 des éléments de construction peuvent être constituées par des ma tières en feuille telles que le papier, des panneaux de pulpe, des panneaux contre-plaqués, des matières en feuille synthétiques, des panneaux composés, des métaux, des panneaux de bois ou de plâtre, et aussi des tissus traités, de l'amiante imprégné de résine et des tissus de fibres de verre traités par des résines.