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Presse pour panneaux de grandes dimensions.
L'invention concerne une presse pour panneaux et un procédé de fabrication de panneaux, en particulier de panneaux de grandes dimensions par stratification et pressage.
Il est connu de fabriquer des panneaux par l'assemblage de plusieurs couches successives de produits plans différents.
Pareils panneaux de grandes dimensions sont utilisés pour la préfabrication de bâtiments divers, les supports d'affiche publicitaires, les portes de garages etc..
Ces panneaux sont constitués de deux feuilles de produit plan appelées peaux qui sont collées sur un noyau plan qui maintient donc la distance d'inertie entre les peaux. Cette distance fixe permet lors d'efforts mécaniques de travailler en modes respectifs de traction et de compression, et non plus en flexion, ce qui entraîne une résistance importante au flambage du panneau ainsi réalisé.
L'assemblage par collage de deux peaux sur un noyau est bien connu.
Des problèmes surgissent cependant lorsque les panneaux sont de grandes dimensions et que les peaux doivent alors être constituées de la juxtaposition de plusieurs feuilles
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de dimensions plus réduites, telles que commercialisées. De même les noyaux peuvent être constitués de plusieurs éléments juxtaposés.
Dans le cas de peaux juxtaposées par exemple, il se produit en effet une contrainte au niveau du joint séparant deux feuilles, ce qui supprime toute possibilité de résistance mécanique en flexion au niveau du panneau final.
Par ailleurs, lors du pressage de panneaux de dimensions importantes, un problème majeur consiste à avoir la certitude que la pression soit égale sur chaque surface unitaire du produit pressé. Ce manque de précision et d'homogénéité de la pression sur chaque surface unitaire du produit pressé peut être attribué à l'imperfection d'épaisseur du noyau, la déformation des plateaux de presse sous l'influence des énormes contraintes, et la difficulté d'évacuation des poches d'air ou de gaz formées au centre du panneau.
Lors de l'utilisation de presses à plateaux rigides, la somme des pressions unitaires nécessaires à la fabrication d'un panneau de grandes dimensions provoque d'énormes contraintes. Les déformations des plateaux de ce type de presse, principalement au centre des plateaux, accentue la formation d'une poche de gaz à cet endroit.
D'autre part ce type de presse ne permet pas l'adaptation locale d'épaisseur permettant d'assurer un collage'homogène lors de différences habituelles de l'épaisseur de la plupart des noyaux, p. e. dues aux tolérances commerciales.
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Afin de résoudre ce dernier problème, on a proposé des presses à plateaux tendres. Un des plateaux de la presse peut en effet être recouvert par un produit déformable tel que du caoutchouc qui peut reprendre une partie des déformations. La formation d'une poche de gaz centrale n'est cependant pas empêchée par ce type de presse.
Exposé de l'invention La présente invention vise entre autres à surmonter les inconvénients susmentionnés rencontrés lors de la fabrication de panneaux plan multicouches de grande surface.
Selon un premier aspect de l'invention, on prévoit le remplacement du simple collage direct entre la peau et le noyau, par l'introduction d'une stratification supplémentaire consistant en un tissu de verre ou autre élément équivalent entre la peau et le noyau, lequel tissu, une fois durci par polymérisation d'une colle d'imprégnation, permet de reprendre les contraintes au niveau des joints des feuilles constitutives des peaux.
Les éléments de tissus sont donc disposés, lors du processus de fabrication, de manière à systématiquement recouvrir les joints des éléments de peau et/ou des éléments de noyau juxtaposés.
L'épaisseur du tissu garantit une épaisseur minimale de colle et empêche son laminage lors du pressage.
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Le tissu est de préférence un tissu de fibre de verre, par exemple composé d'au moins une face mat de verre avec éventuellement une face tressée ou tissée Le choix du noyau dépend des caractéristiques finales que l'on souhaite apporter au panneau fini, principalement au niveau des résistances mécaniques, thermiques et acoustiques. Les résistances mécaniques sont fonction de l'épaisseur et de la résistance à la compression du noyau, tandis que les résistances thermiques et acoustiques dépendent de l'épaisseur et du type de matériaux choisis.
Le noyau peut être constitué de polystyrène, en particulier polystyrène expansé ou extrudé, polyuréthane ou autres mousses chimiques rigides, de bois, de fibrociment, de nid d'abeille ou autres corps plans.
Il est possible d'incorporer des produits divers dans l'épaisseur du noyau, par exemple des profils de renfort ou de fixation, des châssis (pour portes et fenêtres), des tubes ou câbles électriques, des tuyaux d'eau ou de chauffage etc.. Ce matériel est donc emprisonné entre les deux peaux et entre les deux tissus stratifiés, et ne diminuent en rien les caractéristiques d'aspect et les caractéristiques mécaniques du panneau final.
Les peaux peuvent être constitués de matériaux plans quelconques, tel que papier, bois (feuilles de particule de
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bois, aggloméré, multiplex,...), métal (acier, aluminium), matériaux plastiques et composites, lesquelles feuilles sont juxtaposées afin d'obtenir la surface de panneau
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souhaitée. La peau peut être donc elle-même un matériau multicouche. L'épaisseur peut donc largement varier de quelques dixièmes de millimètres à plusieurs centimètres.
Un panneau peut comporter une seule peau ou deux peaux de matériaux différents.
La colle sera de préférence une résine époxy. Etant donnée la surface importante des panneaux les colles polymérisables à l'air et à l'eau sont moins préférées. Des colles époxy plus particulièrement appropriées pour l'application suivant l'invention peuvent être mises au point au cours de différents essais (proportion de résine, durcisseur, accélérateur, charge).
L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un panneau multicouche et une presse spécialement adaptée à l'application dudit procédé.
Un panneau à deux peaux selon l'invention peut ainsi être préparé en appliquant les étapes suivantes - on étend sur le plateau inférieur d'une presse, ou sur un support intermédiaire telle une feuille de Visqueen, plusieurs éléments juxtaposées, éléments formant première peau - on étend une couche régulière de résine sur ladite première peau - on pose des bandes de tissus ou fibres de, verre sur .
ladite peau - on place le ou les éléments formant noyau sur lesdites bandes
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- on étend une seconde couche régulière de résine sur ledit noyau - on étend sur la seconde couche plusieurs bandes de tissus comme susmentionné, - on recouvre ces bandes de tissus avec les éléments formant seconde peau, en veillant à ce que les joints ne sont pas superposés aux joints de la première peau - on étend éventuellement une seconde feuille de Visqueen - on ferme la presse et applique une pression de 0,05 à 1 bar/cm2 - on chauffe la presse à une température comprise entre 300C et 850C pendant 10 minutes à 5 heures.
On notera que le tissu sera entièrement imprégné de colle, soit sur ses deux faces, lorsque le pressage a lieu.
Selon un autre aspect de l'invention, on propose une presse dont un des plateaux est rigide et le second plateau est constitué d'une plaque de métal mince déformable. Cette plaque ou feuille de métal est posée sur une multitude de vérins pneumatiques-qui peuvent aussi être hydrauliques.
Le nombre de vérins est variable mais sera en général supérieur à 10, de préférence supérieure à 100 et inférieur à 500. Les vérins sont actionnable séparément ou par groupe.
La fermeture de la presse selon l'invention est assurée, de manière classique par un système mécanique et hydraulique, jusqu'à quelques millimètres du panneau à presser.
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Selon une particularité du procédé de l'invention, les vérins pneumatiques sont progressivement actionnés à partir du centre du plateau, et successivement concentriquement vers les bords extérieurs de la presse (comme les ondes créées par un caillou jeté dans un liquide). Le plateau supérieur reste fixe durant cette opération.
On peut appliquer le procédé de l'invention en pressant en une opérations plusieurs panneaux à la fois, la peau supérieure d'un panneau étant séparé de la peau inférieure du panneau superposé par une feuille de Visqueen.
Il est bien entendu que le procédé selon l'invention peut être facilement automatisé.
A titre d'exemple, les dimensions de travail d'une presse réalisée selon l'invention permettent la fabrication de panneaux de 5300mm x 3000mm sur une épaisseur de 1 à 250mm.
L'invention sera mieux comprise à l'examen des dessins en annexe fournis à titre d'exemple uniquement.
La fig. 1 représente un panneau 1 selon l'invention sous forme éclatée. On distingue 5 couches. Les couches 2 sont des couches externes (peaux) qui sont superposées aux couches 3 de fibres de verre et à la couche 4 formant noyau en mousse synthétique rigide. Chaque couche de peau est constituée de 6 éléments rectangulaires. On distingue également en 6 des ouvertures de conduits internes formés . dans le noyau.
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Les fig. 2a et 2b représentent schématiquement une presse selon l'invention respectivement en position complètement ouverte et en position fermée. Dans le fig. 2a le plateau supérieur 10 fixé à un bâti 11 est complètement retourné et se présente alors horizontalement. Le plateau inférieur est une feuille métallique 12 supporté par un grand nombre de vérins 13 prenant appui sur le bâti 14. L'ensemble multicouche à presser est situé sur le plateau inférieur (en 15).
EXEMPLE Fabrication d'un panneau de 2500 mm x 5000 mm comportant deux peaux en fibres de bois orientées (O. S. B. ) de 10 mm d'épaisseur et un noyau en polystyrène extrudé de 80 mm, l'épaisseur totale étant de 100mm.
On place sur une surface de Visqueen recouvrant entièrement le plateau inférieur d'une presse entièrement ouverte selon l'invention, plateau de dimensions 3000 x 5300 mm, soutenu par 190 vérins, 4 éléments de bois OSB de dimensions 1250 x 2500 x 10 mmm, juxtaposés de manière à atteindre les dimensions souhaitées.
On étale au moyen de rouleaux applicateurs ou pompe une couche uniforme de 750 g de colle époxy (résine Sélect Color DIAN 1 à laquelle sont additionnés 28 % de diurcisseur, 0,5 % d'accélérateur et 12 % d'aérosil)
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On pose dans le sens de la longueur 3 bande de fibres de verre de type Rovimat 300/400, mat tourné vers le bas, de dimensions 5100 x 1000, en superposant les bords.
On pose 5 éléments de noyau en polystyrène extrudé de 40 kg/m3, de dimensions 2500 x 1000 x 80 mm sur la fibre de verre imprégnée de colle.
On étale au moyen de rouleaux applicateurs ou pompe une couche uniforme de 750 g de colle comme susmentionné.
On pose dans le sens de la longueur 3 bande de fibres de verre de type Rovimat 300/400, mat tourné vers le bas, de dimensions 5100 x 1000, en superposant les bords.
On pose, sur la fibre de verre, 3 éléments de bois OSB de dimensions 1250 x 2500 x 10 mm et deux éléments de dimensions 625 x 2500 x 10 mm, juxtaposées de manière à atteindre les dimensions souhaitées, sans que les joints ne coincident avec les éléments OSB de la première peau.
On ferme la presse actionnée par un groupe hydraulique, le thermostat de chauffage étant réglé sur 600C et le plateau supérieur s'arrêtant à 10 mm de l'ensemble multicouche à presser.
Les vérins de la presse sont répartis en 4 groupes concentriques au centre de la presse (numérotés 1 au centre à 4, le plus large) suivis par 5 lignes de vérins (5 à 9) respectivement à gauche et à droite des vérins concentriques
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On actionne simultanément les commandes des zones de vérins 3 et 7 afin de provoquer la levée du plateau inférieur. On actionne la commande de la zone 1 et on coupe la commande de la zone 3 afin de laisser s'échapper la poche gaz centrale. On marque une pose de 5 secondes entre chaque opération pour les mêmes raisons.
On actionne la commande de la zone 2, puis la zone 3, la zone 4, la zone 5 puis la zone 9 qui soutiendra le plateau car on coupe la zone 7, on actionne alors la zone 6, la zone 7, on coupe la zone 9, on actionne la zone 8, et enfin la zone 9. On ajuste la pression pneumatique à 7 bars. On attend la fin de la polymérisation, soit environ 45 minutes.
On obtient alors après ouverture de la presse un panneau multicouche qu'il faudra placer sur une surface plane, la colle époxy allant encore achever sa polymérisation pendant plusieurs heures.
Le panneau multicouche obtenu pèse 18 kg/m2, est rigide et apte à être utilisé directement dans des constructions p. e. comme murs de soutien ou planchers etc.. Plus particulièrement ce panneau peut être utilisé à usage de plafond autoportant de chambre froide.
On notera que des canalisations ou autres matières peuvent être incorporées au noyau avant pressage.
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t L'invention vise tout aspect, pris isolément ou en combinaison quelconque, nouveau et inventif, et divulgué dans la présente description.
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Press for large panels.
The invention relates to a panel press and a method for manufacturing panels, in particular large panels by laminating and pressing.
It is known to manufacture panels by assembling several successive layers of different flat products.
Such large panels are used for the prefabrication of various buildings, advertising poster stands, garage doors, etc.
These panels consist of two sheets of flat product called skins which are glued to a flat core which therefore maintains the distance of inertia between the skins. This fixed distance allows mechanical forces to work in respective modes of traction and compression, and no longer in bending, which results in significant resistance to buckling of the panel thus produced.
The assembly by bonding of two skins on a core is well known.
Problems arise however when the panels are large and the skins must then consist of the juxtaposition of several sheets
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of smaller dimensions, as marketed. Similarly, the cores can be made up of several juxtaposed elements.
In the case of juxtaposed skins for example, there is indeed a stress at the joint separating two sheets, which eliminates any possibility of mechanical resistance in bending at the level of the final panel.
Furthermore, when pressing large-sized panels, a major problem consists in having the certainty that the pressure is equal on each unit surface of the pressed product. This lack of precision and homogeneity of the pressure on each unit surface of the pressed product can be attributed to the imperfection in the thickness of the core, the deformation of the press plates under the influence of enormous stresses, and the difficulty of evacuation of air or gas pockets formed in the center of the panel.
When using rigid plate presses, the sum of the unit pressures necessary for the manufacture of a large panel causes enormous stresses. The deformations of the plates of this type of press, mainly in the center of the plates, accentuates the formation of a gas pocket at this location.
On the other hand, this type of press does not allow the local adaptation of thickness making it possible to ensure homogeneous bonding during usual differences in the thickness of most cores, eg. e. due to commercial tolerances.
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In order to solve this last problem, soft plate presses have been proposed. One of the press plates can in fact be covered by a deformable product such as rubber which can take up part of the deformation. However, the formation of a central gas pocket is not prevented by this type of press.
Disclosure of the invention The present invention aims inter alia to overcome the aforementioned drawbacks encountered during the manufacture of planar multilayer panels of large area.
According to a first aspect of the invention, provision is made for the replacement of simple direct bonding between the skin and the core, by the introduction of an additional stratification consisting of a glass cloth or other equivalent element between the skin and the core, which fabric, once hardened by polymerization of an impregnation adhesive, makes it possible to take up the stresses at the level of the joints of the sheets constituting the skins.
The tissue elements are therefore arranged, during the manufacturing process, so as to systematically cover the joints of the skin elements and / or juxtaposed core elements.
The thickness of the fabric guarantees a minimum thickness of glue and prevents it from rolling during pressing.
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The fabric is preferably a fiberglass fabric, for example composed of at least one mat side of glass with possibly a braided or woven side. The choice of core depends on the final characteristics that one wishes to bring to the finished panel, mainly in terms of mechanical, thermal and acoustic resistance. The mechanical resistances are a function of the thickness and the compressive strength of the core, while the thermal and acoustic resistances depend on the thickness and the type of materials chosen.
The core can be made of polystyrene, in particular expanded or extruded polystyrene, polyurethane or other rigid chemical foams, wood, fiber cement, honeycomb or other flat bodies.
It is possible to incorporate various products into the thickness of the core, for example reinforcement or fixing profiles, frames (for doors and windows), tubes or electric cables, water or heating pipes etc. .. This material is therefore trapped between the two skins and between the two laminated fabrics, and does not in any way diminish the appearance and mechanical characteristics of the final panel.
The skins can be made of any flat material, such as paper, wood (particle sheets of
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wood, chipboard, multiplex, ...), metal (steel, aluminum), plastic and composite materials, which sheets are juxtaposed to obtain the panel surface
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desired. The skin can therefore itself be a multilayer material. The thickness can therefore vary widely from a few tenths of a millimeter to several centimeters.
A panel can have a single skin or two skins of different materials.
The glue will preferably be an epoxy resin. Given the large surface area of the panels, air and water polymerizable adhesives are less preferred. Epoxy adhesives more particularly suitable for the application according to the invention can be developed during different tests (proportion of resin, hardener, accelerator, filler).
The invention also relates to a method of manufacturing a multilayer panel and a press specially adapted to the application of said method.
A panel with two skins according to the invention can thus be prepared by applying the following steps - one extends on the lower plate of a press, or on an intermediate support such as a sheet of Visqueen, several juxtaposed elements, elements forming the first skin - a regular layer of resin is spread over said first skin - strips of fabrics or fibers of glass are laid on.
said skin - the core element or elements are placed on said strips
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- a second regular layer of resin is spread over said core - several strips of fabric are stretched over the second layer as mentioned above, - these strips of fabric are covered with the elements forming second skin, making sure that the joints are not superimposed on the joints of the first skin - possibly extending a second sheet of Visqueen - closing the press and applying a pressure of 0.05 to 1 bar / cm2 - heating the press to a temperature between 300C and 850C for 10 minutes at 5 o'clock.
It will be noted that the fabric will be entirely impregnated with glue, that is to say on its two faces, when the pressing takes place.
According to another aspect of the invention, a press is provided, one of the plates of which is rigid and the second plate consists of a thin deformable metal plate. This metal plate or sheet is placed on a multitude of pneumatic cylinders - which can also be hydraulic.
The number of cylinders is variable but will generally be greater than 10, preferably greater than 100 and less than 500. The cylinders can be actuated separately or by group.
The closing of the press according to the invention is ensured, in a conventional manner by a mechanical and hydraulic system, up to a few millimeters from the panel to be pressed.
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According to a feature of the method of the invention, the pneumatic cylinders are gradually actuated from the center of the plate, and successively concentrically towards the outer edges of the press (like the waves created by a pebble thrown into a liquid). The upper plate remains fixed during this operation.
The method of the invention can be applied by pressing several panels at once, the upper skin of a panel being separated from the lower skin of the panel superimposed by a sheet of Visqueen.
It is understood that the method according to the invention can be easily automated.
For example, the working dimensions of a press produced according to the invention allow the manufacture of panels of 5300mm x 3000mm with a thickness of 1 to 250mm.
The invention will be better understood on examining the appended drawings provided by way of example only.
Fig. 1 shows a panel 1 according to the invention in exploded form. There are 5 layers. Layers 2 are external layers (skins) which are superimposed on layers 3 of glass fibers and on layer 4 forming a core of rigid synthetic foam. Each skin layer is made up of 6 rectangular elements. There are also 6 openings of formed internal conduits. in the nucleus.
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Figs. 2a and 2b schematically represent a press according to the invention respectively in the fully open position and in the closed position. In fig. 2a the upper plate 10 fixed to a frame 11 is completely turned over and is then presented horizontally. The lower plate is a metal sheet 12 supported by a large number of jacks 13 bearing on the frame 14. The multilayer assembly to be pressed is located on the lower plate (at 15).
EXAMPLE Manufacture of a panel of 2500 mm x 5000 mm comprising two skins in oriented wood fibers (O.B.) 10 mm thick and a core in extruded polystyrene of 80 mm, the total thickness being 100 mm.
Placed on a Visqueen surface completely covering the lower plate of a fully open press according to the invention, plate of dimensions 3000 x 5300 mm, supported by 190 jacks, 4 elements of OSB wood of dimensions 1250 x 2500 x 10 mmm, juxtaposed so as to reach the desired dimensions.
A uniform layer of 750 g of epoxy adhesive (Select Color DIAN 1 resin to which 28% of hardener, 0.5% of accelerator and 12% of aerosil is added) is spread by means of applicator rollers or a pump.
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3 strips of Rovimat 300/400 type glass fibers are laid lengthwise, mat turned downwards, of dimensions 5100 x 1000, overlapping the edges.
5 core elements of extruded polystyrene of 40 kg / m3, of dimensions 2500 x 1000 x 80 mm, are placed on the fiberglass impregnated with adhesive.
A uniform layer of 750 g of glue is spread by means of applicator rollers or a pump as mentioned above.
3 strips of Rovimat 300/400 type glass fibers are laid lengthwise, mat turned downwards, of dimensions 5100 x 1000, overlapping the edges.
3 OSB elements of dimensions 1250 x 2500 x 10 mm and two elements of dimensions 625 x 2500 x 10 mm are placed on the fiberglass, juxtaposed so as to reach the desired dimensions, without the joints coinciding with the OSB elements of the first skin.
The press actuated by a hydraulic group is closed, the heating thermostat being set to 600C and the upper plate stopping 10 mm from the multilayer assembly to be pressed.
The press cylinders are divided into 4 concentric groups in the center of the press (numbered 1 in the center to 4, the largest) followed by 5 lines of cylinders (5 to 9) respectively to the left and right of the concentric cylinders
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The controls of the actuator zones 3 and 7 are actuated simultaneously in order to cause the lifting of the lower plate. The zone 1 control is activated and the zone 3 control is cut to allow the central gas pocket to escape. We mark an exposure of 5 seconds between each operation for the same reasons.
We activate the command for zone 2, then zone 3, zone 4, zone 5 and then zone 9 which will support the platform because we cut zone 7, we then activate zone 6, zone 7, we cut the zone 9, zone 8 is actuated, and finally zone 9. The pneumatic pressure is adjusted to 7 bars. The polymerization is waited for, approximately 45 minutes.
One then obtains after opening the press a multilayer panel which will have to be placed on a flat surface, the epoxy adhesive will further complete its polymerization for several hours.
The multilayer panel obtained weighs 18 kg / m2, is rigid and suitable for use directly in constructions p. e. as supporting walls or floors, etc. More particularly, this panel can be used as a freestanding cold room ceiling.
Note that pipes or other materials can be incorporated into the core before pressing.
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The invention relates to any aspect, taken in isolation or in any combination, new and inventive, and disclosed in the present description.