Read All..What Is Rigid Elastic Technology?
Le polypropylène est un polymère thermoplastique avec des propriétés viscoélastiques. Le nid d'abeille développé par les abeilles de forme hexagonale est une des structures les plus efficaces trouvées dans la nature. En utilisant des procédés techniques complexes, le polypropylène peut être fabriqué sous forme de nid d'abeille, aboutissant à une structure ayant une rigidité spécifique exceptionnelle et une excellente absorption d'énergie, en incorporant les avantages matériels de viscoélasticité. Des panneaux sandwich composites utilisant le Nid d'abeille Nida-Core représentent la réalisation de cette TECHNOLOGIE RIGIDE-ÉLASTIQUE. .
Les nids d'abeille peuvent être construits avec beaucoup de matières différentes. La méthode la plus commune de fabrication est le collage de feuilles entre elles, qui sont ensuite expansées afin de former le bloc en forme de nid d’abeille. Cette technique est généralement utilisée dans la fabrication de nid d'abeille papier aluminium. D'un autre coté, les nids d'abeille peuvent être construits à partir de matières thermoplastiques extrudées. Dans ce cas, les différents profilés extrudés sont liés par fusion thermique pour former de grands blocs, qui éliminent le besoin d'adhésifs. Indépendamment de la méthode utilisée, les panneaux peuvent être coupés dans les grands blocs de nid d'abeille de la même façon que le balsa ou la mousse. Cependant, les panneaux coupés dans un bloc extrudé posséderont des propriétés mécaniques dans les directions longitudinales et transversales de l’âme qui diffèrent des propriétés de nids d'abeille adhésivement collés et expansés. Les nids d'abeille extrudés, comme le Nida-Core H8 PP, ont des propriétés égales dans l'un ou l'autre axe.
Bien que l'utilisation de construction de sandwich dans des applications marines soit souvent le sujet de débat, les problèmes qui stimulent les débats sont typiquement connus dès la conception du bateau qui a employé des méthodes de construction inadéquates ou a spécifié le mauvais matériau principal pour la charge demandée. Ces incidents isolés, cependant, ne sont pas la norme. La grande majorité de bateaux construits en sandwich a été bien exécuté au cours des années.
Pourquoi la construction de panneaux sandwich en nid d'abeille est-elle utilisée ? La raison principale est de maximiser l'efficacité mécanique de structures pour réduire le poids et les matières premières. Les panneaux sandwich imitent les caractéristiques d'une poutre en « I », utilisant les rebords pour répondre aux sollicitations en compression et traction, et un réseau central reliant ces deux rebords. Les peaux composites constituent les rebords de la poutre. Au lieu d'utiliser un réseau central étroit comme sur la poutre en «I », on utilise des matériaux de basse densité partout dans l'espace entre les deux peaux. Le schéma démontre à droite l'efficacité d'un panneau en nid d'abeille (Al-) comparé à une feuille solide d'aluminium de 6mm d'épaisseur. En utilisant un matériau principal pour doubler l'épaisseur, la rigidité est augmentée sept (7) fois avec presque le même poids! L'efficacité mécanique de ce sandwich peut être radicalement augmentée par l'épaisseur croissante de l’âme.
Les matériaux d’âme ont une ou plusieurs propriétés intrinsèques qui sont avantageuses pour des demandes spécifiques et on doit soigneusement considérer ces propriétés en concevant des structures composites. De même que le composite stratifié voit ses propriétés spécifiques déterminées par les renforts et les résines choisies, les panneaux sandwich voient leurs caractéristiques mécaniques uniquement dictées par le choix du matériau d’âme. La distinction des matériaux par leurs limitations respectives, y compris la résistance à la rupture, est aussi importante pour l’âme qu'il l’est pour les fibres et les résines. L'élasticité a été une question essentielle dans le débat concernant les risques de présenter des fibres cassantes comme le carbone, ou opter pour la des fibres plus « tolérantes » comme les fibres aramide, le Kevlar. Quand on parle de matériau d’âme, il est aussi utile de comparer des caractéristiques par rapport à l'élasticité. Parmi les matériaux d’âme généralement utilisés, le balsa et le nid d’abeille sont les moins élastiques. Les mousses polymères démontrent une vaste gamme de propriétés, selon leurs formulations spécifiques et densité. En général, les composites thermo durs sont moins d'élastique que des thermoplastiques. Les mousses à base d'uréthane sont thermo durs set et sont les moins élastiques des mousses polymères. Les mousses PVC démontrent une vaste gamme d'élasticité, entre les mousses "cross-link" et les mousses "linéaires". Parmi les types de mousse généralement utilisés, les mousses SAN (le Styrène Acrylonitrile) sont celles qui permettent le plus de marge de manoeuvre, mais avec un coût supérieur. Il est aussi commun dans les mousses que la résistance à la température diminue quand leur élasticité est augmentée.
C'est la TECHNOLOGIE RIGIDE-ÉLASTIQUE. C'est Nida-Core. A titre de comparaison, les nids d'abeille thermoplastiques Nida-Core (ou la TECHNOLOGIE RIGIDE-ÉLASTIQUE) ont une élasticité autour de 200% ! Dans la réalité, plus l'élasticité est élevée, plus la RÉSISTANCE AUX CHOCS est élevée. Ou, dans la comparaison inverse, plus le matériau est rigide, plus il transfère l'impact et l'énergie de vibration du côté de l'impact (ou à l'extérieur de la peau) à la peau intérieure, soumettant ainsi la peau intérieure à des risques de délaminage ou de rupture.
Le critère de conception de base pour la TECHNOLOGIE RIGIDE-ÉLASTIQUE est la tolérance de dégâts - une mesure de la conservation du panneau de ses propriétés structurelles après des dégâts comparés avec ses propriétés intactes. On souhaite que l’âme puisse se déformer élastiquement mais préserve ses caractéristiques mécaniques intactes avec les peaux. Cela permet à un panneau de soutenir un pourcentage considérable de ses charges dynamiques conçues, malgré les dégâts. Dans la théorie, cette propriété peut être avantageuse quand les parties sont conçues pour être "sous - construites", c'est-à-dire ils font calculer la tolérance de dégâts dans la pièce elle-même, réduisant ainsi le poids et le coût.
Un autre aspect de conception important de la TECHNOLOGIE RIGIDE-ÉLASTIQUE est sa capacité de réduire les transmissions de son et sa capacité à rendre la structure plus silencieuse. Il ne faut pas confondre les deux phénomènes acoustiques : perte d'émission sonore et absorption du son. La perte d'émission sonore touche à l'utilisation de panneau sandwich comme une barrière contre le son, dans un cas l’âme en nid d'abeille élastique n'est pas très efficace dans des fréquences plus hautes, mais est cependant extrêmement efficace dans des fréquences inférieures. (Dans la gamme de 125 à 150 Hz de vibrations) Un autre grand plus pour tous les sandwichs en nid d'abeille est la grande résistance à la fatigue et la dureté. Par la nature de sa conception, les cellules d'un nid d'abeille forment des milliers de petites cellules à l'intérieur du panneau, qui signifie que la casse d’une cellule ou même d’un groupe de cellules ne signifie pas forcement une casse irréversible du panneau dans sa totalité.
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Les critères pour la perte d'émission sonore sont un poids élevé et une rigidité en flexion très basse (juste l'opposé de notre TECHNOLOGIE RIGIDE-ÉLASTIQUE), ce pourquoi le plomb est un mur du son efficace. La nature viscoélastique de la technologie en nid d'abeille en plastique neutralise efficacement le son et l'énergie de vibration dans une gamme de fréquence donnée. La forme de la cellule en nid d'abeille aide aussi, car les ondes sonores rebondissent de paroi de cellule en paroi de cellule pour être ensuite absorbées par la nature viscoélastique du plastique.
Il doit être clairement compris que tous les thermoplastiques ne sont pas viscoélastiques. Le polypropylène, qui est utilisé dans le Nida-Core H8PP, est viscoélastique et donne à H8PP ses propriétés uniques de résistance d'impact, d’élasticité et d'insonorisation. La forme cellulaire hexagonale fournit la force de compression qui sépare les deux peaux pour garantir la rigidité du panneau. Les charges d'impact sont dissipées par les propriétés élastique et d’amortisseur de l’âme sous la peau - une déviation contrôlée avec un rétablissement. Cela équivaut au système d’amortisseur a ressort utilisé dans la suspension automobile. Sans le composant d'amortissement, la structure répondrait comme un ressort et aurait de la résonance. L'amortissement indique une conversion d'énergie, ou l'hystérèse.
"La Loi de la Conservation d'Énergie" dit que l'énergie ne peut pas être créée ou détruite; cependant, vous pouvez convertir l'énergie sous une autre forme. Dans ce cas l'énergie cinétique de l'impact est convertie dans les petites quantités de chaleur et la nature visqueuse du polypropylène fournit la résistance à la déflection, aussi bien qu'au rétablissement. La résistance amortie permet l'utilisation de facteurs de sécurité inférieurs dans la conception de structures parce qu'ils sont moins enclins à la rupture irréversible. D'autres matériaux d’âme, comme le balsa et les mousses rigides, seront initialement plus rigides, assez raides pour donner l'envie à un designer d'utiliser un stratifié plus fin.
Bien qu'ils peuvent être plus rigides, cette même rigidité les rend enclins à l'échec catastrophique sous un impact parce qu'il n'y a aucun amortissement ou l'absorption de choc. Les modes d'échec dans des panneaux en balsa présentent un contrecoup de délaminage où un morceau de balsa est déplacé sous le point d'impact, et vient dé laminer la peau opposée de l’âme. Les mousses rigides démontreront des modes d'échec différents, comme des ruptures principales en diagonale ou des délaminages commençant dans la zone sous le point d'impact, où l’âme est écrasée mais la peau se remet. Puisque le balsa - et des sandwichs de mousse rigides sont très résonants, ils ont, dans quelques cas, démontré l'échec catastrophique quand ils sont soumis aux conditions de fonctionnement à leur niveau harmonique naturel.
Les structures en matériau sandwich faites avec des peaux minces de haute résistance et une âme en nid d'abeille de polypropylène H8PP démontrent aussi la propriété acoustique "de l'amortissement de couche contraint." Tous les matériaux ont "un niveau harmonique naturel" ou une fréquence à laquelle ils vont vibrer. Le polypropylène à un niveau harmonique naturel à une très basse fréquence de 125 à 150 Hz. Le niveau normal auquel on a des problèmes d’audition se situe entre 1,000 à 3,000 Hz. Donc, l'harmonie naturelle du matériau est de loin au-dessous de ce seuil. La nature du son fait que plus bas est la fréquence, plus grande est la quantité d'énergie exigée pour entendre le son. Pour évaluer quantitativement la différence, la quantité d'énergie exigée pour entendre un bruit de 50 Hz est 1 million de fois supérieure a celle exigée pour un bruit de 3000 Hz. Cet amortissement de couche contraint sert pour limiter la conduction de son dans des applications comme des cloisons, des ponts et des systèmes de renforts de fonds de coques dans des bateaux, des planchers pour automobiles, des pièces « sourdes » ainsi que des cabines de traducteur.
Pour empêcher la conduction de son d'un côté à d'autre dans la plupart applications murales, soit le mur doit avoir beaucoup de masse, soit de substantiels absorbeurs de son doivent être ajoutés la surface (l'émission sonore directement à travers un mur est appelée "son aéroporté", même quand un mur sépare, par exemple, deux pièces autrement complètement isolées l'une de l'autre). Les Cloisons conçues avec H8PP réduisent avec succès l'émission sonore par l'amortissement, où d’autres matériaux de construction plus lourds peuvent résonner et transmettre le son à l'autre côté. En thermo fondant un voile de polyester avec un film à base de polypropylène, le Nida-Core fournit une surface de collage de 100%, et compatible la plupart des systèmes de résine. L'espace rempli d’air à l'intérieur des cellules fournit l'isolation (un facteur R de 3.3 par pouce d'épaisseur), non pas comme le système de double vitrage dans un logement moderne. Tandis que la plupart des âmes excellent dans une ou deux propriétés , seulement la TECHNOLOGIE RIGIDE-ÉLASTIQUE Nida-Core est conçu pour fournir de nombreuses propriétés - l'isolation, la rigidité, la résistance chimique, la dureté et le poids léger - avec le bonus supplémentaire d'absorption du son.
TOUS LES NIDS D'ABEILLE EN PLASTIQUE NE SONT PAS TOUS ÉGAUX!
Seuls les Nids d'abeille Structurels Nida-Core ont la structure cellulaire hexagonale appropriée. Seuls les Nids d'abeille Structurels Nida-Core utilisent une composition de copolymère pour réaliser une combinaison de tolérance/élasticité supérieure en température. Seul le Nida-Core est extrudé dans de grands blocs fusionnés ensemble sans utiliser de polymères ayant une basse température de fusion. Les imitations utilisant la fusion parallèle de petits tubes de diamètre ne peuvent pas correspondre à la performance de Nida-Core.
Le Nida-Core n'a pas juste bonne mine sur les diagrammes de laboratoire, il résiste aux tests du monde réel. La merveilleuse chose de laboratoires est que des techniciens fortement qualifiés peuvent contrôler les résultats, mais sur l'eau, les vagues et les chocs sont accidentels. La construction avec le Nid d'abeille Structurel Nida-Core vous assure que votre bateau est construit avec un matériau prêt à répondre à toutes sortes de contraintes.
RÉSISTANCE AUX CHOCS
Une construction sandwich utilisant l’âme en nid d'abeille structurel Nida-Core, avec son haut niveau de résilience, est plus résistante à l'impact qu'une peau stratifiée de poids égal ou plus élevé. L'augmentation de la résistance aux chocs comparée à une peau seule stratifiée se comprend mieux en considérant l’âme comme un amortisseur de chocs qui permet des déflections plus grandes et mieux reparties, absorbant beaucoup d'énergie et protégeant donc la deuxième peau. Le principe de base d'absorption d'énergie doit prendre l'énergie cinétique d'un objet se déplaçant et le convertir dans le travail interne. Les nids d'abeille s’écrasent uniformément à une charge connue, et ont le ratio de résistance/poids le plus élevé de tous les matériaux absorbant énergie. Ils sont aussi très prévisibles.
En même temps, l’âme a suffisamment d'élasticité pour garantir un collage permanent entre les peaux et l’âme et est assez résiliente pour entièrement revenir à sa forme originelle quand la peau n'a pas été fracturée. Si la peau impactée est cassée, la deuxième peau est le plus souvent indemne, simplifiant ainsi considérablement les réparations. 
Bien que la construction sandwich ne soit pas complètement à l'épreuve d’une pénétration locale, l'expérience montre que sa résistance a la pénétration est significativement meilleure que des stratifiés utilisant des matériaux d’âme a fort allongement.
AMORTISSEMENT DES VIBRATIONS /ATTENUATION DU SON
Avec son niveau harmonique naturel de 125 à 150 Hz, le polypropylène est connu pour ses propriétés excellentes d'absorption de bruit et de vibration. Presque tous nos clients qui ont changé leur matériau d’âme traditionnel pour le nid d'abeille structurel NIDA-CORE ont remarqué que les bateaux sont plus silencieux. Le Bruit et la vibration sont facilement transférés par un stratifié monolithique, mais les bateaux avec des coques en sandwich sont tout simplement plus silencieuses. Tandis que le balsa et les mousses rigides dans des coques en sandwich ont tendance à transférer l'énergie sonore directement à travers le stratifié, le polypropylène et certaines mousses plus élastiques amortissent l'énergie sonore en raison de leur nature élastique.
ISOLATION THERMIQUE
L’isolation thermique d'un navire est un facteur clé puisque un bateau est le plus souvent dans une eau beaucoup plus froide que la température ambiante. La condensation se forme, et crée un environnement qui favorise la croissance de moisissure. La construction sandwich facilite significativement l'élimination de condensation et l'eau stagnante associée. La couche sandwich isolée élimine par conséquence le besoin de projeter de la mousse polyuréthane, qui est hautement inflammable.
BATEAUX DE DÉPLACEMENT
Puisque le poids n’est pas la préoccupation principale dans les bateaux de déplacement et dans les bateaux commerciaux, il semble y avoir une idée fausse générale que ces navires doivent être construits avec des stratifiés monolithiques. Il ne faudrait pas, cependant, confondre solide avec dur et rigide. Une construction sandwich correctement réalisée a une résistance a l’impact plus importante qu’avec un stratifié monolithique. Nous pensons donc qu’une construction sandwich est bénéfique quant à la sécurité générale des bateaux de déplacement. Les arguments pour utiliser la construction sandwich composite sont très importants. Il n’y a aucune raison valable pour utiliser une construction en stratifié monolithique qui ne soit pas contrée par une meilleure raison d'utiliser un matériau sandwich rigide, résistant comme les Nids d'abeille Structurels Nida-Core.
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PROPRIÉTÉS DE CISAILLEMENT
Un des facteurs importants pour décider de l’épaisseur d’un sandwich est la résistance au cisaillement. Les essais en laboratoire de résistance au cisaillement, cependant, ne font pas honneur à certains matériaux, particulièrement au nid d'abeille. Puisque les normes standard de ASTM et ISO pour la résistance au cisaillement spécifient comme taille d’éprouvette une bande mince de matériau sur lequel est applique une charge sur un appui très court, les nids d’abeille sont défavorisés a cause de la taille de l’éprouvette, la structure cellulaire est coupée le long des bords quand les éprouvettes sont découpées dans un panneau. En outre, les valeurs de résistances sont souvent citées sans indication de la déflection ou d'allongement. Une résistance au cisaillement élevée peut être reconnue pour des allongements bas, qui peuvent nécessiter une peau sur dimensionnée pour assurer que de petites déflections ne provoqueront pas de cisaillement dans l’âme et par conséquent un échec structurel catastrophique. Au contraire, une résistance au cisaillement basse peut être considérée pour des allongements élevés, correspondant aux déflections qui ne pourraient pas être supportées par d'autres facteurs de design ou les limitations du stratifié,
Typical shear failure show with foam cored sandwich panel. |
Dans les années 1960 et les années 1970, beaucoup de bateaux ont été construits en utilisant une première version de mousse linéaire PVC qui avait une résistance au cisaillement basse. Plusieurs de ces bateaux sont toujours en service et, évidemment, ont été des designs très réussis. N'importe quelle présomption qui tend à dire que la résistance au cisaillement est le paramètre de conception clé n'est pas vraie. Par exemple, beaucoup de professionnels du composite se rappellent avoir construit des modèles d'avion avec le balsa avant l'utilisation de la fibre de verre, quand il était logique de commencer par une base rigide et laminer. Au contraire, appliquer des peaux stratifiées très performantes de chaque côté d'un matériau conforme était contraire à l'intuition Mais la génération actuelle de jeunes constructeurs de modèle d'avion utilise en réalité des bandes de fibre de verre sur la surface mousse expansée de polypropylène. Le temps de fabrication est réduit et, plus important encore, la nature pratiquement indestructible de la structure résultante a fourni un produit d’une plus grande durée de vie. De même, en concevant des structures utilisant des nids d'abeille de polypropylène, il faut se rappeler qu'il y a une différence significative dans la valeur du stress et de l’effort à la rupture qu'il y a la résistance au cisaillement. Le nid d'abeille de polypropylène peut s’étirer et supporter des charges sans échec après le point de limite élastique, donc la valeur au point de rupture en cisaillement est toujours plus haute qu'au point de limite élastique. Il est important de garder à l'esprit que la base de beaucoup de cahier des charges de conception et design précède l'utilisation commune de renforts cousus multiaxiaux, qui sont généralement plus élevés en performance, mais moins épais et, ont par conséquent, perdu un peu en rigidité en flexion. Cependant, quand ils sont utilisés avec une construction sandwich pour fournir la résistance requise pour la rigidité en flexion, des renforts cousus multiaxiaux sont idéalement conçus pour la construction sandwich, fournissant des nouvelles réductions de poids comparées avec les stratifications précédentes. En outre, puisque la force accrue de renforts cousus multiaxiaux est réalisée avec des efforts plus élevés, le nid d'abeille Structurel en Polypropylène Nida-Core est de plus en plus choisi comme le matériau d’âme le plus approprié. Un designer minutieux doit, donc, considérer que le test le plus important sur des matériaux d’âme - effort de cisaillement (en %), ou élongation après la limite élastique (ISO-1922), qui détermine le plus précisément le degré de résistance pour une âme spécifique. Il n'est pas important de savoir si on utilise l’effort en cisaillement ou la valeur de rupture en cisaillement dans les calculs de design, ce qui est important, en considérant ces données, est l’utilisation d ; un facteur de sécurité approprié.
Quand le nid d'abeille de polypropylène est utilisé, on peut concevoir une structure beaucoup plus élastique parce que le facteur de sécurité se trouve dans la gamme élastique de la courbe, et ensuite dans l’allongement au point de rupture en cisaillement. Nous ne disons pas ici que des conceptions réussies ne peuvent pas être faites avec des mousses PVC ou du balsa, avec en soi un allongement en cisaillement faible, mais simplement, l’effort de cisaillement doit être dans la partie inférieure de la courbe et pas proche du rendement. Cependant, même l'équilibre de la gamme élastique de la courbe est rarement suffisant dans des impacts sévères.
Le principal paramètre devrait être la rigidité, mais en même temps il devrait y avoir une marge de sécurité adéquate pour avoir recours. Si la structure est assez raide, les tensions sont d'habitude basses, mais la rigidité sans tolérance n'est pas souhaitée.
Plusieurs sources différentes ont été utilisées pour obtenir des critères pour la construction de bateaux composite, y compris les adaptations de designs en bois avec des équivalences en peaux de fibre de verre interchangeables. Plusieurs critères sont tirés de designs équivalents utilisant des matériaux métalliques, principalement l'aluminium. Ces critères semblent bien marcher avec quelques anciens types de matériaux d’âme, mais manquent quand on en vient aux NOUVEAUX matériaux d’âme comme le nid d'abeille de polypropylène, particulièrement quand des peaux plus minces sont utilisées. Le manque le plus grand est dans des secteurs où les tensions sont appliquées au-delà de la gamme de charge normale.
La plupart des architectes navals considèrent comme paramètres principaux une structure avec une rigidité adéquate, une résistance a l’écrasement et une tolérance a l’impact. Tous ces critères sont réalisables avec le Nid d'abeille Structurel Nida-Core.
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Notre Nida-Core, Foamline, Balsalite et les produits TecnoCore peut être fourni en kits pré découpés. Notre département de kit utilise une technologie industrielle de découpe CNC pour fournir les matériaux d’âme les plus précis, s’adaptant au mieux à votre application. Les kits Nida-Core sont conçus pour réduire les coûts de main-d'œuvre, réduire l'espace de stockage, éliminer les déchets et accélérer la production. Tous les kits sont fabriqués en interne selon le cahier des charges du client, emballé dans l'ordre séquentiel et numéroté pour une plus grande facilité d'installation. Un schéma compréhensible est inclus pour aider à réduire le coût de formation des salariés. Les kits assurent régularité, précision et qualité du produit et économisent de l'argent.
Le panneau Nida-Core stratifié sous vide est livré en dimensions allant jusqu'à 3m x 15m, avec gel coat optionnel disponible en 40 couleurs différentes. Choix de l’âme : Nids d'abeille Structurels avec diverse tailles de cellules donc de densité différente, Balsalite, Foamline et Nida-Fusion. Les peaux sont réalisées avec un tissu de 580gr/m2 soit deux couches de ce même tissu, des bi axiaux , des peaux de Lauan, okoume, HPL, des métaux, des feuilles de placage en bois, du marbre et d'autre pierre et des thermoplastiques.Une vue d'ensemble générale de matériaux d’âme divers utilisés dans l'industrie de construction de bateaux est présentée ici même. Bien qu'aucun matériau d’âme ne soit la réponse à toutes les applications possibles, cette section met en évidence les aspects principaux des divers matériaux d’âme disponibles sur le marché.
LE BOIS DE BALSA
Le bois de balsa (comme le Nida-Core Balsalite) est commence a être utilise massivement comme matériau d’âme début des années 1960 où la configuration de bois de bout a été présentée.
Le Balsa se comporte exceptionnellement bien dans des essais en laboratoire statiques. Les fibres de bois perpendiculaires forment une structure ne ressemblant pas à un nid d'abeille miniature, atteignant une résistance à la compression la plus élevé que n’importe quel autre matériau âme disponible. Les hautes valeurs de compression contribuent significativement à la rigidité des panneaux sandwich construits en balsa. En ce qui concerne la résistance au feu, le balsa se comporte bien, puisqu'il conserve ses propriétés structurelles beaucoup plus longtemps que les mousses. Tandis que balsa possède aussi d’exceptionnelles résistances au cisaillement, les valeurs typiquement présentées sont basées sur des essais en laboratoire représentant un panneau de 6mm d’épaisseur, où le balsa est à son sommet en terme de résistance au cisaillement. Cette valeur réduit significativement au fur et à mesure que l’épaisseur augmente.
Une autre faiblesse du balsa est son manque de tolérance à l'impact. Spécifiquement, sa haute rigidité en compression fait que les impacts sont aisément transmis de l'extérieur vers la peau intérieure. Un résultat est que les fibres sont facilement divisées, provoquant ainsi le délaminage de la peau intérieure, qui peut souvent ne pas être détecté. La condensation peut se concentrer dans le vide créé entre la peau intérieure et l’âme et aboutir finalement a un dégât du a l’eau sévère au sain même de âme Même si les dégâts restent localisés, un impact répété dans cette même zone pourra finalement aboutir à un échec catastrophique de la structure sandwich. En raison de l'allongement faible du bois de balsa, un soin particulier doit être donne aux interfaces de collage entre l’âme et les peaux, s’assurant qu'une couche de transition de module bas soit utilisée pour coller le balsa. Le timing est critique, puisque l’âme doit être placée et, de préférence, le vide appliqué avant que cette couche n’atteigne le temps de gel.
Puisque le balsa est un bois léger, poreux avec une faible résistance à la vapeur d'eau et à l'humidité, il est toujours sensible aux conditions environnementales pendant la fabrication et la réparation de la structure sandwich, aussi bien que dans l'environnement en cours d'utilisation de la structure. Généralement, un bateau en balsa exigera plus de maintien et soin que ceux avec d’autres âmes.
LES MOUSSES POLYMÉRES
Les plastiques sont divisées en deux groupes : thermoplastiques et thermo-durs. Les thermoplastiques ont des chaînes moléculaires longues qui peuvent se déplacer entre elles sous température et rester dans leur nouvelle position en refroidissant. Donc, les thermoplastiques peuvent être à plusieurs reprises thermoformés. A noter parmi un grand nombre de leurs avantages une résistance a l’impact élevée. Au contraire, les thermo-durs, une catégorie qui inclut des résines de stratification standard, sont catalysées pour amorcer les réactions exothermiques qui lient les molécules, transformant des résines liquides en des matériaux solides qui conservent leurs formes de manière permanente et ne peuvent pas être reformés. Les thermo-durs ont beaucoup d'avantages, parmi lesquels de hautes propriétés mécaniques et la résistance à la température, mais souffrent souvent de la faible dureté.
LES MOUSSES URETHANE
Les mousses uréthane sont souvent par erreur comparées aux mousses de poly-isocyanurate, qui ont été développées pour des applications d'isolation dans les résidences qui exigent une résistance au feu élevée et une basse émission de fumées. Tandis qu'ils possèdent des composants de produit chimique de base semblables, la différence entre eux est établie par la proportion des deux constituants significatifs : le polyol et l’isocyanurate. La proportion est mentionnée comme l'indice - la mousse uréthane a un indice bas, tandis que la mousse polyiso a un indice élevé. Les mousses a indice faible sont typiquement produites par lots ou par blocs, tandis que les mousses a indice élevé peuvent être produites sur des lignes de production en continue à un coût inférieur. Ce différentiel de coût peut ouvrir la porte à l’utilisation des mousses polyiso comme matériau d’âme. Cependant, comparé aux mousses de polyuréthane (par exemple, la marque Foamline du Nida-Core), les mousses poly-isocyanurate sont beaucoup plus friables et peuvent se dégrader dans le temps, quand soumis à une sollicitation dynamique.
Les mousses thermo-durs de polyuréthane ont été largement utilisé dans les bateaux et autres structures composites depuis le milieu des années 1960 et, mis a part le contre-plaqué, les mousses de polyuréthane ont probablement été utilisées pour construire plus de tableaux arrières de bateaux que n’importe quel autre matériau âme À ce jour, les tableaux arrières de bateaux restent une des applications les plus appropriées pour la mousse de polyuréthane haute densité. Les mousses de polyuréthane ont de très bonnes résistances au produit chimique (styrène) ainsi qu’une bonne tolérance a la chaleur (jusqu'à 120°C). Ils fournissent aussi une isolation thermique excellente et présentent des propriétés mécaniques qui peuvent en réalité s'améliorer avec l'âge. Leurs faiblesses incluent l'échec catastrophique sous un effort à la limite avec un allongement relativement bas, qui rend le matériau peu convenable pour des structures dynamiquement chargées, comme des côtés de coque de bateau et des ponts.
LES MOUSSES PVC CROSS-LINKED
Les mousses PVC Cross-linked sont des thermo-durs. Les mousses cross-linked ont des points d'ancrage entre les chaînes moléculaires, qui aboutissent à une plus haute rigidité, mais moins de dureté. À cause de leur structure cross-linked, les thermo-durs ont normalement une température d'altération de chaleur plus haute que des thermoplastiques.
Les thermoplastiques et les thermo-durs peuvent, cependant, être mélangés, créant des séries moléculaires qui peuvent être ancrées à un certain degré tout en gardant un encore un degré de dureté thermoplastique. Quand des résines thermo-dures (d'habitude di-isocyanate) sont mélangées dans des résines PVC, une mousse avec des propriétés mécaniques accrues – résistance en température plus élevée et une meilleure résistance aux souvent - est créée. Cependant, les mousses résultants ont leurs défauts : L'allongement de ces mousses cross-linked est typiquement bien inférieur a celui des mousses linéaires. La fragilité relative baisse la résistance à l'impact de la mousse et elles peuvent cisailler facilement sous l'impact. Les mousses PVC cross-linked peuvent aussi être ramollies ou endommagées pendant le processus de moulage par la combinaison de vapeurs de styrène et la chaleur de l'exotherme de la résine associés à la polymérisation des résines polyester. Plusieurs fabricants de mousses PVC cross-linked ajoutent des plastifiants au mélange de résine, qui peut causer des problèmes futurs puisque les plastifiants ont tendance à migrer au dehors de la mousse dans le temps, en laissant derrière une mousse effectivement différente de la structure originale. Le dégazage est un autre problème avec les mousses PVC cross-linked. Les mousses PVC cross-linked sont fabriquées dans une pièce remplie de vapeur d'eau, parce que le composant di-isocyanate dans le PVC a besoin d'une molécule d'eau pour la réaction chimique (généralement décrit comme soufflé d'eau par contraste avec CFC-SOUFFLÉ). Des mousses de densité inférieure sont stockées pendant des périodes courtes dans un environnement avec température et humidité contrôles pour le vieillissement. Les mousses de densité plus élevée exigent plus de temps pour la polymérisation. Quand elles sont totalement polymérisées, normalement les mousses PVC ne dégazent pas, le phénomène peut arriver quand la mousse est chauffée et le dioxyde de carbone (CO2) se forme dans la mousse. Quand le CO2 essaie de forcer sa sortie de la mousse, il a tendance à repousser la peau extérieure. Puisque les mousses PVC sont réputées pour leur tolérance a la chaleur assez basse, le dégazage peut devenir un problème significatif quand des stratifies sombre sont utilisés.
LES MOUSSES PVC LINÉAIRE
Les mousses PVC linéaires ont été utilisées avec succès sous diverses formes depuis le milieu des années 1950. Même si les mousses PVC linéaire présentent des propriétés mécaniques inférieures au PVC cross-linked, les mousses PVC linéaire dans des situations réelles offrent toujours un des niveaux les plus hauts de tolérance de dégâts des âmes en mousse et de la dureté, le rendant bien adapte à la construction de coques de bateau, où des impacts répétés sont chose courante. Il est bien adapte pour des structures dynamiquement chargées, puisque la rupture arrive suite un effort très élevé.
La résistance aux produits chimiques (le styrène) est limitée, donc il faut être très prudent et mettre en oeuvre des procédures de transformation appropriées et utiliser des résines/adhésifs appropriées. Un inconvénient majeur pour les mousses PVC linéaire est le manque inhérent de tolérance en température, par conséquent peu adapte pour la construction de superstructure marine où des propriétés mécaniques peuvent souffrir de cycles de chaleur répétés supportés dans des environnements marins.
LES MOUSSES SAN
Les mousses linéaire a base de résine thermoplastiques SAN (Styrène Acrylo Nitrile) ont été utilisées avec succès dans la construction de sandwich composite. Les mousses SAN présentent des propriétés mécaniques plus élevées que des mousses PVC ou Uréthane de densité équivalente, mais a un coup beaucoup plus élevé. Les mousses SAN présentent de bonnes caractéristiques de dureté; cependant, comme avec toutes les mousses, une fois le point de rupture atteint, on arrive à une casse irréversible, aboutissant à une fissure a 45° qui peut se propager facilement si le panneau sandwich continue à fléchir.
LES NIDS D'ABEILLE
Le nid d'abeille Papier
Le nid d'abeille Papier est largement utilisé dans l'industrie des composites, principalement en raison de son bas prix, mais il est peu pratique a utiliser en raison du risque de dégradation dans des environnements marins ou extérieurs. Les nids d'abeille papier, particulièrement sous forme non traitée, seront plutôt réservés à l'industrie de l'emballage.
Le nid d'abeille aluminium
Le nid d'abeille aluminium est typiquement utilisé dans des structures aérospatiales, mais est peu convenable dans la plupart des applications marines en raison de la faible résistance à la corrosion aussi bien que la conductivité thermique élevée (aucune valeur d'isolation). Un autre problème est que la ligne de collage du nid d'abeille d'aluminium est limitée à une très petite surface qui est seulement la fine paroi cellulaire. Un petit anneau de résine doit se former autour de chaque cellule pour "saisir" l’âme et créer le collage à la peau. Ceci est réalisé avec des films adhésifs dans l'industrie aérospatiale. Des nids d'abeille d'aluminium sont utilisés largement dans l'industrie aéronautique, principalement parce qu'il y a peu de mousses qui peuvent résister aux températures de traitement extrêmes typiquement exigées pour produire des pièces pour le secteur aérospatial.
Le nid d’abeille structurel en polypropylène
Le Polypropylène se caractérise par sa dureté inhérente, sa résistance chimique extrême et son allongement. Des agents chimiques utilisés dans l'industrie des composites ne l'affectent pas. Le nid d'abeille de polypropylène Nida-Core est compose d’un voile thermo colle , fournissant ainsi une surface de collage de 100%, (compatible avec la plupart des systèmes de résine) pour le transfert d’effort entre le nid d'abeille et les peaux. Un film barrière est aussi incorporé pour empêcher la résine de remplir la structure cellulaire.
Quelques nids d'abeille ont des valeurs de propriété mécaniques différentes entre la longueur et la largeur, en raison du fait que l’âme est plus faible le long de la ligne de colle. Les nids d'abeille extrudés (comme le Nida-Core H8PP) ont des propriétés égales dans les deux directions puisqu'ils ne sont pas collés comme des nids d'abeille traditionnels. Des nids d'abeille de polypropylène Nida-Core peuvent facilement être thermoformés ou mis sous vide en forme (à la différence des mousses), sans avoir besoin d’utiliser des panneaux pré découpés. L'élimination de ces découpes peut empêcher l'accumulation de résine ainsi que les défauts de marquage dus au retrait de la résine.
Les propriétés mécaniques du Nid d'abeille Nida-Core sont contrôlées par le cahier des charges suivant : 1) les propriétés physiques du thermoplastique; 2) diamètre cellulaire; 3) jauge murale (épaisseur de la paroi cellulaire); 4) épaisseur de l’âme; et 5) les peaux appliquées de chaque cote de l’âme. Le changement d'un ou plus de ces paramètres produira des caractéristiques de performance différentes. Les nids d'abeille Nida-Core peuvent être réalisés pour être à un poids spécifique, absorber une charge spécifique, avoir une résilience à un niveau indiqué et posséder la flexibilité ou la rigidité exigée par l'application finale.
RESUME NID D’ABEILLE
En résume, beaucoup de spéculations et contre-spéculations peuvent être faites au sujet de quel produit a les meilleures propriétés pour une application donnée. Les propriétés structurelles que vous réalisez sont en réalité très dépendantes du procédé de fabrication. Vous devez concevoir des structures avec des propriétés physiques basées sur des valeurs réelles que l’atelier pourra reproduire. Avec un allongement excédant celui de tout autre type de matériau d’âme, le Nid d'abeille Structurel Nida-Core est le plus résistant et le plus résilient disponible. Sous des efforts au-delà de la charge prévue en conception,
Une installation de Nida-Core, sous vide, est présentée ici. Notez qu’une âme alternative est utilisée pour le périmètre pour refermer les bords. Cette méthode permet de conserver les qualités d’insonorisation de la pièce |
Il est difficile de comparer des matériaux d’âme en utilisant seulement les données mécaniques. Comme noté précédemment, on doit considérer beaucoup d'autres propriétés pour évaluer correctement la situation complète. Tandis que certains matériaux d’âme ont certaines propriétés qui sont exemplaires, il ne faudrait pas regarder ces propriétés isolées sans prendre en compte d'autres aspects, y compris le coût. Tandis que la plupart des âmes fournissent une ou deux propriétés souhaitées, seule la TECHNOLOGIE RIGIDE-ÉLASTIQUE Nida-Core est conçue pour tout fournir - l'isolation, la rigidité, la résistance chimique, la dureté et le poids léger et l'absorption de son.
Tout bien considéré, aucun matériau d’âme disponible ne fournit les avantages de coût/performance de la TECHNOLOGIE RIGIDE-ÉLASTIQUE de Nida-Core.
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