Brevet FR2355627A1 — publié le 19780120

La présente invention a pour objet un procédé pour augmenter le coefficient d'élasticité et la résistance a la flexion d'articles en bois, plus particulièrement d'articles de sport tels que raquettes de tennis, skis, cannes de golf, crosses de hockey, arcs et arbalètes, pagaies et analogues. Etant donné que le bois en lui-meme ne convient, dans la plupart des cas, pas pour résister & des forces de flexion relativement importantes, le bois ne peut pas etre utilisé tel quel pour beaucoup d'applications et il y a lieu de prévoir,au moins aux endroits critiques, des renforcements qui sont réalisés,dans la majeure partie des cas, avec une autre matière plus appropriée, telle que fibres de verre ou fibrs métalliques en combinaison avec des résines époxy ou polyester. Eventuellement, on peut également utiliser des lamelles de bois qui sont collées les unes sur les autres. Lors du renforcement du bois, il y a cependant lieu de tenir compte d'un poids et de dimensions des articles en bois qu'on ne peut pas dépasser, surtout s'il s'agit d'articles de sport Ceci constitue donc également une limitation des possibilités de renforcement. De plus, les procédés de renforcement connus d'articles en bois exigent toujours des traitements supplémentaires assez importants nécessitant un travail manuel spécialisé non négligeable, ce qui augmente considérablement le prix de revient des produits en bois ainsi renforcés. A cet effet, suivant l'invention, on imprègne les articles en bois sur au moins une certaine profondeur au moyen d'une matière plastique liquide qui se durcit dans les pores du bois. Avantageusement, on imprègne les articles en bois avec des. monomères d'une résine synthétique qui sont alors polymérisés ! en une matière solideldans les pores du bois de ces articles. L'invention est également relative à un article en bois, plus particulièrement à un article de sport traité suivant le procédé susdit. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après de plusieurs formes de réalisation de l'objet de l'invention, cette description est donnée uniquement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention, les figures annexées se rapportent à une application particulière du procédé suivant l'invention. La figure 1 représente le ch ssis d'une raquette de tennis renforcé suivant un procédé classique. La figure 2 représente le châssis d'une raquette de tennis renforcé suivant une forme de réalisation particulière de l'objet de l'invention. Les figures 3 et 4 représentent chacune une section, respectivement suivant les lignes III-III et IV-IV de la figure 2. Dans ces figures, les mêmes chiffres de référence concernent des éléments identiques ou analogues. L'invention a pour but d'augmenter le coefficient d'élasticité et la résistance à la -flexion d'articles en bois au moyen d'une matière plastique qui s'associe très intimement avec les parties à renforcer des articles en bois pour former avec ces dernières un tout très stable et rigide. Suivant l'invention, on imprègne les articles à traiter sur au moins une certaine profondeur du bois,dont ils sont essentiellement constitués,au moyen d'une telle matière plastique liquide qui est alors durcie-dans les pores du bois. On utilise de préférence une matière plastique liquide qui est durcie sous l'influence de rayons thermiques ou radio-chimiques. Afin de conserver les propriétés physiques initiales du noyau. de bois, telle que sa coriacité, on préfère n'imprégner le bois que sur une certaine profondeur au moyen de la matière plastique liquide, du moins pour la plupart des applications. Comme matière plastique liquide, on utilise de préférence des monomères de résines synthétiques qui sont ensuite polymérisés en une matière dure dans les pores des articles en bois. Une matière plastique liquide très appropriée est une composition polyester-monomères et de préférence une composition polyester--monomères de styrène Ainsi, de très bons résultats ont eté obtenus au moyen du polyester du type 6ISR de l'Union Chimique Belge (U.C.B.) et du monomère styrène dans des proportions 70/30. Par suite de différents tests, on est parvenu à obtenir un produit final très valable dont le coefficient d'élasticité et la résistance à la flexion ont été augmentés dans une mesure consisérable par rapport à un article non traité,si on soumet les articles en bois à un vide d'environ 10 à 40 Torrs pendant 30 à 60 minutes, on met ensuite ces articles pendant 1 à 5 heures en présence de la matière plastique liquide sous une pression de gaz inerte1 notamment d'azote, à 1 à 8 kg/cm2, afin d'imprégner ces articles sur une certaine profondeur du hois,dont ils sont constitués} par . la matière plastique, on élimine, dans un stade suivant, l'excès de matière plastique des articles imprégnés et on chauffe alors ces dernier à une température de 70 à 900C pendant 7 à 15 heures jusqu'à obtenir le durcissement, par exemple par polymérisation, de la matière plastique dans les pores du bois. Ce durcissement peut avoir lieu avec ou sans une surpression de gaz inerte. Ci-après est donné un exemple plus spécifique d'un traitement d'un chassis de raquette de tennis > qui constitue une application très importante du procédé suivant l'invention. Dans la figure 1 on a représenté un ch ssis classique d'une raquette de tennis dont le manche 1 et la partie bifurcante 2 du cadre oval 3 solidaire du manche et destiné à être garni d'un réseau de boyauKnon représenté, sont renforcés par un tissu de fibre de verre imprégné par une résine polyester. Dans la figure 1, les parties renforcées ont été hachurées. De plus, une bandelette de résine 4 part du man; che et est encastrée par collage dans le cadre oval 3,dohnant ainsi une résistance supplémentaire à la flexion. Dans la figure 2 on a représenté un chassies de raquette de tennis ne présentant pas ces renforcements connus mais qui est, par contre, traité suivant le procédé de l'invention. Les figures 3 et 4-montrent, dans une section transversale du cadre 3 et du manche 1, la profondeur d'impré gnationpar la matière plastique polymérisée. Le chiffre de référence 5*indique la zone hachurée dans laquelle sé trouve une quantité prononcée de manière plastique polymérisée et dans laquelle au moins 80.à 9OVo des pores sont remplis de matière plastique, tandis que le chiffre de référence 6 indique le noyau qui n'est pas ou pratiquement pas imprégné par la matière plastique. Pour obtenir ces résultats d'imprégnation, un chtssis de raquette de tennis,entièrement en bois, a été introduit dans une autoclave. Ensuite, on a créé dans cette autoclave, pendant 45 minutes, un vide de 25 Torr , tandis qu'une certaine quantité d'une composition polyester-styrène 70/30 a été introduite et une pression d'azote de l'ordre de 3 kg/cm2 a été appliquée. Après une période de contact de 2 heures, l'excès de matière plastique a été éliminé de l'autoclave et la matière plastique dont a été imprégné le châssis de la raquette de tennis a été polymérisée en portant la température dans l'autoclave à 800C. Après 15 heures, le chdssis de la raquette de tennis a été enlevé de l'autoclave et on a pu constater que la polymérisation était entièrement terminée et que la matière plastique avait durci dans les pores du bois Par des essais comparatifs qui ont été effectués entre un chassies de raquette de tennis non imprégné et un chassis de raquette de tennis imprégné, on a constaté une amélioration de 46 à 5O de la résistance à la flexion, tandis que le coefficient d'élasticité s'était accru de 18 à 37% pour le chassis imprégné. En limitant l'imprégnation aux couches extérieures des articles en bois, on obtient surtout les effets suivants 1 - La face extérieure du bois subit un durcissement, de sorte que les couches extérieures constituent en fait une protection très utile pour l'article lui-même; 20- Le coefficient d'élasticité et la résistance à la flexion des articles sont considérablement améliorés non seulement aux endroits critiques mais d'une façon homogène dans la totalité des articles. 30- Par le fait que seulement-les couches extérieures sont imprégnées, on maintient les propriétés d'amortissement de vibrations éventuelles, grecs au noyau en bois non imprégné. Un avantage très important qu'il est utile de citer est que le procédé suivant l'invention permet l'utilisation d'une gamme beaucoup plus large de types de bois pour la réalisation d'articles de sport en bois que ce qui était le cas jusqu'à présent, surtout pour les raquettes de tennis, puisque jusqutici on ne disposait que d'un choix très limité de bois. De ceci résulte, par conséquent, que gracie à ce procédé, le domaine de l'industrie qui s'occupe de la fabrication de tels produits en bois sera moins régional que ce n'est le cas à l'heure actuelle. Par le fait que le procédé suivant l'invention n'exige aucun travail manuel spécialisé et peut éventuellement etre appliqué de manière continue, le prix de revient final d'un article en bois renforcé suivant l'invention pourra être diminué considérablement par rapport à ceixi de articees traités suint les procédés classiques pour renforcer de tels articles en bois. L'invention n'est, bien entendu, pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus et bien des variantes peuvent étire envisagées sans sortir du cadre de la présente invention. C'est ainsi que la nature de la matière plastique utilisée peut être très variable suivant les résultats désirés et l'article à traiter et qu'éventuellement d'autres techniques de durcissement peuvent être appliquées pour polymériser la matière plastique dont les produits en bois sont imprégnés. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour augmenter le coefficient d'élasticité et la résistance à la flexion d'articles en bois, caractérisé en ce qu'on imprègne ces articles, sur au moins une certaine profondeur du bois dont ils sont constitués, au moyen d'une matière plastique liquide qui se durcit dans les pores du-bois. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on durcit la matière plastique dans les pores du bois sous l'action de rayons thermiques ou radio-thermiques. 3.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on imprègne les articles en bois seulement -sur une certaine profondeur afin de conserver les propriétés physiques originales du bois. 4.- Procédé suivant la revendication 3, caracté risé en ce qu'on imprègne les articles en bois par des monomères d'une résine synthétique qui sont alors polymérisés en une matière solide dans les pores du bois. 5.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'on imprègne les articles en bois par une composition polyester-monomères. 6.- Procédé suivant la revendication 5 , caractérisé en ce qu'on imprègne les produits en bois par une composition polyester-monomères de styrène. 7.- Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'on imprègne les articles en bois par une composition de polyester du type 6ISR de "Union Chimique Belge U.C.B." et de monomères de styrène dans un rapport de l'ordre de 70/30. 8.- Procédé suivant l'une. quelconque des reven dications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on soumet les articles en bois à un vide de 10 à 40 Torr pendant 30 à 60 minutes, en ce qu'on imprègne ensuite les articles pendant 1 à 5 heures par une matière plastique liquide sous pression d'un gaz inerte de 1 à 8 kg/cm2, en ce qu'on élimine, dans un stade suivant, l'excès de matière plastique des articles imprégnés et en ce qu'on. chauffe alors ces derniers àune température de 70 à 900C pendant 7 à 15 heures. 9.- Article en bois, notamment article de sport, tel que raquette de tennis, skis, canne de golf, crosse de hokey, arc, arbalète, pagaie et analogues, caractérisé par le fait qu'il est renforcé sur au moins une certaine profondeur du bois, dont il est essentiellement constitué, par une matière de plastique durcie dans les pores dudit bois. 10.- Article suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la matière plastique est essentiellement constituée par une résine synthétique obtenue par la polymérisation, dans les pores du bois, d'une composition polyester-monomères, en particulier monomères de styrène. 11.- Article suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la composition susdite est formée du mélange d'un polyester du type 6ISR de " Union Chimique Belge, U,C.B. et de monomères de styrène dans un rapport de l'ordre de 70/30.