Brevet FR2497763A1 — publié le 19820716

La présente invention se rapporte à une pa gaie composite et concerne plus particulièrement une pagaie allégée présentant toutes les caractéristiques mécaniques des pagaies de la technique antérieure tout en restant d'un prix relativement bas. L'invention con cerne également un procédé de fabrication de cette pa gaie composite. En canoë kayak, et en particulier au cours de compétitions sportives, le poids de la pagaie est très pénalisant à la fois pour la fatigue qu'il provoque dans les bras du rameur et en raison de l'inertie qui en résulte et qui rend plus difficile la réalisation de manoeuvres rapides. La présente invention a précisément pour ob jet la réalisation d'une pagaie allégée, de conception composite, présentant une forme et des caractéristiques mécaniques voisines de celles des pagaies en bois fabriquées actuellement tout en restant d'un prix de revient relativement bas. A cet effet, et conformément à la présente invention, il est proposé une pagaie composite compre nant un manche portant une pale à l'une au moins de ses extrémités, cette pagaie étant caractérisée en ce que le manche est réalisé en fibres de verre quasi unidi rectionnelles orientées dans le sens de la longueur, la pale comprenant un noyau en mousse synthétique (par exemple en mousse de polyuréthane) recouvert de fibres de verre et les fibres de verre du manche de la pale étant imprégnées de résine polymérisée. Environ 80% des fibres de verre constituant le manche peuvent notamment être orientées dans le sens de la longueur. Une pagaie de 2,10 m présentant une pale à chacune des extrémités du manche, pèse environ 800g Si elle est réalisée selon ces caractéristiques, alors qu'une pagaie de même longueur et de forme comparable réalisée en bois selon la technique antérieure pèse environ 1400g, ce qui correspond à une réduction de poids supérieure à 1/3. De plus, la résistance mécanique à la flexion, à la torsion et aux chocs sur l'extrémité des pales de la pagaie selon l'invention est supérieure ou au moins égale à celle d'une pagaie en bois. En effet, l'utilisation de fibres de verre autorise une certaine élasticité dans le sens de la-longueur qui permet d'absorber les chocs. De préférence, afin d'améliorer la répartition des efforts longitudinaux, au moins une partie des fibres de verre du manche se prolonge autour du noyau de la pale. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le manche comprend plusieurs couches de tissus de fibres de verre superposées et le noyau de la pale est recouvert de plusieurs couches de tissus de fibres de verre. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une pagaie de ce type, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes - fabrication du noyau en mousse synthétique, par exem pie par moulage, - mise en place des fibres de verre imprégnées de résine et du noyau dans un moule en deux parties pré sentant la forme de la pagaie, un mandrin expansible étant placé dans l'axe du manche, - gonflage du mandrin, - polymérisation de la résine, et - démontage de la pagaie. Comme on l'a déjà mentionné, les fibres de verre se présentent de préférence sous la forme de tissus que l'on découpe et que l'on imprègne de résine avant de les disposer en couches dans le moule avec le noyau. Bien entendu, un tel procédé peut être utili sé pour réaliser une pagaie double par assemblage de deux pagaies, en plaçant leurs manches bout à bout, en enroulant autour des extrémités des manches au moins une bande de tissu de fibres de verre préimprégée de résine et en polymérisant la résine. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation particulier de l'in vention appliqué à la fabrication de deux pagaies sim ples de 110 cm et à l'assemblage de ces deux pagaies pour former une pagaie double comportant une pale à chacune des extrémités du manche. Pour fabriquer une pagaie allégée de type composite conformément à la présente invention, on réa lise d'abord, par exemple par moulage, chacun des no yaux en mousse synthétique (notamment en mousse de po: lyuréthane) qui formeront par la suite la partie centrale des pales. A cet effet, on passe une fine couche de démoulant à l'intérieur du moule avant de fermer ce dernier. On prépare ensuite la mousse de polyuréthane en maintenant la température ambiante à 220C (±10C). Par exemple, cette préparation peut consister à mélanger deux produits, à secouer énergiquement le mélange et, lorsque sa pression s'élève, à verser le mélange par un trou prévu à cet effet dans le moule, celui-ci étant placé en position verticale. On laisse ensuite la mousse polymériser pendant environ une heure avant de la démouler. Le noyau brut ainsi obtenu est alors net toyé à l'alcool dénaturé, puis dépoli à la toile émeri et ébavuré. Sa forme est ensuite vérifiée dans le moule destiné à la fabrication de la pagaie, les jeux étant de 2 à 3/10ème de mm. Simultanément, le noyau est mis à longueur (480 mm dans l'exemple considéré). Enfin, un trou d'extrémité conique est percé du côté du manche pour une raison qui apparaitra dans la suite de la description. Parallèlement au moulage des noyaux définissant les parties centrales des pales, on procède au découpage des tissus de fibres de verre servant à la fabrication du manche et au recouvrement des noyaux. A cet effet, on peut utiliser deux types de tissus de fibres de verre. Un premier de ces tissus peut etre constitué par le tissu commercialisé sous la référence 20860 bis satin de 8 par la Société Brochier. Ce tissu est essentiellement destiné au recouvrement des noyaux et donc à la fabrication de chacune des pales. Le second tissu peut être constitué par le tissu commercialisé sous la référence B1892/100 longi à 808 par la Société Brochier.Ce tissu se caractérise par le fait que 80% des fibres de verre sont disposées dans le sens de la longueur et il est plus particulièrement destiné à la fabrication du manche bien que, comme on va le voir, au moins une des couches de ce tissu se prolonge de préférence autour du noyau de la pale correspondante. Pour la fabrication de chacune des pagaies simples, on découpe alors deux morceaux que l'on désignera par a et b dans le premier tissu et deux fois trois morceaux désignés respectivement par d, e et f dans le deuxième tissu. Bien entendu, les dimensions et la forme de ces morceaux découlent des dimensions et de la forme de la pagaie à réaliser. Dans 11 exemple considéré, certains de ces morceaux sont découpés à l'aide d'un gabarit dont la forme pourra être déterminée facilement par un spécialiste de la technique compte tenu de la description qui va suivre. D'autres morceaux sont rectangulaires et leurs dimensions seront données à titre d'exemple par la suite. Pour le moulage de la pagaie proprement dite, on utilise un moule en deux parties dont le plan de joint est situé au niveau du bord d'attaque des pales. Ce moule peut notamment être en résine, en verre et présente éventuellement un châssis métallique pour les formes extérieures. Le moule est d'abord enduit d'une fine couche de démoulant que l'on laisse sécher pendant une demi heure à 500C. Les différents morceaux de tissus ainsi que les noyaux sont ensuite placés dans le moule après que les morceaux de tissus aient été imprégnés de résine non polymérisée, telle qu'une résine à froid (époxy, vinylester, etc...) ou à chaud. Ainsi, on place d'abord le morceau b qui mesure dans l'exemple considéré 170 mm x 100 mm à l'extrémité du toile située du côté de la pale, en le laissant dépasser de moitié à cette extrémité. Les deux morceaux e ayant une largeur de 90 mm et une longueur de 1150 mm (correspondant à la longueur totale du moule) sont ensuite placés au centre sur toute la longueur de ce dernier.Le morceau a, découpé suivant un gabarit, est alors placé au niveau de la pale et on vient poser dessus le noyau de polyuréthane avant de refermer ce morceau a. Afin d'assurer la pressurisation interne du manche de la pagaie, on place ensuite les deux morceaux d autour d'un mandrin expansible, ces deux morceaux ayant une largeur de 90 mm pour une longueur de 720 mm (correspondant à la longueur du manche). Auparavant, ces deux morceaux d sont imprégnés de résine simultanément, en étant placés à plat et décalés de 20 mm. Le mandrin entouré des deux morceaux d est ensuite mis en place dans le moule au niveau du manche, de telle sorte que l'embout du mandrin rentre dans le trou d'extrémité conique usiné préalablement dans le noyau. Les deux morceaux f, qui présentent approximativement la forme et la longueur de la pagaie, sont placés au centre et sur toute la longueur du moule. Les morceaux e sont alors refermés et coupés en biais au niveau du noyau. Enfin, le morceau b formant la couche d'extrémité est replié sur la pale. On voit que dans la configuration ainsi réalisée, le manche de la pagaie est constitué essentiellement par les six morceaux de tissu d, e et f, dont environ 80% des fibres sont disposées dans le sens de la longueur et que quatre de ces morceaux (e et f) se prolongent dans la pale. On met ensuite en place la partie supérieure du moule après avoir chassé les bulles et avoir vérifié qu'il n'y a pas de tissus ou de fils sur le plan de joint. be moule est alors fermé de façon progressive au moyen des serre-joints. Après avoir vérifié que le moule est bien fermé en mesurant les hauteurs, on gonfle le mandrin expansible à 3 bars pour assurer la pressurisation interne du manche. Cette étape est suivie d'une étape de polymérisation de la résine qui consiste dans l'exemple considéré à chauffer l'ensemble à une température voisine de 600C pendant trois heures. On démoule ensuite la pagaie avant de procéder au nettoyage du moule. Lorsque l'on désire réaliser une pagaie double, on fabrique d'abord deux pagaies simples selon le procédé qui vient d'être décrit, puis on coupe les manches des pagaies à la longueur désirée. Les extrémités des manches sont ensuite dépolies et dégraissées sur environ 50 mm avant d'être placées bout à bout dans un montage approprié. L'assemblage proprement dit est alors réalisé en utilisant une bande de tissu pouvant notamment être constituée dans l'exemple considéré par le tissu commercialisé sous la référence 20860 bis satin de 8 par la Société Brochier. Cette bande c, dont les dimensions sont de 70 mm x 380 mm dans l'exemple considéré, peut être découpée en même temps que les bandes a, b, d, e et f ou ultérieurement.Elle est imprégnée de résine non polymérisée du même type que la résine ayant servi à l'imprégnation des autres morceaux, avant d'être enroulée de façon serrée autour des deux extrémités des manches. Dans l'exemple considéré, la bande c est enroulée en hélice sur quatre tours, avec un pas de 15 à 30 mm. Une bande de toile à délaminer est alors enroulée de façon serrée autour de cette bande de tissu et maintenue à l'aide de papier adhésif. La résine imprégnant la bande de tissu est ensuite polymérisée par exemple en chauffant l'ensemble à environ 600C pendant deux heures. Enfin, la toile à délaminer est retirée. Des essais de résistance à la flexion, à la torsion et aux chocs sur l'extrémité des pales ont permis de déterminer que la résistance d'une pagaie réalisée conformément à l'invention est supérieure ou égale à la résistance d'une pagaie de dimensions et de formes comparables réalisée en bois de façon classique. De plus, un manche en fibres de verre réalisé conformément à l'invention pèse environ 5009 pour une longueur de 210 cm, le poids total des deux pales étant d'environ 300g, de sorte que le poids de la pagaie double atteint environ 800g qui doivent être comparés aux 1410 g d'une pagaie de même type réalisée en bois selon la technique antérieure. Bien entendu, la présente invention couvre toutes les variantes de réalisation équivalentes à celle qui vient d'être décrite. Ainsi, les tissus de fibres de verre peuvent être remplacés par des nappes de fibres non tissées sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Pagaie composite comprenant un manche portant une pale à l'une au moins de ses extrémités, caractérisée en ce que le manche est réalisé en fibres de verre quasi unidirectionnelles orientées dans le sens de la longueur, la pale comprenant un noyau en mousse synthétique recouvert de fibres de verre, et les fibres de verre du manche et de la pale étant imprégnées de résine polymérisée. 2. Pagaie selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins une partie des fibres de verre du manche se prolonge autour du noyau de la pale. 3. Pagaie selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le manche comprend plusieurs couches de tissus de fibres de verre superposées et en ce que le noyau de la pale est recouvert de plusieurs couches de tissus de fibres de verre. 4. Pagaie selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'environ 80% des fibres de verre du manche sont orientées dans le sens de la longueur. 5. Pagaie selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le noyau de la pale est réalisé en mousse de polyuréthane. 6. Procédé de fabrication d'une pagaie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : - fabrication du noyau en mousse synthétique, - mise en place des fibres de verre imprégnées de résine et du noyau dans un moule présentant la forme de la pagaie, un mandrin expansible étant placé dans l'axe du manche, - gonflage du mandrin, - polymérisation de la résine, et - démoulage de la pagaie. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les fibres de verre se présentent sous la forme de tissus que l'on découpe et que l'on imprègne de résine avant de les disposer en couches dans le moule avec le noyau. 8. Procédé selon l'une quelcoqnue des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que l'on réalise le noyau en mousse synthétique par moulage. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le moule présentant la forme de la pagaie comprend deux parties dont le plan de joint correspond au bord d'attaque de la pale. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que l'on assemble ensuite deux pagaies en plaçant leurs manches bout à bout, en enroulant autour des extrémités des manches au moins une bande de tissu de fibres de verre préimprégnée de résine, et en polymérisant la résine.