Brevet FR2590062A1 — publié le 19870515

Corde d'instrument de musique en fil de matière synthétique et procédé de fabrication de ce fil. La présente invention a pour objet une corde d'instrument de musique en fil de matière synthétique et un procédé de fabrication de ce fil. Traditionnellement, et depuis des millénaires, certaines cordes vibrantes d'instruments de musique, émettant en particulier des sons aigus, sont fabriquées à partir de boyaux d'animaux et notam- ment de moutons. Ces cordes sont fragiles, éplucha- bles, et leurs caractéristiques mécaniques et acousti- ques varient fortement en raison des conditions atmos- phériques. Pour pallier ces inconvénients, on a donc proposé déjà d'utiliser des cordes réalisées en fil de polyamide 6 ou 6.6, matière synthétique connue sous la dénomination commerciale de "nylon", d'un diamètre variant de 0,6 à 1 mm. Ces cordes possèdent de meil- leures caractéristiques mécaniques que les cordes en boyaux naturels, mais n'en n'ont pas la richesse sono- re. La présente invention a pour but de proposer l'utilisation d'une matière synthétique bien spécifi- que, et la mise en oeuvre d'un procédé d'extrusion filage spécifique de cette matière synthétique, pour réaliser ainsi un fil fournissant des cordes d'instru- ment de musique ayant, à la fois, des caractéristiques sonores supérieures à celles des cordes en nylon et des caractéristiques mécaniques et sonores supérieu- res à celles des cordes en boyaux antérieurement con- nues. A cet effet, l'invention a pour objet une corde d'instrument de musique en fil de matière synthétique caractérisée en ce que la matière synthé- tique utilisée est un copolymère à base de fluorure de vinylidène. 2 2590062 Notamment, La matière synthétique utilisée est un copoLymère à base de fLuorure de vinylidène provenant de la copolymérisation d'un fluorure de vi- nyLidène avec un monomère fluoré. Parmi les très nombreuses matières synthé- tiques possibles à utiliser et à expérimenter à ces effets, Le demandeur a selectionné un copolymère de fluorure de vinylidène, et de chlorotrifluoréthylène comportant notamment 0,5 à 5% de chlorotrifluoré - thylène. En particulier, la masse volumique de cette matière synthétique est supérieure à 1,7 g/cm3. Pour l'application musicale envisagée, ce copolymère présente des caractéristiques mécaniques satisfaisantes et sa masse volumique élevée lui confè- re des qualités sonores intéressantes. Avec une installation classique d'extrusion fiLage it est possible d'obtenir avec cette matière des fiLs de diamètres 0,2 à 0,35 mm. En tentant sim- plement d'accroître le diamètre de la filière de sor- tie de L'installation de production de ces fils pour obtenir un diamètre de 0,6 à 1 mm nécessaire à L'uti- lisation musicale, on obtient alors un fil de surface rugueuse, s'épluchant, de cyLindricité irrégulière, tous défauts qui sont incompatibles avec cette appli- cation. L'invention consistant à sélectionner le copoLymère précité, a précisément pour second objet un procédé de fabrication de fils en cette matière, per- fectionné pour obtenir des fils de qualités sonore et mécanique satisfaisantes. A cet effet, L'invention a pour objet un procédé de fabrication de fils en un copolymère à base de fluorure de vinyLidène par extrusion, filage, afin de réaliser avec ces fils des cordes d'instrument de musique, caractérisé en ce que la matière de base une fois fondue et malaxée est acheminée vers la filière pour éviter sa dégradation que les fils, ainsi extru- dés sont ensuite refroidis à une température constante de l'ordre de 50 à 55 C pour à la fois stabiliser la forme circulaire de la section des fils et éviter l'inclusion de bulles d'air, que les fils ainsi re- froidis et stabilisés sont ensuite étirés à haute tem- pérature avec un taux d'étirage compris entre 4 et 5, et que ces fils ainsi étirés sont enfin recuits et stabilisés à haute température. La mise en oeuvre de ces étapes du procédé de fabrication permet d'atteindre les caractéristi- ques sonores et mécaniques visées par la présente in- vention. On a constaté en outre qu'il était préférable d'extruder le plus rapidement possible la matière fon- due et malaxée. L'invention sera encore mieux comprise à l'aide de la description suivante de sa mise en oeu- vre. On se référera au dessin annexé qui repré- sente schématiquement l'installation de fabrication des cordes d'instrument de musique, selon l'invention. Cette installation est une extrudeuse pour filage classique comprenant une trémie d'alimentation 1 dans laquelle on introduit les granulés de la matiè- re de base 2 qui, selon un exemple particulier de mise en oeuvre de l'invention, est un copolymère de fluoru- re de vinylidène et de chlorotrifluoréthylène, ce der- nier monomère étant compris entre 0,5 et 5% en poids. Un cylindre 3 à vis sans fin 4 équipé de moyens de chauffage 5 porte la matière à une température de 210 à 240'C, une canalisation 6 alimente un cône de répar- tition 7, des filières 8 dont 2 sont visibles en coupe sur la figure. Par rapport à la géométrie classique de ces organes dans d'autres presses à filer, on a diminué au maximum l'angle du cône de répartition qui, dans cet exemple est de 37 et l'on a choisi un rapport H/D des dimensions des hauteurs des filières par rapport à leurs diamètres d'une valeur de l'ordre de 6 alors que ce rapport est classiquement de 2. Ceci évite à la matière fondue de se dégrader en séjournant trop long- temps entre la sortie de la vis sans fin 4 et La sortie de filière 8. A la sortie des filières 8, le fil 9 plonge dans un bac de refroidissement 10 rempli d'eau mainte- nue à une température constante, comprise entre 50 et C. Pour éviter à la fois l'ovalisation du fil, ce qui est une des.qualités essentieLLes pour les cordes d'instruments de musique, et l'inclusion de bulles d'air, un compromis doit être recherché entre la température de l'eau et la hauteur de refroidisse- ment h de façon que Le refroidissement ne soit pas trop rapide pour éviter les inclusions de bulles d'air et ne soit pas trop lent pour permettre au fil d'être suffisamment dur pour ne pas s'aplatir sur le rouleau 11 de fond de bac de refroidissement. L'étirage et la fixation du fil se font sur des trains classiques de rouleaux: R1, R2 et R3 entre lesquels sont placés des fours électriques de chauffa- ge F1 et F2. Les températures T1 et T2 des fours sont adaptées au taux d'étirage ainsi que les vitesses d'étirage; on a par exemple: i= 170 C - T2 >T1 T170C 2 = 195 C - V2 'V1 (V1 = 13 m/mn - V3 (V2 (V2 = 62,5 m/mn (V3 = 56 m/mn 2590062 Un compromis est également recherché entre ces divers paramètres pour éviter l'épluchage du mono- filament ainsi obtenu. Le taux d'étirage pour ce pro- duit est compris entre 4 et 5 (taux optimal 4,8). Le diamètre des fils obtenus ainsi par ex- trusion et étirage, peut varier de 0,3 à 1 mm. Les propriétés physiques obtenues sont les suivantes: - densité >, 1,7, point de fusion >,150 C, - reprise d'humidité 0,1%, - insensibilité à la lumière solaire. Les caractéristiques mécaniques sont: - résistance à la rupture >, 35 daN/mm2, - allongement à la rupture de 30 à 50%, - retrait à l'état libre ( 7% à 100 C. Sur le plan acoustique, la comparaison entre ces cordes copolymères et les cordes polyamides est la suivante: - en valeur moyenne, les niveaux sonores sont de 6 à 7,5 dB plus élevés pour les cordes copolymères, Les temps de décroissance des niveaux sono- res des cordes copolymères en valeur efficace sont nettement plus grands. La richesse du son des cordes copolymères est jugée nettement plus élevée du fait de la valeur moyenne plus élevée du niveau et de l'amortissement plus faible. La corde copolymère de l'invention vibre mieux et plus longtemps. Les qualités sonores des cordes d'instru- ments selon l'invention sont remarquables et peuvent être mises en évidence par les tests suivants effec- tuées sur une corde conçue pour résonner sur la note fondamentale "si". Expérience N 1: Une telle corde est excitée sur un banc acoustique à un certain niveau sonore. Au bout de 3 secondes d'amortissement, on mesure Le niveau at- teint. L'étude de La courbe de décroissance révèLe que l'énergie totale émise pendant ces 3 secondes corres- pondrait, pour une corde non amortie, à un niveau sonore moyen constant supérieur à 70 dB. Ce résultat a d'ailLeurs été vérifié in situ sur une guitare équipée de L'ensemble de ses cordes que l'on avait intentionneLlement amorties, à l'excep- tion de La seule corde "si" faisant l'objet du test. Expérience nh2: La même corde "si" est excitée sur son banc acoustique jusqu'a un niveau sonore de 30 dB en vaLeur efficace. On Laisse Le son décroÂtre de lui- même et L'on constate qu'iL faut plus de 4 secondes pour Le retour à L'état stationnaire. TABLEAU COMPARATIF DES CORDES CONNUES EN NYLON ET DES CORDES MONOFILAMENT COPOLYMERE DE L'INVENTION A. ACOUSTIQUE À Niveau sonore moyen (dB) sur 3s. (1) Niveau sonore moyen (dB) avec cordes adjacentes amorties (2) À Niveau sonore (dB) en valeur crête avec, (1) sur 3s. (2) Cordes adja- centes amorties À Temps de décroissance du la corde monofiLament en Temps de décroissance du la corde nylon. Corde Corde en nyLon jcopolymère 0,8 mm 66 72 0,8 mm 88 I 88 0,8 mm Niveau sonore moyen continu qui donnerait La même énergie pendant 3 secondes. Sur un chevaLet de 6 cordes, cordes sont pLaquées sur La tabLe, une seule est excitée sans interférence des 5 autres. niveau sonore de copoLymère - 4 7 niveau sonore de - I, J diamè- tres Notamment pour une excitation de 30 dB Le temps de décroissance du niveau sonore en vaLeur efficace de la corde "si" en copolymère est de 4, 6 s alors qu'il est de 3,5s pour la même corde en nyLon. B. MECANIQUE Les applications envisagées de l'invention réservées aux instruments de musique, sont en premier lieu les cordes aigues. Par un toronnage adapté-métal- tique ou en matière synthétique- l'âme des cordes gra- ves peut aussi être conçue avec ce copolymère. Excepté le piano, tous les instruments de musique à cordes utilisant des cordes frottées, grattées ou pincées peuvent être équipés de ces cordes copolymères selon l'invention. - Résistance à la traction (daN/mm2) 40 50 0 équi- valent Allongement de rupture (%) 25 38 P Température maxi d'utilisation ( C) 230 140 e REVENDICATIONS 1. Corde d'instrument de musique en fil de matière synthétique, caractérisée en ce que la matière synthétique utilisée est un copolymère à base de fluo- rure de vinylidène. 2. Corde d'instrument de musique en fil de matière synthétique selon la revendication 1, caracté- risée en ce que la matière synthétique utilisée est un copolymère à base de fluorure de vinylidène provenant de la copolymérisation d'un fluorure de vinylidène avec un monomère fluoré. 3. Corde d'instrument de musique en fil de matière synthétique selon l'une quelconque des reven- dications I et 2, caractérisée en ce que la matière synthétique utilisée est un copolymère de fluorure de vinylidène et de chlorotrifluoréthylène. 4. Corde d'instrument selon la revendica- tion 3, caractérisée en ce que le chlorotrifluoré- thèlène est en proportion de 0,5 à 5% en poids dans le copolymère. 5. Corde d'instrument de musique en fil de matière synthétique selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisée en ce que la masse volu- mique de cette matière synthétique est supérieure à 1,7 g/cm. 6. Corde d'instrument de musique en fil de matière synthétique selon l'une quelconque des reve- ndications 1 à 5, caractérisée en ce que le niveau sonore moyen qui donnerait la même énergie pendant 3 secondes qu'une corde accordée sur La note fondamenta- le si est supérieur à 70 dB. 7. Corde d'instrument selon l'une des reven- dications 1 à 5, caractérisée en ce que le temps de décroissance du niveau sonore en valeur efficace d'une telle corde accordée sur la note fondamentale "si" est supérieur à 4 secondes pour une excitation initiale de dB. 8. Procédé de fabrication d'un fil pour cordes d'instruments de musique selon les revendica- tions 1 à 5 par extrusion filage, le copolymère fondu étant acheminé vers les filières, et les fils ainsi extrudés étant ensuite refroidis, caractérisé en ce que la température de refroidissement est de l'ordre de 50 à 55 C pour à la fois stabiliser la forme circu- laire de la section des fils et éviter l'inclusion de bulles d'air, que les fils ainsi refroidis et stabili- sés sont ensuite étirés à haute température avec un taux d'étirage compris entre 4 et 5 et que ces fils ainsi étirés sont enfin recuits et stabilisés à haute température.