Brevet FR2654644A1 — publié le 19910524

_ La présente invention concerne la fabrication des skis utilisés en sports d'hiver, et destinés à glisser sur la neige et la glace. Les skis actuels ont généralement une structure composite dans laquelle sont combinés différents matériaux de manière que chacun d'eux intervienne de façon optimale, compte-tenu de la distribution des contraintes mécaniques Ainsi, la structure comprend généralement des éléments de protection périphériques, formant la face supérieure et les faces latérales du ski, des éléments internes de résistance ou lames de résistance, constitués en un matériau ayant une grande résistance mécanique et une grande raideur La structure comprend également des éléments de remplissage tels qu'un noyau en structure alvéolaire, une semelle de glissement formant la face inférieure du ski et assurant un bon glissement sur la neige, et des carres métalliques formant les arêtes inférieures du ski. Pour obtenir les caractéristiques physiques appropriées, la fabrication des skis modernes fait donc appel à des matériaux très divers: les semelles de glisse sont généralement en polyéthylène; les noyaux alvéolaires sont en mousse synthétique; les carres sont en acier; les surfaces supérieures du ski sont réalisées en feuilles thermoplastiques; les lames de résistance sont des plaques de métal ou de résines armées de fibres. Un ski est soumis à des contraintes mécaniques sévères, nécessitant une bonne adhérence entre les divers matériaux constituant la structure. Dans les techniques traditionnelles de fabrication de skis par injection, on dispose dans la cavité intérieure d'un moule, contre les paroispériphériques de la cavité, les éléments supérieur et inférieur du ski, et, si nécessaire, des éléments latéraux, et on injecte, dans l'espace ainsi défini par les faces internes des éléments, les constituants d'une mousse durcissable telle qu'une mousse polyuréthane ou une mousse phénolique Après expansion et durcissement, ladite mousse assure l'assemblage des éléments. La difficulté réside dans le fait que les mousses durcissables présentent des propriétés d'adhérence médiocres avec un certain nombre de matériaux destinés à constituer la structure du ski, ou présentent avec ces matériaux des incompatibilités Notamment, on peut avantageuse- ment constituer des éléments de renfort mécanique intérieurs de ski, ou lames de résistance, à partir de nappes de matière fibreuse préimprégnée de résine thermodurcissable ou thermoplastique Lorsqu'un tel élément préimprégné forme la surface intérieure de l'espace destiné à être rempli de mousse durcissable, la mousse tend à s'infiltrer au travers de la matière fibreuse préimprégnée, ce qui produit à la fois une altération sensible des propriétés de résistance mécanique de l'élément de renfort et des défauts d'adhérence entre le noyau en mousse durcie et les autres matériaux du ski. La présente invention a notamment pour objet d'éviter les inconvénients des procédés connus, en proposant un nouveau procédé de fabrication de ski injecté dans lequel la mousse durcissable injectée vient adhérer parfaitement aux parois du logement formé par les éléments externes du ski entre lesquels elle est injectée. Selon l'invention, la mousse injectée ne perturbe aucunement les qualités intrinsèques des autres éléments constituant le ski. Selon un autre objet de l'invention, le procédé est facile à mettre en oeuvre, rapide et économique, et peut être automatisé. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, le procédé de l'invention utilise, de manière connue, une étape d'injection des constituants d'une mousse durcissable, d'expansion et de durcissement de ladite mousse durcissable, entre au moins un premier élément et un second élément du ski Selon l'invention, le procédé comprend au moins une étape préalable, au cours de laquelle on réalise le premier élément par la succession des opérations suivantes: prévoir un film solide dit " 1 compatibilisant" à base de polymères présentant de bonnes propriétés d'adhésion avec la mousse durcissable lors de l'étape ultérieure d'injection, prévoir ledit premier élément sous forme d'un substrat dont la face interne est formée d'une nappe textile de renfort préimprégnée d'une résine thermodurcissable ou d'une résine thermoplastique, ou d'une lame métallique telle qu'en acier, alliage d'aluminium ou métal amorphe, disposer ledit film solide compatibilisant sur ladite face interne de premier élément, pour recouvrir ladite nappe textile de renfort préimprégnée ou ladite lame métallique, former à chaud et sous pression le film dit "compatibilisant" et le premier élément pour faire adhérer le film au premier élément, de sorte que, pendant l'étape ultérieure d'injection, le film solide dit "compatibilisant"' constitue un écran entre la mousse durcissable et le renfort, et, après injection et durcissement, la mousse adhère parfaite- ment au film dit "compatibilisant"' et au premier élément. Dans la présente description et dans les revendications, l'expression "renfort" englobe non seulement les nappes préimprégnées individuelles de fils parallèles unidirectionnels, mais également les étoffes bidirectionnelles, les tissus, les grilles, les tresses, les voiles, les étoffes non tissées et leurs combinaisons ou les substrats du type acier, aluminium ou métal amorphe. Le ski ainsi obtenu présente une structure composite, compor- tant au moins un premier et un second élément solidarisés l'un à l'autre par un noyau en mousse cellulaire, un film de polymère étant disposé à l'interface entre ladite mousse cellulaire et l'un au moins desdits premier et second éléments, ledit élément étant au contact du film par une couche de renfort en résine armée de fibres. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisa- tion particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: les figures 1 et 2 illustrent les étapes de formation d'un premier élément, selon un premier mode de réalisation de l'invention; les figures 3 à 5 illustrent trois structures de premier élément supérieur de ski selon l'invention; la figure 6 illustre une structure d'élément inférieur de ski selon l'invention; la figure 7 illustre l'étape d'injection dans un moule la figure 8 représente en coupe transversale une structure de ski obtenue selon l'invention; et la figure 9 représente en coupe transversale une structure de ski selon un autre mode de réalisation. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, le ski selon l'invention est constitué de deux sous-ensembles principaux, à savoir un sous-ensemble supérieur ou premier élément 1 et un sous- ensemble inférieur ou second élément 2, ces deux éléments étant réunis au moment de l'opération d'assemblage par injection d'une mousse durcissable 15 dans l'espace fermé formé par les sous-ensembles 1 et 2. L'invention consiste à structurer de manière particulière la face intérieure 3 du premier élément 1 et/ou la face intérieure 4 du second élément 2, pour rendre cette face compatible avec la mousse 15. Cette compatibilité entraine à la fois une bonne adhérence entre la mousse 15 et les éléments 1 et/ou 2, et une absence de détérioration desdits éléments par la mousse 15. Pour cela, la structuration des faces internes 3 et/ou 4 s'effectue au moment de la fabrication du sous-ensemble 1 et/ou 2. Par exemple, les figures 1 et 2 illustrent la formation d'un premier élément 1 ou sous-ensemble supérieur de ski Dans un moule de formage à chaud comprenant une matrice inférieure 5 et un poinçon supérieur 6, on dispose un empilage de couches destinées à former le premier élément 1: une plaque 7 destinée à former le dessus du ski; une couche 8 destinée à former le renfort supérieur du ski; un film solide compatibilisant 9 destiné à former la face intérieure 3 du premier élément 1. La plaque 7 est en un matériau thermoplastique tel que polyuréthane, polyamides Pll, P 12, P 6 ou autre, styréniques de type ABS- SAN ou autre, polyoléfines de type polyéthylène ou polypropylène, polycarbonate, matière acrylique, polyester de type PET ou PBT, éventuellement modifié. La couche 8 destinée à former le renfort est constituée d'une nappe textile de renfort préimprégnée d'une résine thermodurcissable ou d'une résine thermoplastique. On peut notamment utiliser une nappe textile de renfort à base de fibres tissées ou non tissées en verre, en carbone ou en Kevlar, imprégnée d'une résine thermodurcissable humide ou partiellement réticu- lée choisie dans le groupe constitué par le polyester, les époxydes, les polyuréthanes. En alternative, on peut utiliser une nappe textile de renfort à base de fibres tissées ou non tissées en verre ou en carbone imprégnée d'une résine thermoplastique choisie dans le groupe constitué par les polyamides, les polycarbonates, les PEI (Polyéther Imide). Le film solide dit "compatibilisant" 9 est en polyuréthane non expansé ou en ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) ou en copolyamide. Il peut présenter une épaisseur de quelques microns à quelques dixièmes de millimètre, avantageusement comprise entre un et dix dixièmes de millimètre, et éventuellement être multicouche. Après disposition des couches 7, 8 et 9 sur la matrice 5, l'ensemble est chauffé et on abaisse le poinçon 6 pour fermer le moule comme le représente la figure 2. Dans le cas d'un renfort 8 en nappe textile préimprégnée d'une résine thermodurcissable, l'opération de pressage à chaud représentée sur les figures 1 et 2 assure la réticulation ou le complément de réticulation de la résine thermodurcissable, et l'adhérence du film 9 sur le renfort 8 Après durcissement, on peut sortir le premier élément 1 du moule, et effectuer l'opération ultérieure d'injection. Dans le cas d'une nappe textile de renfort préimprégnée d'une résine thermoplastique, l'opération de pressage à chaud représentée sur les figures 1 et 2 assure le formage à chaud des éléments pour constituer le premier élément 1 Après refroidissement, on peut sortir l'élément 1 du moule, et effectuer l'opération ultérieure d'injection. Dans le cas d'un renfort métallique, le film 9 peut avantageu- sement être réalisé par un procédé de poudrage électrostatique. On a représenté, sur les figures 3 et 5, trois exemples de réalisation d'un premier élément 1 de ski Sur la figure 3, le premier élément 1 correspond à la structure formée déjà représentée sur les figures 1 et 2: l'élément 1 présente une forme en coupe trapézoïdale, à trois couches, la couche extérieure 7 étant destinée à former le dessus du ski, la couche intermédiaire 8 constituant le renfort mécanique supérieur du ski, la couche intérieure 9 constituée par le film dit "compatibilisant". Sur la figure 4, la structure est sensiblement la même que sur la figure 3, la différence consistant en un renfort supplémentaire interne 81, couvrant la face interne de la paroi centrale du renfort 8 et une partie des faces internes de parois latérales Le film 9 effectue, dans la zone du bord inférieur du renfort 81, un décrochement représenté sur les figures montrant que le film peut suivre en principe toute forme complexe des faces internes de l'élément 1. Sur la figure 5, l'élément 1 est destiné à former un ski à structure en sandwich, et comprend également, sur sa face inférieure ou face interne, un film solide dit "compatibilisant" 9. De même que sur un premier élément 1 ou sous-ensemble supérieur de ski, on peut prévoir un film dit "compatibilisant" 90 sur la face supérieure ou face interne d'un élément 2 destiné à former le sous- ensemble inférieur du ski La figure 6 représente la structure d'un tel élément 2, comprenant les carres inférieures 10 et 11 en acier, la semelle inférieure 12 en polyéthylène, et un élément de renfort inférieur 80 L'élément inférieur 2 peut également être réalisé par pressage à chaud ou formage à chaud, le film compatibilisant 90 pouvant être en polyuréthane ou en copolyamide ou en ABS, l'élément inférieur de renfort 80 pouvant être formé d'une nappe textile préimprégnée de résine thermodurcissable ou thermoplastique ou d'un renfort acier ou aluminium ou métal amorphe. Après formation des premier et second éléments, on dispose ces premier et second éléments dans un moule d'injection, comme le représente la figure 7 Le moule d'injection comprend une coque inférieure 13 et une coque supérieure 14 formant un logement interne dans lequel sont insérés le premier élément 1 et le second élément 2 du ski Ainsi disposés, le premier élément 1 et le second élément 2 forment une enceinte fermée dont la face interne est formée par la face interne 3 du premier élément 1 et la face interne 4 du second élément 2, faces formées par les films dits "compatibilisants" 9 et 90 On injecte alors dans l'espace intérieur les constituants d'une mousse durcissable 15 pour remplir ledit espace intérieur On peut, par exemple, injecter des isocyanates et des composés polyhydroxylés, afin de préparer une mousse de polyuréthane En alternative, on peut injecter les composés d'une mousse 15 phénolique Pendant l'injection et l'expansion de la mousse 15 dans l'espace intérieur, la mousse 15 vient au contact des films 9 et 90 qui constituent un écran entre ladite mousse 15 et les renforts 8 et 80. La mousse 15 adhère parfaitement aux films 9 et 90. Pendant le durcissement de la mousse 15, la réaction est généralement exothermique L'élévation de température qui en résulte peut être utilisée pour compléter la réticulation des renforts 8 et 80, et contribue à réactiver les films 9 et 90 pour promouvoir l'adhérence entre les films et la mousse. Si nécessaire, un complément d'apport de chaleur est assuré de l'extérieur, pour échauffer l'ensemble pendant une durée et selon une température suffisantes pour assurer une réticulation et un collage complets des éléments. On peut ensuite démouler, et la structure de ski est ainsi assemblée, par exemple telle que représentée sur la figure 8. La figure 9 représente une variante de la présente invention dans laquelle le renfort supérieur 8 est limité à une plaque supérieure en contact avec le dessus du ski 7 Ainsi, le film peut ne couvrir que la surface du renfort 8 et la mousse vient adhérer sur les côtés du dessus du ski 7. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisa- tion qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendica- tions ci-après. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'un ski injecté, comprenant une étape d'injection des constituants d'une mousse durcissable, d'expansion et de durcissement de ladite mousse durcissable, entre au moins un premier élément ( 1) et un second élément ( 2), caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape préalable au cours de laquelle on réalise le premier élément ( 1) par la succession des opérations suivantes: prévoir un film solide ( 9) à base de polymères présentant de bonnes propriétés d'adhésion avec la mousse durcissable ( 15) lors de l'étape ultérieure d'injection, prévoir ledit premier élément ( 1) sous forme d'un substrat dont la face interne est formée d'une nappe textile de renfort ( 8) préimprégnée d'une résine thermodurcissable ou d'une résine thermoplastique, ou d'un renfort métallique, disposer ledit film solide ( 9) sur ladite face interne de premier élément ( 1), pour recouvrir ledit renfort métallique ou ladite nappe textile de renfort ( 8) préimprégnée d'une résine thermodurcissable ou d'une résine thermoplastique, former à chaud et sous pression le film ( 9) et le premier élément ( 1) pour faire adhérer le film ( 9) au premier élément ( 1), de sorte que, pendant l'étape ultérieure d'injection, le film solide ( 9) constitue un écran entre la mousse durcissable ( 15) et la nappe textile de renfort ( 8) préimprégnée ou le renfort métallique, et, après injection et durcissement, la mousse ( 15) adhère parfaitement au film ( 9) et au premier élément ( 1). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe textile de renfort ( 8) est préimprégnée d'une résine thermo- durcissable humide ou partiellement réticulée choisie dans le groupe constitué par les polyesters, les époxydes, les polyuréthanes. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la nappe textile de renfort ( 8) est à base de fibres tissées ou non tissées en verre, en carbone ou en Kevlar. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe textile de renfort ( 8) est préimprégnée d'une résine thermo- plastique choisie dans le groupe constitué par les polyamides, les polycarbonates, les PEI (Polyéther Imide). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le renfort métallique est choisi parmi les acier, alliage d'aluminium ou métal amorphe. 6 Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la nappe textile de renfort ( 8) est à base de fibres tissées ou non tissées en verre ou en carbone. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un film solide ( 9, 90) est prévu sur les faces internes ( 3, 4) de l'un et l'autre des premier ( 1) et second ( 2) éléments. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le film solide ( 9) est en polyuréthane. 9 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le film solide ( 9) est en ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le film solide ( 9) est un copolyamide. 11 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le film ( 9) est multicouche. 12 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le film solide ( 9) présente une épaisseur comprise entre un et dix dixièmes de millimètre. 13 Ski à structure composite, comportant au moins un premier ( 1) et un second ( 2) éléments solidarisés l'un à l'autre par un noyau en mousse ( 15) cellulaire, caractérisé en ce qu'un film de polymères ( 9) est présent à l'interface entre ladite mousse cellulaire ( 15) et l'un au moins desdits premier ( 1) et second ( 2) éléments, ledit élément ( 1, 2) étant au contact du film ( 9) par une couche ( 8) de renfort en résine armée de fibres. 14 Ski selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit film ( 9) est en élastomère polyuréthane thermoplastique. Ski selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit film est en ABS. 16 Ski selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que la couche de renfort ( 8) est à base d'une résine choisie dans le groupe constitué par les polyesters, époxydes, polyuré- thanes, polyamides, polycarbonates, PEI (Polyéther Imide).