Brevet FR2677918A1 — publié le 19921224

PROCEDE POUR LA FABRICATION D'UNE STRUCTURE MOULEE COM PLEXE COMPORTANT UN NOYAU DE MOUSSE EN MATIERE PLASTIQUE ET SKI OBTENU PAR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE. L'invention concerne un procédé pour la fabrication d'une structure moulée complexe, notamment d'un ski, constituée par un noyau de mousse en matière plastique. Elle se rapporte également aux skis réalisés de la sorte. Par "structure moulée complexe", on désigne une structure moulée comprenant soit . des éléments, notamment de rigidification et/ou de renfort, se présentant soit sous la forme de fil, de mèche, de nappe, d'étoffe, voire de plaque ; . des éléments de protection . des éléments mécaniques, tels que par exemple d'amortissement ou d'allègement . éventuellement d'au moins un élément de décora tion. On connait plusieurs procédés industriels pour réaliser de telles structures. Dans le document FR-A-2 553 669, on a décrit un procédé pour la fabrication de skis, qui consiste à placer dans chacune des deux empreintes du moule, respectivement un ensemble inférieur et un ensemble supérieur ménageant entre eux un intervalle, puis à injecter dans cet intervalle des réactifs destinés à réagir pour former une mousse qui s'expanse in situ jusqu'à venir plaquer les deux ensembles contre les parois du moule. Cette technique bien qu'exploitée, présente toutefois l'inconvénient que la poussée exercée lors de l'expansion de la mousse est souvent insuffisante. De la sorte, pour obtenir une poussée appréciable, il faut nécessairement faire appel à des mousses de polyuréthane à forte expansion, pouvant conduire à des mousses de forte densité, ce qui grève le prix de fabrication de ces skis et en augmente le poids. Dans le document JP-A-83-841044/50, on a décrit un procédé pour la fabrication de planches à voile ou de surfs, dans laquelle on assure le placage des enveloppes contre les parois du moule au moyen d'au moins une gaine insérée entre ces deux enveloppes, que l'on expanse par de l'air, puis que l'on retire, après polymérisation des enveloppes, pour enfin injecter de la mousse dans l'es- pace ainsi ménagé. Cette technique, bien adaptée à la fabrication des planches à voile, n'est malheureusement pas adaptée à la fabrication automatique des skis, car elle nécessite de gonfler une gaine que l'on retire ultérieurement, ce qui est long et délicat avec des structures de faibles dimensions et minces aux extrémités, comme le sont les skis, notamment les spatules de ski (voir aussi DE-B-1 220 770). Dans le document EP-A-0430824 du Demandeur, on a décrit un procédé du type en question, dans lequel on insère entre les deux ensembles une gaine tubulaire étirable dans laquelle on injecte ensuite les réactifs formant la mousse. Cette technique donne de bons résultats. Toutefois, avec des qualités de mousse de moindre densité, la poussée est jugée parfois insuffisante pour assurer un bon placage des éléments contre les parois. Il s'ensuit que là encore, il faut trop souvent faire appel à des polyuréthanes à forte expansion, donc coûteux et denses. L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise un procédé perfectionné du type en question qui soit plus facile à mettre en oeuvre, permette de réduire la durée du cycle de formation, notamment sur une chaine automatisable, permette de faire appel à des mousses à moins forte expansion, donc moins coûteuses, et par là conduisent à des structures moulées, moins denses, réalisant des skis plus légers et moins coûteux. Ce procédé pour la fabrication d'une structure moulée complexe, constituée par un noyau de mousse en matière plastique, et sur sa périphérie, par un ensemble de deux demi-enveloppes, respectivement supérieure et inférieure, qui consiste AI à déposer dans un moule un premier ensemble destiné à former la demi-enveloppe inférieure ; B/ à déposer dans ce même moule un second ensem ble, destiné à former la demi-enveloppe supé rieure CI à fermer le moule de manière étanche D/ à injecter entre ces deux ensembles des réac tifs destinés à réagir pour former une mousse qui s'expanse in situ ; E/ à refroidir le contenu du moule ;; F/ et enfin, à ouvrir le moule pour retirer la structure moulée complexe obtenue, se caractérise - en ce que le premier et le second ensembles sont déformables et étanches à l'air et définissent entre eux, après fermeture du moule, une chambre étanche fermée, dans laquelle, avant l'injection des réactifs destinés à former la mousse, on injecte un fluide sous pression jusqu'à venir plaquer ces deux ensembles contre les parois du moule - puis en ce que, de manière connue, on injecte ensuite selon l'étape D, dans la chambre étanche ainsi définie, les réactifs destinés à former la mousse. En d'autres termes, l'invention consiste tout d'abord, dans un premier temps, à plaquer par un fluide sous pression les deux ensembles étanches contre les parois du moule, puis dans un deuxième temps, à remplir la chambre étanche ainsi définie par la mousse qui s'expanse et vient parfaire le placage contre les parois et assurer l'adhésion contre les ensembles. Avantageusement, en pratique - les ensembles déformables sont rendus étanches par l'incorporation d'au moins un élément approprié, tel qu'un film ou une gaine ; - le premier et le deuxième ensembles sont constitués par un empilement comportant au moins une couche de renfort textile imprégné d'une résine adhésive ; - ce film est disposé sur les deux faces en regard respectivement du premier et du second ensembles, du moins lorsqu'ils sont placés dans le moule - ce film est un film thermofusible dans les conditions opératoires ultérieures ; - ces deux films forment une gaine tubulaire - dans une première forme d'exécution, la gaine peut être réalisée en un matériau étirable visco-élastique ;; - dans une seconde forme de réalistion, elle peut être réalisée en une colle réactivable qui, sous l'effet de la température, se ramollit et fond pour s'insérer dans chacun des ensembles ; - dans une troisième forme de réalisation, la gaine est constituée d'un film de colle thermodurcissable qui, dans un premier temps, assure l'étanchéité vis-à-vis du fluide injecté, et puis dans un deuxième temps, se ramollit et s'insère dans chacun des ensembles ; - le fluide injecté est de l'eau sous pression ou un des réactifs destiné à réagir pour former la mousse - le fluide injecté est un gaz comprimé, notamment de l'air comprimé à une pression de 5 à 15 bars ;; - le gaz comprimé injecté est chauffé, notamment à une température voisine de celle du moule, c'est-à-dire de l'ordre de 50 à 60 C, ce qui permet avantageusement d'accélérer le ramollissement des ensembles et par là de faciliter leur déformation, donc leur meilleur placage contre les parois du moule, et ce qui permet également de faciliter l'amorce de la polymérisation des constituants d'imprégnation des ensembles ; - le gaz injecté peut être chassé de la chambre par l'expansion de la mousse. L'invention se distingue de l'état antérieur de la technique par le fait que c'est le fluide qui dorénavant plaque les ensembles contre les parois et non plus la mousse lors de son expansion. Cela permet d'obtenir une meilleure poussée, donc un meilleur placage contre les parois. La mousse ne sert dorénavant plus qu'à une fonction de remplissage et non plus de poussée, ce qui permet de faire appel à une gamme de mousses beaucoup plus large, notamment de plus faible poussée et par voie de conséquence de plus faible densité, ce qui non seulement allège les skis réalisés de la sorte, mais en diminue le coût. Avantageusement, la densité de la mousse du noyau est comprise entre 100 et 300 kg au mètre cube. Comme l'injection de la mousse se fait dans une chambre déjà élargie, la mousse, lors de son expansion, pénètre plus facilement dans tous les recoins de la chambre préparée de la sorte. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent à l'appui des figures annexées. La figure 1 représente une coupe transversale d'un moule pour la fabrication de skis une fois chacun des deux ensembles mis en place. La figure 2 est une coupe transversale du même moule une fois les éléments plaqués contre les parois. La figure 3 est une représentation en section d'un ski conforme à l'invention. Exemple 1 Dans un moule pour la fabrication de skis comprenant deux demi-moules (1) et (2), respectivement inférieur et supérieur, définissant entre elles un plan de joint (3) et un entrefer (4), on dispose sur le fond (5) de l'empreinte inférieure (1), respectivement une semelle (6) bordée à chacune de ses extrémités par des carres (7,7'), et sur le dessus, un premier élément (8) de rigidification pré-encollé, par exemple en un alliage d'aluminium au zinc-magnésium commercialisé par CEGEDUR PECHINEY sous la dénomination "ZICRAL", revêtu à son tour d'une nappe textile pré-imprégnée (9) d'une résine époxy. Ces éléments (6,8,9) forment un premier ensemble étanche (10), qui repose sur le fond (5) du moule et précisément de l'empreinte inférieure (1). Sur ce premier ensemble, on positionne un second ensemble désigné par la référence générale (20), qui ménage avec le premier ensemble un espace et plus précisément un volume désigné par la référence générale (30). Le second ensemble comporte de bas en haut un tissu préimprégné de résine époxy (12), analogue à (9), collé à une feuille de résine ABS décorée (13), susceptible de glisser à ses extrémités en l'entrefer (4). La feuille ABS (13) est revêtue à son tour d'un élément thermoplastique de finition (14) également encollé, participant à l'étanchéité de l'ensemble. Le second ensemble (20) étant positionné, et ménageant une petite chambre (30), on ferme le moule. Selon une première caractéristique de l'invention, dans cette chambre fermée étanche (30), on injecte par une extrémité du moule de l'air à température ambiante et à une pression de dix bars. Le moule, c'est-à-dire les deux empreintes (1) et (2), sont maintenues de manière connue en température, par exemple à 50 C. On maintient la pression de l'air injecté pendant deux minutes environ. Cette pression fait monter le second ensemble (20) contre les parois respectivement (15), (16) et (17) du moule. Par ailleurs, lorsque l'ensemble (20) étanche, arrive au contact de ces parois (15,16,17), qui sont chaudes, les résines d'imprégnation se ramollissent, ce qui facilite un contact plus étroit avec les parois et une meilleure mise en forme. On injecte ensuite dans la nouvelle chambre (31) (figure 2) formée, les agents réactifs de la mousse de polyuréthane de remplissage, en l'occurrence un polyol et un isoc#anate, qui au contact l'un de l'autre, réagissent et s'expansent in situ. En s'expansant, cette mousse désignée par la référence générale (32), vient remplir toute la chambre (31) préalablement formée. Simultanément à l'injection des réactifs, on ouvre un ou plusieurs évents prévus à cet effet, pour permettre à l'air injecté et formé pendant l'expansion de s'évacuer sous l'effet de la pression de la mousse en expansion. On laisse alors se polymériser pendant cinq minutes environ. De manière connue, on refroidit le moule (1,2) et après ouverture, on retire la structure moulée complexe obtenue, c'est-à-dire le ski. On obtient ainsi un ski en forme, à champ incliné, comprenant dans sa partie inférieure un premier ensemble, et sur la partie supérieure un deuxième ensemble (20), dont tout le volume est rempli par une mousse (32) légère. Exemple 2 : On répète l'exemple précédent, mais en injectant non plus de l'air à température ambiante, mais de l'air toujours sous pression (dix bars), mais à une température de 500C voisine de celle du moule. Cette température accélère le ramollissement des éléments imprégnés, ce qui favorise la déformation des ensembles (10,20) et permet même de réduire le temps de maintien de l'air sous pression de deux à une minute. Exemple 3 On répète l'exemple 1, en intercalant dans la chambre primaire (30) une gaine tubulaire thermofusible et étirable, disposée à plat dans cette chambre primaire (30), de manière à parfaire le placage contre les parois et faciliter l'adhésion ultérieure de la mousse (32) contre les ensembles (10,20). Cette forme de réalisation permet de supprimer toutes les parties du collage contre le renfort (12) et le décor (13,14). Le procédé selon l'invention présente de nombreux avantages par rapport à ceux énumérés dans le préambule. On peut citer - la simplicité de mise en oeuvre ; - la possibilité d'être facilement automatisable ; - la nécessité de faire appel seulement à des constituants classiques, donc à des investissements raisonnables ; - la possibilité d'utiliser une gamme très étendue de mousses, ce que l'on ne savait faire jusqu'alors, même de faire appel à des mousses à faible expansion et à faible densité, ce qui se traduit par une économie substantielle et un allègement du produit fini ; - enfin, la possiblité d'obtenir une excellente répartition de la mousse dans toutes la structure. Ce procédé peut être utilement mis en oeuvre pour la fabrication de toutes structures moulées complexes, notamment pour la fabrication de skis. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour la fabrication d'une structure moulée complexe, constituée par un noyau de mousse en matière plastique (32), et sur sa périphérie, par une enveloppe formée de deux ensembles (10,20), respectivement inférieur (10) et supérieur (20), qui consiste AI à déposer dans un moule (1,2) un premier en semble (6,8,9) destiné à former l'enveloppe inférieure ; B/ à déposer dans ce même moule un second ensemble (12,13,14) destiné à former l'enveloppe supé rieure ; CI à fermer le moule (1,2) de manière étanche ; D/ à injecter entre ces deux ensembles (10,20) des réactifs destinés à réagir pour former une mousse qui s'expanse in situ E/ à refroidir le contenu du moule ; FI et enfin, à ouvrir le moule pour retirer la structure moulée complexe obtenue, caractérisé :: - en ce que le premier (10) et le second (20) ensembles sont déformables et étanches à l'air, et définissent entre eux, après fermeture du moule, une chambre étanche fermée dans laquelle, avant l'injection des réactifs destinés à former la mousse, on injecte un fluide sous pression jusqu'à venir plaquer ces deux ensembles contre les parois du moule - puis en ce que, de manière connue, on injecte ensuite selon l'étape D, dans la chambre étanche (30) ainsi définie, les réactifs destinés à former la mousse (32). 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide injecté est de l'eau sous pression. 3/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide injecté sous pression est un des réactifs de formation de la mousse. 4/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide injecté est un gaz comprimé. 5/ Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fluide injecté est de l'air comprimé est in jecté sous une pression de cinq à quinze bars. 6/ Procédé selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le gaz comprimé injecté est chauffé. 7/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux ensembles périphériques (10,20) sont constitués par un empilement comportant au moins une couche de renforts (9,12) textile, pré-imprégnée d'une résine adhésive. 8/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les faces en regard des premier et second ensembles (10,20) placés dans le moule (1,2), comportent un film thermofusible dans les conditions opératoires ultérieures. 9/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les faces en regard des premier et second ensembles (10,20) placés dans le moule (1,2) comporte un film de colle thermodurcissable dans les conditions opératoires ultérieures. 10/ Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deux films thermofusibles forment une gaine tubulaire. 11/ Ski obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 9. 12/ Ski obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la densité du noyau est comprise entre 100 et 350 kg au mètre cube.