Brevet FR2673570A1 — publié le 19920911

La présente invention concerne un procédé pour la réalisation d'éléments tubulaires présentant des qualités de flexion et de résistance à l'écrasement et aux couples de torsion et constitués de fibres résistantes liées par de la résine synthétique, entrelacées pour constituer des couches ne pouvant délaminer ainsi que les éléments tubulaires ainsi obtenus. Quoique non exclusivement, elle est particulièrement appropriée à être mise en oeuvre pour la réalisation des éléments tubulaires formant des manches de clubs de golf, des tubes pour cadres de bicyclette, des brins de cannes à pêche, des arbres de transmission, etc. f!n sait cue pour wéaliser ce tels éléments, on met en oeuvre p-=ncipa ement deux types de procédé. Dans le premier, sur un mandrin dont la surface extérieure correspond à la surface intérieure de l'élément à obtenir, on dispose des mèches de fibres de direction longitudinale, imprégnées de résine synthétique thermodurcissable et réparties uniformément autour dudit mandrin, puis sur ces mèches de fibres longitudinales, on enroule en hélice d'autres mèches de fibres synthétiques, également imprégnées de résine thermoourcissable. Ainsi, après durcissement de la résine, les fibres longitudinales donnent les propriétés de flexion audit élément, tandis que les fibres en hélice confèrent audit élément la résistance à l'écrasement.Ce procédé présente un double inconvénient, d'une part en ce qui concerne la mise en place des fibres longitudinales sur le mandrin qui est délicate car ces fibres ont tendance à glisser, et d'autre part, du fait que les couches de mèches superposées, lorsque la résine qui les imprègne est polymérisée, ont tendance à se délaminer sous les efforts de torsion et de flexion répétés. Le second procédé consiste à enrouler sur un tel mandrin une ou plusieurs bandes de tissu de fibres résistantes constitué de mèches de fibres disposées en trame et d'autres disposées en channe, de façon que les mèches d'une espèce soient longitudinales et celles de l'autre espèce soient transversales. Dans les éléments ainsi obtenus, la résistance aux efforts de flexion est due aux fibres qui se trouvent disposées longitudinalement, tandis que la résistance à l'écrasement est procurée par les fibres transversalement enroulées dans des plans orthogonaux à l'axe dudit élément. Ce second procédé présente également des inconvénients. En effet, il est difficile de prédécouper exactement la bande de tissu à enrouler pour que les bords latéraux de celle-ci soient à l'aplomb rigoureux l'un de l'autre. En réalité, on fait généralement en sorte que le bord extérieur chevauche légèrement le bord intérieur. Il en résulte que les propriétés mécaniques de l'élément obtenu ne sont pas isotropes autour de l'axe de celui-ci. Le long de la génératrice sur laquelle se chevauchent lesdits bords latéraux de la bande de tissu, l'élément tubulaire présente une plus grande rigidité. Ainsi, la rigidité du manche de club de golf (flex) ou l'action de la canne à pêche ne peuvent pas être identiques dans toutes les directions autour de l'axe de ceux-ci.Par ailleurs, les couches de tissu superposées, lorsque la résine qui les imprègne est polymérisée, ont tendance à se délaminer sous les efforts de torsion et de flexion répétés. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients des méthodes connues rappelées ci-dessus. A cette fin, selon l'invention, le procédé pour la réalisation d'un élément tubulaire présentant des qualités de flexion et de résistance au délaminage, à la torsion et à l'écrasement, selon lequel on enroule des mèches de fibres résistantes imprégnées de résine synthétique durcissable sur un mandrin, est remarquable en ce qu'on alterne sur ledit mandrin des premiers enroulements en hélice à spires non jointives de telles mèches de fibres, d'une première extrémité dudit mandrin à l'autre, avec des seconds enroulements en hélice à spires non jointives desdites mèches de fibres, de cette autre extrémité du mandrin vers la première, jusqu'à obtenir un entrelacs de mèches de fibres hélicoïdales croisées recouvrant la totalité de la surface dudit mandrin. Ainsi, dans l'élément tubulaire ainsi obtenu, les qualités de flexion sont données par lesdits enroulements hélicoïdaux croisés et, pour accroltre la rigidité de l'élément, il est avantageux que les spires desdits enroulements, espacées les unes des autres, soient orientées le plus près possible de l'axe du mandrin, ce qui implique que le pas d'enroulement soit le plus grand possible. Par ailleurs, on voit q#ue grâce aux nombreux points de croisement des enroulements hélicoïdaux croisés, la résistance à l'écrasement et au délaminage dudit élément tubulaire de l'invention est très élevée. On voit de plus qu'a cause de leur nombre élevé, ces joints de croisement permettent d'augmenter la vitesse de bobinage.En effet, en cours de bobinage, chaque point de croisement forme un point d'accrochage pour la mèche en cours de dépôt, de sorte que celle-ci est empêchée de glisser sur le mandrin et que la vitesse de dépôt peut donc être élevée. On remarquera que le procédé selon l'invention permet de faire varier à volonté les qualités de flexion et/ou de résistance à l'écrasement d'un tel élément tubulaire. En effet, il est possible d'agir sur le pas desdits enroulements, soit pendant un enroulement dans un sens déterminé, soit entre deux enroulements consécutifs de sens opposés. De plus, il est possible d'utiliser successivement des mèches de fibres de qualités mécaniques (ou de couleurs) différentes. Bien entendu, il est également possible de jouer avec le nombre desdits enroulements croisés superposés. Toutefois, dans des modes de réalisation préférés : - le pas d'enroulement desdites mèches de fibres constituant lesdits premiers enroulements est constant et le même pour tous lesdits premiers enroulements - le pas d'enroulement desdites mèches de fibres constituant lesdits seconds enroulements est constant et le même pour tous lesdits seconds enroulements ; et - le pas des premiers et des seconds enroulements est le même. Ainsi, selon l'invention, on obtient un élément tubulaire présentant des qualités de flexion et de résistance au délaminage et à l'écrasement et constitué par des fibres résistantes enrobées de résine synthétique, remarquable en ce qu'il est constitué par un entrelacs de mèches de fibres hélicoïdales croisées formant une surface tubulaire sans lacune. Un tel élément peut notamment former un manche de club de golf, un arbre de transmission, les brins d'une canne à pêche sauf éventuellement le scion constituée, de façon connue, d'une pluralité de tels brins assemblables les uns au bout des autres. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments identiques ou semblables. Les figures la et 1j illustrent plusieurs étapes successives du procédé selon l'invention, dans un exemple de mise en oeuvre particulier. La figure 2 montre une portion agrandie de la surface extérieure de l'élément obtenu par la mise en oeuvre du procédé des figures la à lj, cette portion de surface étant supposée développée. La figure 3 illustre, en vue semblable à la figure 2, une variante de réalisation, dont le pas d'enroulement est différent. Dans l'exemple de mise en oeuvre particulier# du procédé conforme à l'invention, illustré par les figures la à 1j, on commence par enrouler en hélice, sur un mandrin cylindrique ou conique 1 dtaxe X-X; une ou plusieurs mèches 2 de fibres résistantes enrobées de résine synthétique durcissable (figure la). Cet enroulement est par exemple effectué de la gauche vers la droite de la figure et le pas d'enroulement est grand par rapport à la largeur de la mèche 2, de sorte que les spires sont espacées.Ensuite, dans une seconde étape (voir la figure 'lob), on poursuit l'enroulement en hélice, sur le mandrin 1 portant les mèches 2, une ou plusieurs mèches 3 de fibres résistantes enrobées de résine synthétique, cet enroulement étant alors réalisé de la droite vers la gauche de la figure, également avec un grand pas d'enroulement. Les enroulements hélicoïdaux 2 et 3 sont donc croisés. La troisième étape du procédé (figure 1c) consiste à enrouler en hélice sur le mandrin 1 portant maintenant les enroulements 2 et 3, et de la gauche vers la droite, une ou plusieurs mèches 4 de fibres résistantes enrobées de résine synthétique. Cet enroulement 4 est donc de même sens que l'enroulement 2, mais il est décalé par rapport à celui-ci de façon à ne pas lui être superposé. Ensuite (figure 1d) au moins une mèche 5 est enroulée en hélice, de la droite vers la gauche, sur le mandrin 1 et les enroulements précédents 2 à 4. L'enroulement hélicoïdal 5 est de même sens que l'enroulement 3, mais est décalé par rapport à celui-ci. Le processus d'enroulement se poursuit de façon identique avec une alternance d'enroulements hélicoïdaux 6,8,#io (voir les figures le,ig et li), de gauche à droite et d'enroulements hélicoïdaux 7,9,11 (voir les figures if, 1h et lj) de droite à gauche, ces enroulements croisés étant réalisés à l'aide de mèches de fibres résistantes enrobées de résine synthétique durcissable. Comme l'illustrent les figures li et lj pour les enroulements 2 et 10, d'une part, et 3 et 11, d'autre part, il arrive un moment où un enroulement postérieur (10,11) vient à chevaucher ou à se disposer de façon jointive par rapport a un enroulement antérieur (2,3). Ainsi, si l'on poursuit l'alternance des enroulements croisés au-delà de l'étape représentée par la figure lj, on bouche-la totalité des ouvertures des mailles-12 délimitées par les enroulements antérieurs et on obtient une enveloppe de fibres résistantes sans lacune, constituée d'un entrelacs de fibres hélicoïdales croisées. Suivant l'angle d'inclinaison des spires desdits enroulements par rapport à l'axe du mandrin, on obtient une enveloppe dont la surface peut présenter l'aspect de la figure 2 ou de la figure 3 (en développée). Bien entendu, le processus décrit ci-dessus peut être continu, la même mèche de fibres étant utilisée pour former les différents enroulements, des deux sens. On peut également entrelacer des mèches de nature ou de caractéristiques différentes. Sur les figures, on a supposé que le pas des enroulements 2,14,6,3,10,... est constant et le même pour tous lesdits enroulements . le pas des enroulements 3,5,7,9,11,... est constant et le même pour tous lesdits enroulements . le pas des enroulements 2,14,6,8,10... et celui des enroulements 3,5,7,9,11,... sont identiques. Il va de soi que l'on pourrait faire varier de toute façon désirée ces différents pas, notamment pour obtenir toute caractéristique mécanique de flexion et/ou de résistance à l'écrasement pour l'élément tubulaire à réaliser. REVENDICATIONS 1- Procédé pour la réalisation d'un élément tubulaire présentant des qualités de résistance au délaminage, à la flexion, à la torsion et à l'écrasement, selon lequel on enroule des mèches de fibres résistantes imprégnées de résine synthétique durcissable sur un mandrin, caractérisé en ce qu on alterne sur ledit mandrin (1) des premiers enroulements en hélice à spires non jointives de telles mèches de fibres, d'une première extrémité dudit mandrin à l'autre ( enroulement 2,4,6,8,10,...), avec des seconds enroulements en hélice à spires non jointives desdites mèches de fibres, de cette autre extrémité du mandrin vers la première ( enroulements 3,5,7,9,11,...), jusqu'à obtenir un entrelacs de mèches de fibres hélicoïdales croisées recouvrant la totalité de la surface dudit mandrin (1). 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pas desdits enroulements est grand par rapport à la largeur desdites mèches. 3- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pas d'enroulement desdites mèches de fibres constituant lesdits premiers enroulements est constant et le même pour tous lesdits premiers enroulements. 4- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pas d'enroulement desdites mèches de fibres constituant lesdits seconds enroulements est constant et le même pour tous lesdits seconds enroulements. 5- Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le pas d'enroulement desdites mèches de fibres constituant lesdits premiers et seconds enroulements est constant et le même pour tous. 6- Procédé selon le revendication 1, caractérisé en ce que le pas d'enroulement desdites mèches de fibres constituant lesdits premiers enroulements est variable d'un tel enroulement à un autre. 7- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pas d'enroulement desdites mèches de fibres constituant lesdits seconds enroulements est variable d'un tel enroulement à l'autre. 8- Elément tubulaire présentant des qualités de résistance au délaminage, à la flexion, à la torsion et à l'écrasement et constitué par des fibres résistantes enrobées de résine synthétique, caractérisé en ce qu'il est constitué par un entrelacs de mèches de fibres hélicoïdales croisées formant une surface tubulaire sans lacune. 9- Elémént tubulaire selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il forme un manche de clab de golf constitué par un entrelacs de mèches de fibres hélicoïdales croisées formant une surface tubulaire sans lacune. 10- Eléments tubulaires selon la revendication 8, caractérisés en ce qu'ils forment des brins qui assemblés les uns aux bouts des autres, forment une canne à pêche, caractérisée en ce que lesdits éléments1 sauf éventuellement le scion sont constitués par un entrelacs de mèches de fibres hélicoïdales croisées formant une surface tubulaire sans lacune. 11- Elément tubulaire selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il forme un tube de cadre de bicyclette constitué par un entrelacs de mèche de fibres hélicoïdales croisées formant une surface tubulaire sans lacune. 12- Elément tubulaire selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il forme un arbre de transmission constitué par un entrelacs de mèches de fibres hélicoïdales croisées formant une surface tubulaire sans lacune.