Brevet FR2691638A1 — publié le 19931203

STRUCTURE MOULEE COMPLEXE ET SKI INTEGRANT UNE TELLE STRUCTURE. L'invention concerne une structure moulée complexe, intégrant une âme en un matériau allégé, tel que bois, mousse polyuréthane, mousse acrylique, nid d'abeille, et plus particulièrement destinée à la fabrication de skis. Une structure moulée complexe est de manière connue désignée comme étant une structure moulée comportant au moins des éléments de renfort et/ou de rigidification, situés de part et d'autre de l'âme centrale, pouvant être éventuellement associés à des éléments mécaniques d'amortissement, voire de protection et de décor. On connaît de nombreux procédés susceptibles de permettre la réalisation de telles structures. Parmi ceux-ci, il en est un de plus en plus couramment employé, qui consiste à utiliser la pression provoquée par l'expansion d'un matériau moussant, et notamment une mousse polymérisable, afin d'obtenir le placage des différents éléments entrant dans la constitution de cette structure contre les parois intérieures d'un moule en forme (voir par exemple FR-A-2 553 669). On utilise en général comme élément de rigidification et/ou de renfort des matériaux textiles se présentant sous la forme de nappe ou de plaque, avantageusement pré-imprégnés de résine sans solvant, qui lors de la réalisation de la structure, développent des propriétés adhésives notamment au contact du noyau central réalisé en matériau moussant. Ces derniers temps, on observe une certaine évolution notamment au niveau de la forme des skis, qui tendent à présenter d'une part une section non régulièrement rectangulaire, et d'autre part un décor enveloppant s'étendant d'une carre à l'autre, supporté par une coque. Cette évolution se traduit également au niveau des techniques proprement dites de moulage. En effet, parmi ces dernières, on recherche tout d'abord un moulage propre notamment par l'utilisation de renforts fibreux pré-imprégnés de résine, donc secs, manipulables et non pégueux, facilitant de la sorte l'automatisation de l'opération de moulage. De telles techniques permettent ainsi d'obtenir un ski démoulé limitant les opérations de finition du ski particulièrement longues, fastidieuses et qui requièrent un personnel nombreux et qualifié. En effet, ces opérations de finition se bornent dorénavant à un ébarbage latéral et une finition de la semelle. Néanmoins, on s'est aperçu que bien que satisfaisant quant au caractère "propre" de tels procédés de fabrication, les produits obtenus ne répondaient pas systématiquement aux critères exigés en terme de qualité et de fiabilité, notamment au niveau des propriétés mécaniques et d'adhérence des différents éléments entrant dans la constitution de ces skis. Ainsi, il n'est pas rare d'observer une fuite de résine de pré-imprégnation des nappes pré-imprégnées au niveau du décor, affectant de manière rédhibitoire celui-ci et partant augmentant le risque de produire des défauts. A contrario, on a pu constater quelque fois une insuffisance de fluage de la même résine de pré-imprégnation au niveau des zones de contact des nappes entre-elles, notamment supérieure et inférieure, et généralement au niveau des bords latéraux du ski, conduisant de fait à des défauts d'adhérence, affectant les propriétés mécaniques générales du ski. En outre, on a pu observer que l'orientation des éléments constitutifs des nappes textiles de renfort pouvait avoir une incidence également au niveau de ses propriétés mécaniques, et notamment dans le cadre d'un ski, au niveau des résistances aux contraintes en flexion. Or à ce jour, on ne connaît pas de ski ou de structure moulée complexe susceptible de permettre d'obtenir des propriétés mécaniques différenciées des renforts en fonction de leur "lieu d'implantation" dans la structure finale. L'invention a pour objet de pallier ces différents inconvénients. Elle entend proposer une structure moulée complexe, et notamment un ski, de fabrication aisée, limitant les phases de finition, et présentant des éléments de renfort à propriétés mécaniques différenciées. Cette structure moulée complexe, comprenant une âme centrale réalisée in situ en une résine moussante polymérisable injectée entre deux demienveloppes, respectivement supérieure et inférieure, l'une au moins des demienveloppe comportant au moins une nappe textile de renfort pré-imprégnée d'un résine thermodurcissable sans solvant, se caractérise en ce que ladite nappe textile de renfort comprend différentes portions de contexture et/ou de grammage, et/ou de taux d'imprégnation de résine différents. Par contexture, il faut entendre l'agencement, le mode d'assemblage, l'orientation, la répartition de grammage des éléments, et notamment des fibres ou fils entrant dans la constitution de tous les textiles connus, et notamment, les articles tissés, tricotés, cousus, tricotés-cousus ou tressés. En d'autres termes, l'invention consiste non plus à faire appel à un élément textile de renfort unique, mais au contraire, à utiliser un tel élément textile de renfort pluri-composant, constitué lui-même par plusieurs éléments textiles de contexture, et/ou de grammage et/ou de taux d'imprégnation différents en fonction de son positionnement final dans la structure définitive. Selon une forme particulière de l'invention, cet élément textile de renfort comporte une portion principale s'étendant selon la dimension principale de la structure, présentant une orientation et un grammage privilégiés, par exemple chaîne parallèle à cette dimension principale, et deux portions latérales solidarisées de part et d'autre de la portion principale, présentant une contexture chaîne - trame de répartition de grammage différente, et notamment équilibrée, par rapport à la portion principale. Selon cette même forme de réalisation, les portions latérales présentent un taux d'imprégnation supérieur à la partie centrale. Par taux d'imprégnation, on définit le rapport de la masse de résine sur la totalité masse de résine associée à la masse de renfort textile. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, les portions latérales sont asymétriques l'une par rapport à l'autre en termes de contexture et/ou de grammage, et/ou de taux d'imprégnation. Une telle variante peut trouver des applications dans la réalisation de skis, respectivement droit et gauche. Dans une autre variante d'exécution, les deux extrémités antérieure et postérieure de la portion principale sont constituées d'un élément textile de contexture, et surtout de taux d'imprégnation différents par rapport à ceux de ladite partie centrale. La solidarisation de ces différentes portions entre elles peut s'effectuer par couture, thermosoudure, voire collage, au niveau de leurs bords, voire avec un léger recouvrement. Dans certaines formes de réalisation de l'invention, on peut également prévoir l'injection de la résine moussante polymérisable constitutive de l'âme centrale de ladite structure au sein d'une gaine, préalablement mise en place dans le moule de fabrication, destinée à venir en contact des éléments de renfort (voir par exemple EP-A-0 430 824). Cette gaine, positionnée entre la résine moussante et les résines de préimprégnation des éléments de renfort, est destinée d'une part, à permettre l'utilisation de résines incompatibles entre elles ou au contraire présentant une trop grande affinité entre elles, et d'autre part, à permettre un placage optimum des éléments de renfort contre les parois internes du moule. Enfin, l'invention concerne un ski intégrant une telle structure, dans lequel le décor est préalablement mis en place sur une coque rigide, coque correspondand à la forme externe du ski et destinée à venir se plaquer contre les parois internes en forme du moule. Ce ski comporte des éléments textiles de renforts pluri-composants, à contexture, et/ou à répartition de grammage et/ou au taux d'impregnation differents en fonction de leur localisation dans la structure finale. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. La figure I est une représentation schématique en coupe d'un ski conforme à l'invention lors de son procédé de fabrication dans un moule. La figure 2 est une représentation schématique en coupe d'un élément de renfort supérieur du ski de la figure I. La figure 3 est une représentation schématique du développé de l'élément de renfort selon une autre forme de réalisation de l'invention. Les figures 4 et 5 sont des représentations analogues à celle de la figure 1, selon des variantes de l'invention. La figure 6 est une représentation schématique développée d'un élément de renfort selon une autre forme de réalisation de l'invention. La description qui suit concerne plus particulièrement un ski. Néanmoins, il va de soi que l'invention ne saurait se limiter à cette seule application. Dans le cadre de la réalisation d'un ski (1), telle que représentée en coupe sur la figure 1, on met en place dans un moule différents éléments entrant dans la constitution du ski, et notamment les carres métalliques (3) munies de leur ailette respective (15) dirigée vers l'intérieur de la structure, une semelle (2) typiquement réalisée en polyéthylène, un premier élément de renfort inférieur (4) par exemple constitué en un alliage métallique, tel qu'en ZICRAL (marque déposée PECHINEY), puis un second élément de renfort inférieur (5), l'ensemble (4) et (5) constituant la demi-enveloppe inférieure. Dans une variante de l'invention non représentée, on peut inverser l'empilement plaque en ZICRAL et élément inférieur (5), en fonction des caractéristiques mécaniques particulières recherchées. L'élément (5) est typiquement constitué d'une nappe textile de renfort pré-imprégnée d'une résine époxy sans solvant, laquelle se présente après un temps de mûrissement déterminé, sous forme non pégueuse, facilitant ainsi sa manipulation. Dans une autre variante, également non représentée, l'élément (5) peut être constitué de deux ou plusieurs nappes du type de celle décrite précédemment Préalablement à l'injection des constituants de la résine moussante polymérisable en vue de réaliser le noyau central du ski, on met en place la demi-enveloppe supérieure (7), constituée d'un élément textile de renfort, également pré-imprégné d'une résine epoxy sans solvant, ayant subi une phase de mûrissement, pour constituer ce que l'on appelle couramment un pré-imprégné. On positionne au dessus de cet élément (7) une coque préformée (6), préalablement revêtue d'un décor. On procède de manière connue à l'injection des constituants de la mousse de polyuréthane qui, s'expanse in situ pour former un noyau moussant (8) venant plaquer les différents éléments contre les parois du moule. Avantageusement, on positionne entre les deux demi-enveloppes inférieure et supérieure une gaine étanche, à l'intérieur de laquelle sont injectés les constituants de la mousse et ce, pour bien compartimenter la résine constitutive du noyau moussant (8) et les résines de pré-imprégnation epoxy des éléments (5) et (7). Selon une caractéristique fondamentale de l'invention, au moins l'élément de renfort supérieur (7) comporte plusieurs parties à savoir la partie centrale principale (14), telle que représentée sur la figure 2, s'étendant tout le long du ski et correspondant à la zone dudit élément venant se positionner au niveau de la partie supérieure du ski. Cette partie (14), dite "partie principale", est constituée d'une nappe textile présentant une armure à grammage priviligié en fils de chaîne parallèlement à la direction principale du ski, typiquement de 10 à 20 % de fils de trames par rapport à la masse totale de la nappe, et ce afin que le ski ainsi obtenu présente une meilleure résistance aux efforts en flexion, majoritairement rencontrés dans ce produit. Une telle nappe est par exemple décrite dans le document EP-A-0 193478. En outre, cette partie principale (14) est imprégnée selon un taux d'imprégnation voisin de 25%, correspondant au rapport de la masse de résine sur la somme de la masse de résine et de la masse des matériaux constitutifs de la nappe textile, typiquement des fibres de verre, de carbone, de polyaramides (KEVLAR: marque déposée), de polyéthylène. Selon l'invention, l'élément de renfort supérieur (7) comporte deux parties dites "secondaires", respectivement (9) et (10), dont d'une part, la contexture chaîne-trame est différente de celle de la partie principale (14), et par exemple présente un grammage équilibré, et d'autre part, présente un taux d'imprégnation supérieur à celui de ladite partie principale (14), et typiquement compris entre 30 et 35 %, selon la même définition de ce taux que celui donné précédemment Ces deux portions secondaires (9) et (10) sont solidarisées à la portion principale (14) au niveau de leurs bords, et ce, par exemple par couture, typiquement en point de chainette, mais également par thermosoudure, voire par collage. Dans une variante d'exécution, on peut prévoir que les portions secondaires recouvrent légèrement la partie principale.Ces deux parties secondaires (9) et (10) correspondent typiquement aux zones de la nappe textile de renfort supérieure destinées à venir se positionner parallèlement aux chants latéraux du ski. Dans une version encore plus évoluée de l'invention, les deux zones (12,13) externes par rapport aux zones latérales (9) et (10) présentent un taux d'imprégnation encore supérieur, typiquement voisin de 40 %, et ce, afin que lors de la réalisation de la structure et notamment lors de l'élévation de température due à l'exothermie de la réaction de polymérisation de la résine constitutive de l'âme centrale, la résine de pré-imprégnation de ces zones présente un fluage supérieur afin de favoriser les propriétés d'adhérence, notamment au niveau des ailettes (15) des carres (3), et, partant d'améliorer les propriétés mécaniques résultantes du ski. La nappe résultante constitue une couche de pré-imprégnation, constituée d'au moins deux tissus de grammage différents, de densité d'orientation de fils différente, et également de taux d'imprégnation différent. Cette couche peut être à empilage multiple, notamment double. Cette couche double peut avantageusement être localisée au niveau des zones soumises aux efforts les plus intenses, et typiquement au niveau (16) (voir figure 4) de la face supérieure du ski. De la sorte, cette nappe est à la fois plus facile à manipuler lors des phases de moulage, et développe des propriétés d'adhérence localisées aux lieux où cela est requis. En outre, cette nappe est relativement pauvre en résine en zone supérieure, procurant ainsi une vivacité améliorée du comportement du ski. En revanche, les deux éléments (9) et (10), et notamment leurs prolongements (12) et (13) sont plus riches en résine, présentent donc un fluage supérieur, et partant contribuent à un meilleur encrage des ailettes (15) des carres (3) dans la structure. Dans une variante d'éxécution de l'invention, les portions constitutives de la nappe textile supérieure correspondent aux surfaces développées de la partie supérieure du ski, telles que représentées schématiquement sur la figure 3. De manière connue, ces formes de développé ne constituent pas des lignes droites mais des courbes respectant la combinaison des différentes épaisseurs et largeurs. Enfin, dans une autre forme de réalisation illustrée à la figure 6, les deux extrémités antérieure (22) et postérieure (21) de la portion principale (14) sont constituées de textile de structures différentes et surtout de taux d'imprégnation différents afin de favoriser à ce niveau la cohésion tant au niveau du talon que de la spatule. Dans une variante de l'invention, représentée sur la figure 4, il y a inversion des éléments constitutifs de la demi-enveloppe inférieure. Ainsi, la plaque de Z;ICRAL vient en contact avec la nappe textile de renfort supérieure (7). De fait, il importe que les portions externes (12,13) présentent un taux d'imprégnation suffisant, typiquement supérieur à 35%, afin de permettre un fluage important de la résine de pré-imprégnation, pour induire un bon collage, et partant une bonne adhérence sur la plaque de ZICRAL. Dans une autre variante de l'invention, représentée à la figure 5, la nappe textile de renfort inférieure (5) présente également deux portions latérales externes (17,18) à taux d'imprégnation élevé. De la sorte, un fluage important de la résine de pré-imprégnation peut s'opérer lors de la phase d'exothermie, fluage qui permet outre un bon collage des ailettes (15) des carres (3), le collage avec la coque pré-décorée (6). De la sorte, la nappe textile supérieure de renfort (7) ne se prolonge pas jusqu'aux bords latéraux de la structure, l'adhérence de l'ensemble étant suffisant de par le fluage de la résine de pré-imprégnation de la nappe inférieure (5). On conçoit ainsi que la structure résultante allie à la fois des propriétés mécaniques améliorées, dûes principalement à l'utilisation de renforts textiles davantage adaptés aux contraintes auxquels ils sont soumis et aux fonctions qu'ils sont destinés à remplir, et un procédé de fabrication facilité, dans la mesure où l'on fait appel à une seule nappe pluri-composants de manipulation plus aisée. REVENDICATIONS 1/ Structure moulée complexe, comprenant une âme centrale (8) réalisée in situ en une résine moussante polymérisable injectée entre deux demienveloppes, respectivement supérieure (6,7) et inférieure (4,5), l'une au moins des demi-enveloppe comportant au moins un élément textile de renfort préimprégné d'un résine thermodurcissable sans solvant, caractérisée en ce que ledit élément textile de renfort (5,7) comprend différentes portions (9,10,12,13,14) de contexture et/ou de grammage, et/ou de taux d'imprégnation de résine différents. 2/ Structure moulée complexe selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément textile de renfort (7) comporte une portion principale (14) s'étendant selon la dimension principale de la structure, présentant un grammage privilégié en fils de chaîne parallèlement à cette dimension principale, et deux portions latérales (9,10) solidarisées de part et d'autre de la portion principale (14), présentant une contexture chaîne - trame de grammage différent 3/ Structure moulée complexe selon la revendication 2, caractérisée en ce que la contexture chaine-trame des portions secondaires (9,10) présente un grammage équilibré. 4/ Structure moulée complexe selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que les portions latérales (9,10) présentent un taux d'imprégnation supérieur à celui de la partie centrale (14). 5/ Structure moulée complexe selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que l'élément de renfort (7) comporte en outre des portions externes (12,13), solidarisées aux portions latérales (9,10), et présentant une armure différente et un taux d'impregnation supérieur à celui desdites portions latérales (9,10). 6/ Structure moulée complexe selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que les portions latérales (9,10) sont asymétriques l'une par rapport à l'autre en termes de contexture et/ou de grammage, et/ou de taux d'imprégnation. 7/ Structure moulée complexe selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que les deux extrémités antérieure (22) et postérieure (21) de la portion principale (14) sont constituées d'un élément textile de contexture et de taux d'imprégnation différents par rapport à ceux de ladite partie centrale (14). 8/ Structure moulée complexe selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la solidarisation de ces différentes portions entre elles s'effectue par couture, thermosoudure, ou collage, au niveau de l'un de leurs bords (il), avec ou sans un Iéger recouvrement. 9/ Structure moulée complexe, comprenant une âme centrale (8) réalisée in situ en une résine moussante polymérisable injectée entre deux demienveloppes, respectivement supérieure (6,7) et inférieure (4,5), l'une au moins des demi-enveloppe comportant au moins un élément textile de renfort préimprégné d'un résine thermodurcissable sans solvant, et dans laquelle la résine polymérisable constitutive de l'âme centrale (8) est injectée dans une gaine plastique étirable, mise en place dans le moule avant injection de laite résine polymérisable, caractérisée en ce que ledit élément textile de renfort (7) comprend différentes portions (9,10,12,13,14) de contexture, et/ou de grammage, et/ou de taux d'imprégnation de résine différents. 10/ Structure moulée complexe selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'élément textile de renfort (7) comporte une portion principale (14) s'étendant selon la dimension principale de la structure, présentant une densité privilégiée en fils de chaîne parallèlement à cette dimension principale, et deux portions latérales (9,10) solidarisées de part et d'autre de la portion principale (14), présentant une armure chaîne - trame de rapport différent, et un taux d'imprégnation supérieur à celui de la partie centrale (14), lesdites portions latérales étant solidarisées à la portion centrale (14) par collage, thermosoudure, ou couture, au niveau de l'un de leurs bords (11). 11/ Ski intégrant une structure moulée complexe selon l'une des revendications I à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un décor supérieur, préalablement mis en place sur une coque rigide (6) dont la forme correspond à la forme externe du ski, et destinée à venir se plaquer contre les parois internes du moule lors de sa réalisation.