Brevet FR2718271A1 — publié le 19951006

Instruments à vent de la famille des bois, en un matériau composite, et son procédé de fabrication. La présente invention concerne de nouveaux instruments à vent de la famille des bois, en un matériau composite. t 'invention concerne également un procédé de fabrication du corps de ces instruments. On sait que l'on appelle par le terme générique de "bois" des instruments à vent de la famille des hautbois, des clarinettes, des bassons et des flûtes, qui, autrefois, étaient en bois, mais dont certains sont aujourd'hui en métal. Un inconvénient très sérieux de ces instruments, lorsqu'ils sont réalisés en bois, est que, pendant les premiers temps de leur utilisation, tant que le bois ne s'est pas adapté, celui-ci risque de se fendre brutalement, ce qui les rend inutilisables. Par ailleurs, le tube de l'instrument, soumis aux vibrations sonores et humidifié par le souffle de l'instrumentiste, s'use assez rapidement. C'est ainsi qu'un hautbois utilisé par un musicien professionnel pendant près de quatre heures chaque jour, n'a une durée de vie que de trois ou quatre années, en moyenne, au bout desquelles l'instrument n'est plus utilisable du fait de l'effet combiné de l'humidité et de la chaleur dues au souffle du musicien. C'est surtout la partie du hautbois dite "corps du haut", sur laquelle est fixée l'anche double, qui s'use le plus rapidement, car elle est soumise directement à l'haleine du musicien et à l'humidité à caractère acide de celle-ci. On a déjà envisagé de remédier à ces inconvénients de ces instruments à vent, en utilisant, pour les réaliser, des matériaux autres que le bois, par exemple certaines matières plastiques, notamment du Plexiglas (marque déposée). Les résultats obtenus n'ont toutefois pas donné satisfaction. En effet, il ne suffit pas que le matériau utilisé ait une résistance à la fissuration supérieure à celle du bois. Il doit aussi avoir une texture telle que la résonance du tube sonore soit voisine de celle d'un tube réalisé avec le bois habituellement utilisé pour cette application. Il doit également se prêter à la fixation des multiples clés métalliques de l'instrument. Il doit enfin être réalisable moyennant un coût comparable à celui des instruments en bois. La présente invention vise à substituer au bois ou au métal dont sont usuellement constitués les instruments à vent un matériau composite répondant aux exigences cidessus. A cet effet, l'invention a pour objet un instrument à vent du type des bois, caractérisé en ce qu'il comprend un corps dont une partie au moins est en un matériau composite comprenant un polymère dans lequel sont noyées des fibres de verre et/ou de carbone. De préférence, le polymère sera un polyépoxyde ou un polyester. Les fibres de verre ou de carbone seront de préférence présentes sous forme de tresses comprenant de 3 000 à 6 000 fibres, chaque fibre ayant un diamètre d'environ 10 microns. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication du corps des instruments à vent définis cidessus ou de parties de ce corps, caractérisé en ce que l'on enroule hélicoidalement des tresses de fibres de verre ou de carbone sur un mandrin ayant le profil de la perce du corps de l'instrument ou d'une partie de ce corps, on place ensuite dans un moule de profil approprié le mandrin ainsi gainé de tresses de fibres, on injecte dans ce moule une résine polymérisable et ses additifs éventuels et l'on procède à la polymérisation de cette résine. De telles tresses de fibres sont disponibles dans le commerce et présentent l'avantage de se prêter facilement à un enroulement sur un mandrin ayant la forme de la perce de l'instrument c'est-à-dire de la partie creuse de celui-ci, ou d'une partie de celui-ci lorsqu'il est en plusieurs parties. Dans une forme de réalisation de l'invention, les tresses de fibres de carbone et/ou de verre du corps de l'instrument, ou de la partie du corps de l'instrument, seront donc enroulées hélicoïdalement par rapport à l'axe du corps de l'instrument. De préférence, deux jeux de tresses de fibres seront enroulées en sens inverse autour de l'axe de l'instrument, l'un suivant une hélice droite et l'autre suivant une hélice gauche, inclinées chacune en sens inverse d'un même angle par rapport à l'axe, par exemple de 45 . L'angle d'inclinaison des hélices ne constitue toutefois pas un paramètre fondamental, dans la mesure où l'instrument n'a pas à supporter des contraintes mécaniques particulières suivant certaines orientations, et la valeur de 450 avancée ci-dessus correspond plutôt à la recherche d'un aspect de surface esthétique, comme dans d'autres domaines techniques. Le choix de la résine utilisée dépendra des conditions pratiques de réalisation de l'instrument, de la durée de vie recherchée et du coût envisagé. La résine époxyde, bien que plus coûteuse, a toutefois une meilleure durée de vie que la résine polyester dans les conditions d'air humide à 35-370C. Elle a en outre un meilleur aspect et a un très faible retrait au moulage, de sorte qu'elle sera préférée dans le cadre de l'invention. Des charges pourront être incorporées dans la résine, pour donner éventuellement à l'instrument l'aspect qu'il présente habituellement lorsqu'il est réalisé en bois. Le corps d'instrument conforme à l'invention ou les parties de ce corps pourront être réalisées aisément par moulage par injection. Le mandrin ou noyau enveloppé de tresses de fibres est positionné dans le moule et, après fermeture de celui-ci, la résine est injectée à basse pression (2 ou 3 x 105 Pascals, c'est-à-dire 2 ou 3 bar) et la pièce peut être démoulée dès le durcissement de la résine achevé. Le temps d'imprégnation des nappes ou tresses de fibres est généralement de l'ordre de 5 minutes, tandis que la durée de la polymérisation dépend de la résine utilisée (quelques minutes pour le polyester, à température ambiante quelques minutes également pour la résine époxyde, mais à chaud, entre 60 et 80 CO). Naturellement le plan de joint devra être ébavuré sur la pièce moulée. Les inserts métalliques peuvent être mis en place directement au moulage. Les trous de l'instrument peuvent être réalisés au moulage, mais il faut naturellement effectuer ensuite les fraisages intérieurs et les taraudages. On peut aussi usiner les trous dans la pièce moulée. On notera, comme il a déjà été indiqué ci-dessus, que des nappes de fibres sous forme de tresses sont disponibles dans le commerce, tant pour les fibres de verre que pour les fibres de carbone. Ces nappes de forme cylindrique, appelées "chaussettes" dans la pratique, sont particulièrement bien adaptées au gainage d'un mandrin pour la réalisation de l'instrument conforme à l'invention. Une telle nappe ayant la forme d'un manchon est représentée sur la figure unique du dessin annexé, qui est une vue en perspective avec arrachement partiel d'une partie d'un corps d'instrument conforme à l'invention. On voit que cette pièce 1 comprend, noyé dans la masse de résine polymérisée, un manchon formé de tresses 2 enchevêtrées de fibres de carbone ou de fibres de verre, qui sont enroulées hélicoidalement autour de l'axe de la pièce 1, soit sous la forme d'une hélice droite, soit sous la forme d'une hélice gauche. Ces tresses sont inclinées d'environ 600 par rapport à l'axe de la pièce 1 et forment ainsi avec les tresses inclinées en sens inverse une succession de losanges. Ce type de texture présente l'intérêt que, si la pièce 1 n'est pas cylindrique, mais a une section variable, perpendiculairement à l'axe, il est possible de conformer aisément au profil désiré le manchon formé par les tresses, en aplatissant plus ou moins les losanges déterminés par ces tresses. Naturellement, ceci se fera en enfilant le manchon formé par les tresses sur un mandrin, non représenté, ayant la forme de la perce de la pièce 1. Des tresses 3, disposées parallèlement à l'axe du mandrin peuvent naturellement être enchevêtrées avec les tresses 2, afin de donner à l'ensemble une véritable texture de tissu. REVENDICATIONS 1. Instrument à vent du type des bois, caractérisé en ce qu'il comprend un corps dont une partie au moins est en un matériau composite comprenant un polymère dans lequel sont noyées des fibres de verre et/ou de carbone. 2. Instrument selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère est un polyépoxyde ou un polyester. 3. Instrument selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les fibres de verre ou de carbone sont présentes dans le matériau composite sous forme de tresses comprenant de 3 000 à 6 000 fibres. 4. Instrument selon la revendication 3, caractérisé en ce que les fibres sont enroulées en hélice autour de l'axe du corps ou de la partie du corps de l'instrument. 5. Instrument selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux jeux de tresses enroulées en sens inverse en hélice autour de l'axe du corps ou de la partie du corps de l'instrument, ces tresses étant inclinées chacune en sens inverse d'un même angle par rapport audit axe. 6. Instrument selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux jeux de tresses sont entrecroisés de manière à définir des losanges déformables. 7. Instrument selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les jeux de tresses forment un manchon. 8. Procédé de fabrication du corps d'un instrument selon l'une des revendications 1 à 6, ou de parties de ce corps, caractérisé en ce que l'on enroule hélicoïdalement des tresses de fibres de verre ou de carbone sur un mandrin ayant le profil de la perce du corps de l'instrument ou d'une partie de ce corps, on place ensuite dans un moule de profil approprié le mandrin ainsi gainé de tresses de fibres, on injecte dans ce moule une résine polymérisable et ses additifs éventuels et l'on procède à la polymérisation de cette résine. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les tresses de fibres de verre ou de carbone forment un manchon qui gaine le mandrin.