Brevet FR2715317A1 — publié le 19950728

SKI ET PROCEDE DE FABRICATION. L'invention concerne un nouveau type de ski ; elle se rapporte également à un procédé pour le fabriquer. Comme on le sait, un ski est formé, dans le sens longitudinal, d'une spatule, puis d'une zone centrale dénommée "patin" et enfin d'un talon. En section transversale, un ski comprend généralement . un premier ensemble inférieur comportant une semelle plane de glisse, éventuellement bordée sur chacun de ses côtés latéraux par des carres métalliques, . un second ensemble supérieur formant un dessus et des chants, éventuellement en forme de coque prenant appui sur les carres, ces deux ensembles, le plus souvent renforcés par une armature, soit métallique, soit en fibres de verre, définissant un espace intermédiaire rempli d'un ou plusieurs matériaux. Le plus généralement à ce jour, l'espace intermédiaire ainsi constitué est rempli d'un noyau d'allègement préalablement usiné sur ses quatre faces aux formes approximatives du ski, par exemple en bois, en nids d'abeilles, ou en matériau synthétique cellulaire. Ce noyau repose sur la face supérieure de l'ensemble inférieur, en occupant partie essentielle de l'espace intermédiaire. Ce noyau préusiné, à section quadrangulaire, est solidarisé aux autres composants du ski par une résine de collage, par exemple époxy ou polyuréthanne. Cette technique est relativement coûteuse. Dans une autre forme d'exécution, cet espace intermédiaire est rempli intégralement et par une résine cellulaire rigide en polyuréthanne élaborée "in situ". Bien que très largement utilisée, cette technique présente l'inconvénient de conduire à des produits rigides et cassants, qui ont la fâcheuse tendance à entrer en résonance sous l'effet des vibrations. Pour pallier cet inconvénient, ou à tout le moins l'atténuer, on fait appel à des composants amortisseurs, tels que par exemple des matériaux viscoélastiques. Toutefois, cette solution techniquement satisfaisante, augmente le prix de revient de ces skis. Dans le document FR-A-2 634 385, on a décrit un ski constitué d'un ensemble inférieur et d'un ensemble supérieur conformé à la forme définitive du ski, et dont l'espace intermédiaire comporte un noyau traditionnel d'allègement préusiné, entouré à son tour d'une enveloppe de polyuréthanne massif, c'est-à-dire d'un polyuréthanne thermoplastique non cellulaire qui polymérise sous l'effet de la température. Le ski ainsi réalisé présente de meilleures propriétés d'amortissement des vibrations, mais reste malheureusement coûteux à réaliser. Dans le document FR-A-1 248 660, on a décrit un procédé de fabrication d'un ski sans noyau qui consiste à plaquer les éléments textiles de renfort imprégnés de résine epoxy contre les parois du moule au moyen d'une chambre à air gonflable. Dans une variante, on injecte ensuite une matière cellulaire dans l'espace creux défini par la chambre à air. Cette technique en plusieurs phases est coûteuse et délicate à mettre en oeuvre et reste difficilement reproductible. De la sorte, elle n'a connu que très peu de développement industriel significatif, notamment par suite de la difficulté à maîtriser l'essorage de la résine. L'invention pallie cet inconvénient. Elle vise à réaliser un ski par injection in situ, mais en une seule opération, et qui présente également les avantages techniques des skis en polyuréthanne massif. Ce ski, formé dans le sens longitudinal d'une spatule, d'un patin et d'un talon, et qui comprend en section transversale . un premier ensemble inférieur comportant une semelle plate de glisse, . un second ensemble supérieur formant un dessus et des chants, ces deux ensembles définissant un espace intermédiaire rempli pour partie d'une résine thermoplastique non cellulaire, se caractérise - en ce que, pour partie prépondérante, l'espace intermédiaire est rempli avec ladite résine thermoplastique non cellulaire - et en ce que, au moins au niveau du patin, cet espace intermédiaire ne comporte pas de noyau préusiné, mais des éléments de densité nettement inférieure à celle de ladite résine. En d'autres termes, l'invention consiste à réaliser un ski dont l'espace intermédiaire ne comporte plus un noyau d'allégement préusiné entouré sur ses quatre faces par une résine de collage, mais un ski intégralement rempli d'un polymère thermoplastique non cellulaire cheminant entre des éléments de densité inférieure à celle dudit polymère. Ainsi, ce ski se caractérise également en ce qu'il ne présente plus de noyau préusiné d'allégement. Avantageusement, en pratique - chacun des deux ensembles, respectivement supérieur et inférieur, comprend un élément de renfort; - la différence entre la densité de la résine thermoplastique non cellulaire et celle de l'élément d'allègement de l'espace intermédiaire, est au moins de moitié; - l'élément de faible densité est essentiellement constitué par une chambre à air; - les éléments de faible densité sont constitués par un ou plusieurs tubes rigides ou semi-rigides longitudinaux, gonflés d'air ou d'autres produits de faible densité, entre lesquels s'inserre le polymère massif non cellulaire - la résine thermoplastique est introduite dans le ski après gonflage des tubes; - les éléments de moindre densité son constitués par des éléments ponctuels, tels que des billes ou analogues de polystyrène, disposés de manière aléatoire, entre lesquelles s'inserre le polymère non cellulaire; - l'espace intermédiaire est occupé par un matériau de très faible densité, formé d'une pluralité de monobrins continus enchevêtrés dans lesquels s'inserre le polymère thermoplastique non cellulaire - les éléments de moindre densité ne sont pas linéaires et sont placés de façon aléatoire dans l'espace intermédiaire avant injection de la résine non cellulaire; - le second ensemble supérieur est préformé et il épouse la forme d'une coque qui repose sur le dessus du premier ensemble inférieur; - le second ensemble supérieur n'est pas préformé avant la mise en place des éléments de moindre densité; au moment de la fermeture du moule, l'écrasement de ces éléments créée une pression sur les parois internes de cet ensemble supérieur, suffisant pour donner à celle-ci sa forme définitive; - le second ensemble supérieur n'est pas préformé avant la mise en place des éléments de moindre densité; après fermeture du moule, c'est la pression d'injection de la résine thermoplastique non cellulaire qui donne à cet ensemble sa forme de coque définitive; - le polymère thermoplastique non cellulaire de remplissage est un polyuréthanne massif. L'invention concerne également un procédé pour la fabrication d'un tel ski. Ce procédé qui consiste, dans un moule en deux parties, respectivement une partie formant couvercle et une partie formant fond à positionner deux ensembles, respectivement inférieur et supérieur, de manière à former un espace intermédiaire, . à fermer ce moule, à injecter par la spatule ou le talon, les composants chimiques destinés à former in-situ un polymère thermoplastique non cellulaire, . à laisser se former in-situ le polymère non cellulaire, . et enfin, à ouvrir le moule pour retirer le ski formé, se caractérise: - en ce que, préalablement à l'injection, l'espace intermédiaire est rempli par une pluralité d'éléments de remplissage ne formant pas un noyau préusiné; - en ce que ces éléments de remplissage présentent une densité nettement inférieure à la densité du polymère non cellulaire - et enfin en ce que le polymère non cellulaire formé in-situ, chemine et s'insère lors de la polymérisation entre les éléments de remplissage. Comme déjà dit, le polymère non cellulaire est avantageusement un polyuréthanne, et les composants chimiques injectés dans l'espace intermédiaire sont alors des isocyanates et des polyols. Dans une forme de réalisation pratique, l'élément de faible densité est constitué par une ou plusieurs gaines tubulaires étirables, au moins dans le plan de la section, déposées, avant injection de la résine non cellulaire, à plat au fond de la cavité du moule, au moins au niveau de la portion destinée à former le patin. Chaque gaine tubulaire est reliée par une tubulure rigide de gonflage à une extrémité (spatule ou talon) du ski. En pratique, la tubulure rigide de gonflage doit être indéformable à des pressions de l'ordre de cinq kilos/centimètre carré pour résister au processus de fabrication. Ainsi, après avoir injecté les composants isocyanates et polyols destinés à former le polyuréthanne thermoplastique non cellulaire, on injecte dans la tubulure rigide de gonflage de l'air comprimé, qui vient alors tendre la gaine qui, à son tour, en s'étirant, repousse le polyuréthanne massif contre les parois de la coque avant sa polymérisation. 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 I illustre une représentation schématique mais déformée en coupe longitudinale d'un ski conforme à l'invention, montré en section sommaire en figure 2 au niveau de la spatule, en figure 3 au niveau du patin, et en figure 4 au niveau du talon. La figure 5 montre le ski selon figure 3 avant injection de la résine non cellulaire. La figure 6 montre en section une autre variante du ski. La figure 7 montre un autre mode de réalisation de l'invention en coupe longitudinale, déformée pour faciliter la compréhension. La figure 8 est une coupe selon Vili-Vi"' de la figure 7. La figure 9 montre le ski de la figure 10 en cours de réalisation. La figure li montre le ski de la figure 12 en cours de réalisation. Le ski montré à la figure 1 comprend essentiellement dans l'ordre et de haut en bas une spatule (1), une zone centrale dénommée "patin" (2) et un talon (3). En coupe, selon les figures 2, 3 et 4, le ski comprend tout d'abord un premier ensemble inférieur désigné par la référence générale (10), constitué par une semelle plane (11) bordée sur chacun de ses deux côtés latéraux par des carres métalliques respectivement (12) et (13). Cette semelle (11) est revêtue sur le dessus par un élément de renfort (14) d'usage courant pour cette application. De manière connue, le ski comprend également un ensemble supérieur désigné par la référence générale (15) formant le dessus et les chants, constitué par exemple d'une coque (16) en matière plastique, dont les bords (17,18) prennent appui sur les carres (12,13). La référence (19) désigne un élément interne de renfort mécanique analogue à (14), d'usage courant pour cette application. Ces deux ensembles (10,15) définissent un espace intermédiaire (20) délimité par le dessus (14) de l'ensemble inférieur (10) et par la face interne (19) de la coque (16). Cet espace intermédiaire (20) est rempli d'une résine de polyuréthanne thermoplastique non cellulaire (21). Selon une première caractéristique fondamentale de l'invention, l'espace intermédiaire (20) comprend, au moins au niveau du patin, un élément (35) de densité nettement inférieure à celle du polyuréthanne massif (21). Dans une première forme de réalisation montrée aux figures 1 à 5, on place dans la cavité (30) d'un moule (31) en deux parties (31,33) d'usage courant pour la fabrication du ski, les éléments constituant le premier ensemble inférieur (10) puis, au dessus l'ensemble supérieur formant la coque (16) de telle sorte qu'il reste, entre ces deux ensembles, un espace intermédiaire (20) dans lequel on place, à plat, au moins dans la zone patin, une gaine tubulaire étirable (35) en matière plastique, par exemple en polyuréthanne thermoplastique, en polyether block amide ou en polyether block amide modifié nitrile. Cette gaine (35) souple étirable, positionnée comme déjà dit essentiellement au niveau du patin, c' es t-à- dire dans la zone la plus épaisse du ski, est reliée à une tubulure de gonflage indéformable (36), résistant à une pression de cinq kilos/centimètre carré. Cette tubulure (36) débouche en (37) au niveau du talon (3). On gonfle la gaine souple jusqu'à ce qu'elle atteigne un diamètre légèrement inférieur à l'épaisseur interne de la cavité (20), de manière à ce que le polymère non cellulaire qui sera formé ultérieurement in situ puisse l'entourer de toutes parts en remplissant l'espace intermédiaire. Une fois les deux parties du moule (31,33) fermées, on introduit de manière connue dans l'extrémité (38) de la spatule (1) les composants isocyanates et polyols destinés à former le polyuréthanne massif non cellulaire (21). On utilise avantageusement un isocyanate sans agent d'expansion, tel que par exemple le MDI à savoir le S4' diphénylméthane diisocyanate, et comme polyol un mélange de différents alcools en fonction de la dureté recherchée. On coule ce mélange de composants sans pression en (38) dans la spatule (1), de manière à ce qu'il s'écoule dans l'espace intermédiaire (20). Au fur et à mesure de la réaction, le polyuréthanne (21) se polymérise sans s'expanser, puisque le mélange ne contient pas d'agent d'expansion. On obtient ainsi un polyuréthanne thermoplastique massif (21) non cellulaire. De manière connue, le moule (31,33) comporte des évents. Pendant la phase de moulage, la température du moule est réglée entre 50 et 800C. La durée du cycle est de une à deux minutes, et le temps de démarrage de la réaction est de l'ordre de quatre à quinze secondes. De la sorte, le polyuréthanne (21) se forme très rapidement dans l'espace intermédiaire (20) qu'il comble pour partie prépondérante. Dans un autre mode opératoire, on utilise un coque (16) préformée, et la gaine (35) est gonflée avant le remplissage de l'espace intermédiaire (20) par le polyuréthanne non cellulaire en cours de formation, qui chemine alors autour de la gaine (35) et l'enrobe de toutes parts. Selon l'allégement recherché, on peut faire appel à une ou plusieurs gaines parallèles (37,38) longitudinales (voir figure 6). Dans une variante montrée aux figures 7 et 8, l'espace intermédiaire (20) est rempli pour partie par un empilement de tubes creux semi-rigides (50) fermés à leurs extrémités. Ces tubes (50) de différentes longueurs sont dirigés longitudinalement et empilés pour épouser la forme (voir figure 7) et la section du ski (voir figure 8). Les figures 9 et 10 illustrent un autre procédé de fabrication selon l'invention dans lequel on remplace la gaine (35) par des billes ou des haricots (40) en polystyrène expansé jusqu'à remplir toute la cavité. Avantageusement, lors de la fermeture du moule (33), on assure un certain écrasement des billes (40). Lors de la coulée en spatule (38), les composants isocyanates et polyols s'inserrent dans les insterstices ménagés entre les différentes billes (40), puis polymérisent pour former le polyuréthanne massif (21). On obtient de la sorte des skis particulièrement allégés, tout en restant très résistant sur le plan mécanique. Dans le mode de réalisation illustré aux figures 11 et 12, on place dans l'espace intermédiaire (20) un matériau fibreux très poreux, non tissé, de densité voisine de 0,4, formé d'une pluralité de monobrins de diamètres voisins de 5 mm continus, enchevêtrés, dans lesquels s'inserre le polyuréthanne non cellulaire (21). Le procédé selon l'invention peut être réalisé soit en utilisant une coque préformée (dans ce cas, il n'est plus nécessaire d'utiliser une haute pression d'injection de la résine thermoplastique), soit en utilisant un dessus non préformé (dans ce cas, il faudra assurer une pression interne pour conformer la coque). Cette pression interne transmise par la résine thermoplastique provient soit du gonflage des gaines internes, soit de la pression d'injection elle-même de la résine, soit de l'écrasement des éléments internes d'allégement. A titre comparatif, dans la fabrication d'un ski par la méthode classique comportant un noyau (bois, nid d'abeilles..) entouré de polyuréthanne cellulaire, des pressions dues à l'expansion des composants chimiques est de l'ordre de trois à cinq kilos par centimètre carré (alors que dans l'invention, la pression de coulée est au plus égale à un kilo par centimètre carré) et des temps de cycle de quatre à cinq minutes, c'est-à-dire au moins le double de ceux de l'invention. En d'autres termes, le procédé selon l'invention se caractérise par sa simplicité de mise en oeuvre, sa rapidité, son efficacité, et par le fait que l'on obtient des skis de poids allégé. REVENDICATIONS 1/ Ski formé, dans le sens longitudinal d'une spatule (1), d'un patin (2) et d'un talon (3), et qui comprend en section transversale . un premier ensemble inférieur (10) comportant une semelle (11) plate de glisse, . un second ensemble supérieur (15) formant un dessus et des chants, ces deux ensembles (10,15) définissant un espace intermédiaire (20) rempli pour partie d'une résine thermoplastique non cellulaire (21), caractérisé: - en ce que, pour partie prépondérante, l'espace intermédiaire (20) est rempli avec ladite résine thermoplastique non cellulaire (21); - et en ce que, au moins au niveau du patin (2), cet espace intermédiaire (20) ne comporte pas de noyau préusiné, mais des éléments (35,40,45,50) de densité nettement inférieure à celle de ladite résine (21). 2/ Ski selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des deux ensembles, respectivement supérieur (15) et inférieur (10) comprend au moins un élément de renfort (14,19). 3/ Ski selon la revendication 1, caractérisé en ce que la différence entre la densité de la résine thermoplastique (21) non cellulaire et la densité de l'élément d'allégement (35) de l'espace intermédiaire (20), est au moins de moitié. 4/ Ski selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments de remplissage de l'espace intermédiaire (20) sont constitués par une chambre à air. 5/ Ski selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments de remplissage remplis d'air sont constitués par au moins un tube longitudinal (37,38,50) entre lequel s'inserre le polymère massif non cellulaire (20). 6/ Ski selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments de moindre densité sont constitués par des éléments ponctuels (40), distribués de manière aléatoire, entre lesquelles s'inserre le polymère non cellulaire. 7/ Ski selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments ponctuels à distribution aléatoire sont constitués par des billes de polystyrène (40). 8/ Ski selon la revendication 4, caractérisé en ce que le polymère thermoplastique non cellulaire de remplissage (21) est un polyuréthanne massif. 9/ Procédé pour la fabrication d'un ski selon l'une des revendications 1 à 8, qui consiste dans un moule en deux parties (31,33), respectivement une partie formant couvercle (33) et une partie formant fond (31) dans lequel à positionner deux ensembles, respectivement inférieur (10) et supérieur (15), de manière à former un espace intermédiaire (20), . à fermer ce moule, . à injecter par la spatule (1) ou le talon (3), les composants chimiques destinés à former in-situ un polymère thermoplastique non cellulaire (21), à laisser se former in-situ le polymère non cellulaire (21), et enfin, à ouvrir le moule pour retirer le ski formé, caractérisé: - en ce que, préalablement à l'injection, l'espace intermédiaire (20) est rempli par une pluralité d'éléments (35,37,38,40,45,50) ne formant pas un noyau préusiné; - en ce que ces éléments de remplissage (35,37,38,40,45,50) présentent une densité nettement inférieure à la densité du polymère non cellulaire (21); - et enfin en ce que le polymère non cellulaire formé in-situ (21), s'insère lors de la polymérisation entre les éléments de remplissage (35,37,38,40,45,50). 10/ Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer sur la face interne de la cavité (30) d'un moule une coque (16) en matière plastique préalablement préformée, à remplir la cavité interne de la coque (16) d'une pluralité d'éléments de faible densité (35), à appliquer sur la cavité (30) remplie le premier ensemble inférieur (10) de glisse, . à fermer le couvercle (33) sur le premier ensemble inférieur de glisse (10), à injecter par la spatule (38) ou par le talon (37) les composants isocyanates et polyols destinés à former in-situ le polyuréthanne thermoplastique non cellulaire (21), qui s'inserre et s'infiltre dans les interstices formés entre les éléments de faible densité (35), . à laisser le polyuréthanne non cellulaire (21) se former, à à démouler.