Brevet FR2718648A1 — publié le 19951020

SKI ET SON PROCEDE DE FABRICATION L'invention concerne un nouveau type de ski, notamment ski alpin, voire également ski de fond, avantageusement mais non limitativement muni d'un profil supérieur non plan. Elle concerne également des procédés de fabrication de ce type de ski. Le profil des skis, à l'origine très traditionnel, puisque de section transversale sensiblement rectangulaire voire trapézoiïdale, a sensiblement évolué pour aboutir à des skis de formes variables, pouvant notamment comporter un dessus non plan, donnant par exemple une section transversale triangulaire. Si cette évolution du profil des skis alpins répond certes à un but d'optimisation des qualités, notamment de réactivité de ces skis, on s'est également aperçu qu'ils pouvaient engendrer une fragilisation générale de la structure du ski, et particulièrement des phénomènes de ruptures ou de délaminages. Ces phénomènes de ruptures s'avèrent en outre plus marqués, dès lors que l'on adopte un profil du ski plus complexe faisant varier la distance par rapport à la fibre neutre, en augmentant, dans certaines zones, cette distance de manière dangereuse. Dans un ski moderne réalisé en structure composite, compte tenu de la limite élastique des matériaux utilisés comme renforts, l'épaisseur limite du ski, capable de lui conférer des propriétés de résistance suffidante aux contraintes maximales de traction et de compression lors de sollicitations en flexion, est de l'ordre de 26 mm. Dans un tel ski, et du30 fait des carres en acier utilisées, la fibre neutre est située sensiblement à 40 % de l'épaisseur du ski en partant de la semelle. Par ailleurs, la tendance actuelle dans le cadre de la réalisation des skis alpins, conduit à une étroitisation générale du ski, dans une souci d'acquisition d'une plus grande précision en virage. Le corollaire à cette étroitisation du ski est constitué par la surélévation des pieds du skieur. En effet, de par cette étroitisation, lors d'un virage, le risque augmente de voir la chaussure porter sur la neige, et non les carres du ski, se traduisant de manière quasi-inéluctable par un ripage du ski, pouvant en outre entrainer la chute. De par l'augmentation de l'épaisseur du ski, on annule, sinon diminue ce risque, car on éloigne la chaussure de la neige. Il y a donc antinomie entre ce souci d'augmenter l'épaisseur des skis, et les risques encourrus en termes de résistance à la rupture de la structure qui les constitue. L'invention se propose de réaliser un ski épais en matériau composite, susceptible de s'affranchir de ces phénomènes de ruptures et de délaminages. Ce ski, dont l'épaisseur au niveau du patin est supérieur à 26 mm, est réalisé en deux parties principales, c'est à dire comportant deux sous-ensembles, respectivement un sous-ensemble principal inférieur, et un sous-ensemble secondaire supérieur, s'étendant sensiblement sur toute la longueur portante du ski, les sous-ensembles étant solidarisés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une feuille ou plaque réalisée en un matériau visco-élastique. Dans le brevet US-A-5 232 241, on a décrit un ski dont la face supérieure présente un évidement destiné à recevoir une plaque comportant les fixations, à savoir la butée avant et la talonnière, cette plaque étant collée à la structure globale du ski en introduisant au niveau de l'interface un matériau visco-élastique. De fait, cette plaque, dite "de fixation", est partiellement amortie vis à vis des vibrations engendrées par la progression du ski sur la neige. De plus, de par la forme particulière de l'évidement, et la forme complémentaire de ladite plaque, le rôle de l'élément intermédiaire en matériau visco- élastique est nécessairement limité à la seule fonction d'amortissement. On a également proposé dans les documents FR-A-2 670 392 et 2 675 391 un ski alpin comportant d'une part, le ski proprement dit et d'autre part, un raidisseur, plus court que la surface de contact du ski avec la neige, et rapporté sur une partie de la face supérieure du ski, le ski proprement dit et le raidisseur comportant en outre à leur interface une couche de matériau souple élastique ou visco-élastique en vue d'assurer des fonctions d'amortissement. Le raidisseur utilisé a pour fonction de limiter les flexions et vise à s'opposer à l'ouverture trop importante du ski. Il ne remplit donc ici qu'une fonction de réglage en flexion, partiellement modifiée par l'action amortissante de la plaque de matériau visco-élastique. Dans le document FR-A-2 237 653, on a décrit un ski composite intégrant au sein de sa structure, et sous le novau de remplissage, une couche en un matériau à haut module d'élasticité accolé à une couche en élastomère, destinée à ne remplir que la fonction d'amortisseur. De ce fait, la couche en élastomère, placée à l'intérieur des éléments de renfort, par rapport à la fibre neutre, n'apporte aucune solution aux phénomènes de délaminage et de rupture. En d'autres termes, aucun élément de l'art antérieur n'enseignait de solution propre à permettre l'utilisation de skis en matériaux composites, d'épaisseur relativement importante, en tout cas, bien supérieure aux épaisseurs traditionnelle-ment utilisées, et partant de skis de profil plus complexe. Le ski selon l'invention est constitué, sur sa longueur portante, de deux sous-ensembles superposés, solidarisés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une interface constituée par une feuille ou une plaque en un matériau visco-élastique, collée sur toute sa longueur à chacun de ces deux sous-ensembles. Il se caractérise en ce que la feuille ou plaque en matériau visco-élastique est située approximativement au niveau du plan médian de l'épaisseur du ski. De la sorte, on obtient deux âmes de ski mécanisées l'une sur l'autre, autorisant les phénomènes de cisaillement du sous-ensemble supérieur sur le sous-ensemble inférieur sans pour autant aboutir au phénomène de délaminage des éléments de renfort constituant la mécanisation de chaque sous-ensemble. De fait, on peut ainsi réaliser des skis d'épaisseur relativement importante sans craindre l'occurence des phénomènes de rupture et de délaminage. Avantageusement, ledit plan médian intègre la fibre neutre du ski. De la sorte, ladite plaque ou feuille de matériau visco-élastique est située au niveau de la fibre neutre, ladite fibre neutre étant traditionnellement définie comme étant la zone au niveau de laquelle s'annulent les contraintes de compression et de traction. Selon certaines formes de réalisation de l'invention, l'interface entre les deux sous-ensembles n'est pas plane, mais peut adopter un profil quelconque, et par exemple en V inversé. Les deux sous-ensembles, respectivement inférieur et supérieur, comprennent tous les deux un novau réalisé en polyuréthane, ou l'un en polyuéthane et l'autre en bois, voire en d'autres matériaux de substitution, chaque noyau comportant au moins un élément de renfort constitué soit par un tissu ou une nappe de fibres de verre, de carbone ou d'aramides (KEVLAR - Marque déposée), soit par une bande métallique pré-imprégnée d'une résine thermodurcissable, en vue notamment de favoriser son collage. Chacun des sous-ensembles est avantageusement constitué d'un noyau entouré d'une gaine en matériau tissé, avantageusement pré- imprégnée d'une résine thermodurcissable, telle qu'une résine époxyde. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, la bande de matériau visco-élastique affleure latéralement au niveau des chants du ski. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, les deux sous- ensembles ainsi que l'élément intermédiaire constitué par la plaque en matériau visco-élastique sont englobés dans une coque en forme, supportant le décor. L'invention concerne également un procédé pour réaliser un tel ski. Ce procédé se caractérise en ce que les sous-ensembles constitutifs du ski sont directement réalisés selon le profil souhaité, puis mis en place dans un moule, avec interposition d'une interface en matériau visco-élastique pré-encollée d'une résine, la cohésion de la structure finale constitutive du ski étant obtenue par élévation de la température du moule, liquéfiant ladite résine de pré-imprégnation et révélant ses qualités d'adhérence. Les noyaux sont réalisés soit par usinage, soit par injection de polvuréthane dans un moule spécifique. Les deux noyaux entrant dans la structure d'un même ski peuvent être de natures identiques ou différentes. Dans une autre forme de réalisation, le sous-ensemble inférieur préalablement réalisé selon la forme définitive, est mis en place au sein d'un moule en forme sur les éléments semelle et carres, puis on procède à la mise en place de la feuille ou nappe de matériau visco- élastique, puis on coiffe ces éléments par une coque comportant, au niveau de sa face interne supérieure des éléments de renfort, et enfin, on procède à l'injection de polyuréthane afin de former le noyau supérieur à l'intérieur de l'espace ménagé entre la coque et la feuille en matériau visco-élastique. Dans une variante de cette forme de réalisation, la feuille en matériau visco-élastique est recouverte d'une bande de renfort préalablement à l'injection de polyuréthane. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des éléments de réalisation qui suivent donnés à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un ski à profil variable mettant en oeuvre l'invention. Les figures 2 et 3 sont des représentations schématiques en section transversale d'un ski à profil traditionnel, selon deux formes de réalisation différentes, conformément à l'invention. Les figures 4 et 5 sont des représentations schématiques de section transversale du ski représenté en figure 1, selon également deux formes de réalisation différentes. La figure 6 est une représentation schématique en section transversale d'un ski, selon le profil de la figure 1, en cours de moulage, réalisé selon un autre procédé de réalisation de l'invention. La figure 7 est une représentation schématique en section transversale d'un ski, en cours de moulage, réalisé selon un autre procédé de réalisation de l'invention. Le ski représenté sur la figure 1 comporte tout d'abord une semelle de glisse (1), s'étendant entre ses deux extrémités, respectivement postérieure (2) (talon) et antérieure (3) (spatule). Ce ski peut être à coque totale, c'est à dire, coiffant le ski d'une carre à l'autre, tel qu'en outre représenté sur les figures 2 et 4, ou à coque partielle (figure 3 et 5), ou au contraire plus traditionnel et, dans ce cas comporte des chants latéraux. Le ski représenté sur la figure 1 présente un profil particulier, par ailleurs décrit dans la demande française n 93.06807 du Demandeur, puis- que sa face supérieure (4), qui dans le cas d'espèce doit s'entendre comme étant la surface s'étendant de l'extrémité supérieure d'un chant latéral à l'autre lorsque ceux-ci existent, ou directement d'une carre métallique à l'autre lorsqu'il s'agit d'un ski coque, est en relief et présente au moins une arête supérieure (5), définissant de fait deux versants respectivement (6) et (8), inclinés par rapport au plan de la surface de la semelle. De fait, toute section transversale de ce type de ski est de forme sensiblement triangulaire, tel qu'on peut l'observer sur les figures 4, 5, 6 et 7. Selon une caractéristique de l'invention, l'épaisseur de ce ski, notamment au niveau du patin (9), c'est à dire la zone centrale la plus épaisse du ski au niveau de laquelle sont implantées les fixations, est supérieure à 26 mm, et par exemple 28 mm en son point le plus épais. En outre, selon une autre caracteristique essentielle de l'invention, la structure interne du ski comprend fondamentalement deux sous-en- sembles comportant chacun un noyau, respectivement (11) et (12), s'éten- dant sur toute la longueur portante du ski, solidarisés entre eux, notam- ment par collage, au niveau de leur interface commune, ladite interface recevant en outre une feuille ou plaque (16) d'un matériau visco-élasti- que. La longueur portante d'un ski est définie comme étant la distance sur la semelle séparant les deux lignes de contact avant et arrière du ski. Les deux sous-ensembles intégrant les noyaux (11) et (12) sont ainsi susceptibles, de par l'existence de cette feuille ou plaque de matériau visco- élastique (16), de se mouvoir très légèrement l'un par rapport à l'autre, en d'autres termes de permettre des mouvement de cisaillement de la partie supérieure du ski par rapport à la partie inférieure, sans pour autant engendrer de phénomènes de rupture ou de délaminage, ce que les skis connus jusqu'alors ne permettaient pas d'obtenir, compte tenu de la rigidité des empilages, donc le non-cisaillement relatif élastique, c'est à dire non desctructif. Ce résultat fondamental permet ainsi de réaliser des skis d'épaisseur relativement importante ou de profil perfectionné tel que le profil représenté sur les figures 1, 4, 5, 6 et 7. Selon une première forme de réalisation de l'invention, les deux noyaux (11) et (12) sont réalisés en polyuréthane, chacun desdits noyaux étant entouré par une gaine en tissu respectivement (14) et (15), jouant le rôle d'élément de renfort, et constituant avec lesdits novax (11, 12) les sous-ensembles inférieur et supérieur. Les noyaux en polvuréthane peuvent avantageusement être réalisés préalablement avant la réalisation proprement dite du ski, soit par usinage, soit par injection dans un moule spécifique. Dans l'exemple décrit en liaison avec la figure 3, le ski proprement dit est finalisé au niveau d'un moule, dans lequel sont tout d'abord mis en place la semelle (1), typiquement réalisée en polvéthylène et deux carres métalliques latérales (10). Le premier noyau (11) muni de sa gaine tissu (14) pré-imprégnée d'une résine époxyde thermo-durcissable est alors mis en place sur la semelle (1) entre deux chants verticaux (7). L'interface en matériau visco-élastique (16) est alors mis en place à plat sur la face supérieure du noyau (11) et des chants (7). On positionne ensuite le noyau supérieur (12) également muni d'une gaine tissu (15) préalablement pré-imprégnée d'une résine thermo-durcissable, notamment une résine époxyde, sur ladite interface (16). L'ensemble est alors recouvert par exemple d'une coque en forme (13), supportant le décor. Le moule est alors fermé et porté en température de telle sorte à aboutir à une quasi-liquéfaction des résines de pré-imprégnation, permettant de développer leurs propriétés de collage, et ainsi assurer la cohésion de l'ensemble. Ce collage intervient d'une part, entre la semelle et les carres (1, 10) et le sous ensemble inférieur (11, 14), puis entre la gaine (14) et les chants (7), puis entre le sous-ensemble inférieur (11, 14) et la plaque visco- élastique (16), et puis entre ladite plaque visco-élastique (16) et le sous- ensemble supérieur (12, 15), et enfin, entre la gaine (15) et la coque externe (13). Dans l'exemple décrit dans la figure 2, le ski est un ski de section typiquement trapézoïdale. Cependant, ce ski peut être à profil rectangulaire comme décrit dans la figure 3, ou encore, à profil variable tel que représenté sur les figures 1, 4, 5, 6 et 7, et de sorte, présenter une section triangulaire, dont les caractéristiques dimensionnelles de chacune des faces sont susceptibles de varier tout au long du ski. Le procédé de réalisation décrit en liaison avec les figures 2, 4 et 5 est identique au précédent, à la réserve près que ce ski ne comporte pas de chants latéraux, et que la coque (13) recouvre les deux sous- ensembles pour venir pratiquement en appui sur les carres (10). On peut tout à fait remplacer le noyau en polyuréthane en un noyau bois (19) ou équivalent, tel que représenté sur la figure 4. -o En outre, le matériau visco-élastique n'est pas nécessairement plan et parallèle à la semelle (1), tel qu'on l'a représenté sur les figures 2, 3 et 4, mais peut adopter un profil particulier plus adapté en fonction du profil du ski tel que représenté sur la figure 5. De fait et selon une caractéristique essentielle de l'invention, l'interface (16) en matériau visco-élastique adopte une forme telle, qu'elle permette son positionnement se rapprochant le plus possible du plan médian de l'épaisseur du ski, et avantageusement de la fibre neutre du ski, et ce, afin d'optimiser les conditions de cisaillement du ski même lorsque le ski est forte-ment sollicité de sorte à, d'une part, diminuer les risques de délaminage, et d'autre part, augmenter les caractéristiques de réactivité du ski. De plus, les propriétés, notamment mécaniques du film interface (16) en matériau visco-élastique, sont suceptibles de varier en fonction de son positionnement sur la longueur du ski, afin d'optimiser son rôle d'autori- sation du cisaillement dans les zones de plus grandes sollicitations. Selon un autre procédé de réalisation de l'invention (voir figure 6), après mise en place du noyau inférieur (11) préformé et enveloppé dans une gaine (14) sur la semelle (1) et les carres (10) à l'intérieur du moule (20), puis positionnement de l'interface visco-élastique (16) sur ledit sous- ensemble inférieur (11, 14), et enfin positionnement sur ladite interface (16) d'une gaine (15) tissu, à l'intérieur de laquelle se trouve une autre gaine étirable et étanche (17), le tout étant coiffé d'une coque préformée (13) ou d'une feuille destinée à former ultérieurement la coque (13), on procède à la fermeture du moule par le biais du couvercle (21), puis à l'injection des constituants (polyol et isocyanate) d'une mousse de polyuréthane à l'intérieur de ladite gaine (17), qui au contact l'un de l'autre, réagissent de manière connue et s'expansent de telle sorte à venir combler l'espace vide conféré par la coque (13) pour former in situ le second noyau supérieur (12), et le cas échéant, la coque (13). Dans une autre forme de réalisation de l'invention, plus spécifiquement représentée sur la figure 7, on positionne sur la semelle (1) et les carres (10) à l'intérieur d'un moule (20, 21), le sous- ensemble inférieur (11, 14) de manière analogue à l'exemple précédemment décrit, et sur lequel on vient positionner à plat l'interface (16) en visco élastique, on place sur sa face supérieure une couche d'un élément de renfort (18). On met alors en place une feuille destinée après réalisation du ski à former coque (13), ladite feuille étant munie au niveau de sa face interne supérieure d'une couche d'un élément de renfort (22). Il est procédé à la fermeture du moule (20, 21) et enfin à l'injection de polyuréthane au sein de l'espace libre ménagé entre l'interface (16) et la feuille (13), de telle sorte à réaliser le noyau supérieur (12). En cas d'incompatibilité, notamment chimique ou adhésive entre le polyuréthane et les résines d'imprégnation des éléments de renfort (18) et (22), il est possible de mettre en place une gaine (17) étanche et étirable sur ladite interface (16) préalablement à la fermeture du moule (20, 21), et à l'intérieur de laquelle est effectivement injecté le polyuréthane. Lorsque le ski est ainsi réalisé, les bords de l'élément de renfort (22) ne sont pas en contact avec l'élément de renfort (18) et a fortiori l'interface (16), de telle sorte à créer à ce niveau une discontinuité des renforts, pour faciliter les phénomènes de cisaillement du sous- ensemble supérieur par rapport au sous-ensemble inférieur de part et d'autre de l'interface (16,18). Par ailleurs, lorsque la coque externe (13) englobe les deux sous- ensembles inférieur et supérieur, sans présenter de rupture, c'est à dire de discontinuité au niveau de l'interface (16) (voir figures 2, 4, 6, 7), le cisaillement intervenant au niveau dudit interface viscoélastique (16) est repris par la plasticité du matériau constitutif de la coque: polyéthylène, ABS, etc...... Ainsi, un tel ski réalisé de la sorte, présente de grandes possibilités en termes de flexion, tout en permettant l'utilisation de structure d'épaisseur relativement importante et des profils perfectionnés, variables, tel que notamment le ski décrit en liaison avec la figure 1. :_3 REVENDICATIONS 1/ Ski réalisé en matériau composite, comportant une semelle de glisse (1), éventuellement bordée de carres latérales (10), et constitué sur toute sa longueur portante de deux sous-ensembles (11, 12, 14, 15) superposés, solidarisés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une interface constituée par une plaque ou feuille (16) en un matériau visco- élastique, collée sur toute sa longueur à chacun desdits sous-ensembles, caractérisé en ce que la feuille ou plaque (16) en matériau visco- élastique est située approximativement au niveau du plan médian de l'épaisseur du ski. 2/ Ski selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plan médian intègre la fibre neutre du ski, de telle sorte que ladite plaque ou feuille de matériau visco-élastique(16) soit située au niveau de la fibre neutre du ski. 3/ Ski selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que son épaisseur maximale, notamment au niveau du patin est supérieure à 26 millimètres, et en ce qu'il est 4/ Ski selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'interface en matériau visco-élastique (16) adopte un profil quelconque, et notamment en V inversé. 5/ Ski selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les deux sous-ensembles, respectivement inférieur (11, 14) et supérieur (12, ), sont réalisés en polyuréthane, ou l'un en polyuéthane et l'autre en bois, voire en d'autres matériaux de substitution. 6/ Ski selon la revendication 5, caractérisé en ce que chacun des noyaux (11, 12) constitutifs des sous-ensembles est entouré d'une gaine (14, 15) en matériau tissé, avantageusement pré-imprégnée d'une résine thermodurcissable, et notamment en résine époxyde. 7/ Ski selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la feuille ou plaque (16) de matériau visco-élastique affleure au niveau des chants latéraux du ski. 8/ Ski selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les deux sous-ensembles (11, 12, 14, 15) ainsi que l'élément intermédiaire constitué par la plaque en matériau visco-élastique (16) sont englobés dans une coque en forme (13) supportant le décor. 9/ Ski selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les propriétés mécaniques de l'interface (16) réalisé en matériau visco- élastique varient en fonction de son lieu de positionnement par rapport à la longueur du ski. 10/ Procédé pour la réalisation d'un ski composite constituée de deux sous-ensembles (11, 12, 14, 15) superposés, solidarisés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une interface constituée par une plaque ou feuille (16) en un matériau visco-élastique, collée sur toute sa longueur à chacun desdits sous-ensembles, caractérisé en ce que les sous-ensembles (11, 12, 14, 15) sont directement réalisés selon le profil souhaité, puis mis en place dans un moule, avec interposition de l'interface (16) en matériau visco- élastique pré-encollée d'une résine, la cohésion de la structure finale constitutive du ski étant obtenue par élévation de la température du moule, liquéfiant ladite résine de pré-imprégnation et révélant ses qualités d'adhérence. 11/ Procédé pour la réalisation d'un ski composite constituée de deux sous-ensembles (11, 12, 14, 15) superposés, solidarisés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une interface constituée par une plaque ou feuille (16) en un matériau visco-élastique, collée sur toute sa longueur à chacun desdits sous-ensembles, caractérisé en ce qu'il consiste: - tout d'abord à réaliser le sous-ensemble inférieur (11, 14) selon son profil définitif; puis à positionner ledit sous-ensemble (11, 14) au sein d'un moule en forme sur la semelle de glisse (1) éventuellement bordée de carres (10), auxquels il est solidarisé par collage,; - puis à placer à plat sur le sous-ensemble (11, 14) une plaque ou feuille en un matériau visco-élastique (16); - puis à coiffer ces éléments par une coque (13); puis à fermer le moule en forme; - et enfin, à injecter dans l'espace ménagé entre l'interface (16) et la coque (13) les constituants d'une mousse de polyuréthane, qui de manière connue réagissent et s'expansent pour combler la totalité dudit espace, afin de former le noyau supérieur (12). 12/ Procédé de réalisation d'un ski selon la revendication 11, caractérisé en ce que la coque (13) est susceptible de s'étendre d'un chant à l'autre, ou d'une carre à l'autre. 13/ Procédé de réalisation d'un ski selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que la coque (13) comporte au niveau de sa face interne supérieure un élément de renfort (22), qui, lorsque le ski est réalisé, n'atteind pas le niveau de l'interface (16). 14/ Procédé de réalisation d'un ski selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que l'injection des constituants du polyuréthane s'effectue à l'intérieur d'une gaine plastique étirable et étanche (17), notamment auxdits constituants, préalablement positionnée à plat sur la plaque ou feuille (16) de matériau visco-élastique. / Procédé pour la réalisation d'un ski selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que l'interface (16) reçoit sur sa face supérieure, préalablement à l'injection du polyuréthane, un élément de renfort (18).