Brevet FR2804899A1 — publié le 20010817

L'invention concerne un matériau composite de type sandwich, utilisable pour la fabrication d'étuis d'instruments, notamment d'instruments de musique, e2 étui de violoncelle réalisé â partir de ce m*àiau _ Les matériaux composites sont souvent utilisés pour la réalisation de preoes où le couple poidecarwéristfques mécaniques est primardial_ Pour les pies qui nécessitent une très grande rigidité, on a recours à la technique dite du "sandwich composite". Un sandwich composite comporte trois éléments différents, qui solidaires : une première peau, une âme intérieure, une seconde peau. La première peau est réalisée en résine thermodurcissable (epoxie poiyester-phénoleque, etc.), renforcée de tissus (verre-carbone ete_)_ Les tissus (sergé-taffetas ...) sort choisis et disposés dans un sens préférentiel en fonction des efforts et des contraintes auxquels la pièce sera soumise La première peau part ère obtenue par strati .nation manuelle, sous vide, ou par l'utilisation de tissus pré-imprégnés. La polymérisation s'opère à température ambiante, en étuve ou en autoclave suivant les systèmes. L'épaisseur de cette 'première peau peut varier de quelques dixïèrnes à quelques dizaines de mm, sûivarrt les pièces` L'àme du sandwich est généralement constituée d'un matériau cellulaire, dont les caractéristiques sont : légèreté et bonne résistance à la compression- Les matériaux les plus utilisés sont les nids d'abeilles (acier aluminium- plastique) et les mousses de polyuréthanne, polychiorure de vinyle (PVC)_ La seconde peau reprend les éléments oonstfttifs de la première peau, mais son épaisseur est beaucoup plus faible, puisqu'elle n'a pour rôle que de refermer le "sandwich". Les trois éléments du sandwich composite sont assembles par collage, quelquefois sous vide, à l'aide de résine thermodurcissable (époxie ou autre), quelquefois avec des films adhésifs à haute température. Toutes ces opérations successives et compliquées, très gourmandes en main d'ceuvre qualifiée, utilisant des matériaux très sophistiqués et coûteux, ont cantonne l'utilisation des sandwichs composites à applications excessivement pointues dans l'aéronautique, la formule 1 la course au large, le train à grande vitesse (TGV), etc. A titre d'exemple, un étui de violoncelle, fabriqué à l'aide de cette technique et avec ces matériaux, ne pèserait que 3,5 ou 4 kg, mais son prix pourrait dépasser les 15.000 F ; aussi, les étuis de violoncelle sont-ils réalisés, le plus souvent, en fibre de verre ou en recouvert de tissu. On connaît actuellement des étuis de violoncelle réalisés par thermoformage de plaques d'acrylonitrile butadiène styrène (ABS). Dans la grande majorité des cas, sauf pour les étuis standards très bon marché, dépourvus de revêtement intérieur, le tissu de garnissage est formé et collé automatiquement lors de l'opération de transformation. L'étui formé en ABS comporte profil mâle-femelle en PVC, formé à chaud, qui assure l'étanchéité et est doté de neuf serrures. Son poids est 5,5 à 7 kg, suivant les modèles et les finitions. Le violoncelle nécessite un étui très protecteur. Les meilleurs étuis existants sont lourds, fait de I épaisseur de leurs parois, mais sont, malgré cela, assez peu rigides, ce qui nécessite de nombreux points de fermeture, rendant ainsi leur maniement malcommode. Les étuis haut de gamme jouent sur le fini et noblesse des matériaux, mais ne résolvent cependant pas les problèmes de poids et de rigidité. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Cette invention, telle qu'elle est caractérisée, résout le problème consistant à créer un matériau composite de type sandwich, avec lequel il soit possible de réaliser des étuis d'instruments, et tout particulièrement des étuis de violoncelle offrant une grande légèreté, une bonne rigidité, et une excellente résistance aux chocs, et, ce, pour un prix acceptable. Le matériau composite de type sandwich, selon l'invention, se caractérise en ce qu'il constitué, pour l'essentiel - d'une première peau en acrylonitrile butadiène styrène (ABS) métalissé, - d'une âme en mousse de polychlorure de vinyle (PVC), - d'une seconde peau en polyester téréphtalate (PTEG). L'assemblage des trois éléments est obtenu par collage sous vide. Le procédé de fabrication d'étuis d'instruments, à partir du materiau composite selon l'invention, comporte les étapes suivantes a) thermoformage, sur moule positif, de la première peau en démoulage et détourage, b) application de la colle polyuréthanne au pistolet sur la face interne la première peau en ABS, obtenue à l'étape précédente (a) - séchage à l'ambiante, c) découpe à la presse des éléments de l'âme, d) formage à chaud et sous vide, sur moule positif, des éléments de l'âme, e) application de la colle polyuréthanne au pistolet sur les éléments de l'âme obtenus à l'étape précédente (d) - séchage à l'ambiante, f) positionnement des éléments de l'âme préencollés sur la face interne de la première peau thermoformée en ABS, préencollée elle aussi., g) mise sous vide du complexe première peau-âme dans un conformateur, puis chauffage sous un panneau radiant, de manière à réactiver colle tout maintenant le vide. Refroidissement - démoulage, application de la colle polyuréthanne au pistolet sur la seconde peau - sechage à l'ambiante, application de la colle polyuréthanne au pistolet sur la face interne du complexe première peau-âme, thermoformage, en moule négatif, de la seconde peau sur complexe première peau-âme, pour fermer le sandwich, avec réactivation la colle sous le panneau radiant. Refroidissement - démoulage. Selon un mode de réalisation préférentiel, concernant, plus particulierement, la fabrication d'étuis de violoncelle, l'épaisseur de la première peau est de 1 mm pour le couvercle et de 1,50 mm pour le fond ; l'âme est constituée d'une mousse de 8 mm d'épaisseur et de 50 kg/m3 de densité ; la seconde peau à une épaisseur de 0,5 mm. Le sandwich ainsi obtenu est assemblé par collage sous vide, dans un conformateur, à l'aide d'une colle polyuréthanne mono-composant, appliquée au pistolet et réactivée sous un panneau radiant. Les découpes du fond et des bords du corps de l'étui sont réalisées de manière que les différentes parties viennent s'imbriquer les unes dans les autres, comme un puzzle, tout en laissant, ici et là, des petites réserves constituées de parties de puzzle manquantes, permettant à la seconde peau de venir se coller directement sur la première peau en emprisonnant ainsi l'âme. Les serrures de liaison du couvercle au corps de l'étui sont au nombre de trois à quatre. Les avantages obtenus, grâce à cette invention, consistent essentiellement en ce que le poids d'un étui de violoncelle est ainsi réduit de 4 @ 4,5 kg, contre 5 à 7 kg pour les étuis existant actuellement, et que la rigidité et l'étanchéité obtenues sont telles que le nombre de serrures nécessaires peut être réduit à 3 ou 4, contre 8 à 10 avec la technique actuelle, ce que la resistance aux chocs des parois de l'étui est telle que l'instrument qu'il contient est protégé efficacement contre les chocs, petits ou grands, pouvant survenir dans toutes les situations, et, ce, tout en maintenant cette sorte d'étui dans une fourchette de prix très raisonnable par rapport aux étuis similaires. L'incidence de prix de 30 à 40% est tout à fait acceptable pour la protection d'instruments de haut de gamme, particulièrement coûteux et délicats. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre d'un étui à violoncelle, réalisé selon l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, au regard des dessins annexés, sur lesquels - figure 1 représente une vue de côté, en perspective, d'un échantillon du matériau composite, - figure 2 représente une vue extérieure de dessous, en perspective, du corps de l'étui, - figure 3 représente une vue extérieure de dessus, en perspective, du couvercle de l'étui, la figure 4 représente une vue de côté de l'étui, garni violoncelle représenté en pointillé, la figure 5 représente une vue de face de l'étui selon la figure - la figure 6 représente une vue de gauche de l'étui selon la figure 4. figures représentent un matériau composite 10 de type sandwich", comportant une première peau 11, une âme 12 et une seconde peau 13, utilisé pour la réalisation d'un étui 20 à violoncelle 30, constitue d'un corps et d'un couvercle 22 ; des petites réserves 212, laissées dans fond 210 où les bords 211, permettent, à la seconde peau 13 intérieure venir se coller directement sur la première peau 11 extérieure, en emprisonnant l'âme 12 du matériau 10. En examinant plus en détail la figure 1, on remarque que matériau composite 10 est constitué des trois éléments suivants - une première peau 11 en ABS métallisé, d'une épaisseur pour la réalisation du couvercle 22 de l'étui 20, et de 1,5 mm pour le fond 210 dudit étui 20 ; l'ABS ayant été sélectionné pour ses caracteristiques mécaniques de résistance aux chocs, sa bonne thermoformabilité et une excellente présentation. D'autres matériaux, tels que le polycarbonate et ses dérivés, pourraient être cependant utilisés aussi, - une âme 12 en mousse de PVC, très légère, dont la densité peut varier de 50 à 80 kg/m3, suivant les qualités ; cette mousse de PVC, très résistante à la compression, quasiment indestructible, est utilisée pour ses caractéristiques physiques et mécaniques, - une seconde peau 13 en PETG, de 0,5 mm d'épaisseur, choisie pour son excellente thermoformabilité et sa plage de température de formage relativement basse (60 à 70 ), qui permet de conserver, à la mousse polychlorure de vinyle (PVC) sur laquelle cette peau est thermoformée toute son épaisseur et l'intégralité de ses caractéristiques mécaniques. Les trois élements sont assemblés par collage sous vide avec une colle polyuréthanne. En se rapportant aux figures 2 et 3, on remarque que, pour la réalisation d'étuis 20 à violoncelle 30, la première peau 11 du sandwich 10 est obtenue par thermoformage sur moule positif d'une plaque d'ABS métallise d'épaisseur 5 mm, pour le fond 210 de l'étui, et de 1 mm pour le couvercle 22 de celui-ci. Le thermoformage sur moule positif permet notamment, grâce au bullage, d'obtenir des épaisseurs régulières sur le fond et sur les parois de l'étui. L'âme 12 sandwich 10 est découpée à la presse à l'aide d'outils découpes appropriés, puis formée sous vide sur moule positif, après avoir été ramollie sous un panneau radiant. Les découpes du fond 210 et des bords 211 corps 21 de l'étui 20 sont réalisées de telle manière que les différentes parties viennent s'imbriquer les unes dans les autres, comme un puzzle, tout en laissant, ici et là, des petites réserves 212 (parties de puzzle manquantes), qui permettent à la seconde peau (intérieure) 13 de venir se coller directement sur la première peau (extérieure) 11, emprisonnant ainsi l'âme 12 et prévenant tout défaut de délaminage. Les différents collages sont effectués sous vide dans un conformateur à l'aide d'une colle polyuréthanne mono-composant, appliquée au pistolet et réactivée sous un panneau radiant. En examinant maintenant les figures 4, 5 et 6, on remarque que l'étui réalisé comme indiqué ci-dessus, enveloppe et protège totalement efficacement un violoncelle 30, qui se trouve parfaitement calé dans tous les sens. La rigidite de l'étui 20 permet, par ailleurs, de limiter le nombre de serrures de fermeture du couvercle 22 à trois ou quatre. La réalisation étui à vio+oocelle à partir du matériau composite de type "sandwich", selon l'invention, ne constitue qu'un exemple d'application de celui-ci, car d'autres sortes d'étuis peuvent être aussi réalisés avec ce matériau et ce procédé, sous réserve d'adaptations mineures ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Matériau composite de type "sandwich", caractérisé en qu'il est constitué, pour l'essentiel, d'une première peau (11) en acrylonitrile butadiène styrène (ABS) métallisé, d'une âme (12) en mousse de polychlorure de vinyle (PVC) et d'une seconde peau (13) polyester téréphtalate (PTEG). 2. Matériau composite selon la revendication 1, caractérisé ce que sa première peau (11), son âme (12) et sa seconde peau (13) sont assemblées par collage. 3. Matériau composite selon la revendication 2, caractérisé en ce que la colle utilisée est une colle polyuréthanne mono-composant. 4. Application du matériau composite de type "sandwich" selon la revendication 1, à la fabrication d'étuis d'instruments, caractérisée en ce que cette fabrication s'effectue selon les étapes suivantes a) thermoformage, sur moule positif, de la première peau (11) démoulage détourage, b) application de la colle au pistolet sur la face interne de la première peau (11) obtenue ' l'étape précédente (a) et séchage à l'ambiante, c) découpe a la presse des éléments de l'âme (12), d) formage à chaud et sous vide, sur moule positif, des éléments de l'âme (12), e) application de la colle au pistolet sur les éléments de l'âme (12), obtenus à l'étape précédente (d), suivie d'un séchage à l'ambiante, positionnement des éléments de l'âme (12) sur la face interne de la première peau (11) préencollée à l'étape (b), mise sous vide du complexe première peau (11) et âme (12) dans un conformateur, puis chauffage sous un panneau radiant pour réactiver la colle tout en maintenant le vide, suivi d'un refroidissement et du démoulage, h) application de la colle au pistolet sur la seconde peau (13) séchage à l'ambiante, application de la colle au pistolet sur la face interne complexe première peau (11) et âme (12), thermoformage, en moule négatif, de la seconde peau 3), sur le complexe première peau (11) et âme (12) pour fermer le sandwich (10), avec réactivation de la colle sous le panneau radiant, suivi d'un refroidissement et d'un démoulage. 5. Application du matériau composite de type "sandwich" selon la revendication 4, à la fabrication d'étuis de violoncelle, caractérisée en ce que l'épaisseur de la première peau (11) est de 1 mm pour le couvercle et de 1,5 mm pour le fond (210), en ce que l'âme (12) est constituée d'une mousse de densité 50kg/m3 et de 8 mm d'épaisseur et en ce que la seconde peau (13) a une épaisseur de 0,5 mm. 6. Application du matériau composite de type "sandwich" selon la revendication 5, à la fabrication d'étuis de violoncelle, caractérisée en ce que les découpes du fond (210) et des bords (211) du corps (21) de l'étui (20) sont réalisées de manière que les différentes parties viennent s'imbriquer les unes dans les autres, comme un puzzle, tout en laissant, ici et là, des petites réserves (212) constituées de parties de puzzle manquantes, permettant la seconde peau (13) de venir se coller directement sur la première peau en emprisonnant ainsi l'âme (12). 7. Application du matériau composite de type "sandwich" selon la revendication 5, à la fabrication d'étuis de violoncelle, caractérisée en ce que les serrures de liaison du couvercle t22) au corps (21) de l'étui (20) sont au nombre de trois à quatre.