Brevet FR2823070A1 — publié le 20021011

La présente invention concerne un procédé industriel permettant d'optimiser l'utilisation de fibres de carbone de hauts sinon très hauts modules, préalablement imprégnés de résine, déposées par enroulement filamentaire autour d'un mandrin dans le but de fabriquer une canné à pêche constituée de multiples éléments emboîtés les uns dans les autres. On sait que les pêcheurs"au coup"utilisent, pour pratiquer cette technique de pêche, des cannes de plus en plus longues atteignant couramment 13 sinon 14,50 mètres. Ces pêcheurs cherchent donc des cannes à la fois longues d'un encombrement limité, lorsqu'elles sont"pliées", les plus légères possibles, mais surtout le plus rigide possible. On parvient à réaliser des cannes satisfaisantes en utilisant des fibres de carbone de très hauts modules mais les prix de ces fibres croissant dans les proportions considérables avec l'élévation des modules, on atteint des niveaux de prix très élevés. Ces fibres de carbone industriellement produites connaissent des modules d'YOUNG, modules de rigidité, qui varient de 230 Gpa (23 000 kgf/mm2) à 850 sinon 900 Gpa pour des prix au kilo qui vont varier de l'indice 1 à l'indice 80, alors que les module n'aura donc varié que de l'indice 1 à l'indice 4. C'est dire combien il est important de parvenir à optimiser l'utilisation de ces fibres si coûteuses, d'une façon si possible industrielle et répétitive. Depuis longtemps on sait déposer des fibres par enroulement filamentaire sur des mandrins entraînés en rotation par des moteurs commandés numériquement (CN). Des brevets ont été déposés pour caractériser certaines dispositions de ces enroulements, mais personne n'est jamais parvenu à cette optimisation industrielle et économique de la fabrication d'un élément de canne à pêche"au coup". La présente invention a pour objet de définir les pas optimum de dépose en trame de fibres de carbone de divers modules à partir d'une équation dont les paramètres tiennent compte uniquement des diamètres des éléments D, D2) et du module d'Young caractérisant le carbone utilisé, équation dans laquelle est introduit un coefficient"K"qui a été déterminé à la suite de longues recherches. Les objectifs et avantages de la présente invention apparaîtront clairement d'après les explications et descriptions suivantes données à titre d'exemples indicatifs mais nullement limitatifs en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente, emboîtés les uns dans les autres et schématiquement, les 6 premiers brins (1), (2), (3), (4), (5) et (6), d'une canne à pêche au coup. Ces brins sont fabriqués par enroulement filamentaire autour d'un mandrin de fibres de carbone imprégnées de résine dont les modules vont en croissant de l'élément no 6, talon de la canne, à l'élément no 1. Les modules des carbones utilisés varient par exemple comme indiqué ci-dessous. Module d'Young"Ex" (Gpa) Référence élément (s) canne no 1 canne n02 canne n03 1 380 460 550 2 380 460 550 3 380 460 550 4 270 380 460 5 270 380 460 6 230 270 380 Il est clair qu'à poids égal, la canne no 3 qui utilise des carbones de modules supérieurs devra être plus rigide mais sera aussi plus chère que la canne no 1. De même pour être plus rigide, et d'un prix de revient optimisé, il faudra que, l'enroulement du fil de trame soit déposé suivant un pas bien déterminé étant entendu que le fil constituant la chaîne sera déposé le plus longitudinalement possible le long de l'axe du mandrin. La figure 2 représente une vue schématique du procédé conforme à l'invention dans laquelle on enroule de gauche à droite, sur machine d'enroulement filamentaire dont la technologie est bien connue, autour d'un mandrin (7) conique de diamètres D et D2, une fibre de carbone (8), de module variable 230 Gpa par exemple, selon un pas P, puis la machine continue son cycle après ce premier enroulement de trame et vient déposer la chaîne le plus longitudinalement possible le long du mandrin une couche de ce même fil de carbone jointif (9) pour constituer la chaîne. Enfin le mandrin étant complètement recouvert la machine continue un troisième cycle en enroulant, pour constituer une dernière trame, toujours le même fil (10) cette fois-ci de la droite vers la gauche, encore selon le même pas P. De nombreuses cannes à partir de mêmes mandrins et de trois mêmes types de carbone (Ex : 230, 270 et 380 Gpa) ont été construites en faisant varier les pas P. D'une façon remarquable les deux essais les plus satisfaisants donnent les pas P en mm tels que présentés ci-dessous. Essai n 1 Élément Module Ex (Gpa) D, (mm) D (mm) Pas Trame (mm) Kl 1 380 31,5 26 14 145, 537358 2 380 35,8 31,2 15 146, 627267 3 380 39,5 35,5 16 145, 438453 4 270 42 39 12 143,189123 5 270 44 41 12 146,682054 6 230 46,4 43 10,5 146,450986 Moyenne 145, 654207 Écart Type 1, 3247 Essai no 2 Élément Module Ex (Gpa) D (mm) Dry (mm) Pas Trame (mm) K2 1 380 31,5 26 16 127, 345188 2 380 35, 8 31,2 17 129,377001 3 380 39,5 35,5 18 129, 278625 4 270 42 39 13,5 127,279221 5 270 44 41 13,5 130,384048 6 230 46,4 43 12 128,144612 Moyenne 128, 634782 Écart Type 1,2462 Moyenne Générale 137, 14 En intégrant les paramètres essentiels, diamètres du mandrin, module ZD Ex et pas P de ces essais dans une équation, on a déterminé le coefficient K optimum situé entre KI et K2, dont les écarts types sont faibles, 1,3247 et 1,246 tel que K = 137 la moyenne étant 137,14, l'équation donnant le Pas optimum (Popt) Conformément à l'invention et d'une façon remarquable trois cannes, à titre d'exemple donnant les meilleurs résultats, ont pu être construites à partir de 5 types de carbone de 5 modules"Ex"différents 230,270, 380,460 et 550 Gpa sur les mêmes mandrins de diamètres d'extrémité Dl et D2 en calculant le pas P à partir de l'équation ci-dessus et du coefficient K = 137. Réf. Élément Module Ex (Gpa) Dl (mm) D2 (mm) K Pas en mm 1 380 30,8 25 137 14,7 2 380 35,45 29,5 137 15,8 3 380 38,8 33,5 137 16,7 4 270 41,3 37 137 12,3 5 270 43,3 39,1 137 12,7 6 230 45,2 41 137 11 Réf. mm 1 460 30,8 25 137 17,7 2 460 35,45 29,5 137 19,1 3 460 38,8 33,5 137 20,2 4 380 41,3 37 137 17,4 5 380 43,3 39,1 137 17, 8 6 270 45, 2 41 137 12, 9 Réf. Élément Module Ex (Gpa) Dl (mm) D2 (mm) K Pas en mm 1 550 30, 8 25 137 21,2 2 550 35, 45 29,5 137 22,9 3 550 38, 8 33,5 137 24,1 4 460 41,3 37 137 21 5 460 43,3 39,1 137 21,6 6 380 45,2 41 137 18,2 Revendications 1. Procédé pour la réalisation, en vue de les emboîter les uns dans les autres, d'éléments de cannes à pêche caractérisés en ce qu'il consiste à calculer le pas d'enroulement P des fils de trame en fibres de carbone de module de rigidité"Ex"variable selon lequel on enroule des mèches de fibres de carbone (8) préalablement imprégnées de résine thermodurcissable autour d'un mandrin rigide (7) de diamètre d'extrémité (dal) et (D2) entraîné en rotation selon ce pas P puis après recouvrement de ce premier fil de trame par une couche de ce même fil déposé côte à côte le long de l'axe du mandrin, d'une deuxième trame selon ce même pas P tel que ce pas P est égal à Le pas Popt étant égal à : avec K égal à 137.