Brevet FR2937894A1 — publié le 20100507

La présente invention concerne un pain de mousse pour la réalisation de flotteurs destiné aux sports de glisse, tels que le surf et le windsurf par exemple, et la méthode de mise en oeuvre employée. Le terme flotteur désigne l'équipement sur lequel évolue le pratiquant de sports de glisse tels que le surf et le windsurf par exemple. Les flotteurs sont traditionnellement fabriqués par l'usinage d'un pain de mousse (ou blank), constitué d'un corps en mousse de polyuréthane ou polystyrène expansé ou extrudé, rigidifié par une latte en bois ou PVC disposée de manière verticale et dans la longueur. Dans cette configuration, elle peut être soit au centre du pain de mousse, soit de part et d'autre du centre, et/ou en périphérie selon un tracé dit �parabolique� entre le contour (outline) et le centre. Les lattes ont pour but d'éviter la casse du flotteur que pourraient engendrer les contraintes mécaniques subies en utilisation. Le pain de mousse usiné est ensuite généralement enveloppé d'un complexe tissu de fibre de verre et résine époxy ou polyester afin d'en assurer l'étanchéité et la résistance aux chocs. La production de flotteurs à partir de pains de mousse est réalisée à la fois de manière artisanale par des professionnels appelés communément �shapers�, ou industriellement à grande échelle par des usines ou ateliers de grande taille, principalement dans des pays asiatiques à �bas coûts�, la Thaïlande par exemple. La production artisanale touche principalement une clientèle de proximité. Sa vocation est la conception et la fabrication de flotteurs sur mesure, c'est-à-dire aux côtes, volumes, répartition des épaisseurs, courbures, masse et décoration adaptés à l'utilisateur. Cette conception est donc fonction, et de manière non exhaustive, du gabarit, de la puissance, du niveau, du type de vague, des attentes en terme de comportement (vitesse, manoeuvrabilité, flottabilité par exemple) du client. Les shapers exercent dans différents pays au contexte adapté au surf, dont en tête les États-Unis, l'Australie, l'Afrique du Sud et l'Europe. La production industrielle, de masse, vise à proposer en nombre et à prix réduit une gamme prédéfinie de flotteurs, conçus pour être adaptés non pas à un individu en particulier, mais à des attentes et des gabarits moyens. Que la production soit artisanale et sur mesure, ou industrielle et de masse, contrôlée par ordinateur ou non, les pains de mousse usinables, constituant la première étape de fabrication des flotteurs, sont fabriqués et fournis par des entreprises dont c'est la spécialité. C'est donc l'offre de ces fournisseurs qui conditionne en grande partie la composition des flotteurs. Or l'offre actuelle en terme de pains de mousse, traditionnellement en polyuréthane, et de plus en plus en polystyrène expansé également, repose sur des concepts et des techniques vieux de plus de cinquante ans. Leur architecture mousse et latte(s) de bois ne s'est pas modernisée, alors que les attentes des pratiquants ont elles évolué, ainsi que les techniques et matériaux aujourd'hui disponibles. Nous savons à présent que c'est cette architecture mousse + lattage qui conditionne en majeure partie le comportement du flotteur, c'est-à-dire sa réponse mécanique en action lorsqu'elle est sollicitée par les forces en jeu dans l'interaction avec l'eau, en particulier les vagues. En effet, loin d'être statique et figée, le flotteur interagit avec l'eau et les vagues, se déforme, se reforme, emmagasine et libère de l'énergie. On parle alors de flex (déformation du flotteur) et de ressort (retour à la position d'équilibre), manifestations de la dynamique du flotteur. En plus de renforcer la structure d'un flotteur pour éviter sa casse, la latte en bois ou PVC devrait avoir le rôle de "ressort", c'est-à-dire être capable d'emmagasiner l'énergie acquise lors de la flexion de la planche (en courbe en bas de vague par exemple) pour la restituer rapidement en fin de courbe dans le but d'engendrer une relance et une accélération du flotteur lorsqu'il reprend sa position initiale d'équilibre. C'est crucial en particulier pour les planches de surf. Dans la mesure où c'est l'offre des fabricants de pains de mousse qui conditionne la possibilité des shapers de prendre en compte ces paramètres de flex pour les adapter à leurs clients, ces fabricants ont essayé d'adapter leur concept en proposant une variété d'essences de bois ou de matériaux et d'épaisseurs des lattes pour modifier le comportement dynamique final des flotteurs, en particulier des planches de surf. Si une latte verticale, en bois ou autre matériau, renforce effectivement le pain de mousse, elle entraîne en revanche une rigidité trop importante. Elle empêche les mouvements de cisaillement au cœur du pain de mousse permettant le travail en compression de la stratification sur le dessus en même temps que le travail en traction sur celle du dessous, et elle engendre un phénomène de vrillage des flotteurs à moyen terme. La réponse comportementale du flotteur, et donc du pain de mousse, est devenue un enjeu majeur et déterminant dans la concurrence des fabricants de pains de mousse, en particulier destinés aux planches de surf, en raison de la hausse du niveau des pratiquants, amateurs ou professionnels, et de la compréhension de ses mécanismes. Pourtant, la variation du matériau et de l'épaisseur de la latte ne constitue pas une réponse optimale et satisfaisante à la problématique de la dynamique des flotteurs. L'invention telle qu'elle résulte du brevet apporte une réponse moderne à 10 cette problématique en améliorant considérablement le comportement dynamique des flotteurs. Ce pain de mousse, selon une première caractéristique, est constitué d'un corps en matière usinable manuellement ou mécaniquement. 15 Selon une deuxième caractéristique, le pain de mousse comporte des inserts raidisseurs dynamiques interagissant avec le corps du pain de mousse, placés en son épaisseur afin de permettre l'usinage du pain de mousse, et décrivant de préférence une courbe dite �parabolique�, suivant à peu près son contour extérieur (outline) lorsqu'il est vu de dessus. Contrairement 20 aux lattes des pains de mousse traditionnels, les raidisseurs dynamiques, internes, ne sont pas liés à la stratification externe du flotteur. Ils se trouvent à proximité des zones déformées par les forces en jeu dans les vagues, absorbant et restituant par leur déformation l'énergie de manière optimale. La résistance à la casse et le comportement dynamique s'en 25 trouvent considérablement améliorés. Selon des modes particuliers de réalisation: - le corps du pain de mousse pourra être par exemple en polystyrène expansé ou extrudé, en polyuréthane ou polypropylène expansé ou de manière générale 30 toute matière expansible et/ou usinable. - le matériau et les dimensions des inserts, impactant la rigidité, le flex et le poids du pain de mousse sont adaptés au matériau constituant son corps afin que l'ensemble travaille en synergie. Ces inserts pourront donc être des tubes et/ou des joncs composés par 35 exemple de carbone et/ou fibre de verre et/ou aramide et/ou bois par exemple, et/ou des mèches composées de carbone et/ou fibre de verre et/ou aramide et/ou bois par exemple, imprégnées ou non de résine. Le ou les matériaux composant les inserts auront donc des propriétés dynamiques particulièrement adaptées à celles recherchées dans un flotteur. 40 - la courbe décrite par les inserts pourra se situer à une distance variable du contour extérieur (outline) en vue de dessus afin d'atteindre le comportement dynamique souhaité. Les inserts pourront également décrire une ligne droite parallèle ou non à l'axe central du pain de mousse. - les pains de mousse pourront comporter, selon les besoins, un(e) ou plusieurs renforts ou lattes supplémentaires. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente l'invention en vue de dessus. La figure 2 représente l'invention en coupe suivant A-A. La figure 3 représente l'invention en coupe suivant B-B. 10 En référence à ces dessins, l'invention comporte un corps usinable en mousse (1) incluant en son épaisseur, idéalement suivant son centre afin de permettre l'usinage, des inserts raidisseurs dynamiques (2) interagissant avec le corps et décrivant de préférence une courbe dite �parabolique� (5), suivant à peu près son contour extérieur (outline) (3) lorsqu'il est vu de 15 dessus (figure 1). Les inserts sont disposés dans une rainure (4) d'un diamètre approchant celui des inserts. Les formes et volumes du corps en mousse sont tels que le shaper peut y usiner un flotteur conçu en fonction des attentes de l'utilisateur final. La longueur de l'insert et de la rainure, ainsi que leur diamètre sont ajustés selon les contraintes 20 imposées par le suivi des courbures du pain de mousse et le comportement dynamique du flotteur souhaité. Dans la forme de réalisation selon les figures 1, 2 et 3, une pièce (corps) (1) en polystyrène expansé semblable à des pains de mousse habituellement 25 disponibles sur le marché est recoupée par exemple à l'aide d'un outil à fil chaud selon le tracé (5). Trois parties en résultent (a, b, c). Une rainure (4) du diamètre extérieur des inserts est réalisée de part et d'autre de la partie centrale (b) du corps, par exemple avec une défonceuse. Des inserts matérialisés par des tubes en carbone (2) y sont 30 logés. La longueur des tubes est ajustée selon les contraintes imposées par le suivi des courbures du pain de mousse et le comportement dynamique du flotteur souhaité. Les inserts sont fixés solidairement à la mousse et les découpes dites �paraboliques� (a) et (c) sont recollées par des liants 35 chimiques (colle) à la partie (b). Selon une variante non illustrée, les inserts peuvent être placés lors de la fabrication des pains de mousse par moulage, auquel cas aucun liant chimique n'est nécessaire, le pain de mousse se formant par expansion, 40 cohésion ou séchage de la matière autour de ces inserts lors du moulage. A titre d'exemple non limitatif, la rainure (4) et l'insert (2) auront pour longueur celle du tracé (5) de découpe du corps du pain de mousse (1) à5 laquelle sont soustraits entre 0 à 15cm à l'arrière et entre 0 à 20cm à l'avant pour tenir compte de l'augmentation de la courbure imposée aux extrémités des pains de mousse, cette courbure très importante impliquant une contrainte trop élevée des inserts. Cette contrainte pouvant engendrer une déformation du pain de mousse, le corps (1) pourra, afin d'éviter cette déformation, être maintenu dans sa forme souhaitée par un support de même courbure durant le temps de prise du liant chimique employé pour la fixation des inserts et/ou la fixation des parties (a), (b) et (c) entre elles. Important: un ou plusieurs tubes et/ou joncs pourront aussi remplacer la latte centrale ou plusieurs lattes parallèles à l'axe B-B passant par le nez et l'arrière de la planche. Ce pain de mousse, selon l'invention, est particulièrement destiné à être employé par les artisans shaper, qui peuvent bénéficier d'une fabrication de ces pains sur mesure, et d'une mise en oeuvre pour eux tout à fait traditionnelle, ne nécessitant pas de modification d'outillage et de technique. Leur cahier des charges en terme de comportement permettra d'adapter la nature de la mousse, sa densité, la position, la longueur et la section des inserts, l'ensemble constituant l'invention. Une production industrielle, en série, de pains de mousse et flotteurs avec application de ce même procédé est également envisageable. REVENDICATIONS1) Pain de mousse pour la réalisation de flotteurs destinés aux sports de glisse tels que le surf et le windsurf par exemple, caractérisé en ce qu'il comporte un corps (1) dans l'épaisseur duquel sont positionnés des inserts raidisseurs dynamiques (2) interagissant avec le corps. 2) Pain de mousse selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est constitué d'un matériau permettant l'usinage mécanique ou manuel, tel que le polystyrène expansé ou extrudé, le polypropylène expansé et le polyuréthane par exemple. 3) Pain de mousse selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les inserts décrivent par exemple une courbe dite �parabolique� (5), suivant à peu près son contour extérieur (outline) (3) afin d'en optimiser le comportement dynamique. 4) Pain de mousse selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les inserts décrivent une ligne droite parallèle ou non à l'axe central du pain de mousse. 5) Pain de mousse selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la longueur ainsi que le diamètre des inserts (2) sont ajustés selon les contraintes imposées par le suivi des courbures du pain de mousse et le comportement dynamique du flotteur souhaité. 6) Pain de mousse selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les inserts raidisseurs dynamiques sont des tubes et/ou des joncs en carbone. 7) Pain de mousse selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les inserts raidisseurs dynamiques sont des tubes et/ou des joncs, et/ou des mèches en fibre de verre et/ou carbone et/ou aramide et/ou bois imprégnées ou non de résine. 8) Procédé de fabrication d'un pain de mousse selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: découpe d'un pain de mousse en trois parties (a, b, c) rainurage (4) de part et d'autre de la partie centrale de la mousse (b) à un diamètre approchant celui des insertslogement des inserts (2) dans les rainures ainsi réalisées, leur longueur étant ajustée selon les contraintes imposées par le suivi des courbures du pain de mousse et le comportement dynamique du flotteur souhaité. 9) Procédé de fabrication d'un pain de mousse selon la revendication 8 caractérisé en ce que les inserts sont fixés solidairement à la mousse grâce à un liant chimique. 10 10)Procédé de fabrication d'un pain de mousse selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que les inserts sont placés par moulage, le pain de mousse se formant par exemple par expansion, cohésion ou séchage de la matière autour de ces inserts lors du moulage.5