Brevet FR3017306A1 — publié le 20150814

Planche de glisse L'invention concerne une planche de glisse pour la pratique des sports d'hiver. En particulier, l'invention concerne une planche de glisse comportant une structure composite. L'invention est particulièrement adaptée à la fabrication de skis mais peut également être utilisée pour la fabrication de snowboard surf des neiges ou de tout autre engin de glisse. Il est connu dans le domaine des sports de glisse sur neige de construire les planches de glisse en utilisant une structure composite. Une structure composite typique pour une planche de glisse comporte un sous-ensemble supérieur, un sous-ensemble inférieur et un noyau intercalaire. Fonctionnellement, le sous-ensemble inférieur est entre autre chargé des fonctions de glisse et d'accroche sur neige, tandis que le sous-ensemble supérieur constitue le dessus du ski. Il est également connu d'équiper chacun des sous-ensembles supérieur et inférieur d'éléments de renfort. Ces éléments de renfort supérieur et inférieur sont des composants mécaniques très importants de la planche de glisse, car les caractéristiques mécaniques de la planche de glisse sont principalement influencées par les caractéristiques mécaniques des renforts. Le noyau a, quant à lui, principalement une fonction intercalaire, il maintient la distance entre le renfort inférieur et le renfort supérieur. L'ensemble constitué par les éléments de renfort supérieur et inférieur constitue une poutre déformable. La skiabilité, le comportement de la planche de glisse sur la neige est, bien entendu, dépendant du poids de celle-ci mais surtout de son comportement en flexion et, dans une moindre mesure, en torsion. C'est pourquoi le concepteur de planches de glisse apportera un soin particulier à la réalisation des éléments de renfort. Le renfort supérieur comme le renfort supérieur peuvent comprendre une ou plusieurs couches distinctes ou identiques. Les couches de renforts sont généralement constituées par une structure fibreuse noyée dans une matrice de résine thermoplastique ou thermodurcissable qui représente environ 50% du poids total du renfort. Souvent les fibres utilisées sont des fibres de verre, de carbone ou d'aramide. Chacune de ces fibres a ses caractéristiques propres et leur utilisation pour la fabrication d'une planche de glisse conduit à des comportements différents en terme de skiablité. Par exemple la fibre de carbone est très rigide et donne une planche de glisse ayant un comportement très sec, par manque d'amortissement. La fibre de verre est moins rigide et donne à une planche de glisse un comportement plus souple. Cependant cette fibre est plus lourde que la fibre de carbone. La fibre de verre est le matériau le plus utilisé pour la réalisation des renforts car elle offre au ski un bon compromis rigidité/amortissement. Il est aussi connu, quoique moins répandu, d'utiliser des fibres naturelles pour la réalisation de renfort. Le document EP 2 000 180 propose d'utiliser des fibres naturelles notamment pour réduire le poids de la planche. Cependant, industriellement, l'utilisation de fibres naturelles n'est pas simple car elles sont beaucoup plus courtes que les fibres artificielles et elles ne se tiennent pas bien les unes avec les autres avant l'imprégnation par la matrice de résine. D'autre part, leur faible longueur ne les rend pas aptes à réaliser de manière optimale des renforts de grande longueur comme ceux nécessaires pour la fabrication d'un ski. Pour tenter de palier à ces inconvénients, le document EP 2 210 649 propose d'utiliser les fibres naturelles sous forme de fil à l'intérieur de renforts tissés. Les fibres naturelles constituent alors des éléments de longueur plus importante. Cette dernière construction est coûteuse et ne permet pas d'alléger beaucoup les renforts ainsi fabriqués. En effet, lorsque les fibres sont filées, le tissu de fibre a une épaisseur plus importante si bien qu'une quantité de résine plus importante est nécessaire pour imprégner le tissu. D'autre part, le filage crée une forte adhésion entre les fibres qui peut gêner l'imprégnation de ces dernières à l'intérieur des fils par la résine. L'objectif de l'invention est de fournir un renfort pour planche de glisse sur neige qui soit plus léger, tout en gardant une bonne rigidité et un très bon comportement sur neige. L'objectif de l'invention est également de permettre l'utilisation de fibres naturelles et notamment de fibres végétales pour la construction de planches de glisse sans augmenter les coûts de fabrication. L'objectif de l'invention est atteint par la fourniture d'un renfort pour une planche de glisse qui comprend une nappe de fibres végétale et au moins un faisceau de fibre hautes performances placées sur ladite nappe. L'objectif de l'invention est également atteint par la fourniture d'une planche de glisse équipée d'un tel renfort, ce renfort pouvant être le renfort inférieur et/ou le renfort supérieur. L'objectif de l'invention est d'autre part atteint par une planche de glisse dont au moins un renfort comprend une nappe de fibres végétales associée à au moins un faisceau de fibres hautes performances en combinaison avec toute combinaison techniquement admissible des caractéristiques suivantes: - un voile de faible grammage recouvre ladite nappe de fibre végétale et ledit faisceau de fibres hautes performance; - deux voiles, un voile supérieur et un voile inférieur, sont prévus sur chacune des faces de la nappe de fibres végétales; - le(s) voile(s) est(sont) réalisé(s) en non-tissé de grammage compris entre 20 g/m2 et 60 g/m2; la nappe de fibres végétale comprend principalement des fibres de longueur supérieure à 40 mm, de préférence 50 mm; - les fibres végétales sont constituées d'une pluralité de fibres unitaires dont la longueur est supérieure à 10 mm, de préférence supérieure à 15 mm; - la nappe de fibre végétale comprend principalement des fibres qui ont un module de flexion supérieur à 15 000 MPa; la nappe de fibre végétale comprend principalement des fibres qui ont une densité supérieure à 1,5; - la nappe de fibre végétale comprend principalement des fibres de lin; le faisceau de fibres hautes performances comprend principalement des fibres dont le module de flexion est supérieur à 200 000 MPa; - le faisceau de fibres hautes performances comprend des fibres de carbone; - les fibres de la nappe végétales sont juxtaposées et placées sensiblement parallèles les unes par rapport aux autres; les fibres du, au moins un, faisceau sont également juxtaposées et placées sensiblement parallèles aux fibres végétales; les fibres végétales et hautes performances sont orientées selon l'axe longitudinal de la planche de glisse; les fibres végétales constituent un pourcentage compris entre 80 % et 20 % du poids total des fibres du renfort. L'utilisation de fibres végétales simples, c'est-à-dire non filées et non tissées, en association avec des fibres artificielles haute performance permet de retrouver les caractéristiques rigidité et amortissement d'un renfort fibre de verre pour un poids moins important. C'est d'autant plus le cas, si les fibres végétales utilisées sont relativement longues et de module important. Le gain de poids entre un renfort fibre de verre classique ayant la même rigidité et un renfort selon l'invention est de l'ordre de 25% à 40 `)/0, au moins. En pratique, une association qui donne de très bon résultat est celle constituées par des nappes en fibres de lin et des faisceaux en fibres de carbone. En effet, l'utilisation de la fibre végétale de lin non filée permet de réaliser des renforts moins épais que ceux connus dans l'art antérieur. D'autre part l'association de la fibre de lin et de la fibre de carbone permet de s'affranchir des inconvénients liés à la relative faible longueur de fibres naturelles. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description à laquelle est jointe le dessin dans lequel: - la figure 1 est une vue en perspective d'un ski équipé d'un renfort selon un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale du ski de la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective du renfort selon le premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 4 est une vue en coupe schématique du renfort de la figure 2; - la figure 5 est une vue selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; et - la figure 6 est une vue selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, est représenté en perspective un ski 1 pour la pratique de sport de glisse sur neige. Il s'agit d'un élément allongé qui s'étend selon un axe longitudinal X. L'avant du ski est légèrement relevé et constitue une spatule 2, la partie arrière est appelée talon 3. La partie centrale 4 est prévue pour recevoir des moyens de fixation de chaussure de ski. Comme on peut le voir à la figure 2, la structure interne du ski comporte deux renforts : un renfort supérieur 5 et un renfort inférieur 6. Le renfort inférieur et le renfort supérieur sont séparés par le noyau intercalaire 7. Le ski comporte, de plus, une semelle de glisse 8 bordée latéralement par des carres métalliques et placée sous le renfort inférieur 6, ainsi qu'un dessus 10 recouvrant l'ensemble. Des chants latéraux 11 sont disposés de part et d'autre du noyau 7. La structure interne du ski représentée ici est l'une de celles habituellement utilisées dans le domaine de la fabrication des skis et plus généralement des planches de glisse sur neige. D'autres constructions sont évidemment envisageables dans le cadre de l'invention. C'est le cas notamment de la construction dite "monocoque" dans laquelle le renfort supérieur et le dessus se prolongent latéralement et vers le bas jusqu'à prendre appui sur le renfort inférieur et/ou les carres métalliques. La figure 3 représente le renfort supérieur 5 selon le premier mode de réalisation de l'invention. Le renfort comprend une nappe de fibres végétales 12 uniformément répartie sur toute la périphérie du renfort 5. Les fibres végétales constituant la nappe 12 sont sensiblement alignées les unes avec les autres. Les fibres végétales ont une longueur supérieure à 50 mm. Chaque fibre végétale peut, elle-même, être constituée par une pluralité de fibres unitaires. Pour la majorité d'entre elles, les fibres unitaires ont une longueur supérieure à 10 mm, de préférence supérieure à 15 mm Les fibres végétales sélectionnées pour la fabrication du renfort ont un module de flexion supérieur à 15 000 MPa. La densité des fibres constituant la nappe végétale est supérieure à 1,5 tandis que le grammage de la nappe est compris entre 80 g/m2 et 500 g/m2. Les fibres végétales de la nappe sont simplement juxtaposées, elles ne sont ni tissées, ni filées. Des faisceaux de fibres haute performance 13 sont placés sur la nappe de fibre végétales 12. Les faisceaux sont constitués d'un grand nombre de fibres alignées, d'une part, les unes avec les autres et, d'autre part, avec les fibres végétales. Les faisceaux de fibres haute performance sont espacés les uns des autres. Les fibres hautes performances sont obtenues artificiellement et sont très longues. Elles bénéficient d'un module de flexion supérieur à 200 000 MPa pour une densité inférieure à 2. Le grammage de l'ensemble des faisceaux de fibres hautes performances rapporté sur toute la superficie du renfort est compris entre 40 g/m2 et 300 g/m2. Un voile inférieur 14 et un voile supérieur 15 sont respectivement placés, sous et sur, la nappe de fibres végétales et les faisceaux de fibres haute performance. Ces deux voiles de natures et de propriétés identiques tiennent ensemble les fibres au cours de la préparation du renfort, avant d'imprégner de la matrice de résine. Ces voiles n'ont pas le rôle structurel des fibres uni-directionnelles végétales et hautes performances du renfort. Le grammage des voiles est relativement faible, notamment compris entre 20 g/m2 et 60 g/m2. Dans le premier mode de réalisation de l'invention, les voiles sont réalisés par liage chimique, thermique ou mécanique, ils ont une épaisseur d'environ 0,08 mm et un grammage de 30 g/m2. La matière utilisée pour la fabrication des voile peut être de la fibre de verre, du polyester ou des fibres naturelles. L'assemblage du renfort peut éventuellement être complété par des lignes de coutures 16 qui joignent le voile supérieur 15 au voile inférieur 14 et toutes les fibres contenues entre les deux voiles. La combinaison entre fibres végétales relativement longues et fibres hautes performances offre un très bon compromis légèreté, rigidité et souplesse. Un ski qui est équipé d'un seul (renfort supérieur ou renfort inférieur) ou deux renforts ainsi constitués, bénéficiera d'un comportement proche d'un ski dont les renforts sont réalisés avec de la fibre de verre. Dans le premier mode de réalisation de l'invention, les fibres végétales sont des fibres de lin et les fibres hautes performances sont des fibres de carbone. Les fibres de lin sont parfaitement adaptées à la fabrication de la nappe de fibres végétales du renfort de l'invention. Leur longueur peut atteindre 80 mm et leur module de flexion est compris entre 20 000 et 25 000 MPa. D'autre part, elles disposent d'une densité légèrement supérieure à 1,5, ce qui, bien que légèrement supérieure à la densité des autres fibres végétales est largement en dessous de la densité de la fibre de verre, laquelle dépasse 2,5. Les fibres de carbone choisies ont un module de flexion compris entre 240 000 et 400 000 MPa. Dans le renfort du premier mode de réalisation, les fibres de lin représentent 60% du poids total des fibres du renfort et les fibre de carbone 40%. Dans une telle configuration, le gain de poids par rapport à un renfort fibre de verre classique de même rigidité est de 35 %. Le renfort représenté à la figure 3 est représenté tel qu'il se présente avant sa mise en place dans le ski. La figure 4 représente schématiquement le renfort du premier mode de réalisation de l'invention, tel qu'il est dans le ski, c'est-à-dire noyé dans une matrice de résine. On peut utiliser une résine thermodurcissable ou une résine thermoplastique. La résine représentera de préférence environ 40 % du poids total du renfort dans le ski. Comme on peut le voir à la figure 1, où le dessus est partiellement retiré de façon à laisser paraître le renfort supérieur 5, le renfort 5 est disposé dans le ski de manière à ce que les fibres végétales et les fibres artificielles hautes performances soient sensiblement alignées avec l'axe longitudinal du ski X. Dans le ski selon le premier mode de réalisation, seul le renfort supérieur 5 est réalisé conformément à l'invention, le renfort inférieur étant conforme à l'art antérieur. Dans une variante, non représentée, le renfort supérieur et le renfort inférieur sont tous deux réalisés selon l'invention. La figure 5 représente schématiquement un renfort selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, dans lequel la proportion des fibres hautes performances constitue 20% du poids total de fibres du renfort, tandis que les fibres végétales en constitue 80%. Comme dans le renfort du mode de réalisation précédent, les différentes fibres qui constituent le renfort sont alignées les unes aves les autres. La figure 6 représente un renfort selon un troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel la proportion de fibres hautes performances est de 60% pour 40% de fibres végétales. Dans ce cas les faisceaux de fibres hautes performances peuvent être jointifs et constituer une couche supérieure qui recouvre entièrement la nappe de fibres végétales. L'invention ne se limite pas aux quelques modes de réalisation décrit ici. Toutes les réalisations équivalentes visées par les revendications sont bien entendue envisageable dans le cadre de cette invention. REVENDICATIONS1. Planche de glisse (1) comportant un renfort supérieur (5) , un renfort inférieur (6) et un noyau intercalaire (7), l'un au moins des renforts supérieur (5) et inférieur (6) comporte des fibres naturelles et des fibres artificielles, caractérisée en ce que, ledit au moins un des renforts supérieur (5) ou inférieur (6) comprend une nappe de fibres végétale (12) et au moins un faisceau de fibre hautes performances (13) placées sur ladite nappe. 2. Planche de glisse (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit au 10 moins un renfort comprenant une nappe de fibre végétale (12) comprend en outre au moins un voile de faible grammage recouvrant ladite nappe de fibre végétale (12) et ledit faisceau de fibres hautes performance (13). 3. Planche de glisse (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la nappe de fibres végétale (12) comprend principalement des fibres de longueur supérieure à 40 mm, de 15 préférence 50 mm. 4. Planche de glisse (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les fibres végétales (12) sont constituées d'une pluralité de fibres unitaires dont la longueur est supérieure à 10 mm, de préférence supérieure à 15 mm. 5. Planche de glisse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que 20 la nappe de fibre végétale (12) comprend principalement des fibres qui ont un module de flexion supérieur à 15 000 MPa. 6. Planche de glisse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la nappe de fibre végétale (12) comprend principalement des fibres qui ont une densité supérieure à 1,5. 25 7. Planche de glisse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la nappe de fibre végétale (12) comprend principalement des fibres de lin. 8. Planche de glisse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit au moins un faisceau de fibre hautes performances (13) comprend principalement des fibres dont le module de flexion est supérieur à 200 000 MPa. 30 9. Planche de glisse (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le faisceau de fibres hautes performances (13) comprend des fibres de carbone. 10. Planche de glisse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fibres de la nappe végétales (12) sont juxtaposées et placées sensiblement parallèles les unes par rapport aux autres. 35 11. Planche de glisse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fibres (13) du, au moins un, faisceau sont également juxtaposées et placées sensiblement parallèles aux fibres végétales (12). 12. Planche de glisse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fibres végétales (12) et hautes performances (13) sont orientées selon l'axe longitudinal de la planche de glisse (1). 13. Planche de glisse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fibres végétales (12) constituent 80% du poids total des fibres du renfort. 14. Planche de glisse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fibres végétales (12) constituent 60% du poids total des fibres du renfort. 15. Planche de glisse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fibres végétales (12) constituent 20% du poids total des fibres du renfort.10