FR2458298A1 - Ski compose principalement de plastique et a proprietes de flechissement, d'amortissement de resistance ameliorees - Google Patents
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Abstract
CE SKI POSSEDE UN CORPS 10 QUI EST ENTIEREMENT EN MOUSSE DE POLYCARBONATE MOULEE PAR INJECTION ET CONTENANT DE 5 A ENVIRON 40 EN POIDS DE FIBRES DE RENFORCEMENT DONT LA LONGUEUR PEUT ATTEINDRE 5CENTIMETRES, AFIN DE PERMETTRE LE MELANGE AVEC LA RESINE DE POLYCARBONATE ET LE MOULAGE PAR INJECTION. LE MATERIAU DE RENFORCEMENT PREFERE EST LA FIBLE DE VERRE. DES CARRES METALLIQUES 32 SONT FIXEES DANS DES RAINURES LONGITUDINALES 25 DU CORPS 10 SUR LES BORDS INFERIEURS. UNE LAME DE POLYETHYLENE 42 FORMANT SEMELLE PEUT EN OUTRE ETRE FIXEE SUR LA FACE INFERIEURE POUR FORMER UNE SURFACE A FARTER.
Description
Ski composé principalement de plastique et à propriétés de fléchis sement d'amortissement et de résistance améliorées
Les skis pour la neige sont traditionnellement en lames de bois contreplaquées mais des skis récents possèdent aussi des noyaux de polyuréthanne enrobés d'une résine renforcée aux fibres de verre ou encastrés dans une résine acrylonitrile butadiène styrène (ABS). Ils sont pourvus de carres métalliques sur les bords de leurs surfaces inférieures de glissement pour améliorer l'accrochage dans la neige dure et sur la glace et certains skis comportent en plus une couche de plastique, de polyéthylène par exemple, fixée sur la face inférieure et formant une surface d farter.
Les skis pour la neige sont traditionnellement en lames de bois contreplaquées mais des skis récents possèdent aussi des noyaux de polyuréthanne enrobés d'une résine renforcée aux fibres de verre ou encastrés dans une résine acrylonitrile butadiène styrène (ABS). Ils sont pourvus de carres métalliques sur les bords de leurs surfaces inférieures de glissement pour améliorer l'accrochage dans la neige dure et sur la glace et certains skis comportent en plus une couche de plastique, de polyéthylène par exemple, fixée sur la face inférieure et formant une surface d farter.
Le ski idéal possède toute une série de propriétés.
Une propriété très désirable est le fléchissement du ski suivant un arc de cercle véritable, en ce sens qutil se courbe dans un virage en un véritable arc de cercle, "sculptant" la neige suivant un parcours arqué avec le minimum de dérapage et de résistance à l'avancement. Aucun des skis de l'art antérieur ne fléchit suivant un vrai arc de cercle et la tendance au dérapage est plus prononcée avec les skis en lames contreplaquées. Une autre propriété désirable est que le ski possède un très grand pouvoir d'amortissement des secousses ou vibrations provenant d'impacts. A cet égard, le ski à noyau de polyuréthanne encastré dans une résine ABS est le mieux.
Les skis doivent également avoir une bonne résistance à la flexion de rupture. Les skis en lames de bois connus sont les moins résistants à cet égard. Ils doivent aussi avoir une bonne stabilité dimensionnelle et ceux ayant un noyau en mousse doivent présenter une grande résistance au fluage (a la déformation) pour éviter les changements dimensionnels. Les skis en lames de bois ont une stabilité dimensionnelle adéquate tant qu'ils sont protégés contre l'humidité, ce qui demande toutefois un entretien et des soins constants. Une autre propriété essentielle est la résistance suffisante des skis a l'arrachement des vis par lesquelles sont attachées les fixations. Sur ce point, les skis en lames de bois sont les meilleurs parmi les skis de l'art antérieur.
Enfin, tous les skis connus jusqu' présent sont assez motteux à fabriquer, demandant une quantité considérable de travail manuel et d'usinage,notamment pour produire et façonner les lames ou couches de bois ou pour l'application manuelle de fibre de verre sur un noyau de mousse.
L'invention apporte un ski de neige qui possède un corps en mousse de polycarbonate moulée par injection et contenant de 5 à environ 40 % en poids de fibres de renforcement dont les longueurs conviennent au moulage par injection, par exemple jusqu'à 5 environ. La mousse de polyuréthanne utilisée pour la mise en oeuvre de l'invention possède une densité allant par exemple de 0,75 à environ 1,25. La fibre de renforcement préférée est une fibre de verre dont la longueur est comprise entre 3 et environ 13 mm.
Le ski selon l'invention est pourvu de carres métalliques sous forme de cornières possédant chacune une aile de base continue qui est disposée et fixée dans une rainure ménagée le long d'un bord inférieur du corps du ski moulé en mousse de polycarbonate. Les carres peuvent être fixées en plus par d'autres moyens mais elles sont dans tous les cas fixées mécaniquement au corps en mousse de polycarbonate par des boutons venus de moulage sur ce corps et faisant saillie dans des évidements ménagés dans les ailes de base des carres. Une couche ou lame de polyéthylène formant semelle est fixée sur la face inférieure du corps du ski, entre les carres.
Le ski selon l'inventtion fléchit suivant une courbe qui est plus proche que celle de n'importe quel ski connu d'un vrai arc de cercle, a un pouvoir amortisseur aussi bon que le meilleur ski connu, possède une plus grande résistance à la flexion que n importe quel ski connu et une très grande résistance.8 l'arrachement de vis, comparable à celle du meilleur ski connu, est stable en dimensions et présente une grande résistance au fluage.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels
- la figure 1 est une vue de dessus du modèle sport d'un ski selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue de coté du ski de la figure l,mais avec une chaussure de ski en place dans la fixation ;
- la figure 3 est une vue de côté d'un modèle traditionnel du ski selon l'invention
- la figure 4 est une coupe transversale prise suivant la ligne 4-4 de la figure 1 ; et
- la figure 5 est une vue éclatée, en perspective et prise d'en bas montant les différents composants d'un ski selon l'invention.
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La figure 1 représente un ski selon l'invention qui possède un corps longitudinal 10, formant à l'avant une spatule relevée 12 de forme conventionnelle et se terminant par une pointe 14, et possédant une partie arrière 16 qui est également recourbée vers le haut sous un faible angle dans l'exemple des figures 1 et 2 et se réduit légèrement en largeur vers le bord arrière 18.
Le ski modèle sport des figures 1 et 2 a seulement une longueur d'environ 106 centimètres et une largeur d'environ 10 centimètres. Il possède une partie centrale flexible 11 qui supporte le poids du skieur et sur laquelle est montée une fixation de ski conventionnelle 13 pour la réception d'une chaussure de ski 20, au-dessus de laquelle se trouve le centre de gravité du skieur. La longueur de la fixation 13 correspond normalement à environ 33 1/3 eh de la longueur totale du ski. A l'avant, la partie flexible 11 portant le poids du skieur se raccorde une partie avant 15 qui est légèrement plus flexible, s'étend sur à peu près 16 1/3 % de la longueur totale et se recourbe d l'avant vers le haut pour former une spatule 12 de forme conventionnelle qui s'étend sur à peu près 17 % de la longueur totale du ski. La partie arrière 16 est également un peu plus flexible que la partie centrale 11, elle se relève légèrement vers l'arrière et représente approximativement 33 1/3 7.
de la longueur totale du ski.
La fixation 13 comporte une butée avant 17 et une talonnière 19, lesquelles possèdent des presse-semelle 21 et 23 qui portent sur la dessus du bord de la semelle de la chaussure dans la région de la pointe et du talon de la chaussure. Les pressesemelle sont portés par des plaques métalliques 24 et 26, attachées au ski par des vis 27 ; dans un mode de réalisation typique, comme représenté, la talonnière 19 est attachée au ski par quatre vis et la butée avant 17 est attachée par cinq vis.
Sur le corps de ski 10 sont montées en outre deux carres métalliques, corme la carre 32 visible sur la figure 2, disposées chacune le long d'un bord de la surface de glissement inférieure du ski afin d'y former une arête vive capable de couper dans la glace et la neige dure et afin d'augmenter la résistance à l'usure de ces bords.
Les dimensions hors tout du ski peuvent oestre variées suivant le ski particulier pratiqué. Un ski court peut être utilisé pour l'apprentissage et pour le ski sportif, les skis plus longs de modèle traditionnel peuvent être utilisés pour la pratique traditionnelle du ski, tandis que les longs skis étroits peuvent être utilisés pour la randonnée. Les dimensions pour les skis de randonnée sont approximativement de 200 x 5 centimètres et les dimensions pour les skis traditionnels sont approximativement de 190 x 8 centimètres.
La figure 3 montre un ski selon l'invention de modèle traditionnel. Sa partie 22 supportant le poids du skieur est située au centre dans la direction antéro-postérieure et le ski présente une cambrure- qui relève sa partie centrale par rapport à la spatule et au talon.Par conséquent, lorsque le skieur descend une pente, la spatule 28 et la partie d'aplanissement 29, relativement peu chargées, fléchissent vers le-haut et vers le bas lorsqutelles rencontrent différents obstacles et irrégularités sur le terrain, guidant ainsi la partie 22 supportant le poids et facilitant son passage sur les obstacles. I1 est aisément compréhensible que le fléchissement de la partie 29 correspond non seulement à l'absorption de chocs et de forces résultant de changements de direction imposés par des obstacles mais signale en plus - ce qui est essentiel - au pied du skieur l'application de forces à cette partie du ski, l'avertissant ainsi à l'avance des rencontres de la partie 22 avec les obstacles et lui donnant ainsi la possibilité de s'apprêter à de brusques changements de direction, de vitesse, etc.
La construction d'un ski selon l'invention sera décrite ci-après plus en détail relativement à la figure 4, laquelle est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 1. Le noyau 30 du corps 10 est en mousse de polycarbonate moulée par injection et ayant une densité allant d'environ 0,75 à environ 1,25, de préférence de 0,8 à environ 1. Le noyau comporte une charge sous forme de fibres de renforcement qui sera décrite plus en détail par la suite. Le moulage par injection de la mousse de polycarbonate forme sur celleci une peau de polycarbonate 31 qui est résistante aux chocs et durable et qui enveloppe complètement la mousse de polycarbonate.
La peau 31 a une épaisseur pouvant aller d'environ 1,6 environ 4,8 millimètres et qui est typiquement d'environ 3,2 millimètres.
Le corps de mousse 10 présente deux rainures longitudinales 25, une le long de chaque bord inférieur, qui sont venues de moulage. Dans ces rainures sont disposées et fixées des carres métalliques 32 et 34. Les carres ont la forme de cornières et comportent chacune une aile de base 36 qui est disposée dans une rainure longitudinale 25 et par laquelle la carre est fixée au corps 10 du ski. L'aile extérieure 38 de chacune des carres 32 et 34 déborde d'une faible distance Y du côté du corps 10 du ski. L'aile extérieure 38 de chaque carre est de préférence un peu plus épaisse que l'aile de base 36 pour augmenter la résistance et pour lui donner une surépaisseur en vue de l'usure. Les ailes extérieures 38 des carres métalliques 32 et 34 définissent entre elles une rigole 40 sur le côté inférieur du ski.Dans cette rigole est disposée une couche ou lame 42 de polyéthylène qui est liée au ski et qui remplit cette rigole.
Les fibres de renforcement utilisables pour la mise en oeuvre de l'invention peuvent Entre n'importe quelle sorte de fibres de renforcement utilisées dans le moulage par injection d'objets en plastique. En font partie notamment les fibres de cellulose, coton, rayonne, Nylon, polyacrylonitrile, polyester, Aramide, carbone, verre etc. Parmi les matériaux qui viennent d'être cités, les fibres de renforcement préférées sont les fibres de carbone, d'Aramide et de verre, en raison de leurs résistances élevées à 19 traction, les fibres de verre étant les plus préférées.Les fibres doivent avoir des longueurs qui se prêtent à l'incorporation des fibres dans les résines moulées par injection ; ces longueurs peuvent aller d'environ 1,6 à environ 50 millimètres, en particulier d'environ 3 à environ 25 millimètres, et étant de préférence comprises entre environ 3 et environ 13 millimètres. De telles fibres existent dans le commerce sous forme de fibres coupées, bien que des fibres broyées puissent également être utilisées. Les diamètres des fibres varient suivant la nature des fibres. On peut utiliser des fibres avec des diamètres allant d'environ 10 microns à environ 1,6 millimètres ; avec les fibres de verre préférées, les diamètres sont typiquement compris entre environ 10 et environ 200 microns.
Les fibres de renforcement sont utilisées dans la mousse de polycarbonate à raison d'environ 5 à 40, de préférence de 7 à 25 et, mieux encore, de 10 à 20 % en poids. La teneur en fibres de renforcement doit étire suffisamment élevée pour donner la résistance nécessaire au fluage ou à la déformation lente à la mousse de polycarbonate. Ce résultat peut être obtenu avec des teneurs aussi basses que 5 % en poids mais il est préférable d'utiliser une plus forte teneur en fibres afin d'assurer une insensibilité complète au fluage. La teneur maximale en fibres de renforcement est fixée par la valeur à laquelle la résistance à la flexion est diminuée.Par des traitements effectués avec les soins voulus et par une sélection judicieuse des fibres, on peut atteindre des teneurs en fibres d'environ 40 % en poids mais, d'une manière générale, des teneurs maximales de 25 et de 20 %-en poids conféreront la résistance et les propriétés désirées au corps de ski en polycarbonate sans risque de diminution de la résistance.
Dans la mise en oeuvre de l'invention, une résine de polycarbonate de moulage est utilisée en combinaison avec un porogène pour produire un corps de mousse pendant l'opération de moulage par injection. Les porogènes utilisables à cette fin comprennent l'azote, lequel est ajouté à la résine fondue dans le cylindre de la machine à mouler par injection. D'autres porogènes utilisables sont des porogènes chimiques qui réagissent ou se décomposent sous les conditions de moulage et dégagent alors un gaz, de préférence de l'azote qui transforme en mousse la résine contenue dans le moule utilisé pour le moulage par injection. Le porogène chimique préféré est le 5-phényltétrazole, lequel se décompose à environ 110-1450C et produit alors environ 200 cm d'azote par gramme de porogène. Ce porogène chimique peut être utilisé à raison d'environ 0,1 à 1 % en poids, de préférence de 0,2 à 0,3 % en poids dans la résine.
Lorsqu'un porogène chimique est utilisé, il est incor poré dans la résine avant l'emploi. Un mode d'incorporation recommandé consiste d ajouter lue porogène chimique aux particules de résine pendant que celles-ci sont brassées ou mélangées au tonneau, ce brassage ou ce traitement au tonneau étant poursuivi pendant 5 à 10 minutes, immédiatement avant l'introduction des particules de résine dans la trémie d'alimentation de la machine b mouler par injection.
Le moulage par injection s'effectue sous des conditions conventionnelles de moulage par injection, avec fusion de la résine et extrusion de la résine sous une pression d'environ 70 à 140 bars dans une empreinte de moule présentant une température d'environ 38 à 950C. Les fibres de renforcement sont de préférence incorporées dans la résine avant l'introduction de celle-ci dans la machine à mouler.
Comme on peut le voir sur la figure 5, le corps de ski 10 produit par le moulage par injection presente deux rainures longitudinales 25 dans la région des bords longitudinaux de le face inférieure du ski. Les carres métalliques 32 et 34 sont fixées dans les rainures 25 par collage et mécaniquement. Les moyens de fixation mécanique préférés comportent une rangée longitudinale de boutons 44 venus de moulage sur le corps de ski 10 et s'étendant sur pratiquement toute la longueur de chacune des rainures longitudinales 25.
Les boutons 44 sont disposés à des intervalles réguliers et ils coopèrent avec un nombre égal d'évidements de même espacement, formés dans cet exemple par des trous 46 disposés de façon analogue dans une rangée longitudinale dans l'aile de base 36 de chacune des carres métalliques 32 et 34.
Les carres sont disposées dans les rainures longitudinales de manière que les boutons s'emboitent dans les trous 46 et avec collage simultané des carres au corps du ski par un a adhésif approprié, un ciment époxy par exemple, appliqué préalablement aux surfaces de contact des carres et du corps de ski.
La lame ou semelle 42 de polyéthylène est ensuite mise en place dans la rigole formée entre les ailes extérieures 38 des carres. La semelle 42 possède une épaisseur allant d'environ 0,5 b environ 5 millimètres, de préférence de 0,75 à environ 1,8 millimètres, et elle est colle sur la face inférieure du corps de ski 10 t des ailes de base 38 des carres 32, 34, également par un adhésif approprié tel qu'un ciment époxy.
La semelle 42 de polyéthylène possède une extrémité de tête arrondie 50 qui est appliquée sur la spatule 12 formée par le corps de ski 10. Après la fixation de la semelle 42 sur le ski, la surface de glissement est lissée de manière que la semelle 42 s'ajuste parfaitement et sans solution de continuité avec la surface inférieure des carres sur le corps 10.
Selon une variante pour la fabrication du corps 10, les carres 32, 34 sont préalablement mises en place dans l'empreinte de moule, de sorte que le corps 10, lorsqu'il est démoulé, porte déjà les carres 32 et 34 collées et fixées mécaniquement sur lui, prêt à recevoir la semelle de polyéthylène 42. Cette façon de procéder réduit les opérations d'assemblage et élimine la nécessité d'un adhésif particulier pour le collage des carres, la peau de polycarbonate 31 établissant d'e'le-même une liaison entre les surfaces de contact pendant sa formation au cours de l'opération de moulage par injection.
I1 a été constaté que les skis selon l'invention fléchissent suivant une courbe plus proche d'un véritable arc de cercle que n'importe quel type de ski connu. Ils permettent de ce fait d'exécuter des virages d'un tracé net avec beaucoup moins de dérapage et de résistance à l'avancement que n'importe quel type de ski antérieur. Les skis selon l'invention ont en plus un pouvoir élevé d'amortissement des vibrations issues d'impacts et sont au moins équivalents aux meilleurs skis connus sur ce point. La résistance à la flexion de rupture des skis en mousse de polycarbonate selon l'invention dépasse de loin toute sollicitation de cette nature en usage normal, de sorte que les skis sont pratiquement indestructibles en usage normal. Ils retiennent en outre si bien les vis qu'une charge excessive sur les fixations montées sur les skis provoque la rupture des plaques métalliques des fixations plutôt que l'arrachement des vis d'attache. Enfin, les skis selon l'invention sont stables en dimensions, ayant une grande stabilité au fluage ou à toute déformation lente après la fabrication.
L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modificationg sans pour autant sortir de son cadre.
Claims (14)
1. Ski comprenant un corps en matière plastique et des carres métalliques, caractérisé en ce que le corps est en mousse.de polycarbonate moulée par injection et contenant de 5 à environ 40 % en poids de fibres de renforcement dont les longueurs peuvent atteindre 5 centimètres environ.
2. Ski selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mousse possède une densité de 0,75 à environ 1,25.
3. Ski selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fibres de renforcement sont des fibres de verre.
4. Ski selon la revendication 3, caractérisé en ce que la mousse contient de 7 a 25 % en poids de fibres de verre.
5. Ski selon la revendication 4, caractérisé en ce que les fibres de verre ont des longueurs allant de 3 à environ 25 millimètres.
6. Ski selon la revendication 4, caractérisé en ce que les fibres de verre ont des longueurs allant de 3 à environ 13 millimètres.
7. Ski selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en plus une lame de polyéthylène collée sur sa face inférieure.
8. Ski selon la revendication 1, caractérisé en ce que les carres métalliques possèdent des faces inférieures qui sont situées dans le même plan que la surface inférieure de glissement du ski.
9. Ski selon la revendication 1, caractérisé en ce que les carres métalliques sont des cornières comprenant chacune une aile de base continue et en ce que le corps du ski présente une rainure longitudinale le long de chacun de ses bords inférieurs pour la réception des ailes de base des carres.
10. Ski selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il possède des moyens coopérants de fixation mécanique portés par le corps de ski et par les carres.
11. Ski selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de fixation mécanique comprennent des boutons mutuellement espacés et des évidements coopérants de meme espacement dans les rainures longitudinales du corps du ski et les ailes de base des carres.
le. Ski selon la revendication Il, caractérisé en ce que les évidements sont des trous disposés à faible distance les uns des autres dans les ailes de base des carres et en ce que les boutons sont des protubérances venues de moulage mutuellement espacées le long des rainures longitudinales du corps de ski.
13. Ski selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une couche de polyéthylène d'une épaisseur de 0,5 à environ 5 millimètres, qui est fixée sur la face inférieure du corps de ski.
14. Ski selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une couche de polyéthylène d'une épaisseur de 0,5 à environ 5 millimètres, qui est fixée sur la face inférieure du corps de ski.
15. Ski selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une couche de polyéthylène d'une épaisseur de 0,5 à environ 5 millimètres, qui est fixée sur la face inférieure du corps de ski et dont les parties marginales recouvrent les ailes de base des carres métalliques.
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