WO2019077588A1 - Procede de stratification d'une planche de surf avec une pate thermodurcissable - Google Patents

Procede de stratification d'une planche de surf avec une pate thermodurcissable Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to the field of water sports and more particularly to the method of laminating a surfboard, stand-up paddle or kite surfing.
  • surfboard will refer indifferently to a surfboard, stand-up paddle or kite surfing.
  • a surfboard comprises a foam roll wrapped with an envelope.
  • the envelope is generally made of composite material.
  • the composite material of the envelope comprises one or more layers of reinforcing fibers, especially of glass fibers, the whole being impregnated with a thermosetting resin serving as a matrix.
  • the step of covering the foam loaf with the envelope is called stratification.
  • the reinforcing fiber layers are impregnated with the thermosetting resin either by gravity by pouring the resin directly onto the reinforcing fibers and by spreading it with a spatula or a squeegee, or by a vacuum infusion process in which the surfboard is placed in an airtight plastic sheeting.
  • This plastic sheet is connected to a resin reservoir at one end and a suction pump at the other end.
  • the material of the foam roll is generally a polyurethane foam or polystyrene.
  • the foam cake may be coated with a resin or resin-thickening agent mixture to improve the adhesion of the casing to the foam cake.
  • a surfboard comprises a bridge for supporting the user and a hull located below the waterline.
  • the junction zone between the bridge and the hull is called rail.
  • the center of the foam bread may have a wooden slat, also called stringer, extending over the entire length of the surfboard and placed transversely between the deck and the hull.
  • stringer also called stringer
  • the reinforcing fibers are assembled in the form of fabric, mat or unidirectional sheet.
  • a reinforcing fiber fabric is a weaving of warp and weft threads that intersect perpendicularly between them.
  • a mat of reinforcing fibers is composed of non-woven bonded fibers.
  • a unidirectional sheet is composed of reinforcing fibers assembled parallel to each other.
  • a reinforcing layer contains only one layer of fabric, mat or sheet of reinforcing fibers.
  • the envelope consists of one or more main layers of a reinforcing fiber fabric covering the entire surfboard and one or more secondary layers of reinforcing fibers covering the areas of the board. surfing subject to high stresses. All reinforcement layers are impregnated with thermosetting resin.
  • This or these secondary reinforcing layers cover a surface generally less than 60% of the apparent surface of the surfboard.
  • a main reinforcing layer of a surfboard is composed of a fiberglass fabric which weighs between 120 g / m 2 and 200 g / m 2 for a thickness of between 160 ⁇ and 300 ⁇ .
  • a secondary reinforcing layer is composed of a unidirectional layer of carbon fibers.
  • the skilled person will seek to obtain the finest possible stratification (the hull, which is less stressed than the bridge can reach a thickness less than or equal to 170 ⁇ ) so as to obtain flexibility and lightness, for this he will use the minimum possible resin and therefore seek to leave the minimum space possible between the different layers of reinforcement.
  • carbon fiber fabric In practice, carbon is rarely used as a main reinforcement layer in the construction of high-performance surfboards, because of its high rigidity, the use of carbon fiber fabric requires the use of a vacuum tarpaulin, a mold or requires to be covered with a main layer of additional fiberglass reinforcement so that the main reinforcement layer of carbon fiber fabric adheres well to areas of small radius of curvature such as the rails of the surfboard .
  • the finishing step consists of applying one or more layers of thermosetting resin on the entire envelope of the surfboard to give a smooth, clean and uneven to the surfboard .
  • a surfboard usually includes one or more fins that stabilize its movement.
  • the fins can be fixed or removable and are positioned at the rear of the hull of the surfboard.
  • These fins may be made of a thermoplastic material or obtained by the lamination of several layers of a fibrous reinforcing material, of the fiberglass fabric or carbon fiber fabric type, impregnated with a thermosetting resin matrix.
  • thermosetting resin which impregnates the reinforcing fibrous material (s) of the surfboard and fins and which enters into the composition of the finishing layer or layers is a thermosetting resin of the polyester, epoxy or vinylester type.
  • Lightness is a key element in making a high-performance surfboard or fin because it provides maneuverability and buoyancy.
  • the microspheres are not added to the laminating resin because their use poses various technical problems.
  • microspheres In order to obtain a significant weight reduction and to take full advantage of the improvement in the mechanical characteristics provided by the microspheres, it is preferable to add a large quantity of microspheres in the laminating resin which has the effect of transforming the resin. of liquid stratification into a paste.
  • the different reinforcement layers should be spaced apart by a light and rigid material so as to form a composite structure of sandwich type.
  • the present invention aims to solve all or part of the disadvantages mentioned above.
  • the subject of the present invention is a method of laminating a surfboard or fin which makes it possible to produce high-performance and light surfboards and which uses at least one unidirectional sheet of reinforcing fibers as a main reinforcing layer. and a pasty laminating matrix composed of a high proportion of microspheres and thermosetting resin.
  • This method does not require expensive equipment, vacuum tarpaulin or mold, so this method is economical.
  • the foam roll of the surfboard is a standard foam bread.
  • the laminating paste is obtained by mixing the thermosetting matrix with microspheres, added in a proportion of between 1% and 15% by weight of the laminating matrix.
  • the proportion of microspheres added depends on the type of resin and microsphere used but the result of the mixture must have a pasty consistency with a viscosity greater than or equal to that of the toothpaste.
  • expanded thermoplastic microspheres with a diameter less than 95 ⁇ are mixed in a proportion at least equal to 2.5% of the weight of the laminating resin, so as to form a paste.
  • the viscosity of the laminating paste must be greater than or equal to 70 Pa-s and preferably greater than or equal to 150 Pa-s.
  • thermosetting lamination resin mixed with microspheres is an epoxy resin, polyester or vinylester.
  • foam bread may be covered by about 100 ⁇ of the pasty mixture of resin and microspheres.
  • At least one main reinforcing layer composed of a layer of unidirectional fibers of carbon, or glass fibers or aramid fibers, of a thickness less than or equal to ⁇ ⁇ ⁇ and ideally less than or equal to 50 ⁇ , is cut to the size of the hull and rails of the surfboard.
  • the unidirectional reinforcing ply is protected on one of its faces by a plastic film.
  • the cut sheet portion is then deposited on a table and manually coated by applying a large pressure on the spatula or squeegee which is moved in the direction of the reinforcing fibers to penetrate the microsphere resin mixture into the interior of the diaper. reinforcement.
  • the unidirectional sheet must be covered with a thickness of the microsphere resin mixture of between 40 ⁇ and 300 ⁇ , and preferably between 100 ⁇ and 200 ⁇ .
  • the coating will mask more than 50% the black color of the carbon.
  • This method is only possible with a unidirectional sheet because, to penetrate the microsphere resin mixture, it is essential to apply a high pressure on the spatula while moving in the direction of the fibers of the web. It is not possible to impregnate in this way a reinforcing fabric because it will deform or deteriorate under the pressure and movement of the spatula. In addition, because of its structure a reinforcing fabric will always present fibers positioned in the opposite direction to the displacement of the squeegee which will prevent the good impregnation of the fabric.
  • the assembly, protective film impregnated on one of its faces, is then placed on the foam roll so that the coated side is in contact with the foam roll and that the fibers of the unidirectional layer form an angle between 0 ° and 15 ° with the stringer or the longitudinal axis of the surfboard.
  • the second face of the unidirectional sheet is covered with a thickness of the microsphere resin mixture of between 40 ⁇ and 300 ⁇ , and preferably between 100 ⁇ and 200 ⁇ .
  • the application must be done by exerting significant pressure on the spatula or squeegee by moving in the direction of the reinforcing fibers in order to penetrate the microsphere resin mixture in the heart of the reinforcing layer.
  • the second face of the unidirectional web can be covered with a stratification resin without microspheres. This way of proceeding simplifies the implementation but decreases in return the gains made by the invention.
  • the process before polymerization of the first main reinforcing layer, is repeated at least three times for the hull by positioning the main reinforcement layers so that the angle formed between two successive layers is between 75 ° and 90 °. After polymerization and sanding of the hull and the rails, the process is repeated identically for the bridge and the rails.
  • the thick layers of the microsphere resin mixture deposited on each of the faces of the at least one reinforcing layer will provide the following elements:
  • the lamination thus obtained may have a thickness of 1, 2 mm for the hull and 1, 6 mm for the bridge. This will represent up to more than 7 times the thickness of a powerful stratification performed by the skilled person.
  • the laminating process invented will seek to obtain a thick stratification to gain strength.
  • the juxtaposition of at least three successive layers will create a stratification that will have the structure of a sandwich.
  • this structure will have a greatly improved strength and stiffness in the direction of the reinforcing fibers of the two outer plies.
  • the core will consist of the second layer, generally laid perpendicular to the other two, and the different layers of the microsphere resin mixture deposited during the stratification of the structure.
  • the high viscosity of the microsphere resin mixture limits the capillarity phenomenon with the reinforcing fiber ply.
  • the need to apply a large force to deform or move the microsphere resin mixture allows, after lamination, to hold rigid reinforcing fibers such as carbon fibers in place on the curved surfaces as the rails of a surfboard and avoids the use of a vacuum cover or a mold normally needed to use this type of reinforcing fibers.
  • the resin in an airtight container with removable cover, provided with at least one transparent face and in which will have two holes of sufficient size to pierce one hand. In each hole will be sealed, with a seal, the handle of a plastic glove of great length.
  • the size of the box will be sufficient to easily introduce and manipulate the container for mixing the laminating resin and the microspheres and the mixing tool spatula type or stick.
  • this method of juxtaposing webs impregnated with the microsphere resin mixture can also be used for laminating a fin of a surfboard.
  • Figure 1 shows the stratification process of the surfboard.
  • the foam roll 1 is covered with the various reinforcement layers coated with a microsphere resin mixture successively on each of their faces.
  • the hull is laminated with the main reinforcement layers 2, 3 and 4 (in this order) while the bridge which is subjected to more stresses is laminated with the main reinforcement layers 2, 3, 4 and the secondary reinforcement layer 5 (in that order).
  • the hatchings drawn on the various reinforcement layers 2, 3, 4 and 5 represent the orientation of the fibers of the unidirectional web.
  • the foam roll 1 is expanded polystyrene density 20 kg / m 3 with a plywood stringer 3 mm thick.
  • Each main reinforcing layer is composed of a unidirectional sheet of carbon fiber 50 ⁇ thick and a weight of 50 g / m 2 protected by a transparent plastic film.
  • the thermosetting resin used for the lamination is the epoxy resin 1070 and the hardener 1 077 manufactured by the company Resoltech.
  • microspheres are expanded thermoplastic microspheres of the Expancel 461 DET80 type having a density of 25 kg / m 3 and added in a proportion of 3% of the weight of the laminating resin.
  • the viscosity of the microsphere resin mixture must be at least that of the toothpaste.
  • the mixture of the resin and the microspheres is made in a transparent hermetic plastic case equipped with a removable lid and two plastic gloves hermetically fixed in two holes pierced in the box and whose handles are more than 35 cm long and which allow to manipulate inside the box.
  • the hull and the rails of the foam roll 1 are coated with the microsphere resin mixture with a thickness of about 100 ⁇ .
  • the unidirectional sheet is cut so as to cover the entire hull and the rails and so that the reinforcing fibers are positioned in the direction indicated by the hatching of the reinforcing layer 2.
  • the unprotected surface of the unidirectional layer is coated in the direction of the reinforcing fibers of the microsphere resin mixture with a thickness of about 1 50 ⁇ .
  • the thickness of 1 50 ⁇ corresponds to a layer of the microsphere resin mixture which hides approximately 50% of the black color of the carbon fiber.
  • the assembly is placed on the foam roll so that the coated side is in contact with the foam roll 1 and that the fibers of the unidirectional web form an angle of between 0 ° and 1 °. 5 ° with the stringer of the surfboard.
  • the plastic film is removed and the reinforcing layer is then coated on its other side, the microsphere resin mixture with a thickness of about 1 50 ⁇ in the same manner as for the first face.
  • the operation is repeated for the reinforcing layers 3 and 4 by placing the fibers of the various reinforcing layers perpendicularly relative to one another.
  • the reinforcing layer 3 is cut to the same dimension as the reinforcing layer 2. By against the reinforcing layer 4 is cut so as to stop 20 cm from the rear and 35 cm from the front of the hull without covering the rails.
  • the reinforcement layers 2 and 3 cover the entire bridge and rails.
  • the reinforcing layer 4 covers the bridge without covering the rails and stops 30 cm from the front of the bridge.
  • the reinforcing layer 5 covers the deck without covering the rails and covers only the first 10 centimeters of the deck from the back of the deck of the surfboard.
  • the entire surfboard is covered with a finishing layer which will in turn be sanded after polymerization.
  • the fins of the surfboard are made in the same way by successively coating each of the faces of each reinforcing layer and stacking each layer on each other, without waiting for the polymerization, so that the reinforcing fibers of each unidirectional sheet are perpendicular to the fibers of the preceding sheet.

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Abstract

Un procédé de stratification d'une planche de surf avec une pâte thermodurcissable et au moins une nappe unidirectionnelle de fibre de renfort (2, 3, 4) dont l'épaisseur est inférieure ou égale à 100 μm de façon à ce qu'elle puisse être entièrement imprégnée. L'imprégnation est réalisée sur au moins l'une des faces de la nappe de renfort.

Description

La présente invention concerne le domaine des sports nautiques et a plus particulièrement pour objet le procédé de stratification d'une planche de surf, de stand-up paddle ou de kite surf.
Par la suite le terme planche de surf fera référence indifféremment à une planche de surf, de stand-up paddle ou de kite surf.
De façon connue, une planche de surf comprend un pain de mousse enrobé d'une enveloppe. L'enveloppe est généralement en matériau composite. Le matériau composite de l'enveloppe comprend une ou plusieurs couches de fibres de renfort, notamment de fibres de verre, le tout étant imprégné d'une résine thermodurcissable servant de matrice.
L'étape consistant à recouvrir le pain de mousse par l'enveloppe s'appelle la stratification.
L'imprégnation des couches de fibres de renfort par la résine thermodurcissable se fait, soit par gravité en versant la résine directement sur les fibres de renfort et en l'étalant à l'aide d'une spatule ou d'une raclette, ou soit par un procédé d'infusion sous vide dans lequel la planche de surf est placée dans un bâche plastique hermétique. Cette bâche plastique est reliée à un réservoir de résine à une extrémité et à une pompe aspirante à l'autre extrémité.
Le matériau du pain de mousse est généralement une mousse de polyuréthane ou de polystyrène.
Le pain de mousse peut être enduit de résine ou d'un mélange résine agent épaississant afin d'améliorer l'adhésion de l'enveloppe sur le pain de mousse.
De façon connue une planche de surf comporte un pont, destiné à supporter l'utilisateur et une carène située en dessous de la ligne de flottaison.
La zone de jonction entre le pont et la carène est appelée rail.
Plus une planche de surf sera performante et plus celle-ci sera fine, de faible épaisseur, et plus ses rails auront un rayon de courbure faible.
Pour apporter de la cohésion à l'ensemble, le centre du pain de mousse peut présenter une latte en bois, également appelée stringer, s'étendant sur toute la longueur de la planche de surf et placée transversalement entre le pont et la carène.
De façon connue, les fibres de renfort sont assemblées sous forme de tissu, de mat ou de nappe unidirectionnelle. Un tissu de fibres de renfort est un tissage de fils de chaîne et de trame qui se croisent perpendiculairement entre eux. Un mat de fibres de renfort est composé de fibres agglomérées non tissées. Une nappe unidirectionnelle est composée de fibres de renfort assemblées parallèlement les unes par rapport aux autres.
Il est convenu qu'une couche de renfort ne contient qu'une seule couche de tissu, de mat ou de nappe de fibres de renfort.
De façon connue l'enveloppe est constituée d'une ou plusieurs couches principales d'un tissu de fibres de renfort recouvrant la totalité de la planche de surf et d'une ou plusieurs couches secondaires de fibres de renfort recouvrant les zones de la planche de surf soumises à des contraintes élevées. Toutes les couches de renfort sont imprégnées de résine thermodurcissable.
Cette ou ces couches secondaires de renfort couvrent une surface généralement inférieure à 60 % de la surface apparente de la planche de surf.
De façon connue, une couche principale de renfort d'une planche de surf est composée d'un tissu de fibres de verre qui pèse entre 120 g/m2 et 200 g/m2 pour une épaisseur comprise entre 160 μιη et 300 μιη alors qu'une couche secondaire de renfort est composée d'une nappe unidirectionnelle de fibres de carbone.
Dans la construction de planches de surf performantes, l'homme de métier cherchera à obtenir la stratification la plus fine possible (la carène, qui est moins sollicitée que le pont peut atteindre une épaisseur inférieure ou égale à 170 μιη) de façon à obtenir souplesse et légèreté, pour cela il utilisera le minimum possible de résine et donc cherchera à laisser le minimum d'espace possible entre les différentes couches de renfort.
En pratique le carbone est rarement utilisé comme couche principale de renfort dans la construction de planches de surf performantes, car de part sa forte rigidité, l'utilisation de tissu de fibres de carbone nécessite l'utilisation d'une bâche sous vide, d'un moule ou nécessite d'être recouvert d'une couche principale de renfort supplémentaire en fibres de verre afin que la couche de renfort principale de tissu en fibres de carbone adhère correctement aux zones à faible rayon de courbure comme les rails de la planche de surf.
De façon connue, après la stratification, l'étape de finition consiste à appliquer une ou plusieurs couches de résine thermodurcissable sur la totalité de l'enveloppe de la planche de surf pour donner un aspect lisse, net et sans aspérités à la planche de surf.
Une planche de surf comprend habituellement un ou plusieurs ailerons qui permettent de stabiliser son déplacement. Les ailerons peuvent être fixes ou amovibles et sont positionnés à l'arrière de la carène de la planche de surf.
Ces ailerons peuvent être réalisés avec un matériau thermoplastique ou bien obtenus par la stratification de plusieurs couches d'un matériau fibreux de renfort, du type tissu de fibres de verre ou tissu de fibres de carbone, imprégnées par une matrice de résine thermodurcissable.
De manière générale, la résine thermodurcissable qui imprègne le ou les matériaux fibreux de renfort de la planche de surf et des ailerons et qui entre dans la composition de la ou les couches de finition est une résine thermodurcissable du type polyester, époxyde ou vinylester.
La légèreté est un élément clé pour réaliser une planche de surf ou un aileron performants car celle-ci procure maniabilité et flottabilité.
Comme indiqué à la page 53 du manuel Saechtling Kunststoff Taschenbuch - 22. Ausgabe de 1983, dans le domaine de la construction de bateaux, des microsphères creuses sont ajoutées à la résine de stratification pour alléger la stratification et améliorer sa résistance aux chocs.
En pratique, en ce qui concerne la stratification des planches de surf ou des ailerons, les microsphères ne sont pas ajoutées à la résine de stratification car leur utilisation pose différents problèmes techniques.
Afin d'obtenir une réduction de poids significative et de profiter pleinement de l'amélioration des caractéristiques mécaniques apportée par les microsphères, il est préférable d'ajouter une quantité importante de microsphères dans la résine de stratification ce qui a pour effet de transformer la résine de stratification liquide en une pâte.
Cette pâte, de part sa très forte viscosité, ne va imprégner que superficiellement la ou les couches de tissu de fibres de renfort. La mauvaise imprégnation des couches de tissu de fibres de renfort aura pour effet de créer des zones de fragilité et des zones ou les couches de renfort vont se désolidariser. Ce phénomène est appelé délaminage.
Le procédé de pré-imprégnation mécanique des couches de renfort, à l'aide d'une machine, n'est pas compatible avec la fabrication de planches de surf car les stratifiés pré-imprégnés nécessitent d'être portés à haute température pour polymériser et cette haute température va endommager le pain de mousse. En pratique pour alléger la stratification des planches de surf, de la résine époxy moussante est parfois utilisée mais son expansion non uniforme implique l'utilisation d'un moule.
L'usage des moules de part leur coût élevé et leur faible adaptabilité est réservé à la production en série standardisée et n'est pas adapté à la fabrication de planches de surf performantes.
Idéalement pour exploiter de façon optimale la bonne résistance à la traction et à la compression de la fibre de carbone ou de la fibre de verre il convient d'espacer les différentes couches de renfort entre elles par une matière légère et rigide de façon à former une structure composite de type sandwich.
En pratique les mousses plastiques alvéolaires rigides, le bois ou les structures en nid d'abeilles sont utilisées en construction nautique pour former l'âme de la structure sandwich.
L'utilisation de ces différents types d'âme complexifie de façon importante la stratification car elle impose l'utilisation d'une bâche sous vide ou d'un moule pour assurer la bonne adhérence entre l'âme et les peaux du sandwich. En outre, la stratification sandwich est difficile à mettre en œuvre au niveau des zones à faible rayon de courbure comme les rails des planches de surf performantes. En conséquence la structure sandwich est peu utilisée dans la stratification des planches de surf.
La présente invention a pour but de résoudre tout ou partie des inconvénients mentionnés ci-dessus.
A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de stratification de planche de surf ou d'aileron qui permet de réaliser des planches de surf performantes et légères et qui utilise au moins une nappe unidirectionnelle de fibres de renfort comme couche de renfort principale et une matrice de stratification pâteuse composée d'une forte proportion de microsphères et de résine thermodurcissable.
Ce procédé ne nécessite pas d'appareillage coûteux, ni de bâche sous vide et ni de moule, ce procédé est donc économique.
Le pain de mousse de la planche de surf est un pain de mousse standard.
La pâte de stratification est obtenue en mélangeant la matrice thermodurcissable avec des microsphères, ajoutées dans une proportion comprise entre 1 % et 15 % du poids de la matrice de stratification. La proportion de microsphères ajoutée dépend du type de résine et de microsphère utilisées mais le résultat du mélange doit avoir une consistance pâteuse avec une viscosité supérieure ou égale à celle du dentifrice.
Selon un aspect de l'invention des microsphères thermoplastiques expansées d'un diamètre inférieur à 95 μιη sont mélangées dans une proportion au moins égale à 2.5 % du poids de la résine de stratification, de façon à former une pâte.
Selon un aspect de l'invention la viscosité de la pâte de stratification doit être supérieure ou égale à 70 Pa-s et de préférence supérieure ou égale à 150 Pa-s.
Selon un aspect de l'invention la résine thermodurcissable de stratification mélangée à des microsphères est une résine époxyde, polyester ou vinylester.
Selon le type de pain de mousse utilisé, celui-ci pourra être recouvert par environ 100 μιη du mélange pâteux de résine et de microsphères.
Selon un aspect de l'invention, au moins une couche principale de renfort composée d'une nappe de fibres unidirectionnelles de carbone, ou de fibres de verre ou de fibres aramide, d'une épaisseur inférieure ou égale à Ι ΟΟ μιτι et idéalement inférieure ou égale à 50 μιη, est découpée à la dimension de la carène et des rails de la planche de surf.
Selon un aspect de l'invention, la nappe de renfort unidirectionnelle est protégée sur une de ses faces par un film plastique.
La partie de nappe découpée est ensuite déposée sur une table et enduite manuellement en appliquant une pression importante sur la spatule ou la raclette qui est déplacée dans le sens des fibres de renfort afin de faire pénétrer le mélange résine microsphère à l'intérieur de la couche de renfort.
Selon un aspect de l'invention, la nappe unidirectionnelle doit être recouverte d'une épaisseur du mélange résine microsphères comprise entre 40 μιη et 300 μιη, et de préférence comprise entre 100 μιη et 200 μιη.
Si la couche de renfort est en fibre de carbone, l'enduisage va masquer à plus de 50 % la couleur noire du carbone.
Ce procédé est uniquement possible avec une nappe unidirectionnelle car, pour faire pénétrer le mélange résine microsphère, il est essentiel d'appliquer une pression importante sur la spatule tout en la déplaçant dans le sens des fibres de la nappe. Il n'est pas possible d'imprégner de cette façon un tissu de renfort car celui-ci va se déformer ou se détériorer sous la pression et le mouvement de la spatule. En plus, de part sa structure un tissu de renfort présentera toujours des fibres positionnées dans la direction opposée au déplacement de la raclette ce qui va empêcher la bonne imprégnation du tissu.
C'est la combinaison des quatre éléments suivants:
- faible épaisseur de la nappe de renfort, qui doit être inférieure ou égale à 100 μιη d'épaisseur,
- utilisation d'au moins une nappe unidirectionnelle de fibres de renfort,
- déplacement de la spatule dans le sens des fibres de renfort,
- imprégnation sur chacune des faces de la nappe de renfort, qui permet une imprégnation jusqu'au cœur de la couche de renfort.
L'ensemble, film de protection nappe imprégnée sur l'une de ses faces, est alors posé sur le pain de mousse de manière à ce que le côté enduit se trouve au contact du pain de mousse et que les fibres de la nappe unidirectionnelle forment un angle compris entre 0° et 15° avec le stringer ou l'axe longitudinal de la planche de surf.
Il convient ensuite de retirer le film de protection de la nappe unidirectionnelle.
Selon un aspect de l'invention, la seconde face de la nappe unidirectionnelle est recouverte d'une épaisseur du mélange résine microsphères comprise entre 40 μιη et 300 μιη, et de préférence comprise entre 100 μιη et 200 μιη. A nouveau, l'application doit se faire en exerçant une pression importante sur la spatule ou la raclette en la déplaçant dans le sens des fibres de renfort afin de faire pénétrer le mélange résine microsphère au cœur de la couche de renfort.
Selon un aspect de l'invention, la seconde face de la nappe unidirectionnelle peut être recouverte d'une résine de stratification sans microsphères. Cette manière de procéder permet de simplifier la mise en œuvre mais diminue en contrepartie les gains apportés par l'invention.
Selon un aspect de l'invention, avant polymérisation de la première couche de renfort principale, le processus est répété au moins trois fois pour la carène en positionnant les couches de renfort principales de façon à ce que l'angle formé entre deux nappes successives soit compris entre 75° et 90°. Après polymérisation et ponçage de la carène et des rails, le processus est répété de manière identique pour le pont et les rails.
Les épaisses couches du mélange résine microsphère déposées sur chacune des faces de l'au moins une couche de renfort vont apporter les éléments suivants:
- en s'additionnant les unes aux autres, elles vont composer l'âme d'une structure sandwich et ainsi assurer la résistance mécanique de la stratification,
- en étant en contact les unes aux autres, elles vont assurer la bonne adhérence entre les différentes couches de renfort et empêcher le délaminage.
Après polymérisation de l'au moins une couche de stratification du pont de la planche de surf, celle-ci est poncée et une couche de résine de finition est appliquée sur la totalité de la planche de surf.
Selon un aspect de l'invention, la stratification ainsi obtenue peut avoir une épaisseur de 1 ,2 mm pour la carène et de 1 ,6 mm pour le pont. Cela va représenter jusqu'à plus de 7 fois l'épaisseur d'une stratification performante réalisée par l'homme de métier. Quand l'homme de métier va chercher à réaliser une stratification la plus fine possible pour gagner en légèreté, le procédé de stratification inventé va chercher à obtenir une stratification épaisse pour gagner en résistance.
Compte tenu des épaisseurs des différentes couches du mélange résine microsphères et de la présence de la seconde nappe placée perpendiculairement, la juxtaposition d'au moins trois nappes successives va créer une stratification qui aura la structure d'un sandwich. De façon connue, cette structure aura une résistance et une rigidité grandement améliorée dans la direction des fibres de renfort des deux nappes extérieures.
Dans cette structure sandwich, l'âme sera constituée de la seconde nappe, généralement posée perpendiculairement aux deux autres, et des différentes couches du mélange résine microsphères déposées lors de la stratification de la structure.
La forte viscosité du mélange résine microsphères limite le phénomène de capillarité avec la nappe de fibres de renfort. La nécessité d'appliquer une force importante pour déformer ou déplacer le mélange résine microsphères permet, après la stratification, de maintenir en position les fibres de renfort rigides comme les fibres de carbone sur les surfaces courbées comme les rails d'une planche de surf et permet d'éviter l'utilisation d'une bâche sous vide ou d'un moule normalement nécessaires pour utiliser ce type de fibres de renfort.
Selon un aspect de l'invention et afin d'éviter la dispersion dans l'air des microsphères, celles-ci peuvent être mélangées à la résine dans une caisse hermétique avec couvercle amovible, dotée d'au moins une face transparente et dans laquelle auront été percés deux orifices de taille suffisante pour y faire passer une main. Dans chaque orifice sera fixé hermétiquement, à l'aide d'un joint, la manche d'un gant en plastique de grande longueur. La taille de la caisse sera suffisante pour y introduire et manipuler aisément le récipient servant à mélanger la résine de stratification et les microsphères ainsi que l'outil mélangeur du type spatule ou bâton.
Selon un aspect de l'invention, ce procédé de juxtaposition de nappes imprégnées par le mélange résine microsphère peut aussi être utilisé pour la stratification d'un aileron d'une planche de surf.
De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, un procédé de fabrication d'une planche de surf selon l'invention.
La figure 1 montre le processus de stratification de la planche de surf. Le pain de mousse 1 est recouvert des différentes couches de renfort enduites d'un mélange résine microsphères successivement sur chacune de leurs faces.
La carène est stratifiée avec les couches principales de renfort 2, 3 et 4 (dans cet ordre) alors que le pont qui est soumis à plus de sollicitations est stratifié avec les couches principales de renfort 2, 3, 4 et la couche secondaire de renfort 5 (dans cet ordre).
Les hachures dessinées sur les différentes couches de renfort 2, 3, 4 et 5 représentent l'orientation des fibres de la nappe unidirectionnelle.
Dans le mode de réalisation présenté, le pain de mousse 1 est en polystyrène expansé de densité 20 kg/m3 avec un stringer contreplaqué de 3 mm d'épaisseur.
Chaque couche principale de renfort est composée d'une nappe unidirectionnelle de fibre de carbone de 50 μιη d'épaisseur et d'un poids de 50 g/m2 protégée par un film plastique transparent. La résine thermodurcissable utilisée pour la stratification est la résine époxy 1 070 et le durcisseur 1 077 fabriqués par la société Resoltech.
Les microsphères sont des microsphères expansées thermoplastiques du type Expancel 461 DET80 dont la densité est de 25 kg/m3 et ajoutées dans une proportion de 3 % du poids de la résine de stratification. La viscosité du mélange résine microsphères doit être au minimum celle du dentifrice.
Le mélange de la résine et des microsphères est réalisé dans une caisse plastique hermétique transparente équipée d'un couvercle amovible et de deux gants en plastique fixés hermétiquement dans deux orifices percés dans la caisse et dont les manches mesurent plus de 35 cm de long et qui permettent de procéder à des manipulations à l'intérieur de la caisse.
Dans un premier temps la carène et les rails du pain de mousse 1 sont enduits du mélange résine microsphères avec un épaisseur d'environ 1 00 μιη.
La nappe unidirectionnelle est découpée de façon à recouvrir la totalité de la carène et des rails et de façon à ce que les fibres de renfort soient positionnées dans le sens indiqué par les hachures de la couche de renfort 2.
A l'aide d'une spatule et en exerçant une forte pression, la face non protégée de la nappe unidirectionnelle est enduite dans le sens des fibres de renfort du mélange résine microsphère avec une épaisseur d'environ 1 50 μιη. L'épaisseur de 1 50 μιη correspond à une couche du mélange résine microsphère qui cache environ 50 % de la couleur noire de la fibre de carbone.
En manipulant le film de protection l'ensemble est placé sur le pain de mousse de manière à ce que le côté enduit se trouve au contact du pain de mousse 1 et que les fibres de la nappe unidirectionnelle forment un angle compris entre 0° et 1 5° avec le stringer de la planche de surf.
Le film plastique est retiré et la couche de renfort est alors enduite, sur son autre face, du mélange résine microsphère avec une épaisseur d'environ 1 50 μιη en procédant de la même manière que pour la première face.
Sans attendre la polymérisation des couches précédentes, l'opération est répétée pour les couches de renfort 3 et 4 en plaçant les fibres des différentes couches de renfort perpendiculairement les unes par rapport aux autres.
La couche de renfort 3 est découpée à la même dimension que la couche de renfort 2. Par contre la couche de renfort 4 est découpée de façon à s'arrêter à 20 cm de l'arrière et à 35 cm de l'avant de la carène sans recouvrir les rails.
Après polymérisation de la stratification de la carène, celle-ci est poncée de façon à enlever les aspérités et les surépaisseurs.
Le processus est répété pour le pont et les rails de la planche de surf.
Les couches de renfort 2 et 3 recouvrent l'ensemble du pont et des rails.
La couche de renfort 4 recouvre le pont sans recouvrir les rails et s'arrête à 30 cm de l'avant du pont.
La couche de renfort 5 recouvre le pont sans recouvrir les rails et ne recouvre que les 1 10 premiers centimètres du pont en partant de l'arrière du pont de la planche de surf.
Après polymérisation de la stratification du pont, celle-ci est poncée de façon à enlever les aspérités et les surépaisseurs.
Enfin, la totalité de la planche de surf est recouverte d'une couche de finition qui sera à son tour poncée après polymérisation.
Les ailerons de la planche de surf sont réalisés de la même manière en enduisant successivement chacune des faces de chaque couche de renfort et en empilant chaque couche les unes sur les autres, sans attendre la polymérisation, de façon à ce que les fibres de renfort de chaque nappe unidirectionnelle soient perpendiculaires aux fibres de la nappe précédente.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des exemples particuliers de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de stratification d'une planche de surf dans lequel le pain de mousse (1 ) est recouvert par au moins une couche de renfort composée d'une nappe unidirectionnelle de fibres de renfort d'une épaisseur inférieure ou égale à 100 μιη, imprégnée à l'aide d'une spatule ou d'une raclette qui est déplacée dans le sens des fibres de renfort, sur au moins l'une de ses faces, par une épaisseur comprise entre 40 μιη et 300 μιη d'une pâte thermodurcissable dont la viscosité est supérieure ou égale à 70 Pa-s et qui est obtenue en mélangeant des microsphères à de la résine thermodurcissable.
2. Procédé de stratification d'un aileron de planche de surf dans lequel au moins une couche de renfort est composée d'une nappe unidirectionnelle de fibres de renfort d'une épaisseur inférieure ou égale à 100 μιη, imprégnée à l'aide d'une spatule ou d'une raclette qui est déplacée dans le sens des fibres de renfort, sur au moins l'une de ses faces, par une épaisseur comprise entre 40 μιη et 300 μιη d'une pâte thermodurcissable dont la viscosité est supérieure ou égale à 70 Pa-s et qui est obtenue en mélangeant des microsphères à de la résine thermodurcissable.
3. Procédé de stratification selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2 dans lequel l'au moins une couche de renfort est une nappe unidirectionnelle de fibres de renfort dont l'épaisseur est inférieure ou égale à 50 μιη.
4. Procédé de stratification selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel l'au moins une couche de renfort composée d'une nappe unidirectionnelle de fibres de renfort est imprégnée sur au moins l'une de ses faces, par une épaisseur comprise entre 100 μιη et 200 μιη d'une pâte thermodurcissable obtenue en mélangeant des microsphères à de la résine thermodurcissable.
5. Procédé de stratification selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel l'au moins une couche de renfort composée d'une nappe unidirectionnelle de fibres de renfort est imprégnée sur au moins l'une de ses faces d'une pâte thermodurcissable dont la viscosité est supérieure ou égale à 150 Pa-s et qui est obtenue en mélangeant des microsphères à de la résine thermodurcissable.
6. Procédé de stratification selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel les microsphères sont des microsphères expansées d'un diamètre inférieur à 95 μιη et mélangées dans une proportion au moins égale à 2,5 % du poids de la résine thermodurcissable.
7. Procédé de stratification selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel les fibres de renfort de l'au moins une couche de renfort sont des fibres de carbone, de verre ou d'aramide et dans lequel la résine thermodurcissable mélangée à des microsphères est une résine époxyde, polyester ou vinylester.
8. Procédé de stratification selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 pour lequel au moins trois couches de renfort sont positionnées successivement les unes par rapport aux autres de manière à ce que les fibres de chacune des nappes unidirectionnelles forment un angle compris entre 75° et 90° avec les fibres de la nappe précédente.
9. Procédé de stratification selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel le mélange résine microsphères est réalisée dans une caisse hermétique de taille suffisante pour y introduire et manipuler aisément le récipient pour mélanger la résine de stratification et les microsphères ainsi que l'outil mélangeur du type spatule ou bâton, cette caisse étant dotée d'un couvercle et d'au moins une face transparente ainsi que de deux gants en plastique de grande longueur, fixés hermétiquement dans deux orifices percés dans la caisse.
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WO2013149284A1 (fr) * 2012-04-02 2013-10-10 Trondl William Anton Procédé de fabrication d'un objet en 3d à partir d'un matériau composite
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