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La présente invention concerne une semelle antirecul polyvalente
pour ski de fond et plus spécialement la ou les zones de la semelle auxquelles
est rattachée la fonction antirecul.
On connaît les nombreux problèmes posés par la réalisation des semel-
5 les antirecul pour ski de fond qui doivent présenter de bonnes propriétésde glissement et ne pas coller à la neige quelles que soient les caractéristiques
de cette dernière.
On a tout d'abord proposé de résoudre ces problèmes par l'emploi
de farts spécifiques à chaque qualité de neige et nécessitant un renouvel-
10 lement fréquent du fait de leur usure rapide.
On a ensuite muni les semelles de reliefs appropriés (peluches, écail-
les...), ce qui ne conduit qu'à des performances moyennes; ces semelles sont,
en outre, bruyantes.
Certaines semelles antirecul nécessitent enfin, sur certaines neiges,
15 I'application locale de produits anti-adhésifs (qu'il est nécessaire de renouveler)
et qui sont destinés à empêcher le collage de la neige.
La Demanderesse a cherché à mettre au point une semelle antirecul
pour ski de fond qui satisfasse à toutes les exigences mentionnées ci-avant
sans qu'il soit nécessaire de lui appliquer sporadiquement des produits spécifi-
20 ques, et qui puisse présenter une polyvalence sur toute qualité de neige.
On sait que le geste classique du pas alternatif se décompose essen-
tiellement en trois phases correspondant à des sollicitations différentes de
la semelle: en phase d'impulsion, le skieur prend appui sur la neige pour
se propulser, en phase intermédiaire ou d'allègement, la pression sur la neige
25 diminue fortement; enfin, la dernière phase correspond au glissement du
ski.
La Demanderesse a tout d'abord étudié le mécanisme de glissement
et de retenue des semelles pour ski de fond, essentiellement conditionné par
la nature polyphasique de la neige et a découvert que trois facteurs concernant
30 la semelle participaient à ce mécanisme: hydrophobie, comportement rhéolo-
gique et topographie de surface.
L'hydrophobie apparaît comme particulièrement importante dans
les phases d'allègement et de glisse; dans la phase allègement, elle évite
l'adhésion de la neige qui risque de provoquer le phénomène dit de "bottage"
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ou de ~laçage; par ailleurs, J'hydrophobie favorise le glissement, quels que
soient la nature de la neige et le mécanisme mis en jeu.
Le mécanisme du comportement rhéologique est essentiellement
le suivant:
1) Pendant le ~lissement, la sollicitation de chaque grain de neige
est suffisamment courte pour que le matériau ait un compor~ement essen-
tiellement élastique. Le matériau est peu déformé et reste lisse et glissant;
2) Pendant la prise d'appui propulsif, la sollicitation de chaque grain
de neige est suffisamment ion~ue pour que le matériau ait un comportement
10 essentiellement visqueux. Les grains de neige en pénétrant dans le rnatériau
permettent au skieur de prendre appui sur la neige;
3) Lorsque cette sollicitation cesse, le matériau, grâce à sa mémoire
élastique, reprend sa forme initiale. Le ski est donc pret pour le pas suivant.
La Demanderesse, au cours des études qu'elle a effectuées sur le
15 mécanisme de glissement et de retenue des semelles pour ski de fond, a cor~
firmé qu'il existait un comportement tribologique différent suivant que la
semelle était en phase d'impulsion ou en phase de glisse.
En effet, en phase d'impulsion impliquant le phénomène de retenue,
la surface de la semelle est essentiellement sollicitée en compression, alors
20 que, dans la phase de glisse, elle est soumise à une action de cisaillement.
Par ailleurs, la phase d'impulsion est nettement plus courte que
la phase de glisse 0,1 à 0,2 seconde d'une part et 0,5 à 1,5 seconde d'autre
part.
Compte-tenu des exigences de polyvalence, de l'épaisseur de la se-
25 melle et de la granulométrie des différents types de neige, les "vitesses de
déformation" durant la brève période d'impulsion varient entre 0,1 et 10 sec 1
alors que, durant la phase de glisse, lorsque la vitesse tangentielle est de
l'ordre de 1 à 10 m.sec 1, la semelle se trouve en cisaillement et les "vitessesde déformation" se situent entre 1 et 100 sec I .
On a donc estimé qu'il était nécessaire, pour augmenter l'effica-
cité du mécanisme d'ancrage par pénétration durant la phase d'impulsion,
de diminuer l'élasticité en compression, I'élasticité en cisaillement restant
élevée en phase de glisse.
La Demanderesse a donc déterminé les caractéristiques à exiger
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d'un matériau adapté à la réalisation de semelles
correspondant aux spécifications précédentes.
La présente invention vise une semelle antirecul
pour ski de fond, comprenant dans une ou des zones
aux~uelles est rattachée une fonction anti:recul, un matériau
qui présente une hydrophobie élevée, une bonne résistance à
une abrasion et des propriétés de visco-élasticité très
sensibles à une vitesse de déEormation et à une direction
d'une sollicitation et telles que durant une phase
d'impulsion, un comportement permettant une certaine
pénétration de cristaux de neige se produit alors que,
durant une phase de glisse, ledit matériau présente une
élasticité élevée permettant un dégagement rapide des
cristaux de neige indépendamment d'une température ambiante
ou d'une nature donnée de ces cristaux, une topographie
d'une surface de la semelle comprenant, par ailleurs, une
distribution de hauteurs de profil de sorte que ladite
semelle soit compatible avec une granulométrie de différents
types de neige.
Les inventeurs ont découvert que, dans la
nombreuse famille des élastomères, certains polyuréthanes
constituaient de parfaits exemples du matériau selon
l'invention.
De préférence, il s'agit des polyuréthanes obtenus
par polycondensation de polyols présentant une chaine
hydrocarbonée possèdant 8 à 20 atomes de carbone entre
groupements fonctionnels hydrophiles et de di-isocyanates.
Les di-isocyanates sont choisis de préférence parmi le
méthanediphényl-di-isocyanate (MDI), le toluène-di-
isocyanate (IDI) et l'hexaméthylène-di-isocyanate (HDI)
employés seuls ou en mélange.
Selon un mode de réalisation préféré de
l'invention, la quantité de di-isocyanate utilisée dans la
réaction de polycondensation est nettement supérieure à la
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quantité stoéchiométrique.
La quantité de di-isocyanate est, de préférence,
de 10 à 30~ supérieure à la quantité stoéchiométrique.
Le polyol est avantageusement l'huile de ricin:
CH3-(CHz)5-CHOH-CH2-CH=CH-(CH2)7-C02lCH2
CH3-(CH2~5-CHOH-CH2-CH=CH-(CH2)7-C02C~H
CH3-(CH2)5-CHOH-CH2-CH=CH-(CH2)7-C02CH2
Les compositions de materiau selon l'invention se
prêtent bien à l'incorporation de charges classiques telles
que les charges minérales et les polymères fibreux.
De preférence, selon un autre mode de réalisation,
le matériau selon l'invention présente une structure poreuse
fermée.
De préférence l'incorporation de ces charges et/ou
de ces pores confère aux maté-
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riaux selon l'invention une anisotropie visco~élastique contribuan-t avantageu-
sement à l'obtention des propriétés tribologiques et de l'effet de surface
recherché.
Le matériau selon l'invention peut être utilisé selon tout agencement
géométrique convenable de la semelle. Il peut être utilisé seul ou combiné
à un ou plusieurs ma-tériaux du même type.
La présente invention sera mieux comprise à l'aide de l'exemple
qui suit d'un mode de réalisation du matériau des-tiné à la réalisation de se-
melles antirecul polyvalentes pour ski de fond, étant bien entendu que cet
exemple illustre l'invention sans aUCIJnement la limiter.
On part de la formulation suivante:
- huile de ricin: 100 parties en poids,
- mélange 50/50 TDI-MDI, 50 parties en poids.
à laquelle on ajoute:
- fibres de nylon (6-7 dtex, longueur 0,5-1 mm) 12 parties en poids,
- charge minérale (CaCO3, 50~um) 15 parties en poids.
On effectue la réticulation à 90C pendant 48 heures,
et on utilise le matériau ainsi obtenu, de façon classique, comme
partie de la semelle destinée à assurer la fonction antirecul. Le remplacement
du carbonate de calcium par de l'aluminosilicate de sodium ou du talc conduit
à l'obtention d'une structure poreuse fermée.
Les semelles ainsi obtenues présentent un caractère fortement hydro-
phobe qui lui est confére par les chaînes grasses de l'huile de ricin. Ce carac-tère hydrophobe assure à la fois, comme on a pu le vérifier, une bonne glisse
du matériau et un non collage de la neige rendant inutile l'application de
produits anti-adhésifs comme les huiles de silicone.
Dans la zone des températures d'utilisation et pour des vitesses
de déformation élevées (glissement), le module d'élasticité varie de 108 à
109 Newtons/m2; pour des vitesses de déforma-tion faibles (retenue), ce modu-
le se situe entre 5.106 et 108 Newtons/m2.
Il répond, de ce fait, aux critères de visco-élasticité définis ci-
avant: déformatiori visqueuse clurant la phase d'impulsion ou de déforma-tion
statique et élasticité élevée durant la phase de déformation dynamique (phase
de glisse).
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