EP0227557B1 - Semelle antirecul polyvalente pour ski de fond - Google Patents

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EP0227557B1
EP0227557B1 EP86420242A EP86420242A EP0227557B1 EP 0227557 B1 EP0227557 B1 EP 0227557B1 EP 86420242 A EP86420242 A EP 86420242A EP 86420242 A EP86420242 A EP 86420242A EP 0227557 B1 EP0227557 B1 EP 0227557B1
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EP
European Patent Office
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sole
isocyanate
sole according
snow
weight
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EP86420242A
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Inventor
Rémi Longeray
Pierre Lanteri
Thomas Mathia
Français Jodelet
Serge Segura
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Skis Rossignol SA
Original Assignee
Skis Rossignol SA
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63C—SKATES; SKIS; ROLLER SKATES; DESIGN OR LAYOUT OF COURTS, RINKS OR THE LIKE
    • A63C5/00—Skis or snowboards
    • A63C5/04—Structure of the surface thereof
    • A63C5/056—Materials for the running sole
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S521/00—Synthetic resins or natural rubbers -- part of the class 520 series
    • Y10S521/905—Hydrophilic or hydrophobic cellular product

Definitions

  • the present invention relates to a versatile anti-kickback sole for cross-country skiing and more particularly the zone or zones of the sole to which the anti-kickback function is attached.
  • Document FR-A-2 025 877 relates to an alpine ski sole made of semi-rigid polyurethane having, in addition to good sliding qualities, qualities of mechanical resistance and damping.
  • Document DE-A-2 726 726 relates to a polyurethane alpine ski sole in which the qualities of gliding and mechanical resistance are also sought.
  • Certain anti-shrink soles finally require, on certain snow, the local application of non-stick products (which it is necessary to renew) and which are intended to prevent the sticking of snow.
  • the patent holder sought to develop an anti-kickback sole for cross-country skiing which meets all the requirements mentioned above without it being necessary to apply sporadically specific products to it, and which can exhibit versatility on any quality of snow.
  • the patent holder first studied the sliding and retaining mechanism of the soles for cross-country skiing, essentially conditioned by the multiphase nature of snow and discovered that three factors concerning the sole were involved in this mechanism: hydrophobia, behavior rheological and surface topography.
  • Hydrophobia appears to be particularly important in the lightening and sliding phases; in the lightening phase, it avoids the adhesion of the snow which risks causing the phenomenon known as "kick" or icing; moreover hydrophobicity favors sliding, whatever the nature of the snow and the mechanism involved.
  • the surface of the sole is essentially stressed in compression, while, in the gliding phase, it is subjected to a shearing action.
  • the pulse phase is much shorter than the sliding phase 0.1 to 0.2 seconds on the one hand and 0.5 to 1.5 seconds on the other.
  • the object of the invention is to take advantage of the visco-elastic properties of a material constituting the sole to obtain an anchoring mechanism during the impulse phase, by reducing the elasticity in compression, while retaining high shear elasticity during the sliding phase.
  • the patent holder determined what characteristics were required of a material suitable for the production of cross-country ski soles.
  • this sole is essentially constituted, in the zone or zones to which the anti-kickback function is attached, by a material chosen from polyurethanes obtained by polycondensation of polyols having a hydrocarbon chain having 8 to 20 carbon atoms between hydrophilic functional groups and di-isocyanates chosen from methane-diphenyl-di-isocyanate (MDI), toluene-di-isocyanate (TDI) and hexamethyl-di- isocyanate (HDI) used alone or as a mixture, the elastic modulus of this material being between 5.106 Pa (Newton / m2) and 108 Pa for deformation rates corresponding to frequencies between 0.1 and 10 Hz ( s ⁇ 1) and between 108 and 109 Pa for deformation rates corresponding to frequencies between 1 and 100 Hz, the topography or roughness of the sole being further compatible with the particle size of the different types of snow, the distribution of heights profile allowing snow grains to penetrate the material during propulsion.
  • a material
  • the amount of di-isocyanate used in the polycondensation reaction is greater than the stoichiometric amount.
  • the amount of di-isocyanate is preferably 10 to 30% greater than the stoichiometric amount.
  • the material compositions according to the invention lend themselves well to the incorporation of conventional fillers such as mineral fillers and fibrous polymers.
  • the material according to the invention has a closed porous structure.
  • the material according to the invention can be used according to any suitable geometrical arrangement of the sole. It can be used alone or combined with one or more materials of the same type.
  • Crosslinking is carried out at 90 ° C for 48 hours, and using the material thus obtained, in a conventional manner, as part of the sole intended to ensure the anti-kickback function.
  • the replacement of calcium carbonate by sodium aluminosilicate or talc leads to the production of a closed porous structure.
  • the modulus of elasticity varies from 108 to 109 Pa; for low strain rates (restraint), this module is between 5.106 and 108 Pa.

Landscapes

  • Footwear And Its Accessory, Manufacturing Method And Apparatuses (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

  • 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.
  • Il est déjà connu de réaliser des semelles de ski en polyuréthane.
  • Le document FR-A-2 025 877 concerne une semelle de ski alpin en polyuréthane semi-rigide possédant, outre de bonnes qualités de glisse, des qualités de résistance mécanique et d'amortissement.
  • Le document DE-A-2 726 726 concerne une semelle de ski alpin en polyuréthane dans laquelle sont également recherchées les qualités de glisse et de résistance mécanique.
  • On connaît les nombreux problèmes posés par la réalisation des semelles antirecul pour ski de fond qui doivent présenter de bonnes propriétés de 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 renouvellement fréquent du fait de leur usure rapide.
  • On a ensuite muni les semelles de reliefs appropriés (peluches, écailles...), ce qui ne conduit qu'à des performances moyennes ; ces semelles sont, en outre, bruyantes.
  • Certaines semelles antirecul nécessitent enfin, sur certaines neiges, l'application locale de produits anti-adhésifs (qu'il est nécessaire de renouveler) et qui sont destinés à empêcher le collage de la neige.
  • Le titulaire du brevet 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 spécifiques, et qui puisse présenter une polyvalence sur toute qualité de neige.
  • On sait que le geste classique du pas alternatif se décompose essentiellement 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 diminue fortement ; enfin, la dernière phase correspond au glissement du ski.
  • Le titulaire du brevet 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 la semelle participaient à ce mécanisme : hydrophobie, comportement rhéologique et topographie de surface.
  • L'hydrophobie apparaît comme particulièrement importante dans les phases d'allègement et de glisse ; dans la phase d'allègement, elle évite l'adhésion de la neige qui risque de provoquer le phénomène dit de "bottage" ou de glaçage ; par ailleurs l'hydrophobie favorsie 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 glissement, la sollicitation de chaque grain de neige est suffisamment courte pour que le matériau ait un comportement essentiellement élastique. Le matériau est peu déforme et reste lisse et glissant ;
    • 2) Pendant la prise d'appui propulsif, la sollicitation de chaque grain de neige est suffisamment longue pour que le matériau ait un comportement essentiellement visqueux. Les grains de neige en pénétrant dans le matériau 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 prêt pour le pas suivant.
  • Le titulaire du brevet, au cours des études qu'elle a effectuées sur le mécanisme de glissement et de retenue des semelles pour ski de fond, a confirmé 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 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.
  • Le but de l'invention est de mettre à profit les propriétés visco-élastiques d'un matériau constitutif de la semelle pour obtenir un mécanisme d'ancrage pendant la phase d'impulsion, par diminution de l'élasticité en compression, tout en conservant une élasticité en cisaillement élevée en phase de glisse.
  • Le titulaire du brevet a déterminé quelles étaient les caractéristiques à exiger d'un matériau adapté à la réalisation de semelles de ski de fond.
  • Selon l'invention, cette semelle est essentiellement constituée, dans la ou les zones auxquelles est rattachée la fonction antirecul, par un matériau choisi parmi les polyuréthanes obtenus par polycondensation de polyols présentant une chaîne hydrocarbonée possédant de 8 à 20 atomes de carbone entre groupements fonctionnels hydrophiles et de di-isocyanates choisis parmi le méthane-diphényl-di-isocyanate (MDI), le toluène-di-isocyanate (TDI) et l'hexaméthyl-di-isocyanate (HDI) employés seuls ou en mélange, le module d'élasticité de ce matériau se situant entre 5.10⁶ Pa (Newton/m²) et 10⁸ Pa pour des vitesses de déformation correspondant à des fréquences comprises entre 0,1 et 10 Hz (s⁻¹ ) et entre 10⁸ et 10⁹ Pa pour des vitesses de déformation correspondant à des fréquences comprises entre 1 et 100 Hz, la topographie ou rugosité de la semelle étant en outre compatible avec la granulométrie des différents types de neige, la distribution des hauteurs de profil permettant la pénétration des grains de neige dans le matériau en période de propulsion.
  • Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la quantité de di-isocyanate utilisée dans la réaction de polycondensation est supérieure à la 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-(CH₂)₅-CHOH-CH₅-CH=CH-(CH₂)₇-CO₂CH₂




            CH₃-(CH₂)₅-CHOH-CH₂-CH=CH-(CH₂)₇-CO₂CH




            CH₃-(CH₂)₅-CHOH-CH₂-CH=CH-(CH₂)₇-CO₂CH₂


  • Les compositions de matériau selon l'invention se prêtent bien à l'incorporation de charges classiques telles que les charges minérales et les polymères fibreux.
  • Selon un autre mode de réalisation, le matériau selon l'invention présente une structure poreuse fermée.
  • L'incorporation de ces charges et/ou de ces pores confère aux matériaux selon l'invention une anisotropie visco-élastique contribuant avantageusement 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 matériaux du même type.
  • La présente invention sera mieux comprise à l'aide de l'exemple qui suit d'un mode de réalisation du matériau destiné à la réalisation de semelles antirecul polyvalentes pour ski de fond, étant bien entendu que cet exemple illustre l'invention sans aucunement 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 µm) 15 parties en poids.
  • On effectue la réticulation à 90°C 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 hydrophobe qui lui est conféré par les chaînes grasses de l'huile de ricin. Ce caractère 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 Pa ; pour des vitesses de déformation faibles (retenue), ce module se situe entre 5.10⁶ et 10⁸ Pa.
  • Il répond de ce fait, aux critères de visco-élasticité définis ci-avant : déformation visqueuse durant la phase d'impulsion ou de déformation statique et élasticité élevée durant la phase de déformation dynamique (phase de glisse).

Claims (11)

  1. Semelle antirecul pour ski de fond constituée de polyuréthane, caractérisée en ce qu'elle est essentiellement constituée, dans la ou les zones auxquelles est rattachée la fonction antirecul, par un matériau choisi parmi les polyuréthanes obtenus par polycondensation de polyols présentant une chaîne hydrocarbonée possédant de 8 à 20 atomes de carbone entre groupements fonctionnels hydrophiles et de di-isocyanates choisis parmi le méthane-diphényl-di-isocyanate (MDI), le toluène-di-isocyanate (TDI) et l'hexaméthyl-di-isocyanate (HDI) employés seuls ou en mélange, le module d'élasticité de ce matériau se situant entre 5.10⁶ Pa (Newton/m²) et 10⁸ Pa pour des vitesses de déformation correspondant à des fréquences comprises entre 0,1 et 10 Hz (s⁻¹) et entre 10⁸ et 10⁹ Pa pour des vitesses de déformation correspondant à des fréquences comprises entre 1 et 100 Hz, la topographie ou rugosité de la semelle étant en outre compatible avec la granulométrie des différents types de neige, la distribution des hauteurs de profil permettant la pénétration des grains de neige dans le matériau en période de propulsion.
  2. Semelle selon la revendication 1, caractérisée en ce que la quantité de di-isocyanate utilisée dans la réaction de polycondensation est supérieure à la quantité stoéchiométrique.
  3. Semelle selon la revendication 2, caractérisée en ce que la quantité de di-isocyanate est de 10 à 30 % supérieure à la quantité stoéchiométrique.
  4. Semelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le polyol est l'huile de ricin.
  5. Semelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que des charges choisies parmi les charges minérales et les polymères fibreux sont incorporées au matériau.
  6. Semelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le matériau présente une structure poreuse fermée.
  7. Semelle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau est utilisé seul ou combiné, selon tout agencement géométrique convenable, avec un ou plusieurs matériaux du même type.
  8. Semelle selon l'ensemble des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle possède la composition suivante :
    - huile de ricin : 100 parties en poids,
    - mélange 50/50 TDI-MDI : 50 parties en poids,
    - fibres de nylon : 12 parties en poids,
    - charge minérale : 15 parties en poids.
  9. Semelle selon la revendication 8, caractérisée en ce que les fibres nylon ont les caractéristiques suivantes : 6-7 dtex, longueur 0,5-1 mm.
  10. Semelle selon la revendication 8, caractérisée en ce que la charge minérale est constituée par du carbonate de calcium.
  11. Semelle selon l'ensemble des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que la charge minérale est constituée par de l'aluminosilicate de sodium.
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