WO2010034911A1 - Branche de lunettes de type flexible et sans charniere - Google Patents

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    • G02C2200/14—Laminated frame or frame portions

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a branch of glasses, the type without hinge, elastically deformable.
  • the branches thus obtained are generally coated with more or less flexible plastic materials, to improve comfort, at least in the sleeve portion that comes into contact with a user's ear.
  • One of the aims of the present invention is to overcome these disadvantages by thus freeing the metal blades to obtain a flexible branch without articulation.
  • These fibers may consist of glass, carbon, aramid, boron, etc. These materials have many advantages, such as their lightness (density less than 1.5), the excellent performance / weight ratio, their inertia vis-à-vis chemical attacks of the environment, their resistance to perspiration, their resistance to shocks, their high rigidity, the possibility of applying different types of decoration such as varnish, metal deposition, paint, pad printing for example.
  • thermoplastic or thermosetting matrices from modified epoxy and epoxy resins, polyurethane resins, acrylic and methacrylate resins, thermosetting polyesters, urethane acrylate resins, polyimides, polybismaleimides and polybenzimidazoles.
  • the fiber fabrics are then positioned on one another, with impregnation of the weavings, then heating in the case of thermosets, or cooling in the case of thermoplastics.
  • the invention relates to a manufacturing method of a hinge-type branch, of the hingeless type, elastically deformable, characterized in that said branch is made exclusively from composite materials, consisting of at least one layer of a reinforcing fabric and a coating or matrix made of a thermoplastic or thermosetting material.
  • the invention also relates to the features which will become apparent in the course of the description which follows, and which should be considered in isolation or in all their possible technical combinations.
  • FIG. 1 is a perspective view of spectacles equipped with flexible and hingeless branches according to the invention.
  • Figure 2 shows a top view of one of the branches according to Figure 1, in the unfolded position.
  • FIG. 3 represents a front view of the branch according to FIG. 2.
  • Figure 4 is a sectional view along the line IV-IV of Figure 2, that is to say in an extremely flexible thinned area.
  • Figure 5 is a sectional view along the line V-V of Figure 2, in a thickened area at the ear of the user, to ensure comfort.
  • Figure 6 shows a portion of exploded perspective glasses, and more particularly means for fixing the branch on a corresponding lens.
  • the glasses 1 designated in their entirety in FIG. 1 consist of an optical facade, in this case two lenses 2,3, connected to one another at the center by a nose 4, and at their outer ends, two branches 5.
  • the branches 5 are connected to the glasses 2.3 without hinges, but are elastically deformable to allow them to be held in slight tightening on the head of a user, in unfolded position, and their storage in a case for example, in the folded position .
  • the branches of such spectacles are made exclusively from composite materials, consisting of at least one layer of a reinforcing fabric 6 and a coating 7 or matrix made of a thermoplastic or thermosetting material (see FIG. 4).
  • the tests have demonstrated, surprisingly, that thus produced, the branches had great flexibility, although being freed from a metal core to obtain it.
  • Figures 4 and 5 show different layers juxtaposed to each other, each layer consisting of a layer of tissue 6 coated with a plastic matrix.
  • the branch 5 is constituted by a plurality of layers 6 of reinforcing fabrics in a plastic material 7.
  • the frames of the coated tissue layers 6 are in the same longitudinal direction as the branch 5 to be obtained.
  • the frames of the coated tissue layers 6 are arranged in different directions.
  • the number of layers of coated fabrics 7 is constant, all along the branch 5, so as to have a constant rigidity thereof.
  • the number of coated tissue layers 6 is variable along the branch 5, so as to obtain longitudinal zones thereof that are more flexible than others.
  • FIG. 4 shows the section IV-IV of the branch 5 according to FIG. 2, an area to be extremely flexible
  • FIG. 5 represents the section VV of the same FIG. thickened area to give comfort to the user at the level of his ears.
  • the fabrics constituting the different layers 6 composing the branch 5 are formed of fibers of predetermined thickness and nature, so as to modulate the flexibility and the nervousness of said branch 5 to obtain.
  • the reinforcing fabric 6 is formed of carbon fibers pre-impregnated ⁇ thermoplastic resin constituting the coating 7.
  • the reinforcing fabric 6 consists of glass fibers impregnated with epoxy pre ⁇ thermosetting resin constituting the coating 7.
  • the fibers constituting the reinforcing fabric 6 may be short or continuous.
  • the carbon fibers will be used in areas seeking more rigidity, while in the areas seeking more bending will be preferred glass fibers.
  • the branch 5 is made by a combination of fiberglass fabric layers on the outer layers, to obtain flexibility, and carbon fiber fabric layers. for the central layers.
  • the embodiment presented here consists in using reinforcing fabric based on carbon fiber pre-impregnated with an organic thermosetting resin, pref erentially epoxy, and positioning the assembly in a half-shaped mold.
  • the operation is performed by positioning each additional layer of tissue with a different angle, so as to have a crossing of the frames relative to each other to ensure better mechanical strength in preferred directions.
  • Each layer of tissue is cut into the desired shape before being positioned in the mold.
  • a half-mold of complementary shape is then applied to the multilayer assembly, and the whole is then heated under pressure, so as to provide the hardening of the thermosetting resin and the cohesion of the assembly.
  • the piece After cooling, the piece is then removed from the mold, cleaned and deburred. The piece is then in a semi-finished state.
  • a shaped plate in which the shapes of the branches 5 are cut off, once the whole has hardened, so as not to have to cut each layer of fabric according to the shape from each branch 5.
  • This stack makes it possible to play on the directions of the braided fibers in the fabric in order to increase the mechanical strengths in preferential directions, which was not possible in the prior art by the presence of the metal core offering constant flexibility.
  • the orientation of the frames plays a great deal on the anisotropy of the mechanical characteristics. It is possible to combine the orientation of different layers to achieve desired results. In the case of tissue positioning in angles -45 ° / + 45 ° with respect to the direction of the branch, it is possible to obtain a more flexible final branch.
  • the material of the matrix as a thermoplastic such as polypropylene so that it can then perform an overmolding operation to, for example, overmold an elastomer part so that it comes into contact with the ear and thereby ensures better hold.
  • a thermoplastic such as polypropylene
  • the matrix used here is made of epoxy thermosetting resin, but it could have been made of thermosetting polyurethane resin, or polypropylene thermoplastic resin, polyester, polycarbonate or any other plastic material.
  • This type of branch can be mounted on type glasses drilled, semi rimmed or circled, optical or not.
  • the holes 8, 9 formed in the end of the branch 5 allow a catch on the glass 2 or 3 which has the same holes 10, 11 thanks to a small plate 12 provided with a smooth rod 13 and a threaded rod 14 .
  • the smooth rod 13 passes through a hole 9 of the branch 5 and a hole 11 of the glass 2 or 3, to ensure a first positioning.
  • the threaded rod 14 passes through the other hole 8 of the branch 5 and the other hole 10 of the glass 2 or 3, to secure the branch 5 to the glass 2 or 3.
  • the invention relates not only to the method of making the branch but the branch itself, as well as glasses wearing this type of branch.

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Abstract

Une branche de lunette, du type sans charnière, élastiquement déformable, est réalisée exclusivement à partir de matériaux composites, consistant en au moins une couche d'un tissu de renfort (6) et d'un enrobage (7) ou matrice réalisée en une matière thermoplastique ou thermodurcissable.

Description

BRANCHE DE LUNETTES DE TYPE FLEXIBLE ET SANS CHARNIERE
La présente invention concerne un procédé pour la réalisation d'une branche de lunettes, du type sans charnière, élastiquement déformable.
Il a déjà été proposé de réaliser des branches de lunettes sans charnière, dans le but de réduire le nombre de pièces constitutives, de simplifier le procédé de montage et de limiter une source de désagrément pour l'utilisateur, c'est-à-dire le dévissage desdites branches ou leur prise de jeu.
Il est connu, pour éviter cela, de réaliser des branches de lunettes sans charnière à partir d'une âme en alliage métallique, tel que des alliages à mémoire de forme, par exemple à base de nickel-titane-cuivre ou encore titane-aluminium-vanadium, l'âme métallique ainsi obtenue étant de forme sensiblement cylindrique.
Ces matériaux sont intéressants en ce sens qu' ils offrent une grande souplesse et une grande nervosité qui leur permet de retrouver la forme initiale après que les lunettes aient été portées ou après un pliage de longue durée. Les branches ainsi obtenues sont généralement enrobées de matériaux plastiques plus ou moins souples, pour améliorer le confort, tout au moins dans la partie manchonnée qui vient en contact avec l'oreille d'un utilisateur.
Un inconvénient de ce mode de réalisation d'une branche flexible, sans articulation, réside dans le nombre d'étapes nécessaires pour sa réalisation. A partir d'un fil d'alliage, il est nécessaire de procéder à un tréfilage, à des traitements thermiques, à des opérations de soudage, de martelage par exemple aux fins d' écrouissage .
Un autre inconvénient réside dans la densité des métaux et alliages utilisés, qui sont supérieurs à cinq. Cela se traduit par des lunettes relativement lourdes, ce qui nécessite de réduire les épaisseurs pour limiter cette gêne. Conséquemment , la liberté de forme des branches à réaliser se voit donc limitée.
L'un des buts de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en s ' affranchissant donc des lames métalliques pour obtenir une branche flexible sans articulation.
Par ailleurs, il est connu, de manière générale, d'utiliser des fibres de renfort disposées dans des matrices, de manière à les enrober.
Ces fibres peuvent être constituées de verre, de carbone, d'aramide, de bore, etc. Ces matériaux présentent bon nombre d'avantages, tels que leur légèreté (densité inférieure à 1,5), l'excellent rapport performance/poids, leur inertie vis-à-vis des attaques chimiques de l'environnement, leur résistance à la transpiration, leur résistance aux chocs, leur haute rigidité, la possibilité d'appliquer différents types de décoration tels que vernis, dépôt métallique, peinture, tampographie par exemple.
Il est connu de réaliser des matrices thermoplastiques ou thermodurcissables à partir de résines époxydes et époxydes modifiées, de résines polyuréthanes, de résines acryliques et méthacrylates, de polyesters thermodurcissables, de résines uréthanes- acrylates, de polyimides, de polybismaléimides , de polybenzimidazoles .
Ces matériaux composites chargés de fibres qui viennent d'être évoqués ont également déjà utilisés dans le domaine de la lunette pour obtenir des faces rigides. Bien entendu, il n'était pas recherché dans cette application une flexibilité des faces.
Il a déjà été également proposé de réaliser des branches à partir de fibres composites autour d'âmes métalliques, mais il s'agit de branches rigides.
Il est également à noter que l'inconvénient dans l'utilisation de fibres pour obtenir un matériau composite est le positionnement de celles-ci, qui peut se faire dans un moule ou sous forme de pièces déjà imprégnées . Dans tous les cas, il est nécessaire de reprendre les pièces dans un deuxième temps pour les nettoyer et les ébavurer.
Dans la réalisation de faces de lunettes, il a aussi été proposé d'utiliser des matériaux composites avec des fibres tissées.
Les tissus de fibres sont alors positionnés les uns sur les autres, avec une imprégnation des tissages, puis un chauffage dans le cas des thermodurcissables, ou un refroidissement dans le cas des thermoplastiques.
Mais encore une fois, il s'agit d'obtenir un élément rigide, en l'occurrence la face des lunettes, alors que le but recherché est de réaliser une branche flexible sans articulation, s' affranchissant de toute âme métallique réalisée dans un alliage particulier.
A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une branche de lunette, du type sans charnière, élastiquement déformable, caractérisé en ce que ladite branche est réalisée exclusivement à partir de matériaux composites, consistant en au moins une couche d'un tissu de renfort et d'un enrobage ou matrice réalisée en une matière thermoplastique ou thermodurcissable .
C'est donc bien un préjugé qui a été vaincu, en adaptant la technique des matériaux composites, généralement utilisés pour obtenir des pièces rigides, à des pièces dont la flexibilité est recherchée, comme dans les branches de lunettes sans articulation.
Il a été ainsi remédié à différents problèmes de l'art antérieur, à savoir : le nombre élevé d'étapes de réalisation de branches sans charnière, tout en conservant la nervosité, la souplesse et la forme initiale des branches en position de repos, ainsi qu'un poids notablement réduit permettant une grande liberté de forme de la branche.
L' invention concerne également les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre, et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniques possibles.
Cette description donnée à titre d'exemple non limitatif, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée en référence aux dessins annexés sur lesquels :
La figure 1 représente en perspective des lunettes équipées de branches flexibles et sans articulation selon l'invention.
La figure 2 représente une vue de dessus de l'une des branches selon la figure 1, en position dépliée.
La figure 3 représente une vue de face de la branche selon la figure 2.
La figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 2, c'est-à-dire dans une zone amincie extrêmement flexible. La figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V- V de la figure 2, dans une zone épaissie au niveau de l'oreille de l'utilisateur, pour assurer son confort.
La figure 6 montre une portion de lunettes en perspective éclatée, et plus particulièrement des moyens de fixation de la branche sur un verre correspondant .
Les lunettes 1 désignées dans leur ensemble sur la figure 1 sont constituées d'une façade optique, en l'occurrence deux verres 2,3, reliés entre eux au centre par un nez 4, et à leurs extrémités externes, deux branches 5.
Selon le présent exemple de réalisation, il s'agit de lunettes dites « percées », c'est-à-dire sans monture .
Les branches 5 sont reliés aux verres 2,3 sans charnière, mais sont élas t iquement déformables pour permettre leur maintien en léger serrage sur la tête d'un utilisateur, en position dépliée, et leur rangement dans un étui par exemple, en position repliée .
Selon l'invention, les branches de telles lunettes sont réalisées exclusivement à partir de matériaux composites, consistant en au moins une couche d'un tissu de renfort 6 et d'un enrobage 7 ou matrice réalisée en une matière thermoplastique ou thermodurcissable (voir figure 4) . Les essais ont démontré, de manière surprenante, qu'ainsi réalisées, les branches présentaient une grande flexibilité, bien que s' étant affranchies d'une âme métallique pour l'obtenir.
Les figures 4 et 5 présentent différentes couches juxtaposées les unes aux autres, chaque couche étant constitué d'une couche de tissus 6 enrobée par une matrice plastique.
Selon le degré de flexibilité recherché, la branche 5 est constituée par une pluralité de couches 6 de tissus de renfort dans une matière plastique 7.
Selon l'une des possibilités, les trames des couches de tissus 6 enrobées 7 sont dans le même sens longitudinal que la branche 5 à obtenir.
Selon une autre possibilité bien visible sur la figure 5, les trames des couches de tissus 6 enrobées 7 sont disposées selon des sens différents.
Selon les critères de flexibilité recherchée, le nombre de couches de tissus 6 enrobées 7 est constant, tout le long de la branche 5, de manière à avoir une rigidité constante de celle-ci.
Selon une autre possibilité, également bien visible sur la figure 5, le nombre de couches de tissus 6 enrobées 7 est variable le long de la branche 5, de manière à obtenir des zones longitudinales de celle-ci, plus souples que d'autres. En fait, à titre d'exemple, la figure 4 montre la coupe IV-IV de la branche 5 selon la figure 2, une zone devant être extrêmement flexible, et la figure 5 représente la coupe V-V de la même figure 2, pour une zone épaissie devant donner du confort à l'utilisateur au niveau de ses oreilles.
Egalement, les tissus constituant les différentes couches 6 composant la branche 5 sont formés de fibres d'épaisseurs et de nature prédéterminées, de manière à moduler la flexibilité et la nervosité de ladite branche 5 à obtenir.
A titre d'exemple de réalisation, le tissu de renfort 6 est constitué de fibres de carbone pré¬ imprégnées de résine thermoplastique constituant l'enrobage 7.
Selon un autre exemple de réalisation, le tissu de renfort 6 est constitué de fibres de verre pré¬ imprégnées de résine thermodurcissable époxyde constituant l'enrobage 7.
Les fibres constituant le tissu de renfort 6 pourront être courtes ou continues. Préf érentiellement , les fibres de carbone seront utilisées dans des zones recherchant davantage de rigidité, alors que dans les zones recherchant davantage la flexion seront préférées les fibres de verre. C'est ainsi que, selon une caractéristique de l'invention, la branche 5 est réalisée par une combinaison de couches de tissus en fibres de verre sur les couches extérieures, pour obtenir de la souplesse, et de couches de tissus en fibres de carbone pour les couches centrales.
Le mode de réalisation présenté ici consiste à utiliser du tissu de renfort à base de fibre de carbone pré-imprégné de résine thermodurcissable organique, préf érentiellement époxyde, et de positionner l'ensemble dans un demi moule de forme.
L'opération est réalisée en positionnant chaque couche de tissus supplémentaire avec un angle différent, de manière à avoir un croisement des trames les une par rapport aux autres afin d'assurer une meilleure tenue mécanique dans des sens préférentiels.
Chaque couche de tissus est découpée selon la forme voulue avant d'être positionnée dans le moule.
Un demi-moule de forme complémentaire est alors appliqué sur l'ensemble multicouches, et le tout est alors chauffé sous pression, de manière à apporter le durcissement de la résine thermodurcissable et la cohésion de l'ensemble.
Après refroidissement, la pièce est alors retirée du moule, nettoyée et ébavurée. La pièce est alors dans un état semi fini . Bien entendu, il est aussi possible de réaliser par le même moyen une plaque en forme dans laquelle on vient découper, une fois l'ensemble durci, les formes des branches 5, afin de ne pas avoir à découper chaque couche de tissu selon la forme de chaque branche 5.
De cette manière, il est possible de moduler les propriétés des couches de renfort afin d' obtenir une combinaison permettant une grande flexibilité dans les sens de l'ouverture et la fermeture des branches, tout en conservant une nervosité et un retour en position de repos, et en ayant une résistance à la déformation dans le sens perpendiculaire à l'ouverture et la fermeture.
Il est possible également de faire varier le type de résine 7 utilisée comme matrice. Cela permet de moduler très légèrement la souplesse, mais surtout de pouvoir simplifier les opérations de décoration ou de reprise de la pièce.
Cet empilement permet de jouer sur les sens des fibres tressées dans le tissu pour augmenter les tenues mécaniques dans des sens préférentiels, ce qui n'était pas possible dans l'art antérieur par la présence de l'âme métallique offrant une flexibilité constante.
L'orientation des trames joue beaucoup sur 1' anisotropie des caractéristiques mécaniques. Il est possible de combiner l'orientation de différentes couches pour obtenir des résultats souhaités. Dans le cas d'un positionnement des tissus dans des angles -45°/+45° par rapport au sens de la branche, il est possible d'obtenir une branche finale plus souple .
Dans le cas d'un positionnement des tissus dans des angles 0°/+90° par rapport au sens de la branche, il est possible d'obtenir une branche finale plus rigide .
Il est possible d'avoir une succession de couches présentant des orientations différentes telles que des angles deO ° /15° /30 ° /45° /60 ° /75° /90 ° par rapport au sens de la branche. Auquel cas, la rigidité de l'ensemble s'en trouve modifiée pour se rapprocher d'une rigidité isotrope .
Il est possible de choisir le matériau de la matrice comme un thermoplastique tel que du polypr opy1 ène pour pouvoir ensuite effectuer une opération de surmoulage pour, par exemple, surmouler une partie en élastomère pour que celle-ci vienne en contact avec l'oreille et assure par là même une meilleure tenue.
Comme déjà évoqué, la matrice utilisée ici est en résine thermodurcissable époxyde, mais elle aurait pu être en résine thermodurcissable polyuréthane, ou en résine thermoplastique polypropylène, en polyester, en polycarbonate ou toute autre matière plastique. Ce type de branche peut être monté sur des lunettes de type percées, semi cerclées ou bien cerclés, optiques ou non.
La fixation d'une branche qui vient d'être décrite est bien visible aux figures 3 et 6.
Les trous 8,9 formés dans l'extrémité de la branche 5 permettent une accroche au verre 2 ou 3 qui possède les mêmes trous 10,11 grâce à une petite plaque 12 dotée d'une tige lisse 13 et d'une tige filetée 14.
La tige lisse 13 traverse un trou 9 de la branche 5 et un trou 11 du verre 2 ou 3, pour assurer un premier positionnement.
La tige filetée 14 traverse l'autre trou 8 de la branche 5 et l'autre trou 10 du verre 2 ou 3, pour assurer une fixation de la branche 5 sur le verre 2 ou 3.
La présence de ces deux tiges permet d'éviter toute rotation du verre 2 ou 3 par rapport à la branche 5.
Bien entendu, l'invention concerne non seulement le procédé de réalisation de la branche mais la branche elle-même, ainsi que les lunettes portant ce type de branche .

Claims

REVENDICATIONS
1. Branche (5) de lunette (1) , du type sans charnière, élastiquement déformable, caractérisée en ce qu' elle est réalisée exclusivement à partir de matériaux composites, consistant en au moins une couche d'un tissu de renfort (6) et d'un enrobage (7) ou matrice réalisée en une matière thermoplastique ou thermodurcissable .
2. Branche (5) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une pluralité de couches (6) de tissus de renfort et de 1' enrobage (7) .
3. Branche (5) selon la revendication 2, caractérisée en ce que les trames des couches de tissus (6) enrobées (7) sont dans le même sens longitudinal que ladite branche (5) à obtenir.
4. Branche (5) selon la revendication 2, caractérisée en ce que les trames des couches de tissus (6) enrobées (7) sont disposées selon des sens différents .
5. Branche (5) selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le nombre de couches de tissus (6) enrobées (7) est constant, tout le long de ladite branche (5) , de manière à avoir une rigidité constante de celle-ci.
6. Branche (5) selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le nombre de couches de tissus (6) enrobées (7) est variable le long de ladite branche (5) , de manière à obtenir des zones longitudinales de celle-ci, plus souples que d'autres.
7. Branche (5) selon l'une des revendications 2 à
6, caractérisée en ce que les tissus constituant les différentes couches (6) composant ladite branche (5) sont formés de fibres d'épaisseurs et de nature prédéterminées, de manière à moduler la flexibilité et la nervosité de ladite branche (5) à obtenir.
8. Branche (5) selon l'une des revendications 1 à
7, caractérisée en ce que le tissu de renfort (6) est constitué de fibres de carbone pré-imprégnées de résine (7) constituant l'enrobage.
9. Branche (5) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le tissu de renfort (6) est constitué de fibres de verre pré-imprégnées de résine (7) constituant l'enrobage.
10. Branche (5) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'enrobage (7) imprégnant le tissu de renfort (6) est une résine thermoplastique.
11. Branche (5) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'enrobage (7) imprégnant le tissu de renfort (6) est une résine thermodurcissable .
12. Branche (5) selon les revendications 8 et 9, caractérisée en ce qu' elle est réalisée par une combinaison de couches de tissus en fibres de verre sur les couches extérieures, pour obtenir de la souplesse, et de couches de tissus en fibres de carbone pour les couches centrales.
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