Brevet FR2640880A1 — publié le 19900629

L'invention concerne le domaine des sports et loisirs et a pour objet une balle de tennis a nouvelle structure. On connart déjå les balles dont le coeur ou carcasse est réalisé en partant de caoutchouc naturel ou synthétique (génêra- lement le buthylisoprène ou chlorobuthylisoprene) chargé (le plus fréquemment au noir de carbone), vulcanisé. La carcasse, amans ces conditions, est formée de deux hémisphères moulés et soudes par collage/vulcanisation, sur laquelle est également soudé par collage un revêtement en feutre synthétique, faisant office de couche externe. Ledit revetement est utilisé sous forme de panneau a configuration particulière permettant le recouvrement total de la sphère avec deux pieces. De telles balles de tennis offrent un rebond et une prise de vitesse la frappe plus ou moins bons, facteurs qui sont fonction de la pression interne (d'air) et en partie de la résilience du matériau formant le coeur. De telles balles présentent également une faible longévité en raison de la perte progressive de la pression interne résultant de la perméabilité aux gaz des matériaux composant la carcasse ou/et de leur fatigue a la flexion répétée. Ainsi, la nervosité de la balle diminue rapidement, ce qui présente de sérieux désavantages en compétition, vu que le rebond et la prise de vitesse se trouvent diminués, donc modifiés. En fait, la réaction de telles balles n'est plus la même, ce qui gêne le joueur qui se voit contraint & changer entièrement son jeu. La longévité des balles considérées est par conséquent très douteuse. Les balles de tennis classiques présentent un autre désavantage important qui se traduit par la modification des caractéristiques en fonction de la température du ou des matériaux formant la carcasse et dont les conséquences sont les suivantes - par température décroissante, balle trop dure, le matériau se fige, le rebond et la prise de vitesse diminuent forte ment. De surcroît, le mélange gazeux contenu se détend, (loi de Gay Lussac) diminue plus encore la nervosité de la balle et modifie ainsi son comportement général. - par température croissante et par exemple dans des pays re lativement chauds, les mélanges caoutchouteux deviennent plus mous, leur module d'élasticité chute considérablement et la balle devient molle. Le mélange gazeux se tend mais son agi tation moléculaire augmente ainsi que celle des mélanges caoutchouteux et il en résulte une diminution de la pression interne d'autant plus rapide de par l'augmentation de la perméabilité aux gaz des différents mélanges de caoutchouc, rendant ainsi à court ternie les balles inutilisables. Les balles de tennis nouvelle structure, suivant l'invention, comprennent un nouveau coeur ou carcasse en élastomère technique thermoplastique permettant d'apporter des solutions aux inconvénients précédemment cités, du fait de l'absence de pression interne, de la non-dépendance des matériaux utilisés vis-a-vis de la température ambiante (pas de modification des caractéristiques physicomécaniques dans un large éventail de température - 150 à + 80"C) et l'absence de fatigue a la flexion répétée du coeur en élastomère thermoplastique technique. Les caractéristiques (comportement, rebond, prise de vitesse, durabilité) de la balle a carcasse perfectionnée sont assurées exclusivement par la résilience du matériau utilisé pour la carcasse interne.Le matériau dispose en effet d'une grande énergie de retour élastique ou mémoréflexe qu'il conserve dans un très large éventail de températures positives et négatives. Compte-tenu que le comportement d'une telle balle de tennis est uniquement conditionné par la haute résilience du matériau qui, à l'utilisation prolongée, ne présente pas de phénomène de fatigue à la flexion répétée, la longévité sans aucune dégradation de la balle est assurée. En fait, la pression de gaz interne n'intervient pas au niveau des caractéristiques de cette balle perfectionnée, comme c'est le cas pour les balles de tennis conventionnelles. Un autre avantage non négligeable que présente la balle perfectionnée nouvelle structure, suivant l'invention, est un bruit ou résonnance nettement plus atténué lors de la frappe ou du rebond, ce qui gêne ou incommode beaucoup moins les habitants a proximité des courts de tennis. W autre avantage non négligeable que présente la balle perfectionnée nouvelle structure, suivant l'invention, réside en ce que le produit fini ne nécessite aucun emballage spécial sous pression pour sa conservation, comme c'est le cas pour les balles de tennis classiques. Ces dernières nécessitent en effet un emballage métallique sous pression pour éviter la perte d'air de celles-ci durant le stockage. La perte d'air se traduisant par une modification négative du comportement général (perte de rebond, de prise de vitesse). La carcasse ou coeur interne nouvelle structure, selon l'invention, peut etre obtenu par tout moyen connu en partant d'une composition élastomère thermoplastique sous forme de poudre, de granulés ou chips. Les techniques de transformation connues par l'homme de métier et qui se sont révélées intéressantes sont les suivantes - la technique dite de rotomoulage qui consiste à réaliser la carcasse en l'appliquant à l'intérieur d'un moule corres pondant à la forme finale de la balle et en soumettant l'en semble à l'action de forces centrifuges. Cette technique fournit une coque ou carcasse creuse, sans pression, close et sans valve permettant la mise à pression et est desti née à être recouverte à l'aide d'un matériau adéquat par collage pleine surface. la technique dite de moulage par injection qui consiste à injecter dans la cavité d'un moule par l'intermédiaire d'une presse à injecter, l'élastomère technique préalablement fu sionné ou plastifié par le canal de plastification chauffé de la presse Ou est localisée une visse d'Archimède occa sionnant des forces de cisaillement de par sa rotation. Celles-ci sont fonction du rapport longueur/diamètre de la visse d'Archimède. Suivant la technique de transformation considérée, il y a lieu de réaliser deux parties de sphères qui après démoulage seront ultérieurement soudées en ayant re cours une soudure autogène ou un adhésif base polyuréthan ne deux composants. Pour augmenter la surface de collage ou soudage afin que les jointures présentent une résistance mécanique à toutes épreuves, les tranches peuvent se présen ter en forme biseautée. Il conviendra à cet effet de réali ser le moule de façon adéquate. L'assemblage des deux demi sphères pourra etre envisagé a l'aide d'un petit dispositif simplifié et permettant le pressage ainsi que le centrage sans difficultés.Cette technique fournit une carcasse de balle de tennis sans pression ni valve de gonflage destinée a etre recouverte à l'aide d'un matériau adéquat par collage pleine surface. Les deux techniques de transformation suscitées sont bien connues par l'homme de métier; c'est pour cette raison qu'il ne sera pas donné de descriptif plus développé à leur sujet. Des exemples particuliers de-composés répondant aux définitions de l'invention seront donnés ci-après. Il est bien entendu cependant que l'invention n'est pas limitée à l'utilisation, à ce titre d'élastomères techniques à caractère thermoplastique, de ces composés particuliers, car on peut mettre en oeuvre tout élastomère ou élastomère modifié à caractère thermoplastique ou élastomère de coulée, procurant des résultats similaires. Exemples : - Kraton G (Shell Chimie) Styrene-Buthadiene Ethylene-Styrene hydrogéné - Carriflex TR (Shell Chimie) Styrene-Buthadiene Styrene - Vulkolan (Bayer AG) élastomère polyuréthanne transformé par coulée ou centrifugation - Santoprène (Monsanto) Selon l'invention, la carcasse ou coeur interne est formée d'un élastomère synthétique, ayant avantageusement les propriétés d'un élastomère thermoplastique. Les produits utilisés et procurant les meilleurs résultats sont des copolyether blocs amides (ou séquencés) des résines de polyuréthanne et des copolyether-esters, pour la réalisation de balles de tennis de compétition.Sous un autre aspect, l'invention a pour objet un procédé de fabrication de balles de tennis perfectionnées, à nouvelle structure interne caractérisée en ce que, pour la realisation de ladite structure interne, on utilise une composition élastomère contenant au moins un plastifiant. Plus généralement, on a constaté selon l'invention, qu'une quantité de cinq à trente-cinq pour cent par rapport à l'élastomère fournissait les meilleurs résultats.En utilisant la technique générale de rotomoulage pour la réalisation de coeurs de telles balles de tennis, on a choisit par exemple pour leur constitution un élastomère thermoplastique technique à base de copolyether blocs de polytéraphtalate de buthylène et de polyether glycol ayant les caractéristiques suivantes - forme : pulvérulente - diametre moyen des particules : 500 microns - dureté shore D : 40 - masse volumique : environ 1,18 - point de fusion : 1690C - température de ramolissement Vicat : 1170C - module d'élasticité à 230C : 67,5 MPA - allongement rupture : 230 % De tels élastomères sont commercialisés sous différentes pré- sentations et dans différents grades de dureté sous la marque HYTREL par DU PONT DE NEMOURS et sous la marque ARNITEL par AKZO.Par contre, les copolyether blocs amides procurant les memes résultats sont commercialisés par ATOCHEM sous la marque PEBAX sous différentes présentations et dans différents grades de dureté. Conformément à l'invention, l'élastomère thermoplastique technique a été additionné d'un plastifiant destiné à l'assouplir en réduisant la dureté shore à environ 30/35 sur l'échelle D. Parallèlement, le module E décroît. Des exemples particuliers de plastifiants repondant aux définitions de l'invention seront donnés ci-après. Il est bien entendu cepen dant, que l'invention n'est pas limitée, & ce titre, aux exem ples cités ci-dessous, car on peut mettre en oeuvre tout plastifiant compatible avec l'élastomère thermoplastique technique et procurant des résultats équivalents. Pour la fabrication de coeurs ou coques internes de balles de tennis conformément à l'invention, deux plastifiants ont été expérimentés et ont procuré des résultats intéressants - Santisizer 141 (marque MONSANTO, Belgique) de structure chi mique suivante : 2 Ethyl-Hexyl-Diphenyl Phosphate - Benzoflex 9.88 (Marque VELSICOL, U.S.A.) de structure chimi que suivante :Dipropylene Glycol - Dibenzoate Pour la fabrication de coeurs ou coques internes de balles de tennis conformément à l'invention, on a utilisé les quantités suivantes - quantité d'élastomère thermoplastique à dureté shore 40 D ............................... 38,4 gr - quantité de plastifiant ........................... 11,6 gr ou - quantité d'élastomère thermoplastique à dureté shore 35 D ............................... 44,2 gr - quantité de plastifiant ........................... 5,8 gr Par conséquent, le moule chargé à environ 50 grs (dans le cas du moulage rotationnel) produit des coques à épaisseur homogène de parois d'environ 3,9 a 4,5 mm et plus particulièrement de 4,0 à 4,1 mm d'épaisseur. Afin d'en réduire le coût, les formulations définies péuvent éventuellement etre chargées à l'aide de charges minérales telles que par exemple - le carbonate de calcium - la silice pyrogénée à faible densité et à haute surface spé cifique Selon l'expression,produit de faible densité désigne un produit ayant une densité à l'état non tassé (ou apparente) inférieure à 100 grs/litre environ, de préférence inférieure a 80 grs/litre et par exemple de l'ordre de 50 grs/litre. L'expression produit à haute surface spécifique désigne un produit ayant une surface spécifique supérieure à 40 m2/gr, de préférence superieure à 100 m2/gr, par exemple de l'ordre de 150 m2/gr. Les silices pyrogénées se présentent sous forme de poudre. La dimension moyenne de leurs particules est de 4 à 50 nanomètres (exemple : HDK H20 commercialisé par WACKER). - les microsphérules de verre creuses, remplies de gaz resis tant à la compression, qui sont essentiellement constituées de borosilicates inorganiques et en particulier de sodium et de potassium. Ces microsphérules ont un diamètre moyen de 10 a 300 microns et une densité apparente de 100 a 400 grs/ litre. - pigments compatibles avec l'élastomère thermoplastique technique utilisé (exemple : noir de carbone/dioxyde de titane)sous toutes leurs formes modifiéesprets à l'utili sation. - ou tout autre charge susceptible de procurer des résultats similaires. Le taux de charges minérales pouvant etre mis en oeuvre est néanmoins faible,vu l'évolution de dureté et la réduction de mémoire élastique de l'élastomère qu'elle entraine. Le taux de charge se limitera entre O et 3 X par rapport au poids d'élastomère thermoplastique technique. Les coques ou coeurs réalisés conformément a l'invention sont destinés à être recouverts par l'intermédiaire de panneaux prédécoupés se composant d'un matériau adéquat. Les panneaux à configuration spéciale (deux panneaux de meme configuration permettent le recouvrement total de la sphère) sont fixés a l'aide d'un adhésif spécial base polyuréthanne deux compo sants après un léger décapage préalable de la surface du coeur ou coque en utilisant un solvant organique par exemple du type cétonique (méthyl-éthyl-cétone). Un adhésif spécialement formulé a cet effet par la société HELMITIN a Surbourg (France) a été utilisé. fl s'agit d'une résine polyuréthanne en solution dans un mélange de solvants organiques. L'adhésif a été additionné d'un polyisocyanate agissant comme transmetteur d'adhérence et réticulant. Le mélange ayant fourni des performances de collage élevées pour l'assemblage élastomère/élastomere et élastomère/matériau a dessus, conformément aux expériences réalisées, est le suivant : - colle L87/182 ...................... 100 grs - durcisseur 515 (NCO) ............... 7 grs L'adhésif deux composants est appliqué par double encollage, puis après évacuation de la phase liquide, les deux parties a assembler peuvent etre réunies dans un délai de vingt minutes sans réactivation chaleur des films de colle ; au-delà de ce délai une réactivation chaleur est nécessaire. Après affichage des deux parties à assembler, un court pressage est recommandable afin d'assurer un contact intime entre les deux films de colle. Les panneaux de recouvrement des coques ou coeurs conformément a l'invention peuvent se composer du matériau similaire a celui utilisé pour les balles de tennis traditionnelles, type feutre à fibre synthétique (blanc, jaune fluorescent, orange fluorescent) base polyamide par exemple. Au dessin, la figure 1 représente une coupe,selon l'invention, d'un coeur ou carcasse de balle de tennis réalisée par rotomoulage. La figure désignée par la référence 2 représente une coupe, selon l'invention, d'un coeur ou carcasse de balle de tennis réalisée en deux parties identiques 1 et 2 par injection moulage, soudées ultérieurement par soudage autogène ou a l'aide d'un adhésif. Le plan de joint peut avantageusement se présenter de façon biseautée 3. La figure désignée par la référence 3 représente une coupe, selon l'invention, d'un coeur ou carcasse de balle de tennis réalisée en deux parties différentes par injection moulage 4 et 5, soudées ultérieurement par soudage autogène ou à l'aide d'un adhésif. Le plan de joint peut avantageusement se présenter de façon biseautée 3. La figure désignée par la référence 4 représente une balle de tennis, selon l'invention, recouverte par deux panneaux 6 et 7, l'aide d'un matériau adéquat type feutre synthétique par exemple. REVENDICATIONS 1. Balle de tennis comportant une carcasse ou coque interne sans valve de mise à pression et sans pression interne, ainsi qu'un revêtement externe appliqué sur la carcasse, caractérisée en ce que la carcasse comprend un élastomère thermoplastique contenant au moins un plastifiant compati ble avec l'élastomere technique. 2. Coeur ou coque selon la revendication 1,caractérisé en ce que le ou les plastifiants sont des produits du type 2 ethyl-hexyl-diphenyl phosphate et/ou dipropylène glycol dibenzoate. 3. Coeur ou coque selon la revendication 1 ou 2,caractérisé en ce que le taux de plastifiant additionné est de O à 35% par rapport au poids d'élastomère thermoplastique, et plus particulièrement de 30% pour un élastomère de dureté shore 40 D ou 30 D. 4. Coeur ou coque selon la revendication 1,caractérisé en ce qu'il est formé d'un élastomère à caractère thermo plastique. 5. Coeur ou coque selon les revendications 1 et 4,caractérisé en ce qu'il est formé de copolymères blocs à base de poly terephtalate de buthylène et de polyether glycol. 6. Procédé de fabrication d'une balle selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,caractérisé en ce qu'on réalise ladite coque par les techniques connues de rotomoulage en 1 pièce, ou par injection moulage en 2 pièces identiques ou différentes destinées à être soudées ultérieurement par collage ou soudage autogène. 7. Procédé de fabrication d'une balle selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,caractérisé en ce que ladite co que en élastomère thermoplastrque est recouverte de pan neaux fixés par collage pleine surface,et que l'adhésif en question est avantageusement à base polyuréthanne 2 composants. 8. Procédé selon la revendication 7,caractérisé en ce que l'adhésif polyuréthanne est additionné de 7% de poly isocyanate,transmetteur d'adhérence et réticulant.