Brevet FR2654979A1 — publié le 19910531

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un préimprégné composite contenant deux types de fibres de renforcement et une raquette de tennis produite à partir de ce préimprégné, ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Un cadre ou un manche de raquette de tennis est généralement fabriqué par enroulement d'un ou de plusieurs préimprégnés autour d'un matériau de coeur et ensuite par chauffage dans un moule. Les préimprégnés sont composés de résine thermodurcissable et de fibres de renforcement noyées dans la résine. Comme fibres de renforcement, on a employé pendant des années des fibres de carbone et des fibres de verre.En vue d'améliorer la résistance, la flexibilité, la résistance au choc, le toucher de balle o minés n 69870/1982, 142572/1987 et 141678/1989. Toutefois, les fibres de polyamide aromatique et les fibres de polyester aromatique sont trop dures et sont associées à des problèmes de productibilité dans le cas où elles sont noyées sous la forme d'une seule couche. Par exemple, dans un procédé de perçage des trous pour le passage du boyau au travers, il arrive que le perçage ne soit pas complet en raison de la dureté des fibres de polyamide ou de polyester aromatique encastrées dans un cadre de raquette de tennis. De même, dans un procédé de polissage pour aplanir une surface, on obtient souvent un manque de netteté. En outre, la résistance au cisaillement entre les couches stratifiées est insuffisante en raison des différentes propriétés physiques entre les couches stratifiées adjacentes. SOMMAIRE DE L'INVENTION La présente invention fournit un préimprégné composite pour la production d'une raquette de tennis qui est légère et résistante et qui présente des propriétés supérieures de flexibilité et d'aptitude à absorber les vibrations. Le préimprégné composite de la présente invention comprend une résine thermodurcissable et des fibres de renforcement noyées dans la résine, selon lequel les fibres de renforcement sont une combinaison (a) de fibres de polyamide aromatique ou de polyester aromatique, ou les deux et (b) de fibres de carbone, et les fibres (a) et (b) sont agencées selon une certaine régularité. La présente invention fournit également une raquette de tennis comprenant un cadre circulaire constituant une zone de frappe de balle et un manche relié au cadre circulaire, le cadre et le manche ayant une structure à plusieurs couches dont au moins une couche est formée à partir du préimprégné composite mentionné cidessus. EXPLICATION BREVE DES DESSINS La figure 1 montre schématiquement une coupe de 5 couches de préimprégnés. La figure 2 montre les directions de pression exercées sur un cadre de raquette de tennis pour déterminer la résistance du cadre. La figure 3 montre un système pour déterminer l'absorp- tion des vibrations. La figure 4 montre schématiquement un procédé de préparation du préimprégné composite de la présente invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Les fibres de polyamide aromatique employées dans la présente invention incluent l'aramide. Certaines d'entre elles sont mises dans le commerce sous les noms commerciaux de Kevlar, de Towaron. Les fibres de polyester aromatique incluent les poly arylates Elles sont mises dans le commerce sous des noms commerci aux de Vektran, de Econol. Dans la présente invention, les fibres de polyamide aromatique ou de polyester aromatique, ou les deux (a) sont combinées avec des fibres de carbone (b), mais le rapport pondéral de (a)/(b) est de préférence compris dans l'intervalle de 30/70 à 70/30, plus préférablement de 40/60 à 50/50. Les rapports pondéraux supérieurs à 70/30 ne donnent pas une résistance suffisante et ceux qui sont inférieurs à 30/70 présentent une aptitude médiocre à absorber les vibrations. Les fibres (a) et (b) sont réunies pour former des écheveaux de fibres qui sont noyés dans la résine thermodurcissable. Les écheveaux de fibres de carbone ont de préférence un denier de 1 800 à 7 200, plus préférablement de 3 600 à 7 200. Les écheveaux de fibres de polyamide aromatique ou de polyester aromatique ont de préférence un denier de 1 500 à 7 500, plus préférablement de 4 500 à 7 500. Un rapport de denier entre les écheveaux de fibres de carbone (b) et les écheveaux de fibres de polyamide ou de polyester (a) est de préférence compris dans l'intervalle de 1/0,5 à 1/1,5 en vue d'améliorer l'uniformité entre les préimprégnés et d'augmenter l'adhesivite entre les couches. Conformément à la présente invention, les fibres (a) et (b) sont agencées selon une certaine régularité. La terminologie avec une certaine réguiarité" ne doit pas être prise dans un sens strict mais doit être interprétée dans un sens global. Par exemple, les fibres (a) et la fibre (b) (désignées ci-après par unité (a,b)") peuvent être répétées de façon alternée. De même, une unité (a,a,b) peut être répétée. Le préimprégné composite de la présente invention peut être obtenu par des méthodes ocnventionnelles. Par exemple, comme montre à la figure 4, des écheveaux de fibres qui sont enroulés autour de deux bobines 1 sont trempés dans un bain de résine thermodurcissable 2 et ensuite enroulés sur un tambour 3 avec une certaine régularité. La résine thermodurcissable peut être une résine connue quelconque de l'art, mais inclut une résine époxy. Le préimprégné composite de la présente invention présente une résistance appropriée pour les raquettes de tennis. Un préimprégné conventionnel dans lequel seules les fibres de polyamide aromatique ou de polyester aromatique sont noyées est trop dur pour être percé, mais le préimprégné de la présente invention n'est pas si dur en comparaison avec le premier. Le préimprégné de la présente invention a des propriétés physiques comprises entre celles d'un préimprégné conventionnel de fibres de polyamide ou de polyester et un préimprégné conventionnel de fibres de carbone. Le cadre ou le manche pour les raquettes de tennis de la présente invention est généralement préparé par enroulement d'un ou de plusieurs préimprégnés autour d'un coeur et ensuite par chauffage dans un moule. La totalité des préimprégnés peut être ceux de la présente invention, mais de préférence un certain nombre de préimprégnés sont ceux de la présente invention et d'autres préimprégnés sont des préimprégnés conventionnels de fibres de carbone, de fibres de polyamide, de fibres de polyester, de fibres de bore, de fibres de silicate de carbone, ou de fibres de verre. Le nombre de préimprégnés n'est pas limité, mais il est de préférence de 4 à 8 préimprégnés dans lesquels au moins un et de préférence 2 à 4 sont plus préférablement les préimprégnés de la présente invention. La raquette de tennis obtenue est légère et résistante et présente une flexibilité et une capacité d'absorption des vibrations convenables, et il est facile de percer le cadre pour le passage du boyau. Exemples La présente invention est illustrée par les exemples qui suivent qui sont toutefois donnés à titre illustratif et ne doivent en aucun cas limiter la portée de la présente invention. Exemples 1 à 4 et exemples comparatifs 1 à 6 Préparation des préimprégnés On prépare un préimprégné composite C+A en utilisant l'appareil de la figure 4 à partir d'une résine thermodurcissable (résine époxy Dow 331 commercialisée par la société Dow Chemical Co., Ltd), des écheveaux de fibres de polyamide (Kevlar 49, denier de l'écheveau : 7 500 ; commercialisé par la firme Toray Dupont Co., Ltd) et des écheveaux de fibres de carbone (Besfight HTA, denier de l'écheveau : 7 200, commercialisé par la firme Toho Rayon Co., Ltd) Les écheveaux de fibres de carbone et les écheveaux de fibres de polyamide sont agencés de façon alternée. On prépare un préimprégné composite C+E comme mentionné ci-dessus, sauf que des écheveaux de fibres de polyester (Vektran, denier de l'écheveau : 7 500, commercialisé par la firme Kuraray Co., Ltd) sont employés à La place des écheveaux de fibres de polyamide. On prépare un préimprégné de fibres de verre G comme décrit généralement ci-dessus, sauf que L'on emploie seulement des écheveaux de fibres de verre ER 1150 (denier de l'écheveau 10 500, commercialisé par la firme Nihon Ita Glass Co., Ltd). On prépare également un préimprégné de fibres de carbone C comme décrit généralement ci-dessus, sauf que des écheveaux de fibres de carbone seuls sont employés. On prépare un préimprégné de fibres de polyamide A comme décrit ci-dessus, sauf que seuls des écheveaux de fibres de polyamide sont employés. On prépare un préimprégné de fibres de polyester E comme décrit ci-dessus, sauf que seuls des écheveaux de fibres de polyester sont employés. Préparation des raquettes de tennis On enroule 5 préimprégnés 5, 6, 7, 8 et 9 autour d'un coeur 4 et on chauffe à 160 C pendant 5 min dans un moule pour former un cadre et un manche. La figure 1 montre schématiquement une coupe de 5 couches de préimprégnés. Les préimprégnés utilisés sont cités dans le tableau 1. La raquette de tennis est formée à partir du cadre obtenu et du manche et soumise à l'évaluation de la résistance du cadre et de l'absorption des vibrations. Les résultats de l'évaluation sont montrés dans le tableau 1. La résistance du cadre est déterminée par pression simultané d'un cadre d'une raquette de tennis dans les directions montrées par les flèches à la figure 2 jusqu'à ce que le cadre soit détruit. La résistance du cadre est exprimée par la charge (kg) lorsque le cadre est détruit. L'absorption des vibrations est calculée à partir de l'équation suivante : Amplitude sur le grip 10 au Absorption bout de 2 s après la frappe de vibration = Amplitude sur le grip 10 x 100 (%) au moment de la frappe On conduit ces mesures en utilisant le système montré à la figure 3, comprenant un détecteur de vibrations 11. TABLEAU 1 Exemples comparatifs Exemples 1 2 3 4 1 2 3 4 1ère couche (5) G G G G G G G G 2e couche (6) C C C+A C+E A E A E 3e couche (7) C+A C+E C+A C+E C C A E 4e couche (8) C+A C+E C+A C+E C C C C 5e couche (9) C C C+A C+E C C C C Poids total de la requette 330 330 310 310 330 330 310 310 (g) Résistance du cadre (kg) 145 150 122 125 108 110 87 85 Absorption des vibrations 42 38 25 22 49 45 36 31 REVENDICATIONS 1. Un préimprégné composite comprenant une résine thermodurcissable et des fibres de renforcement noyées dans la résine, caractérisé en ce que lesdites fibres de renforcement sont cons tituées par une combinaison (a) de fibres de polyamide ou de polyester aromatique, ou les deux et 2. Le préimprégné composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites fibres de polyamide aromatique ou de polyester aromatique ou les deux (a), et lesdites fibres de carbone (b) sont agencées de façon alternée. 3. Le préimprégné composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite résine thermodurcissable est une résine époxy. 4. Une raquette de tennis comprenant un cadre circulaire constituant une zone de frappe de balle et un manche lié audit cadre circulaire, caractérisée en ce que ledit cadre et ledit manche ont une structure à plusieurs couches dont au moins une couche est formée par le préimprégné composite selon la revendication 1. 5. La raquette de tennis selon la revendication 4, carac térisée en ce que ledit cadre et ledit manche comprennent un coeur (4) et 5 couches de préimprégnés (5, 6, 7, 8, 9) enroulées autour dudit coeur. 6. La raquette de tennis selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle est préparée par enroulement de 5 couches de préimprégnés autour dudit coeur, puis par chauffage dans un moule.