Brevet FR3079148A1 — publié le 20190927

BALLE DE TENNIS FONCTIONNALISEE ET PROCEDE DE FABRICATION D'UNE TELLE BALLE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La présente invention a trait au domaine de la fonctionnalisation des structures à coques déformables, en particulier les balles et les ballons, et s'applique tout particulièrement aux balles de tennis. Dans les sports de balle et en particulier au tennis, il est utile de disposer de données relatives au mouvement d'une balle et qui permettent aux joueurs d'analyser leur jeu. Il est ainsi connu par exemple du document FR 3 029 356 de prévoir une balle de tennis dotée d'une coque deformable comprenant un circuit piézoélectrique qui peut être utilisé pour localiser de manière précise la balle ou évaluer sa vitesse. Il se pose le problème de trouver un nouveau moyen pour permettre de suivre la position de balles de tennis et/ou d'évaluer leur vitesse, tout en apportant des améliorations en termes de coût, de pérennité d'utilisation, de précision. EXPOSÉ DE L'INVENTION Un but de la présente invention, est de proposer une balle de tennis comprenant au moins une couche dite « de détection », de composition et d'épaisseur permettant de favoriser sa détection par un système de détection, en particulier de type radar. La balle de tennis peut être métallisée, c'est-à-dire comprenant une couche de détection en un matériau métallique. En variante, on peut prévoit une couche en carbone. Par couche en carbone, on vise également une couche d'un matériau tel que le graphite, principalement constitué de carbone, mais dont la forme native peut comporter des traces d'autres éléments. 2 De manière plus générale, un mode de réalisation de la présente invention concerne une structure à coque deformable, en particulier en matériau souple, et délimitant un volume interne, la coque ayant une paroi externe et une paroi interne, la coque étant revêtue d'au moins une couche en matériau métallique ou à base de carbone 5 ou d'une colle comportant des particules métalliques et/ou de carbone intégrées. Plus précisément, la structure à coque deformable peut être celle d'une balle de tennis. En fonctionnalisant la balle et en particulier en la métallisant, on peut ainsi connaitre précisément la vitesse ainsi que la localisation de la balle. Un dispositif 10 muni de radar(s) permettant de localiser une balle métallisée et d'évaluer si celle-ci se trouve ou non dans les limites d'un terrain ou d'une zone d'un terrain, peut constituer une assistance à l'arbitrage. Un mode de réalisation particulier de la présente invention prévoit une balle de tennis comprenant une structure telle que définie plus haut et dans laquelle la 15 couche de détection est formée d'une couche à base de métal ou de carbone agencée sur la paroi interne de la coque deformable. En variante ou en combinaison, la balle de tennis peut être dotée d'une coque dont la paroi externe est revêtue d'au moins une couche de détection, en matériau métallique ou en carbone. 20 Lorsqu'une couche de détection est agencée sur la paroi externe de la coque deformable, cette couche de détection peut être une couche de métal ou une couche en carbone interposée entre la coque et une couche de matériau textile. Dans ce cas, une colle est typiquement prévue pour fixer la couche de matériau textile à la couche de métal. 25 En variante, une couche en matériau métallique agencée sur la paroi externe de la coque deformable peut être formée d'une colle intégrant des particules métalliques ou en carbone, la colle étant alors disposée entre la coque deformable et la couche de matériau textile. 3 La couche de détection en matériau métallique ou en carbone est de préférence continue et recouvre toute la surface externe de la coque et/ou s'étend sur toute la surface interne de la coque. La couche de détection a de préférence une épaisseur homogène, et qui 5 peut être comprise entre 10 nm et 500 um, avantageusement entre 50 um et 500 um lorsque la couche de détection est une couche de colle intégrant des particules métalliques ou de carbone ou avantageusement entre 10 nm et 50 um lorsque la couche métallique est une couche de métal ou en carbone. Selon un autre aspect, la présente invention concerne un procédé de 10 fabrication d'une telle structure à coque deformable. Plus particulièrement, un mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d'une balle de tennis intégrant au moins une couche de détection, en particulier d'une balle de tennis métallisée. Selon une possibilité de mise en oeuvre du procédé de fabrication de la 15 balle de tennis, la coque deformable peut être formée par assemblage de deux demi- coques de préférence chacune dotée d'une face comportant un revêtement métallique ou un revêtement en carbone. Le revêtement peut être en particulier réalisé par dépôt PVD ou évaporation sur la face interne d'une demi-coque. 20 Une fois l'assemblage réalisé, l'ensemble des revêtements forme une paroi interne de la coque métallique ou en carbone. Selon une variante de procédé de fabrication, on assemble deux demi-coques, puis, après assemblage, on forme une couche de détection en matériau métallique ou en carbone sur la face externe de la coque ou une colle comportant des 25 particules métalliques ou en carbone sur la face externe de la coque. On réalise ensuite une étape de fixation d'un matériau textile. Cette fixation sur la couche de détection peut être obtenue en utilisant une colle intermédiaire. Lorsque la coque est revêtue d'une colle comportant des particules métalliques ou en carbone, le matériau textile peut être fixé directement et en contact sur cette colle. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : 5 - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une balle de tennis avec une couche métallique agencée sur sa paroi interne ; - les figures 2A-2C servent à illustrer différentes étapes de fabrication d'une balle de tennis à couche métallique interne ; - la figure 3 est une vue schématique en coupe d'une balle de tennis 10 avec une couche métallique intermédiaire entre une coque souple et un revêtement textile externe ; - les figures 4A-4C servent à illustrer différentes étapes de fabrication d'une balle de tennis à couche métallique intermédiaire ; - la figure 5 est une vue schématique en coupe d'une balle de tennis 15 avec une colle métallique intermédiaire entre une coque souple et un revêtement textile externe ; - les figures 6A-6C servent à illustrer différentes étapes de fabrication d'une balle de tennis intégrant une couche de colle comportant des particules métalliques ; 20 En outre, dans la description ci-après, des termes qui dépendent de l'orientation de la structure comme par exemple « sur », « externe », « interne » s'appliquent en considérant que la structure est orientée de la façon illustrée dans les figures. Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas 25 nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles. 4 5 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS On se réfère à présent à la figure 1, représentant de manière schématique une balle de tennis 10 selon une vue en coupe. La balle 10 est, de manière conventionnelle, dotée d'une coque 4 de 5 forme sphérique qui est deformable et à base d'un matériau élastique, en particulier de type caoutchouc. Une paroi interne de la coque délimite un volume d'air, de pression qui peut être supérieure à la pression atmosphérique, par exemple de plusieurs bars, tandis qu'une paroi externe de la coque est recouverte d'une couche externe 8 en matériau textile, en particulier une feutrine typiquement de couleur jaune ou blanche. 10 La balle 10 a la particularité d'être dotée d'une couche de détection 1, ici une couche de matériau métallique agencée sur une paroi interne de la coque deformable 4. Une telle couche 1 rend la balle détectable par un système radar et peut permettre à ce système de définir de manière précise sa vitesse et/ou sa localisation, en particulier par rapport à des zones délimitant un court de tennis. 15 Le système de détection radar utilisé peut être proche de celui utilisé pour la mesure des vitesses des voitures, mais est configuré pour cette application particulière pour localiser la balle précisément sur un terrain. Le système de détection peut être formé de plusieurs balises contenant des radars positionnées autour d'un terrain pour localiser la balle par triangulation avec 20 une précision qui peut aller par exemple de 1 à 2 mm, pour une balle susceptible d'atteindre une vitesse de l'ordre de 250 km/h. Une métallisation de la balle rend cette dernière plus facilement détectable par radar. La couche de détection 1 est de préférence continue et 25 avantageusement uniforme, afin de ne pas modifier son barycentre et perturber les trajectoires et/ou le rebond de la balle 10. Le matériau de la couche de détection 1 et son épaisseur sont prévus afin que la masse de la balle 10 reste dans la gamme de masses imposée par les normes de la fédération internationale de tennis (ITF), à savoir typiquement entre 56 et 60 grammes. De même, la taille de la balle 10 est 6 avantageusement située dans la gamme de tailles imposée, à savoir typiquement entre 6.5 cm et 6.9 cm. Les propriétés de rebond et de déformation restent également celles prévues par les normes ITF. Dans cet exemple, la couche de détection est une couche 1 de matériau métallique qui peut être par exemple à base d'aluminium, d'argent, de 5 cuivre, d'or, de platine, de titane, de nickel. On choisira de préférence un métal en fonction de son coût, de sa masse volumique, de préférence faibles. L'épaisseur de la couche de détection 1 est typiquement comprise entre 10 nm et 50 um et dans le cas d'espèce illustré sur la figure 1, avantageusement entre 20nm et 10 um. 10 Selon un exemple de réalisation particulier lorsque la couche de détection 1 à base de matériau métallique est en Al, on peut prévoir une épaisseur comprise entre 20nm et 10um. Selon une variante de l'exemple d'intégration qui vient d'être donné, on peut prévoir une couche 1 de détection en carbone ou essentiellement en carbone telle 15 qu'une couche de graphite. Un exemple de procédé de fabrication d'une telle balle va à présent être donné en liaison avec les figures 2A-2C. On prévoit tout d'abord (figure 2A) des portions 4a, 4b de coque 4 en matériau élastique, typiquement deux portions hémisphériques 4a, 4b, autrement dit 20 deux demi-coques. On forme sur une paroi de ces demi-coques 4a, 4b destinée à former la paroi interne de la balle, un revêtement la, lb de métal ou de matériau contenant du carbone, par exemple du graphite (figure 2B). Le dépôt peut être réalisé par exemple par dépôt physique en phase vapeur (PVD pour l'anglais « physical vapor deposition »), ou par 25 évaporation, ou bien par une technique de pulvérisation habituellement utilisée pour appliquer une peinture. Les deux demi-coques 4a, 4b sont ensuite fixées, typiquement à l'aide d'une colle, par exemple en Polyuréthane ou une colle époxy ou une colle néoprène, l'une à l'autre de sorte à former une coque sphérique ayant une paroi interne revêtue 30 d'une couche de métal 1, de préférence continue et formée par la juxtaposition des 7 revêtements la, lb de métal. Une fois la colle séchée, on forme une couche de matériau textile 8 sur la paroi externe de la coque 4 (figure 2C). Pour cela, une méthode conventionnelle comprend le placement de la coque 4 dans un récipient rempli de colle, puis le dépôt d'une feutrine en une ou plusieurs pièces découpée(s) au préalable sur la 5 paroi externe de la coque 4 enduite de colle. Selon une variante de l'exemple de procédé qui vient d'être donné, on peut, à la place d'un revêtement interne métallique, prévoir une paroi interne comportant une couche en carbone également formée par assemblage de revêtements réalisés sur deux portions de coques que l'on assemble entre elles. 10 Une variante de réalisation illustrée sur la figure 3, prévoit cette fois d'intégrer une couche 11 de détection en matériau métallique ou en carbone, sur la paroi externe de la coque 4. Une telle variante est susceptible de faciliter la détection de la balle puisque l'épaisseur de la coque n'est pas interposée entre un système de détection et la couche 11 de détection. Cette couche 11 de détection peut avoir une épaisseur et 15 une composition semblables à celle du mode de réalisation décrit précédemment. Selon un exemple de réalisation particulier lorsque la couche 11 de détection est en métal tel que de l'AI, on peut prévoir une épaisseur comprise entre 20nm et 10um. Un exemple de procédé de fabrication d'une telle balle est illustré sur les figures 4A-4C. 20 On prévoit tout d'abord une coque 4 en matériau élastique et de forme sphérique (figure 4A), résultant typiquement de l'assemblage préalable de deux portions hémisphériques 4a, 4b, autrement dit de deux demi-coques. On forme ensuite sur une paroi externe de cette coque 4, la couche de métal 11 (figure 4B). Le dépôt peut être réalisé par exemple par dépôt physique en phase 25 vapeur (ou PVD pour l'anglais « physical vapor deposition »), ou par évaporation, ou bien par une technique de dépôt électrolytique. On forme une couche de matériau textile 8 sur la paroi externe de la coque 4 (figure 4C). Pour cela, on peut enduire la couche de métal 11 recouvrant la coque 4 d'une colle, par exemple en la plongeant dans un récipient rempli de colle, puis 8 on effectue le dépôt d'une feutrine découpée au préalable sur la paroi externe de la coque 4 enduite de colle, cette feutrine formant la couche de matériau textile 8. Une autre variante de réalisation illustrée sur la figure 4, prévoit cette fois d'intégrer la couche de matériau métallique sous forme d'une couche de colle 21 5 comportant des particules ou grains métalliques. La colle peut être par exemple à base de Polyuréthane ou une colle époxy ou bien une colle de type néoprène. Les particules métalliques, sont par exemple à base d'un ou plusieurs des métaux suivants : aluminium, argent, cuivre, or, platine, titane, nickel. Les particules métalliques ont un diamètre autrement dit une dimension maximale qui peut être micrométrique ou nanométrique, 10 par exemple comprise entre 10 nm et 500 um, de préférence entre 20nm et 100um. Une telle variante peut permettre dans certains cas de mieux préserver l'intégrité de la balle en particulier pour des conditions particulières en termes de durée et d'intensité d'utilisation de la balle. La colle 21 à particules métalliques est ici disposée sur la paroi externe 15 de la coque deformable et sert à solidariser un revêtement externe de la balle, autrement dit dans cet exemple, à fixer la couche de matériau textile 8 sur la coque 4. Un exemple de procédé de fabrication d'une telle balle est illustré sur les figures 6A-6C. Après avoir formé une coque 4 en matériau élastique et de forme 20 sphérique (figure 6A), on revêt ensuite une paroi externe de cette coque 4, d'une couche de colle métallique 21 (figure 6B), par exemple par trempage puis séchage ou bien par dépôt. La colle métallique 21 peut être elle-même obtenue par mélange d'une poudre métallique dans un matériau, par exemple tel que de l'aluminium, présentant des 25 propriétés adhésives, en particulier vis-à-vis du matériau élastique de la coque 4 et du matériau textile 8 habituellement utilisé pour former la peau externe des balles. On fixe ensuite cette couche de matériau textile 8 sur la paroi externe de la coque 4 (figure 6C). 9 Un autre exemple d'intégration prévoit d'incorporer des particules de carbone ou d'un matériau en carbone tel que du Graphite pour former la colle servant à la fois de couche de détection et à lier le matériau textile à la coque. Une variante des exemples de réalisation décrits précédemment prévoit 5 l'intégration d'une couche métallique sur la paroi interne et d'une couche métallique sur la paroi externe. Une autre variante des exemples de réalisation décrits précédemment prévoit une couche de métal sur la paroi interne et une colle métallique sur la paroi externe. 10 Le principe d'intégration d'au moins une couche métallique ou en carbone fonctionnalisée sur la paroi interne et/ou externe d'une structure à coque deformable afin d'être détectée ou mieux détectée par un système radar, peut s'appliquer à d'autres types de balles ou de ballons, ou d'éléments mis en mouvements, en particulier dans le cadre d'une activité ludique ou sportive et lors de laquelle on 15 souhaite obtenir une information très précise de localisation de la structure fonctionnalisée et/ou REVENDICATIONS1. Structure à coque (4) déformable, apte à former une balle ou un ballon, la coque ayant une paroi interne définissant un volume interne creux, la coque étant revêtue d'au moins une couche dite de détection, la couche de détection étant en matériau métallique (1, 11, 21) ou en carbone ou intégrant des particules métalliques ou de carbone. 2. Balle de tennis (10) comprenant une structure selon la revendication 1, dans lequel la couche de détection (1) est agencée sur la paroi interne de la coque (4) déforma ble. 3. Balle de tennis (10), comprenant une structure selon la revendication 1, ou suivant les caractéristiques de la revendication 2, dans laquelle, la coque a une paroi externe revêtue d'au moins une couche de détection (11, 21) en matériau métallique ou en carbone. 4. Balle de tennis selon la revendication 3, dans laquelle la couche de détection (11) est agencée sur la paroi externe de la coque déformable, la couche de détection (11) étant recouverte d'une couche de matériau textile, une colle étant avantageusement prévue entre la couche de détection (11) et la couche de matériau textile (8). 5. Balle de tennis selon la revendication 3, dans laquelle la couche de détection (11) agencée sur la paroi externe (21) de la coque déformable, est formée d'une colle intégrant des particules métalliques ou en carbone, la colle étant disposée entre la coque déformable et une couche de matériau textile (8). 11 6. Balle de tennis selon l'une des revendications 2 à 5, dans laquelle la couche de détection (11) est en matériau métallique (1, 11, 21) ou en carbone ou intégrant des particules métalliques ou de carbone et a une épaisseur comprise entre 10 nm et 500 11m, avantageusement entre 50 tim et 500 im lorsque la couche de détection 5 (1, 11, 21) est une couche de colle intégrant des particules métalliques ou de carbone, ou avantageusement entre 10 nm et 50 iim lorsque la couche de détection (1, 11, 21) est une couche de métal ou de carbone. 7. Procédé de fabrication d'une balle de tennis selon l'une des 10 revendications 2 à 6, dans lequel la coque déformable est formée par assemblage de deux demi-coques (4a, 4b), la face interne des demi-coques comportant un revêtement métallique ou en carbone. 8. Procédé selon la revendication 7, comprenant, préalablement à 15 l'assemblage une étape de dépôt, en particulier par PVD ou évaporation, du revêtement métallique ou en carbone sur la face interne d'au moins une demi-coque. 9. Procédé de fabrication d'une balle de tennis selon l'une des revendications 2 à 6, dans lequel la coque est formée par assemblage de deux demi- 20 coques, le procédé comprenant en outre après assemblage : une étape de dépôt, en particulier par PVD ou évaporation, d'une couche (11) de détection sur la face externe de la coque ou une étape de dépôt d'une colle (21) comportant des particules métalliques ou en carbone sur la face externe de la coque. 25 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel après dépôt de la couche de détection, on forme une couche de matériau textile sur la couche de détection (11, 21).