e2phy 2008
PHYSIQUE ET SPORT :
La physique en mouvement
UFR Sciences et Techniques
Université de Bourgogne

26 au 29 Août 2008

 

 

 

Les élastomères thermoplastiques : des matériaux incontournables pour le sport

René-Paul Eustache

    Les élastomères thermoplastiques, de par leurs propriétés physiques exceptionnelles alliées à  leur facilité de mise en forme, sont des matériaux incontournables dans la conception de nombreux équipements de sport et de loisirs. Ils offrent aux styliciens et aux fabricants d’équipements sportifs une large palette de possibilités d’applications au service de nombreuses disciplines sportives.  On peut citer leur emploi comme semelles ou composants de nombreuses chaussures de sport : football, rugby, tennis, basket-ball, course à pied, ski alpin ou nordique, mais aussi dans les balles de golf, et dans bien d'autres articles de sport.
    Au sein de la famille des élastomères thermoplastiques, les PEBA ou Polyether-Bloc-Amide sont des matériaux techniques à haute valeur ajoutée combinant performance et faible densité ; ils  permettent l’élaboration des composants les plus légers. Nous présenterons au travers d'exemples "vécus" les défis  que doit relever le fabricant de matériaux pour introduire ses polymères techniques dans le marché du Sport.

Connaissance des relations Structure - Propriétés :

    La connaissance approfondie des relations qui existent entre la structure des chaînes macromoléculaires, la morphologie du matériau polymère et ses propriétés physiques est fondamentale.
   Un ensemble de propriétés est bien souvent recherché : bonne résistance mécanique alliée à une faible densité, rigidité et flexibilité (cas des élastomères thermoplastiques), résistance à la fatigue (résistance aux flexions répétées dans le cas de semelles), résistance à l’usure et à l’abrasion, résistance aux chocs. Des propriétés dynamiques spécifiques sont souvent nécessaires : faible hystérésis pour mieux restituer l’énergie et disposer d’un matériau qualifié de « nerveux », ou au contraire un hystérésis important pour mieux dissiper l’énergie et absorber les vibrations.
    La constance des propriétés est également un élément clef : le matériau doit conserver sa rigidité, quels que soient les écarts de température observés lors de la pratique sportive. Enfin il convient de ne pas négliger les aspects purement esthétiques, la mode, et la pression positive d’une démarche de développement durable : mise au point d’élastomères thermoplastiques "transparents" et ou utilisant des matières premières issues de l’agriculture.
    Des exemples de relations « structure - propriétés - applications » seront présentés.

Connaissance de la "chaîne de fabrication"  : du granulé à l’article de sport

    Le fabricant de matières plastiques se doit de proposer à son client final, propriétaire d’une marque d’article de sports, non seulement une gamme de matériaux performants mais aussi un service et un support technique de qualité. Il ne suffit pas de disposer d’un matériau polymère aux propriétés physiques en adéquation avec l’application ; faut-il encore que ce matériau puisse facilement se mettre en forme et s’assembler avec les autres composants de l’article considéré, par exemple une chaussure de sport. Le fabricant de matière plastique est donc conduit à intervenir aux différentes étapes de fabrication afin d’aider le mouleur à résoudre ses problèmes de mise en forme, mais également à résoudre des problèmes d'assemblage par exemple de collage et/ou de surmoulage sur d’autres matériaux.

Connaissance des applications :

    Le fabricant de matières plastiques, dans le cadre de partenariats, doit aider son client final en participant activement à la conception de l’objet fini. Nous présenterons des calculs de modélisation servant de support à la conception de nouvelles semelles de chaussures de sport plus légères, en combinant le choix des matériaux les plus performants, l’optimisation du design et la recherche de la réduction des épaisseurs au niveau de la semelle.


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