Différents matériaux constituant un ballon(2)

Différents matériaux constituant un ballon(2)

II) Différents matériaux constituant un ballon de football

Depuis maintenant plusieurs années, les ballons ne sont plus constitués de cuir contrairement à ce que la majorité des gens pense. En effet, ce matériau, qui était le principal matériau du ballon, est aujourd’hui remplacé grâce aux nouvelles technologies par des matières plus légères et moins dangereuses.
Nous verrons dans cette partie pourquoi le ballon de football en cuir a été remplacé, en analysant tous ses avantages et inconvénients. Puis, nous essaierons de présenter les matériaux actuels, en décomposant les différentes parties qui constituent le ballon, et en décrivant l’évolution de ces matériaux, leurs avantages et leurs inconvénients. Nous finirons sur une nouvelle technologie, le Grip’n’Groove.

1) Les avantages et les inconvénients du ballon

Avantages de l’utilisation du cuir :

– Les ballons fabriqués avec du cuir ne glissent pas des mains du gardien de but et ne posent pas de problème d’adhérence.
– Le cuir est un matériau naturel, c’est en réalité de la peau animale tannée (généralement des peaux de bœuf ou de porc) contrairement au polyuréthane qui provient du pétrole, la peau animale n’est pas une ressource qui peut s’épuiser.
– Le cuir est un matériau assez résistant, il est également très souple à condition de l’entretenir régulièrement, sinon il sèche et devient beaucoup plus fragile et cassant.

Inconvénients de l’utilisation du cuir :

– Matériau non-étanche :

Malgré le soin apporté à la balle, les précipitations ou les mauvaises conditions de pratique (terrain mouillé par exemple) l’alourdissent.
– Les ballons de cuir sont relativement durs et peuvent faire mal aux joueurs, lors d’une tête par exemple.

Entretien difficile :

Il faut cirer et graisser le ballon afin qu’il reste plus souple et le moins fragile possible.
– L’utilisation du cuir dans la fabrication des ballons ne permet pas d’avoir une sphère parfaite.

2) La décomposition du ballon

Aujourd’hui, les matériaux de synthèse utilisés sur les ballons sont les suivants. Ils sont séparés en 3 couches.

– 1ère couche : la décoration :

Les couches supérieures sont constituées de polyuréthane, matière résistante qui protège la mousse et imperméabilise le ballon, puis d’une feuille de polyuréthane au dos de laquelle sont imprimés les motifs colorés.

– 2ème couche : la mousse syntactique :

Au-dessus du tricot se trouve une couche de mousse de plusieurs millimètres d’épaisseur. Ce matériau est constitué d’un réseau serré de microbilles de verre creuses d’environ 70 micromètres de diamètre chacune. Les billes servent à rigidifier la résine. Les mousses syntactiques sont utilisées pour leur grande résistance à la pression et leur capacité à se déformer et se reformer rapidement. Cette couche est apparue pour la première fois lors de la coupe du monde 1998.

-3ème couche : Le tricot :

Juste au dessus de la chambre à air, trois couches de tricot à maillage fin, assemblées entre elles par du latex, assurent au ballon un maintien de sa forme sphérique nécessaire à une trajectoire stable.

3) L’évolution des matériaux

Les ballons de football peuvent se décliner grâce à la variété des matériaux utilisables pour leur fabrication.
Tous les ballons ne sont pas forcément confectionnés à partir de cuir. D’autres matières sont utilisées comme le latex, le PVC, le polyuréthane,… Ces matières assurent au ballon une certaine résistance, une meilleure souplesse, une capacité à rebondir particulière,…
Mais la matière d’un ballon de football doit également être choisie en fonction de la matière utilisée pour le revêtement du terrain de football qui peut être recouvert de gazon naturel, ou synthétique. L’état de la pelouse (humidité, terrain très sec, épaisseur de l’herbe) peut aussi influencer les trajectoires et la vitesse du ballon.
Les nouveaux matériaux utilisés pour fabriquer les ballons de football sont particulièrement lisses surtout lorsqu’ils sont neufs, et cette matière peut influencer la rapidité du ballon sur certains types de pelouse. Tout dépend du rapport entre le type de ballon et l’état du terrain. On peut ainsi avoir des surprises (bonnes ou mauvaises) lorsque l’on joue avec le même ballon mais sur des terrains différents… Maintenant, la plupart des ballons contiennent du polyuréthane, une matière synthétique qui a beaucoup d’avantages et qui constitue la couche externe du ballon.


4) Le polyuréthane, avantages et inconvénients

Le polyuréthane est une molécule organique

Il est créé synthétiquement, par polymérisation : c’est une réaction chimique qui permet la transformation de monomères en polymères. Celui-ci est construit à partir de molécules : les monomères. Ils forment une chaîne à partir d’un motif qui est répété. Ces monomères sont reliés pas des liaisons covalentes. Au final, ils forment une macromolécule : c’est le polymère. Le polyuréthane est donc un polymère de la molécule d’uréthane, on dit alors que ce polymère est un homopolymère puisqu’il est formé d’une seule sorte de monomère : l’uréthane. Avec ses qualités de matériau élastomère, hydrophobe et de flottaison, le polyuréthane permet d’optimiser au maximum les performances des ballons en terme d’aérodynamisme.
L’uréthane est une molécule venant de la réaction entre un composé de type alcool (de la forme R-OH) et un isocyanate (de la forme R-N=C=O).

La réaction entre un alcool et un isocyanate produit de l’uréthane

ballon-foot-ecolution-ping1R-OH + R-N=C=O ==> R-NH-CO-O-R
Ainsi, le polyuréthane est créé à partir de la réaction des polyols (au moins deux fonctions alcools par molécule) avec des polyisocyanates (au moins deux fonctions isocyanates par molécule).
La réaction entre l’éthylène glycol et le diisocyanatodiphenylméthane peut produire du polyuréthane.
HO-CH2-CH2-OH + O=C=N-R-CH2-R-N=C=O

==> -[-O-CH2-CH2-O-CO-NH-R-CH2-R-NH-CO-]-

ballon-foot-ping2

Cette macromolécule de polyuréthane est formée grâce à une réaction de polymérisation : c’est la polycondensation. Lors de cette réaction, des chaînes qualifiées de macromoléculaires, se forment.

-[-O-CH2-CH2-O-CO-NH-R-CH2-R-NH-CO-]- est le motif qui sera répété « n fois » afin de former du polyuréthane.

Les  » R  » sont ici des chaînes carbonées de forme cycliques (cyclohexane).
Avec le logiciel Avogadro, nous avons pu établir ci-dessous une représentation schématique d’un motif moléculaire composant le polyuréthane.

ballon-foot-evolution-ping3

 

Les avantages du polyuréthane

La couche supérieure du ballon est composée de polyuréthane, une matière plastique résistante qui protège la mousse syntactique et imperméabilise le ballon.
Avec cette innovation le ballon reste imperméable quelques soient les conditions de jeu ou les conditions météo.
– Les ballons de cuirs pouvaient blesser les joueurs, avec l’utilisation des matériaux de synthèse, ce n’est quasiment plus le cas.
– L’utilisation du polyuréthane sur la couche supérieure du ballon de football facilite son entretien. Il ne faut plus graisser ni cirer le ballon. Pour le nettoyer, de l’eau et une éponge suffisent.
– L’utilisation de la mousse syntactique et du polyuréthane dans la fabrication des ballons favorise une trajectoire de vol plus régulière et beaucoup plus précise qu’avec les ballons fabriqués en cuir.
-Le ballon peut aller beaucoup plus vite, jusqu’à 130km/h, il est plus aérodynamique lors des déplacements.
Inconvénients de l’utilisation de la mousse syntactique et du polyuréthane :
– Les ballons fabriqués avec de la mousse syntactique et du polyuréthane posent des problèmes d’adhérence pour les gardiens de but. Ils sont beaucoup plus glissants que les ballons fabriqués avec du cuir.
– Ces nouveaux matériaux permettent de donner aux ballons des effets et des trajectoires flottantes ou enroulées. Un énorme désavantage pour les gardiens de but mais ceci peut parfois s’avérer bénéfique.

5) Le « Grip’n’Groove », la dernière technologie

Le Jabulani intègre des innovations technologiques récentes avec notamment le « Grip’n’groove ». C’est une texture unique qui recouvre le ballon en surface. Elle assure au ballon un contrôle optimal, une stabilité des trajectoires et une accroche parfaite. Cela permet au ballon de faire face aux conditions météorologiques extrêmes en Afrique du Sud.
Néanmoins, le « Grip’n’Groove » c’est aussi un découpage particulier du ballon.Il possède des rainures qui lui donnent des caractéristiques en vol inédites (stabilité, précision,…). Les ballons Grip’n’Groove dessinent, grâce à ces rainures, des déplacements d’air en forme de cercle autour d’eux, d’une façon idéale pour entretenir l’aérodynamisme du ballon. La technologie adidas « Grip’n’Groove » a été mise en œuvre avec succès pour les ballons officiels de première division en Russie, en Argentine, au Japon et aux Etats-Unis, mais aussi pour le Torfabrik, le ballon officiel de la nouvelle saison du championnat allemand. Tous les ballons récents sont fabriqués ainsi à présent.

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