EP1199155B1

Composite laminate and its use in sport articles such as shoes

Abstract

Laminated composite material usable to make articles of manufacture, such as boots or other sports articles in particular. The laminate is a new basic material particularly directed to articles of manufacture having drastic mechanical requirements and which are very inexpensive and lightweight. The laminate has a sandwich structure having a core between two layers. More particularly, the core and the two layers are composites, and at least a portion of the fibers of the core have a mechanical strength significantly lower than that of at least a portion of the fibers of one and/or the, other layers. In a particular embodiment, the laminate has a thickness of 3 mm or less. The layers are sheets of carbon fabric embedded in an epoxy resin, and the core is made from non-woven polyamide micro-fibers having a thickness equal to 0.32 mm. The invention also relates to the manufacture of the laminate.

EP1199155B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 20

Term

Term ended

Expired 4 October 2021, 5 years ago.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Granted
  4. Expired
  5. Today

14 claims: 14 independent, 0 dependent

  1. 1
    Composite laminate (1) having a sandwich structure made of a core (2) inserted between two layers (3, 4), characterized in that:- the core (2) and the two layers (3, 4) are composite,- at least a portion of the fibers of the core (2) are fibers, the mechanical strength of which is lower than that of at least a portion of the fibers of one and the other layer (3, 4), the longitudinal tensile strength of which is lower than 1500 MPa. Stratifié composite (1) comprenant une structure sandwich faite d'une âme (2) intercalée entre deux peaux (3,4), caractérisé en ce que : - l'âme(2) et les deux peaux (3,4) sont composites,- au moins une partie des fibres de l'âme (2) sont des fibres dont la résistance mécanique est inférieure à celle d'au moins une partie des fibres de l'une et l'autre peau (3,4), et dont la résistance à la rupture en fraction longitudinale est inférieure à 1500 MPa Verbundschichtstoff (1), aufweisend eine sandwichartige Struktur, welche aus einem Kern (2) hergestellt ist, der zwischen zwei Außenschichten (3, 4) gesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass- der Kern (2) und die beiden Außenschichten (3, 4) Verbundstoffe sind, und- mindestens ein Teil der Fasern des Kerns (2) Fasern sind, deren mechanische Widerstandsfähigkeit geringer ist als diejenige von mindestens einem Teil der Fasern der einen und der anderen Außenschicht (3, 4) und deren Bruchfestigkeit bei longitudinalem Ziehen niedriger als 1500 MPa ist.
  2. 2
    Laminate according to claim 1, characterized in that it has a total thickness e less than or equal to 3 mm. Schichtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Gesamtdicke e kleiner oder gleich 3 mm aufweist. Stratifié selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente une épaisseur totale e inférieure ou égale à 3 mm.
  3. 3
    Laminate according to claim 2, characterized in that the core (2) has a thickness e2 less than or equal to 2 mm. Schichtstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (2) eine Dicke e2 kleiner oder gleich 2 mm aufweist. Stratifié selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'âme (2) a une épaisseur e2 inférieure ou égale à 2 mm.
  4. 4
    Laminate according to any of claims 1-3, characterized in that the polymer matrix, preferably made of resin, of the composites forming the layers and the core, is constituted by a single product. Schichtstoff nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Matrize, vorzugsweise aus Harz, der Verbundstoffe, welche die Außenschichten und den Kern bilden, durch ein und dasselbe Produkt gebildet wird. Stratifié selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la matrice polymère, de préférence en résine, des composites formant les peaux et l'âme, est constituée par un seul et même produit.
  5. 5
    Laminate according to any of claims 1-4, characterized in that the ratio of the thickness e2 of the core (2) to the total thickness e3 + e4 of the two layers (3, 4) is defined as follows:e2/e3+e42≤5 preferably e2/e3+e42≤4 and even more preferably 0.1≤e2/e3+e42≤3.5. Schichtstoff nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Dicke e2 des Kerns (2) zur Gesamtdicke e3 + e4 der beiden Außenschichten (3, 4) wie folgt definiert ist: e2/e3+e42≤5 vorzugsweise e2/e3+e42≤4 und weiter vorzugsweise 0,1≤e2/e3+e42≤3,5 Stratifié selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le rapport de l'épaisseur e2 de l'âme (2), sur l'épaisseur totale e3 + e4 des deux peaux (3,4) est défini comme suit : e2/e3+e42≤5 de préférence e2/e3+e42≤4 et plus préférentiellement encore 0,1≤e2/e3+e42≤3,5.
  6. 6
    Laminate according to any of claims 1-5, characterized in that the fibers of the core (2) are woven or unwoven, oriented in one or several directions or non-oriented, and are selected from the group including:• the textile (micro)fibers made of: - synthetic polymers: polyamides, polyolefine, polyesters, polyesterimides...- natural polymers: silk, cotton, linen, jute, hemp,• the cellulose fibers. Schichtstoff nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Kerns (2) gewoben sind oder nicht, ausgerichtet sind in einer oder mehreren Richtungen oder nicht und aus der Gruppe ausgewählt sind, welche aufweist: • die textilen (Mikro-) Fasern aus: - synthetischen Polymeren: Polyamide, Polyolefine, Polyester, Polyesterimide...- natürlichen Polymeren: Seide, Baumwolle, Leinen, Jute, Hanf• die Fasern aus Zellulose. Stratifié selon rune quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les fibres de l'âme (2) sont tissées ou non, sont orientées ou non dans une ou plusieurs directions, et sont choisies dans le groupe comprenant : • les (micro)fibres textiles en : - polymères synthétiques : polyamides polyoléfine, polyesters, polyesterimides...- polymères naturels : soie, coton, lin, jute, chanvre,• les fibres cellulosiques.
  7. 7
    Laminate according to any of claims 1-6, characterized in that the fibers of the layer or layers (3, 4) are woven or unwoven, oriented in one or several directions or non-oriented, and are selected from the group of high performance (micro)fibers including:- carbon (micro)fibers;- glass (micro)fibers;- synthetic polymer (micro)fibers, in particular polyolefines, more specifically oriented and stretched high density polyethylene fibers, polyamide fibers;- metallic (micro)fibers, in particular aluminum, titanium, or boron (micro)fibers;- natural (micro)fibers such as silk. Schichtstoff nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern der Außenschicht oder der Außenschichten (3, 4) gewoben sind oder nicht, ausgerichtet sind in einer oder mehreren Richtungen oder nicht und ausgewählt sind aus der Gruppe von hoch leistungsfähigen (Mikro-) Fasern, welche aufweist: - die Karbon(mikro)fasern- die Glas(mikro)fasern- die (Mikro-) Fasern aus synthetischen Polymeren, insbesondere die Polyolefine, noch genauer die Fasern aus hochdichtem Polyethylen, welche ausgerichtet und gezogen sind, die Fasern aus Polyamiden;- die metallischen (Mikro-) Fasern, insbesondere die (Mikro-) Fasern aus Aluminium, Titan oder Bor;- die natürlichen (Mikro-) Fasern, wie z.B. Seide. Stratifié selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les fibres de la peau ou des peaux (3,4) sont tissées ou non, orientées ou non dans une plusieurs directions et sont sélectionnées dans le groupe de (micro)fibres haute performance comprenant : - les (micro)fibres de carbone,- les (micro)fibres de verre,- les (micro)fibres de polymères synthétiques, en particulier les polyoléfines, plus spécialement les fibres de polyéthylène haute densité orientées et étirées, les fibres de polyamides- les (micro)fibres métalliques, en particulier, les (micro)fibres d'aluminium, de titane ou de bore,- les (micro)fibres naturelles telles que la soie.
  8. 8
    Laminate according to any of claims 1-7, characterized in that the core (2) and/or the layer or layers (3, 4) are obtained by superimposing a plurality of folds of fibrous and/or composite material. Schichtstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (2) und/oder die Außenschicht oder die Außenschichten (3, 4) durch Übereinanderlegung von mehreren Lagen von fasrigem Material und/oder Verbundmaterial erhalten sind. Stratifié selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'âme (2) et/ou la ou les peaux (3,4) sont obtenues par superposition de plusieurs plis de matériau fibreux et/ou composite.
  9. 9
    Laminate according to any of claims 1-8, characterized in that at least one of the layers (3, 4) is transparent so that the core (2) is visible, the latter advantageously comprising decorating elements Schichtstoff nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die eine der Außenschichten (3, 4) derart transparent ist, um den Kern (2) sichtbar zu machen, wobei dieser letztere vorteilhafterweise Verzierungselemente aufweist. Stratifié selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins l'une des peaux (3,4) est transparente de manière à rendre visible l'âme(2), cette dernière comportant avantageusement des éléments de décoration.
  10. 10
    Laminate according to any of claims 1-9, characterized in that it has a characteristic of tensile strength R in a bending test Tf with respect to a specimen test piece made of a carbon fiber composite having the same shape and rigidity as those of the test pieces tested, such that:R≥50,preferably R ≥ 60,and even more preferably R ≥ 70. Schichtstoff nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Eigenschaft einer Bruchfestigkeit R in einem Biegetest Tf im Verhältnis zu einer Vergleichsprobe aus einem Kohlenfaserverbundstoff der gleichen Form und Steifigkeit wie diejenigen der getesteten Proben derart ist, dass: R ≥50, vorzugsweise R ≥ 60, und weiter vorzugsweise R ≥ 70. Stratifié selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il possède une caractéristique de résistance à la rupture R dans un test de flexion Tf par rapport à une éprouvette témoin en composite fibres de carbone de même forme et rigidité que celles des éprouvettes testées, telle que : R ≥ 50,de préférence R ≥60,et plus préférentiellement encore R ≥ 70.
  11. 11
    Herstellungsverfahren des Schichtstoffs nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man eine oder mehrere Lagen, welche den Kern bilden, und eine oder mehrere Lagen, welche Außenschichten bilden, übereinanderlegt, wobei diese Lagen durch Flächengebilde aus gewobenen oder nicht-gewobenen Mikrofasern gebildet sind, welche ausgerichtet sind oder nicht, die mit Harz vorimprägniert sind oder nicht. Method of manufacturing the laminate according to any of claims 1-10, characterized in that one or several folds forming the core and one or several folds forming the layers are superimposed, these folds being formed by plies of microfibers that are woven or unwoven, oriented or non-oriented, preimpregnated or non-preimpregnated with resin. Procédé de fabrication du stratifié selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que l'on superpose un ou plusieurs plis constitutifs de l'âme et un ou plusieurs plis constitutifs des peaux, ces plis étant formés par des nappes de microfibres tissées ou non, orientées ou non, préimprégnées ou non de résine.
  12. 12
    Use of laminate according to any of claims 1-11 for manufacturing sports articles, and especially:- shoes, in particular bottom assembly or upper, and more specifically sports shoes,- sports articles, in particular roller skates, skis, snowboards, skateboards, golf club shaft and head, scooters, cycles, fishing rods, racquets, helmets, cross country ski poles, backpack frames, tent pegs. Utilisation de stratifié selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 pour la fabrication des articles de sport et notamment : - chaussures en particulier semelage ou tige, et plus spécialement de chaussures de sport- articles de sport, notamment patins à roulettes, skis, surfs, skate-boards, manche ou "shaft" et tête de clubs de golf, trottinettes, cycles, cannes à pêche, raquettes, casques, bâtons de ski (fond), armatures de sac à dos, de tentes. Verwendung eines Schichtstoffs nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11 für die Herstellung von Sportartikeln und insbesondere: - Schuhen, insbesondere die Besohlung oder den Schaft, und noch genauer Sportschuhen;- Sportartikeln, insbesondere Rollbrettern, Skibrettern, Surfbrettern, Skateboardbrettern, Griffstangen oder "Schäften" und Köpfen von Golfschlägern, Rollern, Zweirädern, Angelrohren, Schlägern, Helmen, Skistöcken (Langlauf), Traggestellen von Rucksäcken und Zelten.
  13. 13
    Articles de sport incorporant un stratifié selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 Sportartikel, welcher einen Schichtstoff nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10 beinhaltet. Sports articles comprising a laminate according to any of claims 1-10.
  14. 14
    Use of laminate according to any of claims 1-11 for making a composite laminate layer. Utilisation de stratifié selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, pour la réalisation d'une peau de stratifié composite. Verwendung eines Schichtstoffs nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11 für die Realisierung einer Außenschicht eines Verbundschichtstoffs.
Independent claims14