Les fibres utilisées pour nos cordages - Analyse des différentes technologies par Gérald Cuvelier

Introduction:

L'initiative et la rédaction de cet article n'est pas de moi mais de mon ami Gérald Cuvelier, excellent archer de parcours passionné avec une culture technico-matérielle importante.

A l'origine son article était prévu pour une publication Facebook mais le contenu étant élevé, il m'est venu l'idée de lui proposer le support du blog pour en faciliter la rédaction et le partage.

Nous utilisons tous différents cordages qu'ils soient d'origines, de grande distribution, artisanaux ou "fait maison", mais tous ont un point commun et une différence: les fibres utilisées.

Chaque fabriquant de fibre commercialise ses produits sous différentes appellations et différentes compositions, chacune avec ses avantages et ses inconvénients... L'article qui suit permet de mieux appréhender les différences parfois subtiles mais avec des comportements bien différents selon les fibres utilisées.

Il s'agit d'une explication personnelle d'un choix technologique avec une liste exhaustive de ce qui se fait en la matière... Bonne lecture !!!

Bonjour à toutes et tous

« Comment as-tu choisi ton cordage ? »

Cette question m’a beaucoup été posée ces derniers temps. De fait j’ai décidé d’écrire cet article pour essayer d’y répondre en vous apportant quelques éléments techniques, issus de beaucoup de recherches sur la toile.

La corde est probablement l’élément le plus simple à fabriquer sur un arc. Pour autant le savoir-faire de fabrication et le type de fibre utilisée feront toute la différence sur l’optimisation et la performance de votre arc, c’est donc un point qu’il ne faut pas négliger. Je ne prétends pas être un spécialiste du sujet, loin de là, d’autant que le sujet est vaste et que les opinions divergent suivant les sensibilités de chacun.

L’objet est donc de vous proposer un tour d’horizon d’un certain nombre de fibres constitutives de nos cordages. Je ne vous dirai pas ce qui est mieux ou moins bien, j’ai simplement souhaité répondre à plusieurs questions visant à expliquer pourquoi j’ai décidé, depuis 2019, d’utiliser la fibre BCY Mercury pour le cordage/câbles de mon TRX38.

1ere question : « qui te les fabrique ? »

Pour commencer , il faut savoir que tous les fabricants de cordages ( First-String, Flex, l’Atelier Flanders Archery, Gas BowString, etc… la liste est longue) utilisent les fibres et les fils évoqués ici.  Outre la matière, ce qui va apporter une différence notable sur votre cordage, c’est bien évidement le savoir-faire et le process de fabrication.  C’est aussi pour cela que je fais confiance à  l’Atelier Flanders Archery (Meurchin) depuis plus de 15ans et que tous mes cordages viennent de là. Je n’ai jamais eu de mésaventure concernant la conception de mes câbles et de mes cordages. Un vrai professionnalisme à la française qui offre un produit de qualité.

 

2eme question : « quelle(s) matière(s) utilises-tu ? »

Cette question est très intéressante. Avant de parler de matière ou de références de fil, il est sans doute souhaitable de vous parler des fibres internes qui constituent nos cordages. Aujourd’hui, nos cordes sont faites à base de fibre Dyneema® (ou Spectra®) souvent associée à de la fibre Vectran® afin de coupler leurs propriétés techniques.

ð  Le VECTRAN®, c’est quoi ?

La fibre Vectran® est produite par la société Japonaise Kuraray qui produit 100% du Vectran® disponible sur le marché mondial.
IMATTEC, fabricant français de textiles techniques, en fait une très bonne présentation.

Le polymère de la fibre est basé sur la technologie des LCP (Polymère à Cristaux Liquides).

Elle apporte un très haut niveau de résistance à la coupure, à la déchirure et à l’abrasion. Elle dispose d’un très faible pourcentage d’étirement sous tension (+1.5%) et son fluage (déformation irréversible par l’allongement progressif de la fibre) est quasi nul. Dans certaines applications, notamment dans les matériaux composites, le Vectran® contribue à la résistance à l’impact et à l'amortissement des vibrations. Ce qui explique que les cordages à base de Vectran® sont plus silencieux que d’autres.

Enfin, ce qui caractérise le mieux le Vectran® c’est sa résistance à la fatigue thermique. En effet, le Vectran® étant une fibre thermofusible, il a un très haut point de fusion (330°c) mais il faut noter que sa résistance décroît sous l’augmentation de température. Cependant, de retour à température ambiante, il retrouve toutes ses performances mécaniques sans problématique de fluage (sans déformation). A l’inverse, c’est dans les températures froides, voir cryogéniques, que sa résistance à la traction est la plus performante (+20% à -80°C).- c’est pourquoi il est très utilisé par la NASA dans l’espace- Un phénomène qui est très bien expliqué dans la thèse réalisé en 2019 par Christian KAMDEM SIGNE avec l’université de Lille . 

En revanche, son principal inconvénient est qu’il dispose d’une faible résistance aux UV, de fait, lors d’une exposition prolongée au soleil, la fibre devient plus fragile, avec une réduction de sa résistance à la traction, à l’impact et à l’allongement. On appelle cela : la photo-oxydation des polymères. Avec le temps, il devient cassant, cela se caractérise par les petites bouloches ou petits morceaux de fil qui peuvent apparaitre sur vos cordages après un certain temps d'utilisation et d’exposition.
Le sujet devient plus gênant lorsque la photo-oxydation est couplée à l’augmentation de la température sous un soleil intense. En effet, cela lui confére un léger coefficient de dilatation (+2,6%).

C’est pour cette raison que les cordages à base de Vectran® bougent lorsque la température extérieure augmente au soleil : nos cordages s’allongent, l’ATA augmente, la puissance varie et la visette tourne (Ceux qui ont vécu le Championnat de France à Chirac en 2011, savent de quoi je parle 😊 )

 

ð  Le DYNEEMA® (ou SPECTRA®), c'est quoi ?

Le Dyneema® est inventé en 1990 par la société DSM (Pays-Bas)

C’est une fibre de Polyéthylène à Masse Molaire Ultra Haute résistante (UHMWPE ou HMPE). Les fibres UHMWPE sont produites en utilisant le même procédé "gel-spin" qui consiste à mélanger du polyéthylène à un dissolvant puis à le faire passer par une machine à filer. C'est lui qui a permis d'obtenir le fameux Fast-Flight et ses dérivés. Aujourd’hui, 2 sociétés maîtrisent la fabrication de ces fibres UHMWPE :

● DSM (Pays-Bas, produit sous le nom "Dyneema®  ")

● Allied-Signals (USA, produit sous le nom "Spectra®  ").

Le Dyneema®   est 5 à 15 fois plus résistant que l'acier suivant sa conception et sa transformation. il a une capacité d'absorption de l'énergie très élevée et une très faible élongation.

Ses caractéristiques principales :

● N'absorbe pas l'humidité, il est 100% hydrophobe.

● Très résistant aux UV

● Très résistant aux produits chimiques

● Très faible coefficient de frottement (~Téflon)

Ses évolutions :

● Dyneema®   SK25 à SK75 :

Pourquoi les différents types de Dyneema® sont-ils appelés "SK" ?

 Réponse : SK fait référence aux deux principaux inventeurs de la fibre Dyneema® moderne : Paul Smith et Rob Kirschbaum qui travaillaient tous les deux pour DSM.

 

De 1990 à 1995, la fibre Dyneema® a connu plusieurs évolutions : SK25, SK60, SK62, SK65.

C’est en 1995 qu’est apparu le SK75 qui est devenu la fibre la plus répandue dans la composition de nos cordages, en particulier dans le BCY 452X et le BCY 8125.

● en 2002, est apparu le Dyneema®   SK78 : même résistance à la rupture et même élasticité que le SK75 avec un fluage plus faible dans le temps. Aujourd’hui il est principalement utilisé pour les cordages marins.

● En 2009, est apparu le Dyneema®   SK90 : à diamètre égal, il offre une résistance de + 13% par rapport au SK78. Mais Fluage équivalent au SK75.

● En 2013, est apparu le Dyneema®   SK99 : à diamètre égal, il offre une résistance de + 6% par rapport au SK90, le SK99 est donc 20% plus résistant et 40% plus rigide que le SK78. Bien que le problème de fluage ne soit pas complètement résolu, la fibre travaille à 25% de sa charge de rupture au lieu de 30% pour le SK78. En conséquence il est moins sensible au fluage que le SK75 et le SK78. De fait le SK99 fatiguera moins vite et conservera plus longtemps ses caractéristiques.

● En 2014, est apparu le DM20, une fibre qui ne serait plus sujette au Fluage (elle est garantie à +0.5% de déformation sur 25ans) avec une résistance de charge similaire au SK78 (cf graph 2 & 3). Cette fibre est utilisée dans les cordages très haut de gamme pour la voile et la marine. Mais pour le moment, il n’existe pas d’indication sur son utilisation dans le monde de l’archerie. En tout cas, les fabricants ne communiquent pas sur une utilisation en ce sens. Sans doute parce qu’il n’offre pas plus de résistance que le SK78 et le SK75.

Graph 1 : Source Gottifredi Maffioli: Graphique comparatif de l'allongement des fibres sur un diamètre (10 mm)

* Différence entre Spectra® et Dyneema® ?

Le Spectra® est l’équivalent du Dyneema® , il est développé par la firme Américaine Allied-Signals. Le Dyneema® et le Spectra® sont tous deux conçus à partir du même Polyéthylène à Masse Molaire Ultra Haute résistante (UHMWPE ou HMPE). Pour autant, le Spectra® a une structure moléculaire légèrement différente ainsi qu'une charge de rupture plus élevée que SK75 mais inférieure au SK99 (cf graph 3). Le Dyneema® a des caractéristiques légèrement meilleures en matière d'usure sur les parties les plus sollicitées et il est bien plus souple que le Spectra® 1000 utilisé en archerie. Néanmoins, le Spectra® est une fibre résistante et durable, le seul désavantage des cordages en Spectra® est leur fluage et leur allongement (Cf graph 2). En effet le Spectra® 1000 est en réalité équivalent au SK65. On retrouve le Spectra® 1000 dans le BCY-652 ou le Brownell-FastFlight qui sont plus destinés aux arcs classiques.

 

Graph 2 Source : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780081012727000183

 

 

Graph 3 : Source : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780081012727000183

 

ð  Les fabricants des Bobines :

Après ces explications sur les composants structurels de nos cordages, parlons maintenant de la composition des bobines. Il y a trois fournisseurs de bobines: deux américains (Brownell et BCY) et un japonais (Angel). Brownell se fournit chez Allied Signal (Spectra®), BCY et Angel chez DSM (Dyneema®).

Souhaitant vous parler du BCY Mercury, je vais me concentrer sur la gamme BCY. Mais pour vous aider, je vous mets en photo le tableau d’équivalence produits entre BCY et BROWNELL (cf graph 4)

Graph4 : tableau d’équivalence produit entre BCY et Brownell

 

Les Bobines BCY :

• BCY-DynaFLIGHT (100% SK65) ou 652Spectra®   /18-22Brins

C’est en 1995 que BCY introduit le Dyneema®   dans l’univers du tir à l’arc avec le DynaFLIGHT fabriqué à partir de SK65 Dyneema®   .

• BCY-Dynaflight97 (100% SK75) / 14-16Brins

Le SK75 a été développé pour les applications marines, puis utilisé dans le tir à l'arc sous le nom " Dynaflight97 " en 1997. Il offre une très bonne imperméabilité à l’eau

• BCY-8125 (100% SK75) / 18-22Brins

Il est très polyvalent et convient aussi bien aux arcs classiques qui tirent beaucoup de volume que pour les arcs à poulies grâce à ses critères de résistance à l'étirement et de poids. Il est composé à 100% de fibre SK75 Dyneema®. Toutefois, il est sensible au fluage du fait de sa composition.

• BCY-450 (30% Vectran® / 70% SK75) / 12Brins

Ces fibres seront utilisées de préférence sur les arcs à poulies pour leur excellente résistance au fluage, du fait de la présence de Vectran®. Néanmoins, le faible nombre de brins demande une véritable surveillance face à l’usure du câblage. Les classiques peuvent aussi rechercher la stabilité apportée par le poids plus important, mais il faudra se méfier de sa rigidité car le fil est plus épais.

• BCY-452X (33% Vectran® / 67% SK75) / 20-24Brins

Cet assemblage assure à ce fil une grande stabilité et une très bonne vitesse de flèche. Il offre plus de flexibilité dans le nombre de brins et des chaînes bicolores plus homogènes. Il est très peu sensible au fluage, il est stable, sauf en période de fortes chaleurs à cause du Vectran®. Il reste néanmoins l’un des meilleurs compromis pour une utilisation de moyenne fréquence en poulie.

• BCY-X99 (20% Vectran® / 80% SK99) / 26-28Brins

il s’agit de l’évolution du BCY-X. il dispose d’un plus petit diamètre, il faut donc ajouter plus de Brins. Ce qui lui confère une meilleure résistance que le BCY-X pour un poids équivalent. Très bien pour les arcs à poulies et les arcs classiques qui tirent du volume et qui recherchent de la vitesse. Il offre très peu de fluage grâce au Vectran®, il est stable, sauf en période de fort ensoleillement à cause de la présence du Vectran®.

• BCY Mercury (100% SK99) / 32-34Brins

Etant plus fin, il nécessite beaucoup plus de Brins, ce qui lui confère un aspect plus rond et plus lisse. Grace à sa composition 100% SK99, il bénéficie d’une résistance, d’une durabilité et d’une stabilité exceptionnelle. Bien que le problème de fluage ne soit pas complètement résolu, le SK99 est 20% plus résistant que le SK78 et la fibre travaille à 25% de sa charge de rupture au lieu de 30% pour le SK78. Le BCY-Mercury est donc plus stable que le BCY-8125. De plus, grâce à l’absence de Vectran® et à la résistance aux UV du SK99, le BCY-MERCURY ne subit aucune déformation due au soleil. Vous n’aurez donc pas de mauvaise surprise lors de vos Championnats en Juillet/Aout contrairement au BCY-452X et au BCY-X99. Attention, de par sa conception, le cordage claque fort ce qui rend l’arc très nerveux.

• BCY Mercury2 (100% SK99)

Identique au Mercury originel, c’est du 100% SK99 Dyneema®. Les brins sont plus épais, le cordage serait plus gros, plus durable et surtout plus rigide. Le Mercury2 remplace le BCY-Force10, de fait BCY recommande son utilisation pour les arbalètes. Toutefois, il vient d'arriver sur le marché, il y a donc très peu de retour d'expérience sur ce nouveau produit.

En résumé, voilà pourquoi j’utilise du BCY-Mercury (100% SK99) depuis 2019 :

 

Avantages du BCY Mercury SK99 :

-   100% Hydrophobe (intéressant dans ma région nordique et pluvieuse)

-   Résistance aux UV, donc pas de photo-oxydation, donc pas d’usure prématurée et pas de dilatation au soleil durant les mois d’été.

-   Un coef de rupture plus élevé, donc un vieillissement plus durable.

-   Leger, il offre plus de vitesse

-   Beaucoup plus de brins, ce qui le rend plus fiable en utilisation intensive.

-   Très stable une fois étiré, il offre moins de défaut de synchro.

Inconvénients du BCY Mercury SK99 :

-   Sujet au fluage, il est recommandé de changer régulièrement le câblage en fonction de la fréquence de tir

-   Il claque fort, ce qui rend l’arc nerveux.

 

 Conclusion :

Bien évidement il s’agit d’un retour d’expérience personnel qui correspond à ma configuration d’arc et à ma fréquence de tir. J’attire votre attention sur la nécessité de discuter avec votre archerie avant de modifier vos cordages d’origine et de choisir une nouvelle matière. Enfin je précise qu’avec ma fréquence d’utilisation, je change de cordage/câbles 2x par an. De fait mon cordage n’a pas le temps de souffrir du fluage dû à l’absence de Vectran® dans le Mercury. Je peux ainsi conserver tous les avantages du BCY-Mercury (SK99) sans en subir les inconvénients.

Et maintenant, que choisiriez-vous ?

 

A bientôt sur les pas de tir

Gerald C.

FaceBook : GéGé-Parcours