Brevet FR2225379A1 — publié le 19741108

L'invention concerne une matière de remplissage pour rembourrages, ap- puis ou autres, un rembourrage exécuté au moyen de cette matière et procédé de fabrication de ce rembourrage. En particulier, l'invention concerne une matière de remplissage pour un rembourrage ou autres, de même qutun rembourrage exécuté avec cette matière pour l'adaptation d'objets devant remplir leur fonction sur le corps humain, tels que bandages herriaires, corsets de maintien, ceintures, casques de protection, prothèses, supports et rembourrages d'adaptation, rembourre~ ges de maintien, rembourrages de sécurité, rembourrages de fermetures ou autres, en particulier pour chaussures. Une adaptation individuelle confortable d'objets assez durs aux formes du corps humain, par rembourrage simultané de la partie du corps soutenue, comme par exemple l'adaptation et le rembourrage des coques extérieures de chaussures de ski en matière plastique rigide thermodurcissable, nta pu être jusque-là effectuée de façon satisfaisante. On connaft le procédé consistant à adapter des chaussures au pied en comblant les espaces vides situés entre le pied et la matière supérieure de la chaussure en caoutchouc aux silicones et en vulcanisant (brevet américain US 3.325.919). Les rembourrages effectués de cette façon présentent llin- convénient de conserver définitivement la forme qulils ont prise et leur poids est élevé. On connaît également le procédé consistant à remplir les espaces creux situés entre les objets rigides et le corps humain de poches ou d'enveloppes remplies de petites bulles de résine phénolique dures thermodurcissables et essentiellement incompressibles, recouvertes d'un lubrifiant (brevet amé ricain US 3.407.406, DT-OS 1 485772, DT-OS 2 211 718). La forme extérieure de ces rembourrages s'adapte certes à chaque partie du corps, mais le soutien souple désiré du rembourrage adapté fait défaut, parce qu'un tel rembourrage n'est pas compressible comme l'est la mousse plastifiée par exemple. Par suite, il est nécessaire de faire usage en meme temps d'une mousse de ce genre. On a par ailleurs déjà proposé de remplir des rembourrages, poches et autres espaces vides d'une substance pâteuse et thixotropique, faite essentiellement de polyisobutylène à charge élevée et possédant une orarde viscosité (DT-OS 1 685 307). Même dans le cas de ce rembourrage, l'effet de rembourrage à vrai dire est très petit, parce que la charge du rembourrage ne permet pas la compression par pression dynamique. De ce fait, une couche supplémentaire de rembourrage est nécessaire ici également. Par ailleurs, on a proposé de réaliser des rembourrages pour le corps en mousse de polyuréthane et de procéder à l'adaptation par adjonction de réactants (brevet D1-. 901.471). Ceci présente l'inconvénient que l'adapta- tion doit se faire in situ", ce qui n'est pas sans autre compliqué à cause de la forte texture des isocyanures, de même que de la chaleur Ce réaction qui se ddgage. Par ailleurs, ceci donne souvent lieu à des adaptations défectueuses difficiles à corriger.Un autre inconvénient réside dans le fait que la mousse de polyuréthane est sensible à la soudure et à l'hydrclyse et qu'elle pend rapidement son élasticité sous leur influence. On connah égaler:ent le procédé consistant à remplir des rembourrages de déchets provenant d'une mousse plastifiée élastique ayant une grande surface en forme de feuille ou de disque (DT-ÀS. 1.010.825). L'adaptation individuelle désirée à certaines formes du corps ne peut pas être réalisée avec un ren bourrage de ce genre, étant donné que la mousse de polyuréthane proposée n'est ni thermoplastique ni thermoélastique. Par ailleurs, dans le cas de ce rembourrage, on a également la sensibilité à la soudure et à l'hydroly se, ce par quoi la mousse de polyuréthane perd rapicement son élasticité. On a également déjà proposé de remplir des ren-bourrages de charges extradées faites d'une matière mousse thermoplastique ou thermodurcissable. M8me avec un rembourrage de ce genre, on ne peut réaliser une adaptation à certaines formes du corps, par soutien simultané de celles-ci. Enfin, on connaît également le procédé consistant à utiliser du polystyrène mousse sous forme de flocons, granulés ou poudre (brevet FR 1.302.015), pour le remplissage de rembourrages et de matelas. Un polystyrène mousse de ce genre perd toutefois son élasticité en cas de charge de compression prolongée, si bien qu'il ne peut être réajusté et qu'il ne présente plus aucune propriété de rembourrage. L'invention dont il est question ici a pour objet de pallier les inconvénients de la matière de remplissage connue et du rembourrage ren?pli de cette matière de remplissage et, par suite, de créer une matière de remplissage et un rembourrage rempli de cette matière ; ce rembourrage pouvant être adapté aussi souvent que souhaité à une certaine forme, individuel le- ment, et étant compressible de la façon désirée, de telle sorte que l'on obtienne un soutien élastique sans qu'il soit nécessaire de recourir à des moyens auxiliaires. L'invention part ici d'une matière de remplissage pour rembourrages, a~- puis ou autres, qui est faite de particules d'une matière thermoplastique ayant une densité de 0,02 à 0,3 ; la matière de remplissage conforme à llin- vention est essentiellement caractérisée en ce que les particules sont constituées tout au moins partiellement, par de très petites bulles dont l'envelop- pe mince est faite de copolymères de chlorure de vinylidène et/ou de copolymères de chlorure de vinyle et dont le noyau creux contient un gaz. On a constaté culune matière de remplissage qui Est faite tout au moires partiellement de ces bulles, peut 8tre transformée facilement et en particulier par chaleur, en un produit micromousse ayant des propriétés thermoplas tiques, la forme de ce produit pouvant être adaptée de façon précise à une forme déterniinée telle que, par exemple, à des parties du corps, le produit présentant également l'élasticité souhaitée qui lui permet ce soutenir les parties du corps.La forme produite de la matière de remplissage conforme à 1t invention ne doit toutefois pas être conservée de façon permanente et il coit être possible de créer une autre forme à partir de cette matière de remplissage; cette matière de remplissage peut ainsi être adaptée physiologiquement à certaines parties du corps par exemple, ceci aussi souvent que désiré. Par ailleurs, la matière de remplissage conforme à l'invention est légère et elle résiste à la soudure et à l'hydrolysé. La matière de remplissage conforme à l'invention est ainsi particulièrement appropriée à la fabrication de rembourrages pour malades et handica pés physiques, par exemple pour les prothèses et objets orthopédiques de toute sorte, rembourrages pour voitures de malades, lits de malades, sièges, coussins, lits, appuis, etc..., par ailleurs pour rembourrages destinés aux pilotes d'essais, astrcnautes, pilotes de course, sportifs et personnes sensicles, c'est-à-dire pour, par exemple, sièges, couchettes ou appuis des astronefs, véhicules d'essais, automobiles, en particulier automobiles de compétition, bateaux de course et avions, par ailleurs pour rembourrages de chaussures de toute sorte, garritures, sièges et couchettes, genouillères, rembourrages de casques, lunettes de plongée, prothèses, soutiens de buste et autres.... Les tulles dont l'enveloppe fine est constituée par des copolymères de chlorure de vinylidène élastiques ou par des copolymères de chlorure de vinyle, ne sont par ailleurs pas inflammables, contrairement à la plupart des autres matières de remplissage pour rembourrages, si bien que cette matière de remplissage convient également tout particulièrement pour les catastrophes, en liaison avec des enveloppes ininflamr#ables telles que, par exemple, des enveloppes en amiante La charge mousse ininflammable, isolant de I-a chaleur et du froid, de même que le faible poics et l'effet de rembourrage parfait offrent des conditions favorables. il slest révélé particulièrement judicieux que les petites bulles soient faites de copolymères de chloréthylène ou de copolymères de chlorure de vinylidène-hitrile acrylique. Conformément à une autre caractéristique de llirvention, l'enveloppe fine des petites bulles peut etre faite de copolymères dont la température de ramollissement est essentiellement plus basse que celle des homopolymères, dont les monomères entrent pour une grande partie dans la formation des cc polymères. Le gaz présent dans les petites bulles peut autre de l'air, dans le cas le plus simple. Le cas échéant, il est toutefois judi#cieux d'utiliser-comme gaz de l'éthylène et/ou une matière chlorocarbonique et/ou des hydrocarbures. Etant donné que les copolymères de chlorure de vinylidène et les copolymères de chlorure de vinyle font partie des matières plastiques ayant une pem#'abi lité aux gaz extr#mement faible, le gaz ne peut pratiquement pas s'échapper des petites bulles fermées dont l'enveloppe fine est faite de ce type de matière plastique. Cette propriété est d'une importance déterminante avant tout pour le retour après la compression, de m8me que pour l'obtention du confort désiré du rembourrage rempli Ce la matière de remplissage confcrme à l'inven- tion. Pour les rerrbourrages qui ne sont pas soumis à une pression importante dans la pratique et qui doivent être, en tcut premier lieu, souples et compres sibles, il suffit d'introduire les particules constituant la matière de remplis sage dans les enveloppes des rembourrages ou dans les espaces creux à rembourrer. Dans le cas des rembourrages qui doivent conserver leur forme lors de sollicitations à la pression normale, il est avantageux de relier entre-elles les différentes petites bulles.Ceci peut se faire, comme déjà indiqué, par chaleur, une liaison de ces petites bulles se produisant déjà, en choisissant des matières appropriées pour l'enveloppe des petites bulles, lorsque la chaleur du corps est transmise aux petites bulles par mise en place du rembourrage sur les parties du corps à rembourrer, la forme du rembourrage s'adaptant simultanément à ces parties du corps. Pour faciliter la liaison des petites bulles, ces bulles peuvent être reliées au moyen dlun agent d'adhésion en un ensemble pouvant autre à nouveau séparé, conformément à une autre caractéristique de l'invention. La température de ramollissement de Imagent d'adhésion est ici, conformément à l'invention, plus petite que celle de la matière de llenvelòppe, les enveloppes des petites bulles pouvant être transformées en un produit mousse par pression et par chaleur ce produit pouvant être transformé à son tour en- de petites bulles individuel les. Comme agent d'adhésion, les petites bulles peuvent être imprégnées d une masse fondue, d'une solution, d'une émulsion ou d'une dispersicn. Ici, toutes les substances présentant un large domaine de ramollissement conviennent, telles que, par exemple, copolymères à bas poids moléculaire ou autres copolymères, résires naturelles et résines synthétiques, lessives naturf lles ou lessives synthétiques, et toutes substances utilisées dans la fabrication des colles et colles fusibles. Etant donné que la température de fusion des matières plastiques utilisées pour les petites bulles de la n:atière de rembourrage conforn-e à l'invention se situe, selon le rapport de mélange des monomères, entre 140 et 1950 C environ, l'agent d'adhésion doit avoir une température de ramollissement et une température de fusion de beaucoup inférieure à cette température.Les copolyaPiides plastifiés avec une temps rature de fusion d'environ 680 C se sont révélés comme particulièrement fa vorables. On a constaté que la plupart des plastifiants pour matières plastiques, vernis, résines et caoutchouc que l'on connais satisfont à ces existences, en particulier: diéthylglycolphtalate, diisooctyladipate, dibutylphtalate, dioctylphtalate, dioctylsebazate, dibutyladipinate, ester d'acide oléique epoxydique, plastifiant epoxydique avec poids moléculaire atteignant 200, glycérine et polyglycérine, huile de ricin ainsi que de nombreux polymères à bas poids moléculaire (allant jusqu'à 300C) tels que polyester en acice adipique ou diéthylène glycol ou polyéther en triol et oxyde de propylène, polysiloxane, polyoléfine, alcools supérieurs et bien d'autres. Ces matières ayant, dans une certaine mesure, une faible action de plastifiant, peuvent être utilisées seules ou mélangées entre-elles ou mélangées à de l'eau ou encore à d'autres matières similaires de par leurs propriétés, comme agents d'adhésion desti nés à lier les petites particules mousse. L'agent d'adhésion est avantageux stil est constitué par une substance liquide ou pâteuse à la température du corps qui exerce sur les petites bulles une faible action plastifiante, de telle sorte que, à la température du corps déjà, la liaison des petites bulles en un produit mousse se produit. Pour certains domaines d'application, il est judicieux que la matière de remplissage conforme à l'invention ne soit constituée que partiellement des plus petites bulles avec douille fine en copolymères de vinylidène élastiques ou en copolymères de chlorure de vinyle, ces petites bulles étant mélangées à d'autres particules de matière plastique. Conformérrent à une autre forme d exécution préférentielle de l'invention, les petites bulles sont ici enrobées dans une autre substance polymère. Ici, des particules de mousse plus grosses comme, par exemple, petites billes de mousse à structure faite de cellules fermées en matières plastiques amorphes, en liaison avec les petites bulles, peuvent être introduites dans les enveloppes des rembourrages, en tant que matière de remplissage. Les plus petites bulles remplissent ici les espaces creux qui se produisent entre les plus grandes particules, ceci en totalité pratiquement, llenveloppe fine des petites bulles étant soumise de tous les côtés à une pression uniforme, par pression mécanique appliquée de 1 extérieur. L'effet de trouble qui se produit par application des plus grosses bulles de matière plastique amorphes connues et qui se manifeste à la surface d'enve loppes de rembourrage fines, est éliminé de la même façon par mise en application des plus petites bulles. Outre les particules de matière plastique, on peut également utiliser d'autres substances telles que fibres, pièces en caoutchouc, etc... en liaison avec les petites bulles et comme matière de remplissage. Comme enveloppes ou recouvrements pour la matière de remplissage conforme à l'invention, on peut prendre en considération, selon le domaine diap- plication, différentes matières telles que cuir, cuir artificiel, tissu ou autres. Les petites bulles sont ici entourées au moins partiellement d'un recouvrement perméable à l'air et à lleau. Cette matière de remplissage conforme à l'invention peut naturellement être irtroduite facilement dans l'ouverture d'une enveloppe de rembourrage. On ferme ensuite cette ouverture. D'après un procédé conforme à l'invention, pour la fabrication d'un rembourrage avec une matière de remplissage conforme à l'invention, on procède toutefois de telle sorte que les petites bulles et les matières supplémentaires éventuelles soient introduites dans l'ouverture re pratiquée dans le recouvrement du rembourrage, à l'aide d'une substance porteuse liquide de préférence. On peut par exemple introduire la matière de remplissage dans le recouvrement du rembourrage à l'aide d'une aiguille creuse fine (semblable à celle que l'on utilise en médecine pour pratiquer les injections), en mélangeant cette matière de remplissage à la substance porteuse liquide, cette aiguille creuse pouvant être introduite en un point quelconque de ce recouvrement. La substance porteuse doit s'évaporer après que les petites bulles aient été introduites. Ceci peut par exemple se faire dans un four à réchauffer avec apport d'air. il est particulièrement avantageux d'utiliserun agent d'adhésion comme substance porteuse, qui puisse, après l'introduction des petites bulles, leur faire prendre la forme de micromousse désirée. On peut utiliser par exemple ici des alcools supérieurs ou des plastifiants epoxydiques. D'après une autre caractéristique du procédé conforme à l1invention, les petites bulles peuvent être constituées par le fait qu'une particule contenant un agent de soufflage est soufflée par chaleur, de préférence, après llirtro- duction à l'aide de la substance porteuse. Les particules non moussées contenant, comme agents de soufflage, la plupart du temps des hydrocarbures, du chlorure de carbone ou de l'éthylène, peuvent subir un traitement d'expansion, après l'introduction dans des enve- loppes de rembourrage, avec n'importe quelle source de chaleur (entre + 750 et + 1600 C) et être de ce fait transformées en petites bulles. A ces fins, des bains de liquide réchauffés de + 850 à + 110+ C conviennent le mieux par suite de leur transmission de chaleur rapide, en particulier si (ce qui est mieux) on utilise des enveloppes de rembourrage perméables aux liquides. Des pièces d'épaisseur normale telles que, par exemple, pièces pour pro thèses de jambes ou chaussures de sport avec une épaisseur à l'état moussé et fini de 1,5 à 3, 5 cm, sont prêtes en moins de 20 secondes. Pour effectuer le moussage partiel, dans le cas d'objets volumineux par exemple, on propose d'utiliser de la vapeur d'eau chaude pour les enveloppes de rembourrage perméables et des rayons IR pour des enveloppes imperméables. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, la substance porteuse est faite d'un liquide inerte, par exemple d'eau, de préférence avec additifs hygroscopiques. On peut ajouter à l'eau un composant plastifiant tel que, par exemple, de la glycérine, comme agent diadhésion. Les rembourrages remplis de la matière de remplissage conforme à l'in- vention et de préfére#nce d'après le procédé conforme à l'invention, présentent l'avantage d'un poids spécifique faible, de telle sorte que, par chance dynamique, la densité réduite entraxe avec elle des forces d'inertie réduites, étant donné que l'énergie cinétique et la force centrifuge sont directement proportionnelles à la mousse agitée. Les forces d'inertie diminuées sont également à l'origine d'une usure diminuée et clune économie dténergie, si bien qu'il est possible de réaliser des rembourrages plus simples et plus légers, ce que les personnes qui portent des prothèses et les sportifs apprécient beaucoup. Un autre avantage des rembourrages remplis de la matière de remplissage conforme à l'invention, réside dans le fait que ces rembourrages se comportent, lors de la compression, de la même façon que l'air dans une envelcp pe élastique étanche aux gaz. Cet effet s'obtient par le fait que les petites bulles remplies de gaz essayent tout d'abord de s'écarter sur le coté, avant qu'elles ne se compriment. Cette propriété est voulue pour de nombreux rembourrages et elle prend encore plus d'importance si llon considère que les enveloppes ne doivent pas être imperméables comme lors de leur remplissage avec de liair ou des liquides, mais perméables. La souplesse, la liberté d'adaptation, la compressibilité, la densité et beaucoup d'autres propriétés de la matière de remplissage conforme à llin- vention peuvent revêtir des aspects différents, selon le type Et la quantité d'agents d'adhésion utilisés. En général, on utilise entre 65 et 450 gr d'agents d'adhésion pour un volume fini de rembourrage de 3500 cm3. La matière de remplissage conforme à l'invention possède de préférence une den sitéde0,02à0, 3, une plus grande densité pouvant être choisie, en particulier lorsque, en plus des petites bulles, on prévoit d'autres particules plus grosses dans la matière de remplissage. L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisajion de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiqués ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. R E V E t4 D I C À T I O si S - 1 - Matière de remplissage pour rembourrages, appuis ou autres, en particulier pour applications médicales, par exemple orthopédiques, composée de particules d'une matière thermoplastique, caractérisée en ce que les particu- les sont constituées partiellement tout au moins, de petites bulles dont llen- veloppe fine est constituée de copolymères de chlorure de virylidène et/ou de copolymères de chlorure de vinyle et dont le noyau creux contient un gaz. - 2 - Matière de remplissage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'enveloppe fine des petites bulles est composée de copolymères éthylène de chlorure de vinyle. - 3 - Matière de remplissage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'enveloppe fine des petites bulles est composée de copolymères d'acryl nitrile de chlorure de vinylidène. - 4 - Matière de remplissage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'enveloppe fine des petites bulles est composée de copolymères dont la température de ramollissement est essentiellement inférieure à celle des homopolymères, dont le composant principal monomères participe à la forn;a- tion des copolymères. - 5 - Matière de remplissage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le gaz des petites bulles est de l'éthylène et/ou du chlorure de carbone et/ou des hydrocarbures. - 6 - Matière de remplissage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les petites bulles sont reliées en un ensemble de nouveau séparable, de préférence, à l'aide d'un agent d'adhésion. - 7 - Matière de remplissage suivant les revendications 1 et 6 ensemble, caractérisée en ce que la température de ramollissement de l'agent diadhésion est inférieure à celle de la matière de l'enveloppe, les enveloppes des petites bulles se transformant en un produit mousse, par pression et chaleur, ce produit pouvant reprendre llétat de petites bulles par chaleur. - 8 - Matière de remplissage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'agent d'adhésion est constitué par une substance liquide ou pâteuse, à la température du corps, cette substance exerçant sur les petites bulles une action plastifiante faible. - 9 - Matière de remplissage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les petites bulles sont transmises dans une autre substance polymère. - 10 - Matière de remplissage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que, outre les petites bulles, on prévoit des matières additives telles que, par exemple petites billes de mousse. - 11 - Rembourrage avec une matière de remplissage suivant lune quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les petites bulles sont entourées partiellement tout au moins, d'un recouvrement perméable à l'air et à I leau. - 12 - Procédé pour la fabrication d'un rembourrage avec une matière de remplissage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les petites bulles de même que, le cas échéant, les matières additives, sont introduites à l'aide d'une substance porteuse, liquide de préférence, par l'intermédiaire d'une ouverture pratiquée dans le recouvrement du rembourrage. - 13 - Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que la substance porteuse doit s'évaporer après l'introduction des petites bulles. - 14 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que les petites bulles sont constituées par le fait que des particules contenant un agent de soufflage sont soufflées après l'introduction, à Il aide de la substance porteuse, de préférence par chaleur. - 15 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 12, 13 et 14, caractérisé en ce que, comme substance porteuse, on utilise un agent d'adhésion. - 16 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que la substance porteuse est constituée d'un licuice/nerte, par exemple d'eau, de préférence d'additifs hygroscopiques. - 17 - Procédé suivant la revendication 16, caractérisé en ce que llon ajoute à l'eau un composant plastifiant, par exemple de la glycérine, comme agent d'adhésion.