Brevet FR2607061A1 — publié le 19880527

i La présente invention concerne un procédé de prépa- ration d'éléments formés d'une mousse de polyuréthanne ayant au moins deux zones dont les duretés sont différen- tes. Elle concerne en particulier des éléments de mousse de polyuréthanne qui peuvent être utilisés pour la fabrication de sièges d'automobiles, de meubles et analogues. Les mousses de polyuréthanne sont utilisées de plus en plus, surtout dans l'industrie du siège. Cependant, les styles modernes imposent non seulement que le siège ait un profil moins haut et un plus faible encombrement que précé- demment, mais encore qu'il soit aussi léger que possible. Cette dernière contrainte est particulièrement importante dans le cas des sièges des véhicules à moteur, car la tendance actuelle est à une réduction de la consommation de carburant. On a déjà suggéré un certain nombre de perfectionne- ments destinés à répondre à ce besoin sans réduction des caractéristiques de confort et de support du siège. Ces perfectionnements comportent l'utilisation de fils métal- liques de support incorporés à la mousse, et la fabrication de sièges comportant des éléments de mousse formés indivi- duellement et ayant des duretés différentes. Cependant, on a récemment suggéré de nouvelles technologies différentes. La première de ces technologies a été décrite dans le brevet des EtatsUnis d'Amérique n 4 190 697. Ce brevet décrit une mousse de polyuréthanne en une seule pièce, comprenant des couches de mousse ayant des duretés diffé- rentes. Ainsi, il décrit un coussin d'assise comprenant une couche inférieure de support formée d'une mousse ferme, au- dessous d'une couche supérieure plus confortable formée de mousse molle. Le brevet décrit aussi un procédé de fabrica- tion de telles mousses de polyuréthanne par addition dans un moule d'une composition de mousse ferme, par gonflement de la composition de mousse ferme, et par addition d'une composition de mousse molle sur la composition de mousse ferme qui présente une expansion, afin que la composition de mousse molle traverse la composition de mousse ferme et donne la structure en couches. La composition de mousse molle est de préférence ajoutée après que la composition de mousse ferme a levé de 10 à 80 % de sa hauteur potentielle de gonflement. L'autre technologie est décrite dans le brevet euro- péen n 68 820. -Ce brevet décrit un procédé de fabrication de mousses de polyuréthanne en une seule pièce, comprenant des zones de mousse ferme encapsulées dans une mousse molle, convenant particulièrement bien à la fabrication de bourrelets latéraux et de supports lombaires pour sièges d'automobiles. Le procédé de fabrication de ces mousses comprend l'addition initiale d'une composition de mousse molle dans un moule, l'expansion de la composition de mousse molle, et l'addition d'une composition de mousse ferme dans des conditions dans lesquelles la composition de mousse ferme ne traverse pas la composition de mousse molle mais au contraire y est encapsulée. La mousse ferme est de préférence ajoutée (1) soit au moment o la composition de mousse ferme a subi une expansion comprise entre 250 et 1400 % de son volume d'origine, (2) soit a un moment posté- rieur d'un temps t + 3 à t + 15 s au moment d'introduction de la composition de mousse molle (t est le temps de cré- mage de la composition de mousse molle). Les deux technologies décrites précédemment permet- tent la fabrication de sièges de faible hauteur et de faible poids, et ayant des caractéristiques convenables de support. Bien que ces deux technologies constituent un pro- grès par rapport aux procédés connus de fabrication de sièges, elles présentent néanmoins certains inconvénients. Un inconvénient apparaît lors de l'application de ces tech- nologies à la procédure de moulage. En pratique, de nom- breux sièges ont une configuration complexe et ils néces- sitent donc des moules de forme complexe correspondante. Ces moules rendent difficile le moulage avec plus d'une mousse et nécessitent souvent des séquences complexes de dosage de mousse. Ce problème est encore rendu plus diffi- cile par la nécessité, imposée par ces technologies, du dosage des compositions de mousse à des moments bien déter- minés, et de l'utilisation d'un temps de démoulage aussi court que possible. En outre, pour une partie donnée du moule, l'une des deux technologies convient souvent mieux que l'autre. On a mis au point un procédé de dosage qui convient particulièrement bien à la préparation des sièges en mousse de polyuréthanne de faible poids, du type qui comprend une zone d'assise et des bourrelets latéraux. Le procédé de l'invention présente l'avantage particulier de permettre la fabrication d'un article constitué par plusieurs mousses à l'aide de deux compositions de mousse seulement et de deux changements de composition seulement. Plus précisément, l'invention concerne un procédé de préparation d'articles formés de mousse de polyuréthanne, du type comprenant une zone centrale de support et deux bourrelets latéraux, la zone centrale de support comprenant des couches de mousse dure et de mousse molle, les bourre- lets latéraux comprenant des zones de mousse dure enrobées dans une mousse molle, par introduction d'au moins deux compositions de mousse de polyuréthanne dans un moule qui correspond à la configuration de l'article, le procédé comprenant: (1) l'introduction d'une composition de mousse molle dans les parties de bourrelets latéraux du moule et son expansion naturelle, (2) l'introduction d'une composition de mousse dure dans la partie centrale de support du moule et son expan- sion naturelle, (3) l'introduction d'une composition de mousse dure dans la composition de mousse molle qui présente une expan- sion, dans les parties des bourrelets latéraux du moule, lorsque la composition de mousse molle a subi une expansion comprise entre 100 % et 1400 % de son volume d'origine, si bien que la composition de mousse dure est encapsulée dans la composition de mousse molle, (4) l'introduction d'une composition de mousse molle dans la composition de mousse dure présentant une expan- sion, dans la partie centrale de support, lorsque la compo- sition de mousse dure a présenté une expansion comprise entre 10 et 80 % de son expansion potentielle, dans des conditions dans-lesquelles la composition de mousse molle traverse celle de mousse dure. Au cours du procédé de l'invention, un article de mousse de polyuréthanne est fabriqué d'une manière telle que, après démoulage, il comporte une zone centrale de support comprenant une couche de mousse ferme de support sous une couche confortable de mousse molle, et des bourre- lets latéraux comportant une zone centrale de support de mousse ferme encapsulée dans la mousse molle. Les objets de mousse de polyuréthanne conviennent à la formation de l'assise ou du dossier de sièges d'automo- bile. Dans le premier cas, la zone centrale de support constitue l'assise et dans le second cas elle constitue le dossier. La composition ou les compositions de mousse molle utilisées au cours du procédé sont de préférence celles qui donnent une mousse de polyuréthanne dont la masse volumique -3 est comprise entre 35 et 70 kg.m à l'état final polyméri- sé. De telles compositions de mousse molle contiennent un isocyanate polyfonctionnel, un alcool polyfonctionnel (par exemple des polyétherpolyols ou des polyols polymères), et un agent porogène avec éventuellement des substances supplémentaires telles que des agents stabilisants de mousse, des agents de réticulation, des charges, des agents de coloration, des agents retardeurs d'inflammation et analogues. Des exemples de telles substances sont décrits dans le brevet européen précité n 68 820. La composition contenant ces différentes substances et destinée à former les mousses de polyuréthanne ayant la masse volumique pré- férée, est bien connue de l'homme du métier. Celui-ci connaît aussi les moyens d'accélérer ou de retarder la vitesse de formation de la mousse afin que le temps de démoulage corresponde aux critères de la séquence de do- sage. Dans le cas de la composition ou des compositions de mousse dure utilisées dans le procédé, il s'agit de préfé- rence d'une composition qui forme aussi une mousse de polyuréthanne dont la masse volumique est comprise entre 35 -3 et 70 kg.m à l'état final polymérisé. La composition de mousse dure peut être la même à la fois pour la zone cen- trale d'assise et pour les bourrelets latéraux, ou des compositions de duretés différentes, comprises dans la plage précitée de masses volumiques, peuvent être utili- sées. Lors de la préparation de ces compositions, les différentes substances décrites précédemment sont utili- sées. L'homme du métier sait aussi comment les associer. Un procédé de variation de la dureté des mousses de polyuréthanne comprend l'utilisation de polyols polymères dans la composition de mousse. La variation de la dureté est ainsi obtenue par utilisation de polyols polymères ayant des teneurs différentes en matières solides dans les compositions de mousse dure et de mousse molle. Un autre procédé comprend l'utilisation de TDI ou MDI comme isocyanate polyfonctionnel et l'utilisation de compositions ayant des indices différents. Dans l'étape (3), la mousse dure est ajoutée lorsque la mousse molle s'est dilatée de 100 à 1400 % de son volume d'origine. Il est préférable que la mousse dure soit ajou- tée lorsque la mousse molle s'est dilatée d'une quantité comprise entre 100 et 500 % et de préférence entre 150 et 350 % et de manière plus avantageuse entre 150 et 250 % de son volume d'origine. La composition de mousse dure, lorsqu'elle est uti- lisée dans l'étape (3), peut être partiellement mise sous forme d'une mousse à l'aide d'un gaz inerte tel que l'air, l'anhydride carbonique, l'azote ou analogue ou un composé fluorocarboné très volatil tel que CCl3F, CCl2F2, HCFCl2 et analogues. Cet agent de moussage qui est utilisé en plus de l'agent porogène principal, assure un moussage partiel de la composition et permet ainsi à la masse volumique de la composition de mousse dure de correspondre plus étroitement à celle de la composition de mousse molle qui subit une expansion. Il est en outre préférable, bien que cela ne soit pas indispensable, que de petits éléments rapportés soient introduits entre les bourreletés latéraux et les zones de support du moule afin que les compositions ne puissent pas s'écouler excessivement lorsqu'elles sont versées initia- lement. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel les figures 1 à 6 représentent les étapes successives de mise en oeuvre d'un exemple de procédé de fabrication. Un exemple de moule 1 de siège d'automobile comporte deux cavités 2 destinées à former des bourrelets latéraux, de part et d'autre d'une zone centrale d'assise. Chaque cavité 2 d'un bourrelet latéral reçoit une portion d'une composition 4 de mousse molle provenant d'un appareil 3 de dosage d'une mousse de polyuréthanne (figure 1). Dès que les cavités 2 des bourrelets latéraux ont reçu leur dose de composition, l'appareil de dosage de mousse de polyuréthanne est réglé et la zone centrale d'assise est dosée par formation d'une composition de mousse dure 5 (figure 2). Dès que la composition 4 de mousse molle s'est dilatée de 250 % de son volume d'origine, l'appareil 4 de dosage de mousse de polyuréthanne est utilisé pour le dosage d'une composition 6 de mousse dure dans les cavités des bourrelets latéraux. La composition 6 de mousse dure est telle qu'elle est encapsulée dans la composition de mousse molle 4 (figure 3). La composition de mousse de polyuréthanne est réglée à nouveau afin qu'elle forme une composition de mousse molle et la zone centrale d'assise est dosée avec une composition 7 de mousse molle dès que la composition de mousse dure a présenté une expansion de 50 % de son expan- sion potentielle. La composition de mousse molle est intro- duite dans des conditions telles qu'elle traverse la compo- sition 5 de mousse dure et forme une couche à la partie inférieure de la zone centrale d'assise (figure 4). Le couvercle 8 du moule est fermé et le contenu du moule est laissé afin qu'il subisse l'expansion finale et la polymérisation (figure 5). Un siège final démoulé d'automobile est représenté sur la figure 6. Deux compositions convenables de mousse qui peuvent être utilisées dans le procédé décrit de fabrication sont les suivantes: Mousse molle parties en poids Polyol polymère ("BP-U1315") - teneur en copolymère d'aceylonitrile-styrène 16 % 100 Eau 3,2 Catalyseur amine Ai (de UCC) 0, 05 Catalyseur amine "33LV" (de Air Products) 0,5 Agent tensioactif à base de silicone "BP SH-207" 0,8 Isocyanate - 80 % de TDI (80/20) quantité suffi- et 20 % de MDI brut sante pour que l'indice de la composition soit égal à 100 Mousse dure parties en poids Polyol polymère ("BP-RP1318") - teneur en copolymère d'acrylonitrile-styrène 30 % 100 Eau 28 Diéthanolamine 0,5 "33LV" 0,7 Agent tensioactif à base de silicone "BP SH-209" 1,0 Isocyanate - 80 % de TDI (80/20) et % de MDI brut quantité suffi- sante pour que l'indice de la composition soit égal à 100 REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'un article en mousse de polyuréthanne du type qui comprend une zone centrale de support et deux bourrelets latéraux, la zone centrale de support comprenant des couches de mousse dure et de mousse molle et les bourrelets latéraux comprenant des zones de mousse dure encapsulées dans une mousse molle, par intro- duction d'au moins deux compositions de mousse de polyuré- thanne dans un moule correspondant à la configuration de l'article, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend: (1) l'introduction d'une composition (4) de mousse molle dans les parties des bourrelets latéraux du moule, et son expansion naturelle, (2) l'introduction d'une composition (5) de mousse dure dans la partie centrale de support du moule et son expansion naturelle, (3) l'introduction d'une composition (6) de mousse dure dans la composition de mousse molle qui présente une expansion, dans les parties des bourrelets latéraux du moule, lorsque la composition de mousse molle a présenté une expansion comprise entre 100 % et 1400 % de son volume d'origine, si bien que la composition de mousse dure est encapsulée par la mousse molle, et (4) l'introduction d'une composition (7) de mousse molle dans la composition de mousse dure qui présente une expansion dans la partie centrale de support lorsque la composition de mousse dure a présenté une expansion com- prise entre 10 et 80 % de son expansion potentielle dans des conditions dans lesquelles la composition de mousse molle passe à travers la mousse dure. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans l'étape (3), la composition de mousse molle a présenté une expansion comprise entre 100 et 500 %. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans l'étape (3), la composition de mousse molle s'est dilatée d'une quantité comprise entre 150 % et 300 %. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans l'étape (3), la composition de mousse molle a présenté une expansion comprise entre 150 % et 250 %. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dureté des mousses est modifiée par utilisation de polyols polymères ayant des teneurs différentes en ma- tières solides. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les compositions de mousse contiennent du TDI ou du MDI, et dans lequel la dureté des mousses est modifiée par utilisation de compositions ayant des indices différents. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la composition de mousse dure, lorsqu'elle est utilisée dans l'étape (3), subit un mous- sage par un gaz inerte ou un composé fluorocarboné très volatil. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que de petits éléments rapportés sont introduits entre les bourrelets latéraux et les zones de support du moule afin que les compositions ne puissent pas s'écouler exces- sivement lorsqu'elles sont versées initialement. 9. Siège d'automobile, comprenant deux bourrelets latéraux placés de part et d'autre d'une zone centrale de support, caractérisé en ce que les bourrelets latéraux comportent chacun une ou plusieurs zones d'une mousse ferme de polyuréthanne encapsulées dans une mousse molle de poly- uréthanne, et la zone centrale de support comporte une couche de mousse molle placée sur une couche de mousse ferme. 10. Siège selon la revendication 9, caractérisé en ce que les mousses fermes et molles de polyuréthanne ont -3 une masse volumique comprise entre 35 et 70 kg.m