Brevet FR2637787A1 — publié le 19900420

i La présente invention a trait à une brosse rotative, et en particulier à une brosse rotative pour un appareil à nettoyer possédant au moins une lame flexible s'étendant perpendiculairement à son axe de rotation et opérant pour ramasser la poussière en ré- sultat du contact de la lame sur une surface à net- toyer. Jusqu'ici, une brosse rotative du type à poils dans laquelle les soies ou poils sont fixes au- tour d'un arbre principal rotatif a été utilisée en tant que brosse rotative pour des appareils à nettoyer. Un problème s'est cependant posé car sur les soies s'enroulent des morceaux de fil, coton et analogue (ci-après appelés simplement "bouts de fils"). Afin de résoudre ce problème, la présente demanderesse a propo- sé une brosse rotative du type à lame, grace a laquelle un enroulement de bouts de fils est empêché et qui est décrite dans la publication de brevet aponaise N 35246/ 1988. Cette brosse rotative décrite dans la publication précitée est réalisée de telle sorte que la surface de l'arbre principal rotatif possède au moins une lame flexible s'étendant perpendiculairement à son axe de rotation, la partie de bord extrême d'une lame, c'est- à-dire la partie se trouvant face a la surface à net- toyer, étant munie d'un grand nombre de parties saillan- tes minuscules. Ces parties saillantes ont pour objet d'améliorer la possibilité de recueillir des poussières minuscules. Dans le but de satisfaire à l'exigence de flexibilité et de résistance à l'usure pour le matériau à utiliser, du caoutchouc vulcanisé (ci-après simple- ment appelé "caoutchouc") a été utilisé. Cependant, bien que ces lames telles que dé- crites ci-dessus ne posent Aucun problème dans le cas o elles sont utilisées dans une plage de rotation à faible vitesse (environ 1000 tours/minute) pour un appa- reil à nettoyer manuel, les trois problèmes suivants se sont posés dansune plage de rotation à vitesse élevée (3000 à 6000 tours/minute), comme dans un aspirateur. Ces problèmes sont notamment: (1) Usure prononcée des lames. En particulier, les innombrables parties saillantes minuscules prévues pour améliorer la possi- bilité de recueillir des poussières minuscules s'usent facilement, de sorte que la possibilité de recueillir la poussière diminue. La présente demanderesse a fait différentes expériences avec des types respectifs de caoutchoucs et de matériaux élastomères thermoplasti- ques. En résultat, même un matériau présentant la ré- sistance à l'usure la plus élevée présente une longév4- té de moitié ou moins que celle de la brosse rotative du type à poils, et en plus le coût est plusieurs fois supérieur à celui de lames classiques, Ainsi, les ré- sultats de l'expérience furent tout à fait non satis- faisants. (2) Les poils d'un tapis bouclé sont endommagés. Puisque le caoutchouc possède généralement une résistance élevée à l'usure, ce caoutchouc agit de manière à peigner les poils d'un tapis dans le cas o le tapis est frotté avec une brosse rotative du type à lame en caoutchouc. En résultat, il apparaît un pelu- chage du poil qui dégrade l'aspect du tapis. (3) Par suite d'un nettoyage à l'aide de la brosse ro- tative décrite ci-debsus, une surface de plancher est teintée de noir en le frottant avec les lames. Ceci est dû au noir de carbone qui a été incorpo- ré au caoutchouc pour accroître différentes propriétés physiques, qui est transféré à la surface du plancher à la suite d'un frottement de celui-ci par les lames de la brosse rotative décrite ci-dessus. Un des buts de la présente invention est de résoudre les problèmes cidessus décrits impliques dans l'art antérieur. Notamment, un but de la présente invention est d'empêcher une usure des lames, en produisant ainsi une brosse rotative possédant une longévité satisfaisante. Un autre but de la présente invention est de proposer une brosse rotative d'un cont de fabrication bon marché grâce à l'utilisation d'un matériau peu col- teux. Un autre but de la présente invention est de proposer une brosse rotative qui n'endommage pas la sur- face d'un tapis à nettoyer. Un autre but de la présente invention est de proposer une brosse rotative qui ne teinte pas en noir la surface d'un plancher à nettoyer a la suite d'un frottement avec les lames de la brosse rotative. Le principe fondamental d'un procédé pour at- teindre les buts décrits ci-dessus est de recouvrir la surface d'une lame réalisée en caoutchouc ou en un élastomère thermoplastique en tant que matériau de base, au moins sur une partie de la lame qui frottera contre la surface d'un plancher, d'une matière plastique possé- dant une résistance à l'usure satisfaisante et présen- tant un faible coefficient de friction lorsqu'il est en contact avec des matériaux de plancher typiques, en d'autres termes ayant un "glissement" élevé et qui est représenté par le "Nylon 6". Plus particulièrement, il est bien connu que le Nylon est un matériau à la fois résistant à l'usure et glissant en général. Ce Nylon est de loin supérieur, de ce point de vue, au caoutchouc ou à des élastomères thermoplastiques. Puisque le Nylon est un matériau rigi- de, il ne peut pas conférer la souplesse qui est exigée de la lame, s'il est utilisé seul. On connaIt un maté- riau élastomère thermoplastique qui est préparé en in- corporant un polymère de caoutchouc obtenu en copolymé- risant, par exemple, des polymères amorphes à, par exem- ple, du Nylon, en tant que base, afin de lui conférer l'élasticité du caoutchouc. Cependant, un tel élastomère thermoplastique présente des propriétés physiques inter- médiaires entre celles du caoutchouc et du Nylon en ce qui concerne la résistance à l'usure et le glissement, de sorte qu'il ne peut pas non plus surmonter suffisam- ment les inconvénients impliqués dans des types connus de lame. A partir de l'arrière-plan technique tel que décrit ci-dessus, la présente invention a été réalisée de telle sorte que du caoutchouc ou un élastomère ther- moplastique est utilisé en tant que matériau de base pour une lame afin de lui conférer la souplesse et une caractéristique de flexion, tandis que la surface qui frottera contre un plancher en cours d'utilisation est recouverte d'une matière plastique telle que du Nylon ou analogue résistante à l'usure et glissante. Puisque le matériau de recouvrement constitué d'une matière plastique telle que du Nylon et analogue est rigide de sorte qu'il est dur à plier comme mention- né ci-dessus, il est nécessaire de rendre le matériau de recouvrement mince jusqu'à un degré o le matériau de base d'une lame n'est pas notablement affecté dans sa souplesse et dans sa caractéristique de flexion. Conformément à la réalisation décrite ci-des- sus, les problèmes sont résolus comme suit. (1) La résistance à l'usure est améliorée de façon si- gnificative grace au fait qu'une partie d'une lame qui frotte directement contre la surface d'un plancher peut être réalisée en Nylon et analogue. Dans ces circonstances, le matériau de base n'exige pas nécessairement une résistance à l'usure, de sorte que du caoutchouc ou un élastomère thermo- plastique d'emploi général peut être utilisé. Par con- séquent, la lame peut être fabriquée de façon peu co- teuse même si le processus de recouvrement précité est pris en considération. (2) Puisque la surface frottante possède une nature glissante, la résistance de friction par rapport à une surface à nettoyer devient faible. Ceci signifie non seulement l'empêchement d'une détérioration d'un tapis bouclé, mais également l'amélioration de la résistance à l'usure de la lame. (3) Puisque le matériau de base de la lame n'est pas en contact direct avec la surface du plancher, le noir de carbone mélangé au caoutchouc n'est pas transféré à la surface du plancher et, ainsi, celle-ci n'est pas teintée par le noir de carbone. Comme décrit ci-dessus, la réalisation d'une lame selon la présente invention est dérivée d'une com- binaison d'un matériau tel que du Nylon et analogue possédant une résistance à l'usure et un glissement excellents, et d'un autre matériau en caoutchouc tel que du NBR (caoutchouc copolymère d'acrylonitrile et de butadiène) possédant une caractéristique de pliage et une élasticité excellentes. En d'autres termes, la présente invention est axée sur les synergies obtenues en combinant deux mat&- riaux ayant des propriétés extrêmement différentes l'une de l'autre comme décrit ci-dessus. Par suite, les lames de la brosse rotative selon la présente invention possèdent les caractéristiques des deux matériaux c'est- à-dire, en particulier, la résistance à l'usure ainsi que l'élasticité, sans les affecter mutuellement. Des modes de réalisation de l'invention seront à présents décrits, à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés. La Figure 1 est une vue en perspective montrant schématiquement une brosse rotative selon la présente in- vention telle qu'elle serait installée dans l'orifice d'admission d'un aspirateur. - la Figure 2 est une vue en perspective générale représentant la brosse rotative selon le premier mode de réalisation de l'invention; - la Figure 3 est une vue latérale schématique à grande échelle, en coupe, montrant des parties saillantes minuscules sur la brosse rotative de la Figure 2; la Figure 4 est une vue en coupe latérale à grande échelle représentant une partie essentielle d'une lame selon le premier mode de réalisation de l'invention; - la Figure 5 est une vue en coupe latérale à grande échelle représentant une partie essentielle d'une lame selon le second mode de réalisation de l'invention; - la Figure 6 est une vue en coupe latérale schéma- tique représentant un moule métallique: - la Figure 7 est une vue en perspective arrachée représentant une moitié du moule de la Figure 6; - la Figure 8 est une vue explicative illustrant un procédé de moulage de lames selon la présente inven- tion; - la Figure 9 est une vue en perspective représen- tant une lame selon le troisième mode de réalisation de la présente invention. Des modes de réalisation de la brosse rotative selon la présente invention seront décrits en détail ci- après en référence aux dessins annexés. EXEMPLE 1 Les Figures 1 à 4 représentent le premier mode de réalisation de la présente invention, dans lequel une brosse rotative 1 et un moteur 3 entraînant la brosse rotative 1 par l'intermédiaire d'une courroie 2 sont montés dans un orifice d'admission d'un aspirateur (non représenté). La brosse rotative 1 comporte des lames flexibles 5 disposées autour de la surface cylindrique d'un arbre principal rotatif 4 et s'étendant perpendicu- o10 lairement à l'axe de rotation. La Figure 4 représente une coupe d'une lame selon la présente invention, dans laquelle un matériau de base 6, un matériau de recouvrement 7 et une colle 8 sont réalisés en NBR, en Nylon et en une colle à caout- chouc (dont les détails seront décrits plus loin), res- pectivement. De plus, des parties saillantes minuscules 9 sont définies sur la partie de bord extrême de la lame, sur le côté dont la surface frottera contre la surface d'un plancher à nettoyer en cours d'utilisation, en vue d'améliorer la possibilité de recueillir des poussières minuscules. Ci-après, un procédé de fabrication d'une lame ayant la structure telle que décrite ci-dessus sera dé- crit. La Figure 6 est une vue en coupe représentant un moule métallique 10 du type presse à plateaux à va- peur d'eau, et la Figure 7 est une vue en perspective représentant la partie de moule métallique 1ob représen- tée en bas sur la Figure 6 (ci-après appelée "moule in- férieur"}. Dans le moule inférieur 10b est définie une partie concave 1il pour mouler une lame, et de petites parties concaves 12 pour mouler des parties saillantes sont définies sur la région terminale de la partie con- cave 1I. De plus, une partie concave 13 pour mouler une lame est également définie sur une partie de moule métal- lique lOa représentée en haut sur la Figure 6 (appelée ci-après "moule supérieur"). Lors du moulage, comme représenté sur la Figure 8, une feuille de Nylon, qui est le matériau de recouvrement 7 et sur laquelle a été préalablement appliquée la colle 8, est placée sur la surface supérieure du moule inférieur lob tout en maintenant la surface de la colle 8 vers le haut, le caoutchouc cru (non vulcanisé) qui constitue le maté- riau de base 6 est ensuite disposé au-dessus, le moule supérieur loa est placé sur le moule inférieur lob, et ces moules supérieur et inférieur 10a et 10b sont pres- sés et chauffés. Par suite du chauffage, la feuille de Nylon se ramollit. Le caoutchouc cru ramolli de façon similaire est fluidisé, de sorte qu'il déforme le Nylon par chauffage et pressage jusqu'a ce que le profil de celui-ci coincide avec celui du moule inférieur lob. Puisque la colle 8 est une colle à caoutchouc du type sensible à la pression et au chauffage, une liaison en- tre le caoutchouc et le Nylon est obtenue durant ce processus, de telle sorte que la lame ayant le profil tel que représenté sur la Figure 4 est obtenue. Ainsi, le Nylon peut être moulé et fixé si- multanément en utilisant la chaleur et la pression né- cessaires pour vulcaniser le caoutchouc. Une condition à laquelle le procédé de moula- ge tel que décrit ci-dessus peut être mis en oeuvre est que la chaleur, dans le cas de la vulcanisation du ca- outchouc, ne fonde pas complètement le matériau de re- couvrement, mais maintienne une température à laquelle le matériau de recouvrement est correctement ramolli, Heureusement, des feuilles de résine appropriées pour le matériau de recouvrement comprenant le Nylon ainsi que le polyacétal, le polyéthylène et analogues satis- font aux exigences de la condition décrite ci-dessus, et par conséquent, le matériau de recouvrement n'est pas nécessairement limité à une feuille de Nylon dans la présente invention. Selon cette procédure, il n'est pas nécessai- re que le matériau de recouvrement ait été préalable- ment moulé selon une forme prédéterminée, mais un sim- ple matériau en feuille est applicable, de sorte qu'il est très avantageux du point de vue coût. Bien qu'une telle lame, qui est préparée en moulant en bloc un matériau de base de lame en caout- chouc et une feuille de Nylon sur un côté de laquelle a été appliquée une colle à caoutchouc selon un procédé de presse à plateaux à vapeur, ait été décrite dans le présent exemple, la présente invention n'y est pas limi- tée. Plus particulièrement, la lame peut également être fabriquée de telle manière qu'une feuille de Nylon sur un côté de laquelle a été appliquée une colle à caout- chouc est préalablement fixée dans un moule métallique, et un élastomère thermoplastique y est injecté, moulant ainsi en bloc la feuille de Nylon et l'élastomère ther- moplastique selon le procédé de moulage par injection. Bien qu'une colle à caoutchouc usuelle présen- te les avantages ordinaires en tant que colle utilisée dans les procédés ci-dessus, il existe un risque d'appa- rition de fissures dans une partie d'une lame à la suite de l'utilisation de celle-ci pendant une longue période de temps, du fait qu'une flexion répétée un nombre con- sidérable de fois est exigé de la lame. Par conséquent, une telle colle à caoutchouc usuelle telle que décrite ci-dessus peut ne pas être nécessairement suffisante pour toutes les applications. En tant que fonction de la colle optimale pour cette utilisation telle que décrit ci-dessus, il est souhaitable que la couche de colle ait la mime élastici- té que celle du matériau de base. Il a été constaté que cette élasticité peut être obtenue par la formulation décrite ci-après. A savoir, la formulation est telle que du matériau de base, du caoutchouc non vulcanisé (NBR non vulcanisé dans l'exemple 1) est dissous dans une cétone ou dans un solvant organique mélangé consti- tué de cétone et d'espèces aromatiques, et un composé d'isocyanate ou un condensat d'isocyanate et de polyol ou de polyester est ajouté à la solution. La colle ré- active ainsi obtenue a été appliquée à une feuille de Nylon et séchée, et lorsque le procédé de moulage tel que mentionné ci-dessus est appliqué à la feuille de Nylon, une structure tridimensionnelle est formée dans la couche de colle de sorte que l'élasticité requise est obtenue. En résultat, une structure de lame idéale n'impliquant aucune apparition de fissure même dans le cas d'une utilisation répétée pendant une longue période de temps peut être obtenue. EXEMPLE 2 La Figure 5 représente une lame selon le se- cond mode de réalisation de la présente invention, qui est préparée par liaison par collage d'un matériau de recouvrement 14 constitué de Nylon et analogue sur l'un ou l'autre côté de laquelle ont été préalablement for- mées d'innombrables parties saillantes, sur une surface d'un matériau de base 6 de manière à frotter contre la surface d'un plancher à nettoyer en cours d'utilisation. On remarquera que la lame du présent mode de réalisation est plus coûteuse que celle de l'exemple I du fait que le matériau de recouvrement a été préalablement moulé. Cependant, puisque la totalité des parties saillantes minuscules prévues sur l'extrémité de la lame o l'usure est concentrée sont réalisées en Nylon ou analogue, elles présentent le mérite particulier que la lame peut résis- ter même à un usage sévère. La procédure de liaison par collage de cet l1 exemple peut être effectuée conformément à celle de l'exemple 1, mais il est également possible de lier par collage le matériau de recouvrement 14 à la sur- face d'une lame de façon à frotter contre la surface d'un plancher à nettoyer en cours d'utilisation, après moulage du matériau de base 6. EXEMPLE 3 La Figure 9 représente une lame 15 selon le troisième mode de réalisation de la présente in- vention, qui convient pour une utilisation dans le cas o les lames 15 sont montées sur la surface d'un arbre principal rotatif 4 d'une brosse rotative, hélicoldalement par rapport à sa direction axiale. Dans la réalisation telle que décrite ci-dessus, la lame 15 doit être sensiblement en forme de pale d'un point de vue théorique comme représenté sur la Figure 9. Plus particulièrement, la longueur totale 11 de la partie de bord extrême de la lame 15 doit être plus longue que celle 12 de la partie de bord 16 à fixer à l'arbre. Dans le cas o les lames sont réalisées en caoutchouc ou en un élastomère thermoplastique seule- ment comme dans l'art antérieur, même si la partie in- férieure a été fabriquée rectiligne et est fixée à un arbre principal rotatif, la partie de bord extrême peut s'allonger facilement, de sorte qu'il n'y a pra- tiquement aucun problème. Sous cet aspect, cependant, puisque le matériau de recouvrement préféré utilisé dans la présente invention s'allonge à peine, il est difficile de monter les lames sur l'arbre principal rotatif selon une configuration idéale. Par conséquent, une courbure prescrite a été préalablement donnée à la partie de bord 16 de la lame 15 de sorte que la lame 15 puisse être disposée selon la courbure de la surface cylindrique de l'arbre principal rotatif 4, et par sui- te la partie de bord 16 de la lame 15 est réalisée avec un profil d'arc circulaire. Avec ce prétraitement, les lames 15 peuvent facilement être enroulées autour de l'arbre principal rotatif 4, et ceci rend aisé le tra- vail de fixation des lames à l'arbre principal rotatif, De plus, puisqu'il n'y a pas de cas o une charge ex- cessive est appliquée à la lame 15, lors de la fixation de celle-ci à l'arbre principal rotatif 4, les lames 15 ne sont pas tordues ni inclinées. La présente invention a été réalisée telle que décrit ci-dessus et, ainsi, les avantages tels que décrits ci-après sont obtenus. Puisque les lames de la brosse rotative selon la présente invention possedent une caractéristique de flexion suffisante, leur effet de nettoyage n'est pas gêné. En outre, puisque la surface de chaque lame qui sera en contact d'une surface à nettoyer est recouverte d'un matériau possédant un glissement et une résistance à l'usure satisfaisants, une détérioration d'un tapis est évitée et simultanément, la longévité de la lame elle-même est prolongée. De plus, il n'est pas nécessaire d'utiliser un matériau coateux en tant que matériau de base de la lame, mais un matériau peu coteux de possibilité d'ap- plication générale tel que caoutchouc NBR ou de poly- uréthane peut être utilisé, de sorte qu'une réduction remarquable peut être obtenue dans le coût de fabrica- tion. REVENDICATIONS 1. Brosse rotative comportant un arbre (4) possédant au moins une lame flexible (5) montée sur sa surface, caractériseen ce que ladite lame est constituée d'un matériau de base (6) constitué à partir de caoutchouc ou d'un élastomère thermoplasti- que, et d'un matériau de recouvrement (7) constitué d'une matière plastique résistante à l'usure et glis- sante et qui recouvre une surface du matériau de base qui, en cours d'utilisation, se trouve en face d'une surface a nettoyer. 2. Brosse rotative selon la revendication 1, caractérisée ence que la matière plastique dudit maté- riau de recouvrement est un matériau thermoplastique. 3. Brosse rotative selon la revendication 1, caractérisée ence qu'une colle (8) est appliquée à une surface du matériau de recouvrement qui doit être liée audit matériau de base. 4. Brosse rotative selon la revendication 3, caractérisée ence que ladite colle est une colle réac- tive pour caoutchouc. 5. Brosse rotative selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisée en ce que sur la matière plastique dudit matériau de recouvrement sont formées d'innombrables parties saillantes (9) de- vant faire saillie vers une surface à nettoyer. 6. Brosse rotative selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite lame est montée sur la surface dudit arbre d'une manié- re hélicoïdale. 7. Brosse rotative selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ladite lame est formée de telle sorte que sa partie de bord (16) en contact avec ledit arbre définit un profil d'arc circulaire. 8. Procédé de fabrication d'une lame (5) pour brosse rotative, caractérisé en ce qu'on applique une colle réactive pour caoutchouc (8) à la surface d'une feuille de matière plastique (7) devant former un re- couvrement sur un matériau de base (6), on met en place la feuille de matière plastique dans un moule métalli- que pour mouler les lames, et on applique de la chaleur et de la pression au moule pour ramollir la feuille de matière plastique et la mouler à la forme d'un matériau de base pour la lame et en même temps amener la colle réactive pour caoutchouc à être réticulée, la couche de colle devenant ainsi élastique.