Brevet FR2663880A1 — publié le 19920103

Procédé de fabrication de matelassures en mousse de polyuréthane coulée in situ dans une coiffe en textile et coussin ainsi obtenu La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de matelassures en mousse de polyuréthane par coulée in situ du mélange moussant dans une coiffe en textile et un coussin obtenu par application de ce procédé. Actuellement, on utilise principalement deux procédés différents pour couler un mélange moussant de polyuréthane dans une coiffe en textile préalablement disposée dans un moule. Un premier procède existant consiste à appli- quer au préalable sur le textile une barrière étanche constituée par un film de caoutchouc, de polyuréthane ou d'une matière analogue, empêchant le mélange moussant de pénétrer et de passer à travers les mailles du textile. En outre, le film étanche permet le maintien de la coiffe dans le moule par effet de succion Mais le film n'est pas modifié structurellement lors du chauffa- ge ultérieur visant à polymériser la mousse. L'inccnvénient majeur de ce procédé est donc que, du fait de l'étanchéification de la coiffe du cous- sin en textile par ce film, le confort climatique dudit coussin est bien évidemment largement compromis, notam- ment du fait de la transpiration de l'utilisateur. Le second procédé utilisé consiste à appliquer sur le textile, en guise de barrière, une feuille de mousse souple de polyuréthane, découpée au préalable dans un bloc de ladite mousse. Mais ce procédé ne donne satisfaction qu'à con- dition que cette feuille de mousse soit de caractère mi- crocellulaire, c'est-à-dire très peu perméable à l'air grâce à des cellules peu ouvertes et peu communicantes. En effet, dans ce cas, le mélange moussant ne pénètre pas trop au travers des cellules de cette feuille de mousse, évitant ainsi en partie l'effet de durcissement, dit "effet carton", provoqué par densification du mélan- ge moussant Néanmoins, la perméabilité de la feuille de mousse est extrêmement difficile à maîtriser lors de la fabrication des blocs, de sorte qu'une grosse proportion de la fabrication est malgré tout défectueuse de par une trop grande perméabilité de la feuille de mousse, ce qui entraîne une pénétration trop importante du mélange moussant dans les cellules de la feuille de mousse mi- crocellulaire, conduisant précisément, par densification du mélange moussant, à ce croûtage appelé "effet car- ton", désagréable pour l'utilisateur sur le plan du con- fort, et désastreux pour le fabricant sur le plan écono- mique du fait du gaspillage d'une importante partie du mélange moussant inutilement perdue par densification et croûtage. On peut également utiliser, à la place d'une feuille de mousse microcellulaire, une feuille de mousse souple préalablement feltisée à chaud Mais les mêmes inconvénients subsistent avec une amplitude à peine atténuée. En outre, le maintien de la coiffe en textile à l'intérieur du moule, obtenu, de manière idéale, en pla- quant ladite coiffe sur la paroi interne du moule par un effet de succion, est rendu impossible dès lors que la barrière est constituée d'une feuille de mousse micro- cellulaire ou d'une feuille de mousse feltisée, toutes deux poreuses et donc perméables à l'air, rendant, par conséquent, l'effet de succion réalisé, par exemple, par la génération du vide, inopérant. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients précités et, plus précisément a pour objet l'obtention d'un coussin, coulé in situ dans une coiffe textile, bénéficiant, d'une part, des avantages de la technique du film étanche, à savoir aucun "effet car- ton", ni aucune perte de matière dûe au croûtage, par densification ainsi que la possibilité d'un positionne- ment et d'un maintien de la coiffe en textile dans le moule par un effet de succion, et, d'autre part, égale- ment des avantages de la technique de la barrière poreu- se, à savoir une perméabilité à la vapeur d'eau aboutis- sant à un excellent confort climatique dudit coussin. Par ailleurs, la présente invention vise également à améliorer le moulage des matelassures de mousses de po- lyuréthane coulées in situ dans une coiffe en textile, en supprimant l'ouverture mécanique des cellules de la mousse après démoulage desdites matelassures. A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication de matelassures en mousse de polyuréthane coulée in situ dans une coiffe en textile, caractérisé en ce qu'il consiste à disposer successive- ment dans un moule un textile doublé d'une feuille de mousse à cellules ouvertes et communicantes, puis un film étanche, à plaquer par succion le complexe ainsi obtenu, destiné à constituer la coiffe du coussin, sur la paroi interne du moule, à couler ensuite dans ledit moule un mélange moussant de polyuréthane qui s'expanse et se gélifie après fermeture dudit moule, et, enfin, à réaliser une microperforation dudit film étanche lui conférant ainsi une bonne perméabilité à la vapeur d'eau et permettant également de générer, par l'effet de succion, une dépression dans la mousse en cours de géli- fication, de telle manière que la matelassure de mousse résultante présente, après polymérisation et démoulage, des cellules constitutives ouvertes et communicantes. L'invention sera mieux comprise grâce à la des- cription ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisa- tion préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue éclatée en perspective du complexe destiné à constituer la coiffe du coussin; la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 d'une variante de réalisation du complexe la figure 3 (figures 3 A, 3 B et 3 C) représente en des vues en élévation latérale et en coupe les prin- cipales étapes du procédé conforme à l'invention, et la figure 4 est un diagramme des températures au niveau du complexe et des pressions dans la mousse, lors de la mise en oeuvre du procédé conforme à l'inven- tion. Conformément à l'invention, et comme le mon- trent les figures 3 A, 3 B et 3 C, le procédé de fabrica- tion de matelassures en mousse de polyuréthane consiste à disposer successivement dans un moule 1 un textile 2 doublé d'une feuille de mousse 3 à cellules ouvertes et communicantes, puis un film 4 étanche, à plaquer par succion le complexe 5 ainsi obtenu, destiné à constituer la coiffe du coussin, sur la paroi interne 6 du moule 1, à couler ensuite dans ledit moule 1 un mélange moussant de polyuréthane 7 qui s'expanse et se gélifie après fer- meture dudit moule 1, et, enfin, à réaliser une micro- perforation dudit film 4 étanche lui conférant ainsi une bonne perméabilité à la vapeur d'eau et permettant éga- lement de générer, par l'effet de succion, une dépres- sion dans la mousse 8 en cours de gélification, de telle manière que la matelassure de mousse 8 résultante pré- sente, après polymérisation et démoulage, des cellules constitutives 11 ouvertes et communicantes. Selon une première caractéristique de l'inven- tion représentée à la figure 1 des dessins annexés, le complexe 5 est composé, d'une part, d'un textile 2 tis- sé, tricoté ou non tissé, d'autre part, d'une feuille de mousse de polyuréthane 3 à cellules ouvertes et communi- cantes, appliquée préalablement, par collage ou flamma- ge, sur ledit textile 2 et, enfin, d'un film de colle 4 étanche, plaqué sur ladite feuille de mousse 3 par succion résultant d'une aspiration sous vide, cette der- nière permettant également d'appliquer intimement ledit complexe 5 sur la paroi interne 6 du moule 1 et de verrouiller ainsi son positionnement dans ledit moule 1, notamment lors de la coulée. Conformément à une caractéristique de l'inven- tion, la microperforation du film de colle 4 étanche est obtenue, après expansion complète de la mousse 8 de polyuréthane dans le moule 1, par les effets concomi- tants, d'une part, d'un chauffage du complexe 5 jusqu'au ramollissement dudit film de colle 4 et, d'autre part, de l'aspiration sous vide au niveau de la paroi interne 6 du moule 1, entraînant la pénétration par succion du- dit film de colle 4 ramolli dans les cellules de surface de la feuille de mousse 3 et, par conséquent, l'obten- tion d'allongements ponctuels importants dudit film de colle 4, aboutissant à des microruptures dans ce dernier et permettant de réaliser également une solidarisation par thermoscellage dudit film de colle 4 avec ladite feuille de mousse 3. En effet, dès que le film de colle 4 s'est ra- molli, il tend, du fait de l'aspiration sous vide, à pé- nétrer par succion à l'intérieur des cellules de surface de la feuille de mousse de polyuréthane 3 sur laquelle il est plaqué Ce phénomène de succion provoque aux en- droits des petites cavités que constituent ces cellules de surface, d'importants allongements ponctuels du film de colle 4, aboutissant à des microruptures ou à des affaiblissements localisés dudit film de colle 4 en ces points Ainsi, le film de colle 4 est microperforé et devient microporeux et donc également perméable, notam- ment à la vapeur d'eau En outre, il se trouve solidari- sé par thermoscellage à la feuille de mousse de polyuréthane 3. L'instant de démarrage du chauffage du complexe coïncide avec la fin de l'expansion de la mousse 8 dans le moule 1, le temps d'expansion de ladite mousse 8 étant connu de manière précise eu égard à la formulation chimique du mélange moussant 7 initial. Ce dernier peut être choisi indifféremment dans la panoplie des formulations connues, telles que, par exemple, les mousses à base d'isocyanate de type MDI ou de type TDI. Selon une autre caractéristique de l'invention, la mousse 8 expansée et en cours de gélification, se trouve soumise, par suite de la microperforation du film de colle 4 initialement étanche, à une dépression géné- rée, par l'aspiration sous vide, à l'intérieur de sa masse cellulaire 9, entraînant l'éclatement des parois les plus minces des cellules 11 qui la constituent, et l'obtention, après polymérisation, d'une matelassure de mousse 8 constituée par des cellules 11 ouvertes et communicantes. C'est précisément parce que la mousse 8 est encore en cours de gélification, donc encore fragile, que la dépression ainsi créée à l'intérieur de sa masse cellulaire 9 provoque l'éclatement de ses cellules 11. Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, la feuille de mousse de polyuréthane 3 à cellules ouvertes et communicantes présente une épais- seur comprise entre 1 et 3 millimètres et une densité de 3 3 à 50 gr/dm, préférentiellement de 25 à 35 gr/dm De même, le film de colle 4 étanche est avantageusement à base de polyuréthane et présente une température de ramollissement comprise entre 60 et 800 C ainsi qu'une épaisseur comprise entre 30 microns et 60 microns. Un tel film de colle 4 existe, d'une part, sous la dénomination Platilon de la société Atochem et, d'autre part, sous la dénomination Puro de la société Guttacolle Néanmoins, il est également possible, dans le cadre de l'invention, de mettre en oeuvre des films de colle 4 à base de polyamides, de copolymères ou de matériaux analogues, sans modifier le déroulement du procédé objet de l'invention En outre, le complexe 5 pourra également, avant sa mise en place dans le moule 1, être entièrement préfabriqué, c'est-à-dire déjà in- corporer le film de colle 4. Comme le montre la figure 4 des dessins annexés, il est possible de suivre, moyennant la mise en place de sondes adéquates dans le moule 1, l'évolution de la température T (courbe C) au niveau du complexe 5 et son incidence sur l'évolution de la pression P (cour- be C') des gaz à l'intérieur de la masse cellulaire 9 de la mousse 8 L'instant précis de l'avènement de la microperforation du film de colle 4 peut ainsi être dé- terminé En effet, il s'agit de l'instant, repéré sur la courbe C' par le point A, o la pression P dans la mous- se amorce une chute rapide Ainsi, comme représenté à la figure 4 des dessins annexés, les opérations de montée en température du complexe 5, de ramollissement du film de colle 4 et de microperforation de ce dernier ont une durée totale d'environ 40 secondes. Selon une variante de réalisation de l'inven- tion, représentée à la figure 2 des dessins annexés, le complexe 5 comporte une feuille de mousse de polyurétha- ne 12 supplémentaire disposée sur le film de colle 4 étanche et constituant une barrière cellulaire entre le- dit film 4 et le mélange moussant 7 lors de son expan- sion et de sa gélification. Ainsi, la présence de la feuille de mousse de polyuréthane 12, avantageusement d'une épaisseur de 1 à 2 mm, permet d'éviter le renforcement dudit film de colle 4 par la peau de moulage formée par la mousse 8 lors de son expansion et de sa gélification Il en ré- sulte une microperforation améliorée dudit film de colle 4, entraînant une perméabilité à la vapeur d'eau augmen- tée de la surface de la matelassure de coussin résultant. Conformément à un mode de mise en oeuvre préfé- ré du procédé conforme à l'invention, représenté aux fi- gures 3 A, 3 B et 3 C des dessins annexés, l'aspiration sous vide est réalisée au moyen d'un caisson à vide 13.5 relié, par exemple, par l'intermédiaire d'une vanne 14, à un générateur de vide et communicant avec le moule 1 grâce à des perforations multiples 15 de faibles 8 dimensions ménagées dans la paroi interne 6 de ce der- nier Le complexe 5 est également verrouillé de manière étanche par un cadre 16 recouvert, après injection du mélange moussant 7, par l'intermédiaire d'une tête 17 de machine à couler, dans le moule 1, par un couvercle 18. En outre, le chauffage du complexe 5, en vue de la microperforation du film étanche 4, est réalisé préfé- rentiellement au moyen de circuits imprimés 19 intégrés à la paroi interne 6 du moule 1 Ces circuits imprimés 19 peuvent être également pourvus de perforations multiples permettant au vide de communiquer avec l'intérieur du moule 1 Néanmoins, d'autres types de systèmes de chauffage intégrés au moule 1 peuvent être envisagés tels que, par exemple, des systèmes basés sur la circu-15 lation de vapeur ou de fluide chaud dans la paroi du moule 1 ou encore des dispositions de résistances élec- triques autres que des circuits imprimés 19. L'invention a également pour objet un coussin obtenu par l'application du procédé conforme à l'inven- tion, et comportant, après démoulage, une matelassure de mousse 8 garnie de sa coiffe en textile et constituée de cellules 11 ouvertes et communicantes, ladite matelassu- re de mousse 8 étant perméable en surface à la vapeur d'eau et ne présentant aucun durcissement en surface dû25 notamment à une densification du mélange moussant 7 au niveau de la coiffe. Ainsi, il en résulte que tout calandrage consé- cutif de ladite matelassure est inutile Par ailleurs, la perméabilité de la surface de la matelassure est30 telle qu'elle autorise le passage de 1150 à 1250 g de vapeur d'eau par m 2 et par 24 heures (Méthode Renault n'1435) L'adjonction d'une feuille de mousse 12 supplémentaire au complexe 5 avant moulage permet même d'atteindre 1350 g de vapeur d'eau par m et par35 24 heures Le confort climatique d'un coussin réalisé conformément à l'invention est, par conséquent, remar- quable. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments5 ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l' invention. 1-0 R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé de fabrication de matelassures en mousse de polyuréthane coulée in situ dans une coiffe en textile, caractérisé en ce qu'il consiste à disposer successivement dans un moule ( 1) un textile ( 2) doublé d'une feuille de mousse ( 3) à cellules ouvertes et com- municantes, puis un film ( 4) étanche, à plaquer par succion le complexe ( 5) ainsi obtenu, destiné à consti- tuer la coiffe du coussin, sur la paroi interne ( 6) du moule ( 1), à couler ensuite dans ledit moule ( 1) un mé- lange moussant de polyuréthane ( 7) qui s'expanse et se gélifie après fermeture dudit moule ( 1), et, enfin, à réaliser une microperforation dudit film ( 4) étanche lui conférant ainsi une bonne perméabilité à la vapeur d'eau et permettant également de générer, par l'effet de succion, une dépression dans la mousse ( 8) en cours de gélification, de telle manière que la matelassure de mousse ( 8) résultante présente, après polymérisation et démoulage, des cellules constitutives ( 11) ouvertes et communicantes. 2 Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le complexe ( 5) est composé, d'une part, d'un textile ( 2) tissé, tricoté ou non tissé, d'autre part, d'une feuille de mousse de polyuréthane ( 3) à cellules ouvertes et communicantes appliquée, préalable- ment, par collage ou flammage sur ledit textile ( 2) et, enfin, d'un film de colle ( 4) étanche, plaqué sur ladite feuille de mousse ( 3) par succion résultant d'une aspi- ration sous vide, cette dernière permettant également d'appliquer intimement ledit complexe ( 5) sur la paroi interne ( 6) du moule ( 1) et de verrouiller ainsi son positionnement dans ledit moule ( 1), notamment lors de la coulée. 3 Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 et 2, caractérisé en ce que la microperfora- tion du film de colle ( 4) étanche est obtenue, après expansion complète de la mousse ( 8) de polyuréthane dans le moule ( 1), par les effets concomitants, d'une part, d'un chauffage du complexe ( 5) jusqu'au ramollissement dudit film de colle ( 4) et, d'autre part, de l'aspira- tion sous vide au niveau de la paroi interne ( 6) du mou- le ( 1), entraînant la pénétration par succion dudit film de colle ( 4) ramolli dans les cellules de surface de la feuille de mousse ( 3) et, par conséquent, l'obtention d'allongements ponctuels importants dudit film de colle ( 4) aboutissant à des microruptures dans ce dernier et permettant de réaliser également une solidarisation par thermoscellage dudit film de colle ( 4) avec ladite feuille de mousse ( 3). 4 Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que la mousse ( 8) ex- pansée et en cours de gélification, se trouve soumise, par suite de la microperforation du film de colle ( 4) initialement étanche, à une dépression générée, par l'aspiration sous vide, à l'intérieur de sa masse cellu- laire ( 9), entraînant l'éclatement des parois ( 10) les plus minces des cellules ( 11) qui la constituent, et l'obtention, après polymérisation, d'une matelassure de mousse ( 8) constituée par des cellules ( 11) ouvertes et communicantes. 5 Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que la feuille de mous- se de polyuréthane ( 3) à cellules ouvertes et communi- cantes présente une épaisseur comprise entre 1 et 3 millimètres et une densité de 20 à 50 gr/dm préférentiellement de 25 à 35 gr/dm 3 6 Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que le film de colle ( 4) étanche est avantageusement à base de polyuréthane et présente une température de ramollissement comprise entre 60 et 80 'C ainsi qu'une épaisseur comprise entre microns et 60 microns. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendi- 12 cations 2 à 6, caractérisé en ce que le complexe ( 5) comporte une feuille de mousse de polyuréthane ( 12) supplémentaire disposée sur le film de colle ( 4) étanche et constituant une barrière cellulaire entre ledit film 5 ( 4) et le mélange moussant ( 7) lors de son expansion et de sa gélification. 8 Coussin obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte, après démoulage, une10 matelassure de mousse ( 8) garnie de sa coiffe en textile et constituée de cellules ( 11) ouvertes et communican- tes, ladite matelassure de mousse ( 8) étant perméable en surface à la vapeur d'eau et ne présentant aucun durcis- sement en surface dû notamment à une densification du15 mélange moussant ( 7) au niveau de la coiffe.