Brevet FR2796334A1 — publié le 20010119

La présente invention concerne une roulette pour petits équipements roulants sans éclairage électrique tels que patins à roulettes, rollers, planches à roulettes, chariots en forme de poussette pour enfant ou pour faire les courses, roulette formée de deux éléments, une jante et un bandage, réalisés au moins en partie en une matière mou lée. L'invention concerne également les petits véhi cules roulants équipés de roues ou roulettes. L'invention concerne le domaine des petits équipements roulants ou petits véhicules tels que les pa tins à roulettes avec ou sans chaussure, les planches à roulettes, les chariots en forme de poussette pour trans porter un enfant ou les chariots pour faire les courses. Ces petits véhicules sans éclairage, c'est-à- dire sans pile ou dynamo ou avec un éclairage incertain comme les vélos ou sans éclairage comme certains vélos, ont en commun d'être peu visibles lorsqu'ils circulent dans l'obscurité. Ces véhicules ont également en commun d'être utilisés généralement pour un trajet très court par sa lon gueur et par sa durée ou d'être utilisés plus longtemps mais en passant en alternance dans des zones d'obscurité et des zones éclairées. or, lorsque ces véhicules circulent dans des passages à l'obscurité, ils ne sont pas visibles ou diffi cilement visibles, ce qui est dangereux. Il est certes pré vu d'équiper certains de ces véhicules de surfaces réfléchissantes et en particulier de Cataphotes. Mais elles n'apparaissent que quand elles rencontrent la lumière d'un autre véhicule, ce qui est bien souvent trop tard et elles ne permettent que rarement de signaler l'équipement dans une plage angulaire de 3600. On peut en effet passer à côté d'un faisceau de forte intensité lumineuse sans le voir ou ne l'apercevoir qu'au dernier moment lorsqu'on le coupe, si bien qu'une lumière plus diffuse peut s'avérer plus effi cace même si son intensité est moins importante. Enfin, il existe de nombreuses circonstances dans lesquelles un petit véhicule devrait être signalé pour des raisons pratiques ou de sécurité alors qu'il n'est pas éclairé par une source extérieure. Dans certains cas, de petits véhicules même équipés théoriquement d'un système d'éclairage électrique comme les vélos, le fonctionnement de l'éclairage est très aléatoire et de plus, il faut le mettre en route, c'est-à- dire que sa mise en route n'est pas automatique dès que le véhicule se trouve dans l'obscurité. Plus particulièrement, les patins à roulettes ont évolué depuis les simples semelles à roulettes jus qu'aux planches à roulettes américaines qui prennent par fois l'allure de véritables surfs à roulettes. On rencontre également de nombreuses chaussures à roulettes dont le nom commercial est Rollers et dont les roulettes sont soit disposées aux angles d'un rectangle soit en ligne comme la lame d'un patin à glace. Les perturbations occasionnées par un trafic urbain de plus en plus important et par les grèves des transports en commun firent naître un véritable engouement pour ces petits véhicules personnels : Les patineurs et surfeurs à roulettes se mêlent aujourd'hui à la circulation automobile au détriment de toutes les règles de sécurité. Le soir surtout, hormis ceux qui sont équipés de lanterne portative ou d'un brassard réfléchissant, ils sont prati quement invisibles et très dangereux pour eux-mêmes et pour les autres. Cependant, avec la surpopulation toujours croissante des agglomérations, ce mode de transport est ap pelé à se développer. Pour remédier à cet inconvénient primordial de non-visibilité des passants à roulettes, en conservant l'aspect pratique et dénué d'accessoire de ces petits véhi cules personnels, il faut fournir un signal qui se remarque bien. Des solutions ont été rendues possible par la mini aturisation de l'électronique, équipant les skates de tout un dispositif de signalisation y compris un avertis seur sonore. Ces appareils inadaptables sur les patins à roulettes, fragiles et proportionnellement encombrants n'eurent que très peu de répercussion dans la pratique. Ces inconvénients firent penser aux fabricants à positionner un émetteur de lumière dans les roulettes : brevets US 5 456 478, US 5 475 572, EP 0793984, WO 9803236. Malheureusement, ces dispositifs, soumis à rude épreuve étaient peu fiables et ne résistaient pas à la moindre flaque d'eau. Parfaite ment étanches et néanmoins fragiles, ils reviennent trop cher car leur durée de vie est liée à l'usure de la rou lette. D'autres applications roulantes ressentent également un besoin de signalisation lumineuse à moyens réduits, les landaus, les poussettes pour faire les courses, les bicy clettes, les jouets roulants avec lesquels les enfants peu vent traverser les routes au crépuscule. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un moyen permet tant de sécuriser de petits équipements roulants circulant dans l'obscurité, sans créer un encombrement important sur cet équipement, surtout s'il s'agit d'un équipement de taille très réduite disposant d'une place encore plus ré duite pour l'installation d'accessoires, ou encore de véhi cules utilisés pour de courtes périodes ou de courts trajets ou encore circulant dans des situations avec alter nance de passages à la lumière et à l'obscurité. A cet effet, l'invention concerne une roulette du type défini ci-dessus caractérisée en ce que la matière formant tout ou partie de l'un des deux éléments de la rou lette est chargée de matière phosphorescente donnant à cette roulette la propriété d'être lumineuse dans les pas sages à l'obscurité de sorte que la perception de cet effet luminescent soit dans une plage angulaire de 3600 et soit amplifiée par la mise en rotation de cette roulette. Cette roulette, selon l'invention, offre l'avantage de rendre 1, équipement bien visible dans l'obscurité puisque la partie phosphorescente est mobile et, de ce fait, beaucoup plus visible même si la surface ainsi rendue visible est réduite du fait même de la place ou de la surface disponible extrêmement réduite. Mais elle reste proportionnellement importante car les roues, dans leur caractère fonctionnel, se doivent de respecter un dia mètre minimal. La matière phosphorescente est répartie dans la masse d'au moins l'un des éléments constitutifs de la rou lette ce qui permet de faire réapparaître les pigments phosphorescents de surface au fur et à mesure de l'usure. Elle permet également l'utilisation d'un élastomère moins onéreux que ceux qui s'imposent dans ce type d'application. En effet, la composition des charges phosphorescentes tel les que des pigments non organiques qui sont des cristaux non solubles dans la matrice polymère, associée à une gra nulométrie élevée (permettant une meilleure répartition) procure un gain des propriétés mécaniques et des qualités de résistance à la friction et à l'usure (charge résis- tive). En effet, une charge phosphorescente minérale de part sa structure cristalline fait également office d'une très bonne charge résistive ce qui est particulièrement in téressant pour son utilisation dans le bandage des roues ou roulettes. on utilisera de préférence un thermoplastique qu'un thermodurcissable. On peut par exemple utiliser pour la matrice, la masse de l'élément destinée à être chargée de matière phosphorescente, du latex ou des élastomères po- lyoléfines ou des copolymères éthylène bien plus légers que la plupart des élastomères caoutchoucs en obtenant ainsi des performances de robustesse supérieures par l'incorporation d'une matière phosphorescente de forte den sité comme le phosphorescent 2330 LBY de Chimiray (marque déposée) à base de sulfure de zinc et dont la granulométrie est de 99 % au tamis de 100 mesh. On peut citer à titre de curiosité que l'on peut obtenir des matières phosphorescentes minérales à par tir de résines naturelles comme la colophane, dont la France est grande productrice (pins des Landes), sous forme de sels de calcium ou de zinc. L'utilisation d'un additif phosphorescent n'augmente pas la dureté du polymère mais les charges miné rales, comme par exemple un sulfure de cuivre, ont le dé- faut d'être beaucoup plus denses que les plastosolubles. Elles présentent néanmoins l'avantage d'une très bonne sta bilité à long terme (résistance à la migration intermolécu- laire, au vieillissement photochimique et à la dégradation thermique en coure de transformation) car elle vient blo quer une partie des fonctions réactives libres de la grosse molécule en la rendant plus inerte. Les pigments se mettent en #uvre par disper sion. La solution des problèmes posés par une forte densité lors du mélange ou du moulage est connue et réside (pour l'une de ses solutions) dans l'incorporation de 0,1 % d'huile de paraffine dans le mélange au tonneau, rendant les granules polymères collants, ce qui permet une réparti tion des pigments indépendante de leur gravité. Les matières plastiques contiennent essentiel lement des résines organiques, il n'est donc pas étonnant qu'un additif (dosage supérieur à 3 %) ou un adjuvant (in férieur à 3 %) organique soit parfaitement soluble dans la matrice (masse, matière de base). On utilise néanmoins le terme charge pour les désigner alors que ce terme est bien plus approprié aux pigments. Ces plastosolubles ne mo difient donc pas les caractéristiques mécaniques de la masse dans laquelle ils sont solubilisés. Leur principal avantage pour la réalisation d'une roulette phosphorescente est qu'ils permettent la réalisation de formules colorées transparentes. En effet, une matière translucide permet de bénéficier de la phosphorescence de toutes les particules phosphorescentes qui sont incorporées dans celle-ci. N'offrant pas de barrière, elle augmente l'effet de l'émission lumineuse. La matière formant l'un des deux éléments des roulettes peut être chargée de matière phosphorescente à différents stades de leur élaboration. La mise en #uvre dé- pendra des caractéristiques mais aussi de la présentation commerciales des produits phosphorescents, en poudre, en granules ou en résine liquide ou pâteuse. A chacune de ces formes correspond un procédé de mise en #uvre différent. Si la charge est organisée, il faut la ranger avec soin dans le moule alors que si elle est en poudre fine, il est beau coup plus simple d'opérer par écoulement après avoir donné à la matière une fluidité suffisante par réchauffage. On utilise fréquemment l'approche du mélange maître qu'il suf fit de diluer avec le polymère pour obtenir la concen tration de pigments désirée et qui pose au transformateur moins de problèmes d'homogénéisation que le mélange direct dans un mélangeur monté sur presse. Il est également possi ble d'utiliser une phase intermédiaire de fabrication de granulés de matière phosphorescente par extrusion mais les charges minérales, quand elles sont ensuite broyées, ou si la machine d'extrusion est du type à deux vis, risquent de perdre leur propriété phosphorescente. Les roulettes phosphorescentes sont ensuite moulées par toute technique de mise en forme des matières plastiques, par injection des thermoplastiques chargés de matière phosphorescente, thermoformage, compression, mou lage par gravité ou par dépression atmosphérique. Lors de ces opérations, on peut obtenir une répartition aléatoire ou ciblée de la charge cristalline par un procédé de mise en variation thermique, par ondes sonores ou par ondes de chocs ; le résultat pouvant être très esthétique permet aussi d'augmenter la concentration de pigments phosphores cents dans la partie roulante du bandage pour servir de charge résistive. ce traitement peut intervenir lors du mé lange de la matière phosphorescente dans la matrice mais le résultat peut être imprévisible car la matière ainsi obte nue sera réchauffée lors du formage. L'invention selon l'un de ces modes de réalisa tion permet une utilisation intermittente car les éléments phosphorescents se rechargent très rapidement et permettent une restitution progressive de l'énergie lumineuse ainsi emmagasinée. La durée d'utilisation est parfaitement compa tible avec le temps d'utilisation de ce type de petits vé hicules. Même si cette roulette équipe un patin à roulettes, roller ou équipement similaire, utilisé sur une période prolongée dépassant très largement le temps d'émission lumineuse efficace de la charge phosphorescente, comme cet équipement circule nécessairement par intermit tence dans des zones d'obscurité et dans des zones éclai rées (si l'utilisateur utilise son vélo, sa trottinette ou ses rollers après la tombée de la nuit), lors du passage dans les zones éclairées, la charge phosphorescente récupé rera de l'énergie qu'elle pourra restituer ultérieurement dans les passages dans l'obscurité. La courbe de la luminescence est une exponen tielle décroissante qui peut, théoriquement, s'étendre sur plusieurs jours mais qui, du point de vue de l'efficacité visuelle, ne peut guère dépasser une demi-douzaine d'heures pour des sulfures alcalins ayant subi une vive insolation (les substances phosphorescentes les plus employées sont des sulfures de calcium ou de zinc. D'un point de vue scientifique, la phosphores cence est un effet photoluminescent qui présente un dépha sage entre l'absorption des photons incidents et leur émission qui est supérieur à un dix millième de seconde mais, dans la pratique commerciale, la définition de la phosphorescence s'établit en terme d'efficacité dont l'émission mesurable dans l'obscurité est au moins de 30 minutes à 220C (+ ou - 30C) , ce qui fait que les subs tances phosphorescentes sans émission appréciable ou trop rapide sont exclues de la norme DIN 67510. Cet effet de sécurité et de visibilité à moyen réduit particulièrement important dans le cas d'équipements tels que des patins à roulettes ou des rollers puisque la surface disponible sur ces équipements est très réduite et que, du fait de la phosphorescence du bandage ou de la jante de la roulette ou des deux, l'absence d'autre moyen d'éclairage rend l'effet de phosphorescence particulière ment perceptible. De plus, cet effet fournissant un moyen de sécurité routière est obtenu sans accessoire supplémen taire, support d'accessoire, alimentation électrique, câ blage, contacts et commande. Le fonctionnement de ce moyen de sécurité selon l'invention est parfaitement automatique et ne nécessite aucune intervention de l'utilisateur. En fin, la réalisation d'une telle roulette ne modifie pas la forme ou la taille de la roulette et par suite, cela ne mo difie pas l'équipement roulant recevant une telle roulette. Cela est très intéressant car on ne modifie pas les chaînes de fabrication ou on peut prévoir un équipement en seconde monte. Cette roulette est sans aucun problème de fia bilité si ce n'est la durée de l'émission lumineuse qui ne peut être que de quelques heures après la tombée de la nuit. La roulette lumineuse selon l'invention pour tout type de petits véhicules sans éclairage électrique qui peuvent être également dédiés aux sports ou aux jeux, tels que les patins à roulettes, les planches à roulettes et les chaussures à roulettes et dont les roues comportent une partie constituante qui est lumineuse, est caractérisée en ce que cette partie lumineuse est obtenue par l'utilisation d'une matière phosphorescente de manière à ce qu'ils soient visibles la nuit. La matière utilisée pour constituer les divers éléments de la roue est de préférence translucide et peut être additionnée dans une quantité qui est très variable (selon le pigment choisi de l'ordre de 0,1 à 55 %) d'élé- ments phosphorescents donnant ainsi à cette roulette la propriété d'être lumineuse. On peut utiliser un élastomère thermoplastique (polyamide ... ) rendu phosphorescent pour constituer la jante de la roue. Pour la partie roulante, c'est-à-dire le bandage, on peut utiliser un polymère caoutchouc, un polyéthylène, un polyoléfine ou un polyuré thane d'une dureté shore A entre 60 et 80 mais plutôt de 78 pour une question d'adhérence et de confort (silence, absorption des aspérités), qui soit également mélangé à l'une des nombreuses matières additives phosphorescentes que l'on rencontre sur le marché comme, par exemple le chromicolor néonlight ou le rifrachem phosphorescent (mar ques déposées) à 50 % d'agent actif. L'une des matières phosphorescentes peut aussi être intégralement utilisée dans la mesure oÙ son coefficient de friction et de dureté est suffisant. Mais pour les patins à roulettes et les planches à roulettes, la partie lumineuse de la roulette sera, de préférence, le bandage de la roulette car sur les patins à roulettes en ligne, la jante est en grande partie cachée par l'épaulement des roulettes et sur les autres, le corps de la roulette en constitue la quasi totalité. Cependant, dans le cas des pneumatiques, c'est- à-dire un bandage vide comme sur les cycles, la partie en contact avec le sol ou la bande roulante est généralement constituée d'un mélange de 100 parties de caoutchouc et de 50 parties de noir de carbone, absolument nécessaire pour assurer la longévité et la résistance à l'usure du pneu. Le noir de carbone est, par ailleurs, utilisé comme pigment colorant dans les peintures et s'oppose à toute teinte ou effet luminescent. Récemment, on a remplacé le noir de car bone par du silice en assurant la même fonction de charge résistive que le noir de carbone dans les pneus, ce qui permet d'obtenir des pneus colorés sans pour autant assurer l'utilisation optimale d'une charge phosphorescente qui ne peut être obtenue qu'à partir d'une matière de base qui est très peu opaque, translucide ou transparente. Pour palier à cet inconvénient sans faire appel à la technologie des composites, la charge phosphorescente fait aussi office de charge résistive à l'abrasion mais si le concentration est insuffisante comme avec les adjuvants, il est possible de réaliser le pneu avec un élastomère caoutchouc translucide qui est chargé de matière phospho rescente tout en ayant une bande roulante chargée de noir de carbone qui est rapportée de manière fixe, par exemple, par collage ou soudage (soudage par friction ou par ultra sons, vulcanisation, ... ) autour du bandage. Le bandage est vide et une partie de ce bandage, qui est la bande rou lante, est constituée d'une matière différente qui est rap portée de manière fixe par collage ou soudage autour de la partie roulante de celui-ci, c'est-à-dire qui est ou qui peut être en contact avec le sol. Il est à noter que le bandage d'une roue (un pneu vide ou plein, un rouleau en forme de cylindre ou de tore ... ), la jante d'une roue ou le chapeau de roue, par exemple, pour les landaus ou les jouets ou encore pour les handicapés, peuvent également avoir la propriété d'être phosphorescents. Ainsi, ces jouets, petits véhicules tels que les patins à roulettes, les planches à roulettes et les chaussures à roulettes com portant au moins une roue lumineuse selon l'invention se ront nettement plus visibles le soir et plus fiables. R E V E N D I C A T 1 0 N S l') Roulette pour petits équipements roulants sans éclai rage électrique tels que patins à roulettes, rollers, plan ches à roulettes, chariots en forme de poussette pour enfant ou pour faire les courses, roulette formée de deux éléments, une jante et un bandage, réalisés au moins en partie en une matière moulée, caractérisée en ce que la matière formant au moins une partie de l'un des deux éléments de la roulette est chargée de matière phosphores cente. 20) Roulette selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matière phosphorescente est répartie dans la masse de l'élément. 30) Roulette selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la matière phosphorescente est un pigment minéral qui sert de charge résistive et en ce qu'il procure un gain des pro priétés mécaniques de la roulette. 40) Procédé de mise en #uvre de répartition d'une charge phosphorescente dans l'un des éléments de la roulette selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la charge est de structure cristalline et que l'on obtient une répartition aléatoire ou ciblée de celle-ci par mise en variation thermique par ondes sonores ou par ondes de chocs de la masse chargée de cette matière phosphorescente. 50) Roulette selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la masse de l'élément destinée à être chargée de matière phosphorescente est transparente, très légèrement opaque ou translucide. 60) Roulette selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'élément contenant la matière phosphorescente est le ban dage. 70) Roulette selon la revendication 6, caractérisée en ce que le bandage est vide et une partie de ce bandage, qui est la bande roulante, est constituée d'une matière différente qui est rapportée de manière fixe par collage ou soudage autour de celui-ci. 80) Petit équipement roulant caractérisé en ce qu'il est équipé d'au moins une roulette selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5 à 7. 90) Petit équipement roulant selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' il s'agit d'un chariot pour faire les courses dont au moins deux roulettes, une de chaque c8té, sont réalisées selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5 à 7.