Brevet FR2789559A1 — publié le 20000818

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE SEMELLE DE CHAUSSURE PAR INJECTION OU COULAGE UTILISANT UN NOYAU A PARTICULES ET SEMELLE OBTENUE La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une semelle de chaussure par injection ou coulage, utilisant un noyau à particules ainsi que la semelle obtenue par mise en oeuvre de ce procédé. On connaît une première méthode de réalisation de chaussures qui consiste à réaliser, dans une première étape, des semelles en matière plastique par moulage ou injection, ces semelles étant rapportées sur la tige par collage ou soudage dans une seconde étape. La tige d'une chaussure est la partie supérieure de la chaussure, généralement cousue et réalisée à partir de pièces découpées de cuir, de tissu ou d'un complexe de ceux-ci. Ces pièces sont découpées suivant des formes particulières et assemblées pour permettre l'obtention du volume recherché dans la forme requise. Pour des raisons de gain de matière et de poids, ces semelles comportent des évidements, sous forme d'alvéoles tant dans la zone talon de la semelle que dans l'épaisseur du reste de la semelle dès que les 7 millimètres 1 5 sont dépassés pour donner un ordre d'idée. Ces évidements apportent une structure alvéolaire qui rigidifie la semelle et lui donne une bonne tenue pour réaliser un bon collage avec la tige. Par contre, cette structure alvéolaire porte préjudice à la capacité d'amortissement de la semelle. Quant à une semelle qui serait très peu structurée, sa souplesse génèrent des problèmes de rigidité lors de la phase de collage de la tige sur la semelle, au montage. On connaît un autre procédé de fabrication d'une chaussure avec une semelle, dit procédé par injection. Une fois la tige réalisée, cette tige est introduite dans le moule d'une machine à injecter, prévu pour recevoir cette tige et qui comporte une réserve au profil de la semelle à réaliser. La matière plastique devant constituer cette semelle est introduite sous forte pression dans le moule fermé, sous forme pâteuse ou liquide dans la réserve ménagée à cet effet. Le bord périphérique inférieur de la tige est prévu pour être noyé dans la matière plastique constituant la semelle si bien qu'après polymérisation et refroidissement, la semelle conformée est parfaitement fixée sur la tige. Les matériaux sont sélectionnés pour leur bonne compatibilité selon les connaissances de l'homme de l'art afin d'obtenir une liaison de qualité adaptée et respectant les paramètres recherchés de tenue mécanique. La semelle comprend généralement une partie arrière d'une plus forte épaisseur que l'on nomme "talon" pour toute la suite de la description. Ce talon est gourmand en matière première qui constitue la semelle et augmente aussi le poids inutilement. De plus, le talon est la zone qui est la plus sollicitée mécaniquement puisque le choc du pied, lors de l'attaque du sol au cours de la marche, passe essentiellement par ce talon. De ce fait, il convient de soulager le porteur en réalisant une zone d'amortissement au droit de ce talon, zone qui doit aussi résister à la compression pour reprendre les efforts, essentiellement le poids du porteur. Par contre, de façon antinomique, a priori, le talon doit aussi rester très stable pour ne pas flamber lors de l'attaque du pied sur le sol, ce qui aurait pour effet direct de déstabiliser la marche du porteur de cette chaussure. Il en est de même pour la semelle, en dehors du talon et il est aussi nécessaire de prévoir des évidements lorsque l'épaisseur devient importante, généralement dès que les 7 millimètres sont dépassés, comme indiqué précédemment. Ainsi, il y a un gain de confort et de poids pour le porteur, un gain de matière pour le fabriquant et une réponse simultanée aux problèmes d'amortissement et de reprise des efforts. Néanmoins, dans le cas de l'injection sur tige, il se pose un problème car il n'est pas possible de réaliser des évidements à la fabrication, durant la phase d'injection. Une solution connue pour pallier au moins au problème de la consommation de matière consiste à prévoir des noyaux. Ces noyaux sont des noyaux de matière adaptée, comme du bois reconstitué ou de la matière plastique de faible coût, conformés au profil à réaliser et disposés dans le logement de la semelle. Lors de l'injection ou du coulage, la matière plastique vient masquer ledit noyau dont les caractéristiques mécaniques lui permettent de résister aux pressions et aux températures d'injection. La semelle finie a permis d'économiser de la matière plastique, se trouve allégée et permet néanmoins la reprise des efforts. Ces semelles ont par contre de très faibles capacités d'amortissement. Le procédé de fabrication d'une semelle selon l'invention pallie ces problèmes et permet de ménager des évidements dans une semelle injectée sur tige. Dans le cas de semelle réalisées par injection ou coulage, il est possible de réaliser des alvéoles, ouvertes sur le haut, c'est à dire vers la tige. Dans le cas de la fabrication d'une semelle seule, par coulage ou injection sans montage sur tige, ceci est obtenu par la simple forme du moule. Les problèmes déjà indiqués ci-avant se posent de nouveau au montage. En effet, lorsque l'on obtient les qualités recherchées d'amortissement de la semelle pour le futur porteur, I'application de la tige sur la semelle se fait avec difficultés car la reprise des efforts de pression de collage est faible avec une semelle structurée mais souple. A cet effet, selon l'invention, le procédé de fabrication d'une semelle de chaussure par injection ou coulage, rapportée sur une tige, se caractérise en ce qu'il consiste en la succession des étapes suivantes: - mise en place d'au moins un noyau (22) à particules (26) dans une semelle déjà fabriquée ou en cours de fabrication, - montage de la tige sur la semelle, simultanément à la fabrication ou postérieurement, et - retrait des particules du ou des noyaux de la semelle en sorte de générer une cavité de profil sensiblement identique à celui du ou des noyaux. Durant la réalisation d'une semelle avec mise en place simultanée du ou des noyaux, par injection ou coulage, le ou les noyaux sont mis en place dans le moule, que la tige soit montée simultanément ou postérieurement. Selon une autre caractéristique, on utilise un noyau à particules comprenant une enveloppe comme contenant et un matériau de remplissage de type à particules et l'enveloppe est perforée pour permettre le retrait de ce matériau de remplissage. Selon un premier mode, on perfore la semelle et l'enveloppe et on laisse les particules s'écouler par gravité à travers le trou généré. Selon un autre mode, on perfore la semelle et l'enveloppe au droit du noyau, au moyen d'une canule reliée à des moyens d'aspiration et on aspire les particules. Le trou peut être réalisé par le dessus de la semelle. De préférence, le matériau de remplissage est composé de granulats de dimensions adaptées pour en permettre le retrait par le trou et/ou la canule. Dans certaines variantes, on utilise une enveloppe ayant une paroi supérieure et/ou des parois latérales épaisses, qui participent à la reprise des efforts de compression. L'invention porte aussi sur la semelle ainsi obtenue. Le procédé est maintenant décrit en détail selon un mode de réalisation particulier, non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels les différentes figures représentent: - figure 1, une vue en coupe d'une semelle injectée sur une tige, munie d'un évidemment obtenu par le procédé selon l'invention, - figures 2A, 2B et 2C, des vues en coupe d'un synoptique schématique des étapes du procédé, - figure 3, une vue en coupe transversale d'un talon obtenu après injection et avant retrait du noyau, - figure 4, une vue en coupe transversale d'une première variante avec renfort de la face supérieure, avant retrait des particules. - figure 5, une vue en coupe transversale d'une deuxième variante avec des faces latérales également renforcées, avant retrait des particules, et -figure 6, une vue en coupe transversale d'une variante, avant retrait des particules, avec un profil amortisseur à l'attaque du pas durant la marche. Pour simplifier la description, les détails du procédé sont donnés tout d'abord dans le cas d'une semelle injectée sur tige. Sur la figure 1, la chaussure 10 comprend une semelle 12 injectée avec un talon 14 et une zone d'appui 16 surmontée d'une tige 18. La tige n'est pas représentée en détail car elle n'est pas l'objet de l'invention et les modes de réalisation sont nombreux. On note que le bord périphérique inférieur est prévu pour être noyé dans la matière plastique injectée. La semelle 12 comporte, dans le talon, un évidement 20, de forme simplifiée pour la représentation mais dont le profil peut varier en fonction des besoins et des applications. Cet évidemment permet de réaliser un gain substantiel de matière et par conséquent du poids. Le procédé permettant l'obtention de cet évidement est décrit en regard des dessins 2A, 2B et 2C. Tout d'abord, un noyau 22 à particules est réalisé séparément. Il consiste en une enveloppe 24 formant contenant et un produit de remplissage 26 formant le contenu. L'enveloppe est fabriquée en un matériau de résistance adaptée pour tenir en température et en pression lors de l'injection de la matière plastique constituant la semelle. Cette enveloppe doit présenter aussi une résistance mécanique suffisante pour retenir le contenu sous les efforts engendrés par la pression d'injection mais on note que cette pression est isostatique dans la phase finale, ce qui limite ces besoins à une aptitude à résister aux disparités durant la phase de remplissage du moule. On utilisera ainsi une enveloppe réalisée dans une feuille de matière plastique d'épaisseur adaptée comme cela sera décrit ultérieurement. Le produit de remplissage doit présenter certaines caractéristiques mécaniques et notamment, il doit résister aux efforts de compression engendrés par la pression d'injection, ceci dans la plage des températures d'injection, pour conserver le volume et la forme qui lui ont été initialement donnés. De plus, ce produit de remplissage doit présenter une caractéristique essentielle, celle de pouvoir être retiré de l'enveloppe qui le contient à travers un trou, par écoulement, sublimation, dissolution ou tout autre moyen, ledit trou ménagé dans cette enveloppe étant de très faibles dimensions. On peut retenir, comme exemple de produits de remplissage, des produits minéraux du type granulats, sables, billes de verre ou des produits organiques en particules comme la sciure. Sur la figure 2A, on dispose la tige dans le moule ainsi que le noyau 22 à particules. On injecte alors la matière plastique comme montré sur la figure 2B et le noyau 22 à particules se trouve intégré dans la matière, dans le cas représenté, plus précisément au sein du talon. La figure 3 est une vue en coupe transversale montrant l'enveloppe et son produit de remplissage. L'étape de la figure 2C consiste à percer la semelle pour réaliser un passage 28 d'évacuation des particules contenues dans l'enveloppe. Pour réaliser une telle opération, différentes solutions peuvent être envisagées et l'une d'elles peut se présenter sous la forme d'une aspiration par une canule 30 qui assure la perforation et qui permet l'aspiration du produit. Ce moyen permet non seulement un confinement de l'opération mais aussi la récupération du produit de remplissage dans le cas o il est recyclable. Le temps de récupération est aussi raccourci. On note que l'enveloppe subsiste dans le talon car elle est généralement soudée à la matière constituant la semelle. La semelle présente alors un volume vide dans le talon dont les dimensions et la forme doivent être adaptés en fonction des besoins et des applications. Dans le cas d'un recours à une canule, le perçage étant effectué sans enlèvement de matière, le passage réalisé se referme par l'élasticité même du matériau dans lequel la semelle est constituée. La cavité ainsi réalisée se trouve isolée. Pour le passage de la canule de perçage et d'aspiration, il est avantageux de traverser la semelle en partie supérieure car, dans le cas d'un trou de plus grand diamètre, celui-ci peut être masqué par la première, ce qui est représenté en trait discontinu sur la figure 2C. Ceci est particulièrement vrai pour les variantes des figures 4, 5 et 6. Dans la variante de la figure 4, le noyau 22 comprend une enveloppe à parois latérales 32 et inférieure 34 minces tandis que la paroi 36 supérieure est épaisse et constitue un appui rigide en tant que tel. Ainsi l'utilisateur fait porter son poids sur cette paroi qui prend appui elle-même sur les parois latérales du talon de la semelle. La cavité générée après retrait des particules assure au produit fini une certaine souplesse et un certain pouvoir de compression et d'amortissement du talon, sans que le talon ne flambe sous la pression, provoquant ainsi un risque de chute du porteur de la chaussure. Dans le cas de la variante de la figure 5, les parois latérales ont été renforcées et les parois latérales participent à la reprise des efforts. La raideur du talon de la semelle a été augmentée. Dans le cas de la variante de la figure 6, la face supérieure est épaisse et vient en appui sur les bords du talon. La cavité a un profil qui permet de renforcer la reprise des efforts en fin de compression, tout en assurant, à l'attaque du pas du porteur de la chaussure, un amortissement important. Toute l'invention vient d'être décrite en regard d'une fabrication par injection mais elle est parfaitement et directement transposable aux semelles fabriquées par coulage qui sont ensuite collées sur tige. Dans cette technique de fabrication, la semelle est réalisée séparément par coulage sans pression, dans un moule et la tige est conçue par ailleurs puis la tige est rapportée sur la semelle correspondante par collage. Pour un bon collage de la tige sur la semelle, il faut que la semelle soit très rigide. Il est préjudiciable pour la qualité du montage de réaliser un collage d'une tige sur une semelle qui se comprime sous la pression exercée au collage. Il se produit en effet des points faibles de liaison par collage ou des défauts d'alignement de certaines portions de la tige par rapport aux bords de la semelle. Aussi, conformément à la présente invention, la semelle est réalisée avec un noyau puis la tige est rapportée par collage. Pour cette opération, si l'on prend le même exemple que décrit ci-avant pour le talon, celui-ci résiste à la pression et assure la contre réaction durant le pressage de la tige. Après collage, les particules sont retirées de la même façon que précédemment pour former la cavité après solidarisation de la semelle et de la tige pour donner au produit fini la souplesse et les qualités d'amortissement recherchées. Les cavités et les épaisseurs des parois de l'enveloppe permettent de réaliser toutes les combinaisons recherchées en fonction des paramètres des chaussures fabriquées, talon haut, talon bas, de grande section transversale, de forte épaisseur de la zone d'appui. Le procédé de fabrication selon la présente invention peut aussi s'appliquer à des semelles fabriquées séparément. Dans ce cas, une des alvéoles, réalisée dans la semelle, est remplie de particules et obturée pendant le montage de la tige. Cette alvéole remplie est ensuite vidée après montage de la tige. L'avantage est de pouvoir bénéficier d'une forte rigidité pendant le montage de la tige. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une semelle (12) de chaussure (10) par injection ou coulage, rapportée sur une tige (18) directement lors de l'injection ou par collage, - mise en place d'au moins un noyau (22) à particules (26) dans une semelle déjà fabriquée ou en cours de fabrication, - montage de la tige sur la semelle, simultanément à la fabrication ou postérieurement, et - retrait des particules du ou des noyaux de la semelle en sorte de générer une cavité (20) de profil sensiblement identique à celui du ou des noyaux dans la semelle. 2. Procédé de fabrication d'une semelle de chaussure selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas de l'injection ou du coulage avec introduction simultanée du ou des noyaux, il consiste en la succession des étapes suivantes: - mise en place d'au moins un noyau (22) à particules (26) dans au moins une zone du moule correspondant à ladite semelle, - injection ou coulage de la matière plastique dans le moule pour la réalisation de cette semelle en englobant le ou lesdits noyaux, - délai de polymérisation ou de collage de la tige sur la semelle, et - retrait des particules du ou des noyaux de la semelle en sorte de générer une cavité (20) de profil sensiblement identique à celui du ou des noyaux dans la semelle. 3. Procédé de fabrication d'une semelle de chaussure selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on utilise un noyau (22) à particules comprenant une enveloppe comme contenant et un produit de remplissage de type à particules comme contenu et en ce que l'enveloppe est perforée pour permettre le retrait de ce matériau de remplissage. 4. Procédé de fabrication d'une semelle de chaussure selon la revendication 3, caractérisé en ce l'on perfore la semelle (12) et l'enveloppe et on laisse les particules s'écouler par gravité à travers le trou généré. 5. Procédé de fabrication d'une semelle de chaussure selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce l'on perfore la semelle (12) et l'enveloppe au droit du noyau, au moyen d'une canule (30) reliée à des moyens d'aspiration et on aspire les particules. 6. Procédé de fabrication d'une semelle de chaussure selon l'une des revendications 5, caractérisé en ce que l'on perfore par le dessus de la semelle. 7. Procédé de fabrication d'une semelle de chaussure selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le matériau de remplissage est composé de granulats de dimensions adaptées pour en permettre le retrait par le trou et/ou la canule. 8. Procédé de fabrication d'une semelle de chaussure selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que l'on utilise une enveloppe ayant une paroi (36) supérieure épaisse qui participe à la reprise des efforts de compression. 9. Procédé de fabrication d'une semelle de chaussure selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que les parois latérales (32) de l'enveloppe sont épaisses et participent à la reprise des efforts de compression. 10. Semelle de chaussure obtenue par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.