Brevet FR2801830A1 — publié le 20010608

Procédé de moulage d'une pièce en mousse de polyuréthane notamment d'une matelassure de siège de véhicule automobile La présente invention concerne la fabrication pièces en mousse de polyuréthanne par moulage, notamment des matelassures pour des sièges de véhicule automobile, des appuis-tête ou des accoudoirs. Classiquement, ces pièces en mousse polyuréthanne moulée sont réalisées dans un moule ayant une empreinte de forme correspondant à celle de la pièce à obtenir, dans lequel on coule du polyuréthanne ', après que le moule ait été refermé, s'expanse et remplit ainsi le moule, prenant les formes de l'empreinte, et gardant ces formes après polymérisation et démoulage. Pour réaliser ensuite des coussins de siège par exemple, on assemble ou on colle la coiffe, préparée séparément, sur la matelassure en mousse ainsi obtenue. Pour éviter que le polyuréthane colle à la surface moule, on applique sur la dite surface des agents démoulants contenant notamment des silicones et des catalyseurs pour favoriser la réaction de polymérisation polyuréthanne. Il est aussi connu d'utiliser comme agent démoulant des films thermoplastiques étanches. Par ailleurs, pour faciliter le glissement entre pièces réalisées en mousse de polyuréthanne et d'autres pièces, housses ou revêtements, on utilise aussi des agents glissants déposés sur la mousse après moulage, on enrobe les pièces en mousse dans des emballages faits de tels films plastiques. Les agents démoulants déposés ou pulvérisés dans le moule présentent l'inconvénient qu'une partie du produit utilisé subsiste sur la paroi du moule après démoulage de pièce, et en conséquence, un nettoyage régulier et relativement fréquent des moules est nécessaire pour éviter leur encrassement. De plus, en cas d'application de couches successives de démoulant, il arrive que plaques se forment à la surface du moule et s'en détachent inopportunément, créant ainsi des défauts dans les pièces moulées. Egalement, les produits démoulants appliqués dans le moule, ou les agents glissants appliqués sur la mousse, se présentent classiquement sous forme de suspension dans des solvants, et nécessitent des installations de protection particulières et de retraitement des effluves. Dans le cas de l'utilisation de films thermoplastiques étanches, les pièces en mousse obtenues, comportant le film à leur surface, sont des pièces étanches laissant pas passer la vapeur d'eau, ce qui est totalement rédhibitoire pour une utilisation de telles pièces comme matelassures de sièges, les mousses étanches étant particulièrement inconfortables. De plus, une bonne adhérence entre le film thermoplastique et la mousse polyuréthanne est difficile à obtenir, ce qui peut conduire des pièces ayant en surface des portions de film non adhérent. La présente invention a pour but d'éviter ces divers inconvénients, et vise à proposer un procédé fabrication de pièces en mousse de polyuréthanne moulée qui permette de supprimer l'utilisation des agents démoulants précités, et donc supprime également nécessité d'utiliser des solvants. Elle vise aussi à fournir pièces en polyuréthanne moulées qui soient perméables à la vapeur, pour garantir un bon confort hygrothermique. Elle vise encore à obtenir pour ces pièces en mousse un état de surface plus lisse et plus glissant, qui permet par exemple de faciliter le garnissage de sièges, appuis-tête, ou similaires, dans toutes les applications où il est nécessaire d'enrober mousse dans une coiffe ou enveloppe formant la couche d'aspect externe d'une pièce finie. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour obj un procédé de moulage d'une pièce en mousse polyuréthane, notamment d'une matelassure de siège de véhicule automobile, selon lequel on coule, dans un moule ayant une empreinte de forme correspondant à celle la pièce à obtenir, du polyuréthanne qui s'expanse et remplit ainsi le moule, prenant les formes de l'empreinte pour constituer la dite pièce en mousse, caractérise en ce que, avant la coulée de polyuréthanne, on dispose la surface de l'empreinte un film en matière thermoplastique contenant des agents réactifs avec l'isocyanate, initialement perméable à la vapeur d' , le film ayant une capacité de plastification, sous l'effet des réactions chimiques intervenant entre le matériau du film et l'isocyanate contenu dans le polyurethanne, et une épaisseur prédéterminée suffisamment importante, telles que la mousse polyuréthanne puisse, lors de son expansion et sous l'effet de la pression générée par la dite expansion, imprégner le dit film sur une partie seulement de son épaisseur. Le procédé selon l'invention repose sur l'utilisation d'un film thermoplastique, placé dans le moule avant coulée ou injection de polyuréthanne, qui a des propriétés intrinsèques de perméabilité à la vapeur d'eau, mais qui présente cependant une étanchéité à l'air et aux liquides suffisante pour éviter qu'il soit totalement traversé par le polyuréthanne lors de son expansion, ce qui évite donc tout contact direct du polyuréthanne avec la surface du moule. Le film facilite donc grandement le démoulage de la pièce puisqu'il empêche le polyuréthanne d'arriver au contact de la paroi du moule, et donc empêche son adhérence sur la dite paroi. Par ailleurs, la perméabilité originelle du film à la vapeur est conservée après moulage, ce qui garantit donc les propriétés de perméabilité requises pour la pièce fabriquée. utilisera préférentiellement un film à base polysaccharides ou de protéines animales associé à un agent plastifiant choisi parmi caprolactone, acide polylactique, cellophane, papier, polyéthylène, isocyanate. Les polysaccharides et protéines contenu en forte proportion dans la composition du film, par exemple de 50 a 90%, présentent l'avantage d'être réactifs avec l'isocyanate contenu dans les formules de polyuréthanne. I1 en résulte une bonne capacité de mouillage du film par le polyuréthanne et donc une bonne adhérence entre le film et la mousse polyuréthanne, comme indiqué ci-dessus. fait . - de la perméabilité du film, - des phénomènes physico-chimiques intervenant entre mousse de polyuréthanne en formation et le lm, en particulier l'apport thermique lors du moussage, lequel est dû à l'exothermie de la réaction entre isocyanate et polyol conduisant à la formation la mousse, le dit apport thermique, combiné avec la réaction du polyuréthanne avec la matière du film provoquant ramollissement du film lorsque la mousse est en phase finale d'expansion, et - de la pression exercée par la dite mousse expansion, la réaction se produisant entre la mousse en expansion et le film, et l'imprégnation du polyuréthane sur au moins une partie de l'épaisseur du film, assurent une parfaite liaison entre le film et la mousse dans le produit fini. Par ailleurs l'épaisseur du film et la cinétique d'imprégnation du polyuréthanne dans le film sont telles que la mousse ne traverse pas en totalité le film, ou au moins a perdu tout pouvoir collant à son arrivée sur la face du film en contact avec le moule. Des avantages supplémentaires du procédé sont notamment - une simplification de mise en oeuvre, le film pouvant être maintenu dans le moule par aspiration à travers la paroi du moule, mais pouvant être aussi simplement déformé et appliqué contre la paroi la pression exercée lors du moussage par la mousse en expansion, - adhérence directe entre le film et la mousse, sans besoin d'agent extérieur ou additif, du fait que la mousse pénètre dans le film sous l'effet direct la pression 'elle génère, - réduction des bruits de frottement qui pourraient sinon être générés par un contact direct la mousse avec des pièces métalliques ou plastiques, grâce à la facilite de glissement du film sur de telles pièces. L'épaisseur du film est typiquement de l'ordre de 25 à 80 microns. Son point de fusion est compris entre 60 et 150 C. Sa perméabilité à l'air est inférieure à 1 litre /m2/s sous une différence de pression de 100 Pa. Sa perméabilité à la vapeur d'eau est très supérieure à celle d'un film plastique étanche classique et également à celle d'un matériau complexe de coiffe, ce qui montre bien que l'utilisation du film conformément à l'invention n'est pas susceptible de réduire le confort hygrothermique des sièges réalisés avec de telles matelassures. A titre comparatif, les quantités d'eau échangées, dans les mêmes conditions de test, après respectivement 1 et 2 heures, sont respectivement de: 0,3 et 0,6 grammes pour un film de type étanche classique, 1 à 2 et 2 à 3 pour une coiffe classique, et 1,5 à 3 et 3 à 6 pour un film à base de polysaccharides utilisé conformément à l'invention. La méthode de mesure du confort hygrothermique consiste à utiliser un outil de mesure appelé module fermé imper-respirant, qui est constitué d'un côté d'une membrane, dite imper-respirante, en matériau imperméable à l'eau mais perméable à la vapeur d'eau, par exemple une membrane en PTFE micro-poreux, et de l'autre côté d'une feuille en matériau totalement étanche à l' et à la vapeur d'eau, par exemple en polyéthylène. La membrane et feuille sont assemblées par collage ou soudage, par exemple par pression à chaud, pour former enveloppe étanche. Deux petits tuyaux sont utilisés pour alimenter module en eau. Pour effectuer la mesure, à une température et une hygrométrie prédéterminée, on a injecté dans un tel module imper-respirant g d'eau. Après 30 minutes, on pèse le module et on le dispose sur la surface du matériau à tester. On relève ensuite toutes les 30 mn la masse du module. Par différence masses mesurées, on connaît la quantité de vapeur d'eau absorbée par le matériau. On Peut ainsi obtenir une courbe d'absorption de vapeur d'eau du matériau testé en fonction du temps, représentative du confort hygrothermique du matériau. Par ailleurs, la réactivité, mentionnée ci-dessus, film avec l'isocyanate se caractérise par un temps de dissolution de moins de 10 minutes à une température comprise entre 20 et 80 C pour un échantillon de film trempé dans de l'isocyanate pur de type MDI ( di isocyanate de diphényl-méthane) ou TDI (di-isocyanate de toluylène). On notera que la solubilité du film dans isocyanate se combine avec la chaleur fournie par la réaction de polymérisation du polyuréthanne pour faciliter la plastification du film préalablement mentionnée. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre d'un procédé conforme à l'invention. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - les figures 1 et 2 illustrent schématiquement les étapes du procédé, - la figure 3 montre en coupe un coussin obtenu. Sur le dessin de la figure 1, on a représenté schématiquement un moule 2 comportant une empreinte en creux de forme correspondant à celle d'une matelassure 1 à obtenir. Dans cette empreinte est disposé le film thermoplastique 4. Une aspiration est prévue par des trous 5 du moule, pour plaquer le film 4 contre la surface de l'empreinte, la forte imperméabilité à l'air du '1m facilitant le maintien dans le moule. La figure 2 illustre l'introduction de polyuréthanne 7 dans le moule par une buse 6, le polyuréthanne étant simplement déposé en quantité adéquate sur le film 4. Puis le moule est fermé par un couvercle, non représenté, de manière connue en soi, pendant que se produit l'expansion de la mousse. La figure 3 montre le coussin obtenu après démoulage, composé du film 4 adhérent sur la mousse polyuréthanne 8, et pratiquement intégré dans la couche de surface de la mousse solidifiée après que la dite mousse l'ait imprégné. La face arrière de la matelassure en mousse de polyuréthanne est également revêtue de la partie 9 du film, enveloppant ainsi entièrement la mousse. Selon un premier exemple de mise en oeuvre procédé, on utilise un film de 25 à 80 microns d 'épaisseur, à base de polysaccharides. Le polyuréthanne est à base de polyol formulé (polyol + eau + catalyseur additif stabilisant) et d'isocyanate de type MDI présentant une densité libre de 20 à 70 kg/m3, un temps d'expansion compris entre 3 et 90 secondes, et un temps de poise compris entre 6 et 240 secondes. Selon un deuxième exemple, on a utilisé un film 25 à 80 microns d'épaisseur, et une mousse polyuréthanne présentant une densité libre de 25 à 50 kg /M3, un temps d'expansion compris entre 30 et 300 secondes, et un temps de poise compris entre 45 et 500 secondes. Dans les deux cas, on obtient une pièce en mousse de polyuréthanne dont la surface apparaît comme recouverte d' fine pellicule plastique, ayant de bonnes propriétés de glissement et de perméabilité. L'invention s'applique à tout procédé de réalisation d' matelassure en mousse de polyuréthanne, par moussage, injection, ou pulvérisation, dont ia température reste inférieure à 120 pendant l'élaboration du produit, et dont la température de réaction du mélange est comprise entre 0 C et 150 C. L'invention n'est pas limitée à la réalisation de matelassures pour des coussins de sièges, et peut en particulier s'appliquer à tout élément de garnissage ou rembourrage de l'habitacle de la voiture. La mousse polyuréthanne peut alors être également de type semi- rigide, ou élastomérique. REVENDICATIONS 1. Procédé de moulage d'une pièce (1) en mousse de polyuréthanne , selon lequel on coule, dans un moule (2) ayant une empreinte de forme correspondant à celle de la pièce à obtenir, du polyuréthanne qui s'expanse et remplit ainsi moule, prenant les formes de l'empreinte pour constituer la dite pièce en mousse, caractérisé en ce que, avant la coulée de polyuréthanne, on dispose sur la surface de l'empreinte un film (4) en matière thermoplastique contenant des agents réactifs avec il isocyanate, initialement perméable à la vapeur d'eau, le dit film ayant une capacité de plastification, sous _' effet des réactions chimiques intervenant entre le matériau du film et l'isocyanate contenu dans le polyuréthanne, et une épaisseur prédéterminée suffisamment importante, telles que la mousse polyuréthanne puisse, lors de son expansion et sous l'effet de la pression générée par la dite expansion, imprégner le film sur une partie seulement de son épaisseur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le film est un film à base de polysaccharides ou de protéines animales associée à un agent plastifiant choisi parmi caprolactone, acide polylactique, cellophane, papier, polyéthylène, isocyanate. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la proportion de polysaccharides ou protéines dans le film est de 50 à 90%. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le film une épaisseur de 25 à 80 microns. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le film a un point fusion compris entre 60 et 150 C, et un temps de dissolution dans l'isocyanate inférieur à 10 minutes, à une température comprise entre 20 et 80 C. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le film a une perméabilité à l'air inférieure à 1 litre/m'/s sous une différence de pression de 100 Pa.