Brevet FR2933588A1 — publié le 20100115

Domaine technique La présente invention concerne un élément de type matelas et plus particulièrement un matelas de gel et son procédé de fabrication. Etat de la technique Actuellement, les matelas d'eau sont disponibles dans le commerce en vue d'être utilisés dans la vie quotidienne, et quand un matelas d'eau est disposé sur un lit, un divan ou analogue, non seulement il confère du confort mais aussi il joue le rôle d'outil pour la thérapie physique. Généralement, un tel matelas d'eau comporte une cavité fermée hermétiquement constituée par deux couches de matériau en forme de film, et de l'eau est injectée dans la cavité pour former un matelas d'eau. Dans certains matelas d'eau conventionnels, un dispositif chauffant ou réfrigérant est disposé dans la cavité pour chauffer ou refroidir l'eau pour former une compresse chaude ou froide. Les exemples de tels matelas d'eau incluent un matelas d'eau chaude supraconducteur comme décrit dans le document de brevet 1. Cependant, pendant l'utilisation, le matelas d'eau peut être détérioré, en étant percé par une substance pointue, ou peut éclater, sous l'effet d'une forte pression, de sorte que la cavité fuit ce qui rend le matelas d'eau inutilisable. Ainsi, un matelas d'eau a généralement une courte durée de service. De plus, du fait de la fluidité de l'eau, le matelas d'eau a une stabilité relativement médiocre et confère une sensation d'oscillation inconfortable. Liste des citations Littérature de brevet Littérature de brevet 1: Modèle d'utilité chinois n° 200720002744.2 Description Résumé de l'invention Un but de la présente invention consiste à surmonter les inconvénients des produits existants en fournissant un matelas de gel qui présente un procédé de fabrication simple, un faible coût, une facilité d'utilisation, une grande fiabilité, et l'absence de possibles détériorations dans le cas où il est percé ou soumis à une pression, ainsi qu'un procédé pour sa fabrication. Problème technique La présente invention atteint le but mentionné précédemment grâce au procédé technologique suivant. En d'autres termes, le matelas de gel inclut un sac fermé hermétiquement qui est constitué par deux couches de matériau sous forme de film, le sac étant garni de flocons de gel. Solution au problème Le procédé de fabrication d'un matelas de gel mentionné précédemment comprend les étapes A à E suivantes : A) Préparation du matériau : une étape de découpe d'un matériau sous forme de film aux dimensions externes du matelas de gel et conformément aux conditions du matériau ; B) Production d'un sac : une étape consistant à opposer l'un à l'autre deux matériaux sous forme de film ayant une couche de matière plastique pour chauffer la couche de matière plastique pour faire fondre les surfaces des deux matériaux en forme de film pour produire un sac à partir des deux matériaux en forme de film opposés, le sac étant fermé hermétiquement à la périphérie à l'exception d'une partie destinée à être utilisée comme orifice d'injection ; C) déversement d'une solution de monomère : une étape consistant à mélanger de l'eau, un monomère, un agent réticulant et un initiateur pour former une solution de monomère, verser la solution de monomère dans le sac depuis l'orifice d'injection puis fermer l'orifice d'injection ; D) chauffage pour la solidification : une étape consistant à placer le sac, dans lequel la solution de monomère a été versée, à plat sur un dispositif chauffant pour le chauffer afin de polymériser totalement la solution de monomère dans le sac pour produire un polymère en flocons, c'est-à-dire un gel ; et E) inspection et emballage : une étape d'inspection de la qualité du traitement, et d'emballage du produit ayant subi l'inspection pour le stocker dans un entrepôt.35 Effets avantageux de l'invention Le procédé de fabrication d'un matelas de gel mentionné précédemment utilise un gel à la place de l'eau, qui est utilisée conventionnellement, pour produire un matelas de gel en flocons dont les surfaces externes sont à l'intérieur d'un sac ; le gel est un colloïde obtenu par polymérisation de matière organique ; approximativement 70 % du gel est constitué par de l'eau ; de sorte que le matelas de gel a une grande capacité thermique proche de celle de l'eau. De ce fait, comme un matelas d'eau, le matelas de gel a des performances endothermiques extrêmement satisfaisantes. De plus, le gel ne présente pas la fluidité de l'eau, peut être utilisé de manière stable, et même quand le sac est détérioré par une substance pointue ou éclate, il ne provoque pas de fuite, ce qui permet de prolonger sensiblement la durée de service du matelas. Le procédé de fabrication utilise une réaction de polymérisation ; le matelas de gel est disposé à plat dans le sac par application d'une pression externe de sorte qu'il permet de produire un matelas de gel terminé qui a des surfaces externes lisses et nettes. Brève description des dessins La figure 1 est une vue de face d'un matelas de gel ; et la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la figure 1. Description des modes de réalisation Des modes de réalisation de la présente invention vont être décrits maintenant en se référant aux dessins. Exemple 1 Les figures 1 et 2 sont des vues schématiques illustrant la structure d'un matelas de gel. Le matelas de gel inclut un sac 2 qui est constitué par deux couches de matériau sous forme de film 1, fermé hermétiquement, ledit matériau sous forme de film 1 étant produit en revêtant une étoffe tissée ou une étoffe de bourre 3 avec une matière plastique pour former deux couches de matériaux différents, et en pliant le matériau sous forme de film 1, une couche de matière plastique 4 étant formée comme couche interne du sac 2. Ladite étoffe tissée est une étoffe de coton ou une étoffe de fibres chimiques, ou une étoffe filée mélangée de fibres de coton et de fibres chimiques. Les exemples d'étoffes de fibres chimiques utilisées incluent le taffetas de nylon. La matière plastique telle qu'elle est mentionnée ci-dessus est une matière de type PVC, PE, PU ou TPU et, généralement, la couche de matière plastique 4 a une épaisseur de 0,05 à 0,45 mm. La solution de monomère dans le sac 2 est soumise à une réaction de polymérisation pour produire un gel de polymère 5 formant le gel en flocons 5 dans le sac. L'épaisseur du gel 5 est généralement de 0,8 mm à 5 mm, de préférence de 2 à 5 mm. Dans le cas où le sac 2 a une grande surface, les deux couches de matériau sous forme de film 1 ont une grande surface de séparation, de sorte qu'il est possible que le gel 5 migre et, pour empêcher une telle migration, il est possible de prévoir un ou plusieurs renforcements 6 à des positions à l'intérieur du sac 2 en fixant directement les deux couches de matériau sous forme de film 1 l'une à l'autre quand le sac 2 est fabriqué. En opérant de cette manière, le matelas de gel peut être plié de manière appropriée à l'endroit où le renforcement 6 est prévu, et un tel renforcement est utilisé aussi pour la ventilation en cours d'utilisation. Le procédé de fabrication d'un matelas de gel mentionné précédemment comprend les étapes A à E suivantes : A) Préparation du matériau : dans cette étape, un matériau sous forme de film 1 est choisi et coupé aux dimensions externes du matelas de gel et conformément aux conditions du matériau. Avant le découpage du matériau sous forme de film 1 ou après son découpage aux dimensions souhaitées, le matériau sous forme de film 1 peut être chauffé à une température de chauffage de 100 à 200°C pendant une durée de chauffage de 5 s à 30 s, selon la puissance délivrée par le dispositif chauffant, et le rendement de production. Par exemple, si le matériau sous forme de film 1 est prérétracté à une température de chauffage de 150°C pendant une période de chauffage de 15 s, le matelas de gel sera plat à l'état fini. B) Production du sac : deux matériaux sous forme de film 1 ayant une couche de matière plastique 4 sur un côté sont opposés l'un à l'autre pour le chauffage de la couche de matière plastique 4 pour faire fondre les surfaces des deux matériaux sous forme de film 1 pour produire un sac 2 à partir des matériaux sous forme de film 1 opposés, sac qui est fermé hermétiquement à la périphérie sauf une partie destinée à être utilisée comme orifice d'injection. Selon la taille du sac 2, un renforcement 6 ou plusieurs renforcements 6 peuvent être prévus à des positions situées à l'intérieur du sac 2 en fixant directement les deux couches du matériau sous forme de film 1 l'une à l'autre. C) Déversement de la solution de monomère : de l'eau, un monomère, un agent réticulant et un initiateur, auxquels il est possible d'ajouter un pigment et/ou un agent aromatisant, sont mélangés pour donner une solution de monomère, et la solution de monomère est versée dans le sac 2 depuis l'orifice d'injection, après quoi l'orifice d'injection est fermé. Dans le cas où de l'air a été introduit dans le sac 2 pendant le déversement, l'air doit être retiré sans faute avant de fermer l'orifice d'injection. Ledit monomère est un monomère soluble dans l'eau, tel qu'un type ou une combinaison de deux ou plusieurs types choisis dans le groupe consistant en l'acide acrylique et ses sels de métaux alcalins, l'acide méthacrylique et ses sels métalliques, les esters formant de l'acide acrylique et les esters formant de l'acide méthacrylique, et analogues, destinés à être utilisés dans la fabrication d'une résine de poly(acide acrylique) à haute absorption d'eau, ou bien un monomère, comme l'acrylamide, le méthacrylamide, ou analogue, destiné à être utilisé dans la fabrication d'une résine de polyacrylamide à haute absorption de l'eau, ou bien une combinaison des deux types de monomères mentionnés précédemment. Ledit agent réticulant est un composé ayant une(ou plusieurs) double(s) liaison(s) non conjuguée(s), comme un composé divinylique ou trivinylique ; un polyester dérivé d'un acide monocarboxylique insaturé ou d'un acide carboxylique plurivalent et d'un alcool polyfonctionnel, ou analogue ; un diacrylamide ; ou un diéther ou polyéther d'un alcool polyfonctionnel, ou bien un composé de métal alcalino-terreux ; un composé métallique plurivalent, comme un zincide, ferride, aluminide, (dénommés selon la nomenclature IUPAC), ou analogue ; ou bien un composé comme un glycidylester d'acide acrylique, éventuellement déshydraté, l'éthylèneglycol, l'éthylènediamine, l'éthylèneglyoxal, un acide phénylacétique ou analogue. Ledit initiateur est constitué par un initiateur thermique, comme un peroxyde, un composé azoïque, ou analogue, ou un initiateur rédox ayant toute combinaison de substances choisies dans le groupe consistant en le peroxyde d'hydrogène, l'hydrogénoperoxyde d'isopropylbenzène, le persulfate d'ammonium, le persulfate de potassium et analogues, et le groupe consistant en les sels de F2+, les sulfites, les thiosulfates, les amines mono- ou plurivalentes, les sulfinates d'hydrazine et analogues, et contient éventuellement une faible quantité d'un composé métallique, comme le nitrate de cérium et d'ammonium, le trichlorure de fer, un sel d'alumine pentavalent ou analogue. Les pourcentages massiques occupés par l'eau, le monomère, l'agent réticulant, les initiateurs sont 60 % à 80 % pour l'eau, 10 à 30 pour le monomère, 0,1 à 6 % pour l'agent réticulant et 0,1 à 6 % pour l'initiateur. D) Chauffage pour la solidification : le sac 2 dans lequel la solution de monomère a été versée est placé à plat sur un dispositif chauffant en vue de son chauffage généralement à une température de chauffage de 50 à 80°C pour polymériser totalement la solution de monomère dans le sac 2 pour produire un polymère en flocons, c'est-à- dire un gel 5. Ledit dispositif chauffant est un appareillage qui utilise la pression pneumatique ou hydraulique pour compresser à volonté un panneau chauffant à deux couches ou multicouche à une température qui peut être ajustée entre 30°C et 100°C selon ce qui est nécessaire. Le sac 2 est pris en sandwich entre les panneaux chauffants pour être chauffé et compressé. E) Inspection et emballage : la qualité du traitement est inspectée, et un produit qui a subi l'inspection est emballé pour être stocké dans un entrepôt. REVENDICATIONS1. Matelas de gel caractérisé en ce qu'il inclut un sac (2) fermé hermétiquement qui est constitué par deux couches d'un matériau sous forme de film (1), le sac étant garni de flocons de gel (5). 2. Matelas de gel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau sous forme de film (1) est produit en revêtant une étoffe tissée ou une étoffe de bourre (3) avec une matière plastique pour former deux couches de matériaux différents, et le matériau sous forme de film est plié pour former une couche de matière plastique (4) comme couche interne du sac (2). 3. Matelas de gel selon la revendication 2 caractérisé en ce que ladite étoffe tissée est une étoffe de coton ou une étoffe de fibres chimiques ou une étoffe filée mélangée de fibres de coton et de fibres chimiques. 4. Matelas de gel selon l'une quelconque des revendications 2 et 3 caractérisé en ce que ladite matière plastique est une matière de type PVC, PE, PU ou TPU. 5. Matelas de gel selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'épaisseur dudit gel en flocons est 2 à 5 mm. 6. Procédé de fabrication d'un matelas de gel selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes A à E suivantes : A) préparation du matériau : une étape consistant à couper un matériau sous forme de film aux dimensions externes du matelas de gel et selon les conditions du matériau ; B) production d'un sac : une étape consistant à opposer l'un à l'autre deux matériaux sous forme de film ayant une couche de matière plastique pour chauffer la couche de matière plastique pour faire fondre les surfaces des deux matériaux sous forme de film pour produire un sac à partir des deux matériaux sous forme de film opposés, sac qui est fermé hermétiquement à sa périphérie sauf une partie destinée à être utilisée comme orifice d'injection ; C) déversement de la solution de monomère : une étape consistant à mélanger de l'eau, un monomère, un agent réticulant, un initiateur pour produire une solution de monomère, verser la solution demonomère dans le sac depuis l'orifice d'injection puis fermer l'orifice d'injection ; D) chauffage pour la solidification : une étape consistant à placer le sac, dans lequel la solution de monomère a été versée, à plat sur un dispositif chauffant pour le chauffer afin de polymériser totalement la solution de monomère dans le sac pour produire un polymère en flocons, c'est-à-dire un gel ; et E) inspection et emballage : une étape consistant à inspecter la qualité du traitement et à emballer le produit qui a subi l'inspection pour le stocker dans un entrepôt. 7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que, dans l'étape A, avant de découper le matériau sous forme de film (1) ou après son découpage aux dimensions souhaitées, le matériau sous forme de film est chauffé à une température de chauffage de 100° à 200°C pendant une durée de chauffage de 5 s à 30 s pour le prérétracter. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 et 7 caractérisé en ce que ladite solution de monomère contient en outre un pigment et/ou un agent aromatisant. 9. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que ledit monomère dans l'étape C est un monomère soluble dans l'eau destiné à être utilisé dans la fabrication d'une résine de poly(acide acrylique) à haute absorption d'eau, ou un monomère destiné à être utilisé dans la fabrication d'un matériau de type polyacrylamide à haute absorption d'eau. 10. Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que ledit monomère soluble dans l'eau destiné à être utilisé dans la fabrication d'une résine de poly(acide acrylique) à haute absorption d'eau est un type ou une combinaison de deux ou plusieurs types choisis dans le groupe consistant en l'acide acrylique et ses sels de métaux alcalins, l'acide méthacrylique et ses sels métalliques, les esters formant de l'acide méthacrylique et les esters formant de l'acide acrylique. 11. Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que ledit monomère destiné à être utilisé dans la fabrication d'une résine de polyacrylamide à haute absorption d'eau est l'acrylamide et/ou le méthacrylamide. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 11 caractérisé en ce que ledit agent réticulant est un composé ayant une(ou plusieurs) double-liaison(s) non conjuguée(s) ou bien un composé métallique plurivalent, ou un glycidylester d'acide acrylique déshydraté, l'éthylèneglycol, l'éthylènediamine, l'éthylèneglyoxal ou l'acide phénylacétique. 13. Procédé selon la revendication 12 caractérisé en ce que ledit composé ayant une(ou plusieurs) double(s) liaison(s) conjuguée(s) est un composé divinylique ou trivinylique, un polyester dérivé d'un acide monocarboxylique insaturé ou d'un acide carboxylique plurivalent et d'un alcool polyfonctionnel ; ou un diéther ou polyether d'un alcool polyfonctionnel. 14. Procédé selon la revendication 12 caractérisé en ce que ledit agent réticulant est un composé de métal alcalino-terreux ou un composé métallique plurivalent, comme un zincide, ferride ou aluminide. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 14 caractérisé en ce que ledit initiateur est constitué par un initiateur thermique ou un initiateur rédox, et contient éventuellement un composé métallique. 16. Procédé selon la revendication 15 où ledit initiateur thermique est un peroxyde ou un composé azoïque. 17. Procédé selon la revendication 15 caractérisé en ce que ledit initiateur rédox est une combinaison quelconque de substances choisies dans le groupe consistant en le peroxyde d'hydrogène, l'hydrogénoperoxyde d'isopropylbenzène, le persulfate d'ammonium, le persulfate de potassium, et dans le groupe consistant en les sels de F2+, les sulfites, les thiosulfates, les amines mono- ou plurivalentes, les sulfinates d'hydrazine. 18. Procédé selon la revendication 15 caractérisé en ce que 30 ledit composé métallique est le nitrate d'ammonium et de cérium, le trichlorure de fer ou un sel d'alumine pentavalent. 19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 18 caractérisé en ce que ledit dispositif chauffant est un appareillage qui utilise la pression pneumatique ou hydraulique pour compresser à volonté 35 un panneau chauffant à deux couches ou multicouche à une température qui peut être ajustée entre 30°C et 100°C selon ce qui est nécessaire. 20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 19 caractérisé en ce que les pourcentages massiques occupés par l'eau, le monomère, l'agent réticulant, l'initiateur sont 60 à 80 % pour l'eau, 10 à 30 % pour le monomère, 0,1 à 6 % pour l'agent réticulant et 0,1 à 6 % pour l'initiateur.