Brevet FR3138373A1 — publié le 20240202

La présente invention porte sur une matelassure pour élément de siège comprenant des billes de fibres. Figure de l’abrégé : Figure 2 MATELASSURE POUR SIEGE COMPRENANT DES BILLES DE FIBRES La présente divulgation relève du domaine de la matelassure pour élément de siège, en particulier de siège automobile. Les matelassures pour siège, en particulier pour siège automobiles sont classiquement réalisées en mousse de polyuréthane. En effet, il est simple de produite une mousse en polyuréthane qui présente les propriétés souhaitées, en particulier la densité et la dureté, pour être utilisée en tant que matelassure. La synthèse des mousses en polyuréthane repose sur la réaction de polyaddition entre un polyol et un composé polyisocyanate. Les polyols et les composés polyisocyanate sont des polymères d'origine pétrochimique dont la production génère des quantités importantes de CO 2 . Afin de réduire la dépendance au pétrole, et également diminuer la quantité de CO 2 émis, il est donc nécessaire de trouver une alternative au mousse polyuréthane. Résumé Il est proposé une matelassure pour élément de siège, en particulier pour élément de siège d'automobile, pour élément de siège d'avion, pour élément de siège pour l'ameublement, tout particulièrement pour élément de siège d'automobile, comprenant des billes de fibres, dans laquelle chaque bille de fibres : - présente un diamètre compris entre 1 mm et 30 mm, en particulier entre 2 mm et 20 mm, tout particulièrement entre 4 mm et 10 mm, et - comprend des fibres matricielles et des fibres bicomposantes. De façon avantageuse, le procédé de production des fibres matricielles et des fibres bicomposantes des billes de fibres peut être moins consommateur d'énergie et plus économique que le procédé de production des mousses en polyuréthane. Les fibres, comme par exemple les fibres de la famille des polyesters, les fibres de la famille des polyamides ou les fibres de la famille des polypropylènes peuvent également être issues de filière de recyclage. De plus, la matelassure pour élément de siège de la présente invention est facilement recyclable alors qu'une matelassure classique réalisée en mousse de polyuréthane est difficilement recyclable. Le niveau de confort d'une matelassure est déterminé, en particulier, par sa densité et sa dureté. Bien que la matelassure de la présente invention présente le même niveau de confort qu'une matelassure classique réalisée en mousse de polyuréthane, la matelassure de la présente invention est avantageusement plus légère et plus aérée qu'une matelassure classique réalisée en mousse de polyuréthane. Ceci est très avantageux pour diminuer le poids des automobiles. Sans vouloir être lié par une quelconque théorie, les inventeurs sont d'avis que les propriétés mécaniques avantageuses de la matelassure de la présente invention sont obtenues grâce aux billes de fibres. En effet, le diamètre des billes de fibres permet de remplir facilement et de façon homogène le moule de production de la matelassure, ce qui permet d'obtenir une matelassure présentant une densité et une dureté uniforme. La morphologie 3D et la flexibilité des billes de fibres confère à la matelassure sa résilience sous compression, sa légèreté et son aspect aéré. Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de production d'une matelassure telle que définie ci-dessus, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) mélange des fibres matricielles et des fibres bicomposantes pour obtenir un mélange de fibres, b) production de billes de fibres à partir du mélange de fibres, et c) production par moulage de la matelassure à partir des billes de fibres. Ce procédé est avantageusement facile à mettre en œuvre, économique et peu énergivore. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 est une photo d'une bille de fibres selon l'invention Fig. 2 est une photo d'une matelassure selon l'invention. Selon un aspect il est proposé une matelassure pour élément de siège, en particulier pour élément de siège d'automobile, pour élément de siège d'avion, pour élément de siège pour l'ameublement, tout particulièrement pour élément de de siège d'automobile, comprenant des billes de fibres, dans laquelle chaque bille de fibres : - présente un diamètre compris entre 1 mm et 30 mm, en particulier entre 2 mm et 20 mm, tout particulièrement entre 4 mm et 10 mm, et - comprend des fibres matricielles et des fibres bicomposantes. Au sens de la présente invention, l'expression "matelassure pour élément de siège" désigne l'élément de la garniture d'un élément de siège qui est revêtue d'une coiffe. Au sens de la présente invention, "élément de siège" désigne un appui-tête, un accoudoir, un dossier, un coussin et leurs combinaisons. Au sens de la présente invention, le terme "billes de fibres" ("fiberball" selon la terminologie anglaise) désigne un mélange de fibres présentant une forme sphérique. La cohésion et les propriétés mécaniques des billes de fibres sont assurées par les fibres matricielles liées entres elles grâce aux fibres bicomposantes. Au sens de la présente invention, le terme "fibres matricielles" désigne des fibres polymériques. Au sens de la présente invention, le terme "fibres bicomposantes" désigne des fibres composées de deux polymères distincts répartis sur toute la longueur des fibres. La morphologie de la section des fibres bicomposantes peut être côte à côte, âme/manteau, segmentée, îles-en-mer ("Island-in-the-sea" selon la terminologie anglaise) ou leurs combinaisons, en particulier côte à côte, âme/manteau ou leur combinaison, tout particulièrement âme/manteau. La matelassure pour élément de siège, en particulier la matelassure pour élément de siège d'automobile, doit présenter certaines propriétés mécaniques pour que le siège soit confortable. En particulier ces propriétés mécaniques, telle que la densité et/ou la dureté de la matelassure, doivent présenter un compromis satisfaisant pour que la matelassure ne soit ni trop ferme, ni trop mou. Ainsi, la matelassure pour élément de siège peut présenter au moins une, en particulier les deux propriétés mécaniques suivante : une densité comprise entre 30 kg/m 3 et 80 kg/m 3 , en particulier entre 40 kg/m 3 et 70 kg/m 3 , tout particulièrement entre 50 kg/m 3 et 65 kg/m 3 , une dureté, pour une mesure à 40% de compression, comprise entre 3 kPa et 16 kPa. La dureté de la matelassure peut dépendre de l'élément pour siège. Typiquement la dureté, pour une mesure à 40% de compression, d'une matelassure : - de la partie centrale du dossier d'un siège est comprise entre 4,5 kPa et 6 kPa, - de la partie centrale du coussin d'un siège est comprise entre 6,5 kPa et 9 kPa, - de la partie latérale du dossier d'un siège est comprise entre 10 kPa et 14 kPa, - de la partie latérale du coussin d'un siège est comprise entre 9 kPa et 12 kPa, - d'un appui tête est comprise entre 6 kPa et 8 kPa. De façon avantageuse, la matelassure pour élément de siège présentant au moins une, au moins deux, plus particulièrement ces trois propriétés mécaniques est aussi confortable qu'une matelassure classique en mousse en polyuréthane. Les fibres matricielles peuvent être choisies parmi les fibres de la famille des polyesters, les fibres de la famille des polyamides, les fibres de la famille des polypropylènes et leurs mélanges, en particulier parmi les fibres de la famille des polyesters, les fibres de la famille des polyamides et leurs mélanges, tout particulièrement parmi les fibres de la famille des polyesters. Typiquement, les fibres matricielles peuvent présenter : - une longueur comprise entre 5 mm et 150 mm, en particulier entre 20 mm et 100 mm, tout particulièrement entre 30 mm et 70 mm, et/ou un titrage compris entre 2 dtex et 60 dtex, en particulier entre 4 dtex et 40 dtex, tout particulièrement entre 6 dtex et 20 dtex. Les fibres matricielles dont la longueur et/ou le titrage sont supérieurs aux gammes indiquées ci-dessus ne sont pas adaptées à la formation de billes de fibres. La matelassure comprenant des billes de fibres obtenues à partir des fibres matricielles dont la longueur et/ou le titrage sont inférieurs aux gammes indiquées ci-dessus ne présentent pas les propriétés mécaniques pour être mise en œuvre dans un siège. Typiquement, les deux polymères des fibres bicomposantes peuvent présenter un point de fusion différents. Un des deux polymères présente donc un point de fusion, T fusion1 , inférieur au point de fusion, T fusion2 , de l'autre polymère. T fusion1 est donc inférieur à T fusion 2 . De façon avantageuse, de tels fibres bicomposantes permettent de renforcer la cohésion de la matelassure et augmente sa dureté. En particulier, le polymère dont le point de fusion est T fusion1 a un effet sur la cohésion de la matelassure en liant les fibres matricielles entre elles et les billes de fibres entre elles par consolidation thermique. Le polymère des fibres bicomposantes dont le point de fusion est T fusion1 peut être choisi parmi la famille des polyesters, la famille des polyamides, la famille des polypropylènes et leurs mélanges, en particulier parmi la famille des polyesters, la famille des polyamides et leurs mélanges, tout particulièrement parmi la famille des polyesters. Le polymère des fibres bicomposantes dont le point de fusion est T fusion 2 peut être choisi, indépendamment du polymère dont le point de fusion est T fusion1 , parmi la famille des polyesters, la famille des polyamides, la famille des polypropylènes et leurs mélanges, en particulier parmi la famille des polyesters, la famille des polyamides et leurs mélanges, tout particulièrement parmi la famille des polyesters. Selon un mode de réalisation particulier, les fibres bicomposantes peuvent présenter une morphologie âme/manteau et le polymère du manteau présente le point de fusion T fusion1 et le polymère de l'âme présente le point de fusion T fusion2 . De façon avantageuse, ce mode de réalisation particulier renforce la cohésion de la matelassure et augmente la dureté de la matelassure. Selon un mode de réalisation très particulier : - le polymère de l'âme peut être choisi parmi la famille des polyesters, la famille des polyamides, la famille des polypropylènes et leurs mélanges, en particulier parmi la famille des polyesters, la famille des polyamides et leurs mélanges, tout particulièrement parmi la famille des polyesters, et - le polymère du manteau peut être choisi, indépendamment du polymère de l'âme, parmi la famille des polyesters, la famille des polyamides, la famille des polypropylènes et leurs mélanges, en particulier parmi la famille des polyesters, la famille des polyamides et leurs mélanges, tout particulièrement parmi la famille des polyesters. Typiquement, les fibres bicomposantes peuvent présenter : - une longueur comprise entre 5 mm et 150 mm, en particulier entre 20 mm et 100 mm, tout particulièrement entre 30 mm et 70 mm, et/ou un titrage compris entre 2 dtex et 60 dtex, en particulier entre 4 dtex et 40 dtex, tout particulièrement entre 6 dtex et 20 dtex. Les fibres bicomposantes dont la longueur et/ou le titrage sont supérieurs aux gammes indiquées ci-dessus peuvent ne pas être adaptées à la formation de billes de fibres. La matelassure comprenant des billes de fibres obtenues à partir des fibres bicomposantes dont la longueur et/ou le titrage sont inférieurs aux gammes indiquées ci-dessus peuvent ne pas présenter les propriétés mécaniques pour être mise en œuvre dans un siège. Le ratio massique fibres matricielles:fibres bicomposantes de chaque bille de fibres de la matelassure selon l'invention peut être compris entre 1:0,05 et 1:2,5, en particulier entre 1:0,1 et 1:1, tout particulièrement entre 1:0,15 et 1:0,7. Le ratio massique fibres matricielles:fibres bicomposantes de chaque bille de fibres de la matelassure selon l'invention peut alternativement être compris entre 1:0,1 et 1:3. De façon avantageuse, un ratio massique compris dans les gammes décrites ci-dessus est adapté à l'obtention des propriétés mécaniques avantageuses de la matelassure selon l'invention. Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de production d'une matelassure selon l'invention telle que décrite ci-dessus, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) mélange des fibres matricielles et des fibres bicomposantes pour obtenir un mélange de fibres, b) production de billes de fibres à partir du mélange de fibres, et c) production par moulage de la matelassure à partir des billes de fibres. Les fibres matricielles, les fibres bicomposantes et les billes de fibres sont telles que décrites ci-dessus en lien avec la matelassure selon l'invention. De façon avantageuse, le procédé de l'invention est simple à mettre en œuvre pour l'homme du métier. En effet, les étapes a) et b) sont des étapes classiques connues de l'homme du métier. L'étape a) peut être mise en œuvre par une machine mélangeuse de fibres et l'étape b) peut être mise en œuvre par une machine de rotation. Typiquement, l'étape c) peut être réalisée selon les sous-étapes suivantes : c1) incorporation des billes de fibres dans un moule, c2) fermeture du moule, puis c3) injection d'air chaud dans le moule. Le moule de l'étape c1) peut présenter une forme adaptée à l'élément de siège, en particulier de siège d'automobile, de siège d'avion, de siège pour l'ameublement, tout particulièrement de siège d'automobile. L'étape c1) peut alternativement être mise en œuvre dans un moule ne présentant pas de forme adaptée pour l'élément de siège, en particulier de siège d'automobile, de siège d'avion, de siège pour l'ameublement, tout particulièrement de siège d'automobile. Dans ce cas, la matelassure produite à l'issue de l'étape c) peut ensuite être mise en forme pour présenter la forme voulue. Au cours de l'étape c2), le moule est fermé pour le rendre étanche et les billes de fibres enfermées dans le moule peuvent être légèrement comprimées. Ceci permet d'optimiser les effets de l'étape c3). Au cours de l'étape c3), la température de l'air chaud est supérieure au point de fusion, T fusion 1 , du polymère des fibres bicomposantes dont le point de fusion est T fusion 1 , en particulier supérieure au point de fusion du polymère du manteau des fibres bicomposantes ayant une morphologie âme/manteau. De façon avantageuse, cela permet d'activer le polymère des fibres bicomposantes dont le point de fusion est T fusion1 puis, après refroidissement, de lier les fibres matricielles entre elles et les billes de fibres entre elles dans la matelassure. Le point de fusion des polymères est une donnée courante ou facilement déterminable pour l'homme du métier. Il saura donc comment déterminer la température de l'air chaud mis en œuvre dans l'étape c3). Par exemple, la température de l'air chaud peut être compris entre 80°C et 220°C. Une telle gamme de température est adaptée au polyester, au polyamide et au polypropylène en tant que polymère des fibres bicomposantes dont le point de fusion est T fusion1 . Le procédé peut en outre comprendre, entre l'étape a) et l'étape b) une ou plusieurs étapes d'ouvraison du mélange de fibres pour obtenir un mélange homogénéisé de fibres, ledit mélange homogénéisé de fibres étant ensuite mis en œuvre dans l'étape b) de production. La ou les étapes d'ouvraison permettent d'étirer et aligner les fibres pour homogénéiser le mélange de fibres, ce qui peut être avantageux. Exemples Exemple 1 : matelassure pour a ppui tête de siège automobile. Les fibres matricielles sont des fibres de la famille des polyesters et présentent un titrage de 4 dtex et une longueur de 51 mm. Les fibres bicomposantes présentent une morphologie âme/manteau. Le polymère du manteau est de la famille des polyesters et présente un point de fusion T fusion1 de 110°C. Le polymère de l'âme est de la famille des polyesters et présente un point de fusion T fusion 2 supérieure à 110°C. Les fibres bicomposantes présentent un titrage de 7 dtex et une longueur de 65 mm. Les fibres sont mélangées de sorte que le ratio massique fibres matricielles:fibres bicomposantes est de 1:0,43. Le mélange subit ensuite une étape d'ouvraison pour obtenir un mélange homogénéisé. Ce mélange homogénéisé est ensuite passé dans une machine de formation de billes de fibres pour former des billes de fibres présentant un diamètre compris entre 4mm et 9mm. La présente une de ces billes de fibres. Les billes de fibres sont ensuite placées dans une machine qui propulse les billes de fibres dans un moule de matelassure pour d'appui tête de siège automobile. Ce moule est rempli de billes de fibres avec la quantité nécessaire à l’obtention d'une matelassure présentant une densité de 53 kg/m 3 . Le moule est ensuite fermé de manière à former la matelassure. De l'air chaud, i.e. dont la température est comprise entre 110°C et 150°C, est injecté dans le moule pour activer les fibres bicomposantes. La durée d'injection est en accord avec les recommandations du fournisseur des fibres bicomposantes. Le moule est ensuite refroidi de manière à revenir à la température ambiante. La matelassure est ensuite démoulée. La présente cette matelassure. La densité de la matelassure est mesurée par la méthode décrite dans la norme DIN EN ISO 845 du 15 juillet 2014. La dureté est mesurée, à 40% de compression, par la méthode destructrice décrite dans DIN EN ISO 3386-1 du 08 aout 2019. Certaines caractéristiques physico-chimiques de la matelassure, dont la densité et la dureté, sont présentées dans le Tableau 1 ci-dessous. Exemples 2 à 4 : différentes matelassures pour élément de siège automobile Les matelassures des exemples 2 à 4 sont obtenues selon le procédé de l'Exemple 1. Les différences sont indiquées dans le Tableau 1 ci-dessous. Example 1, appui tête Example 2, appui tête Example 3, dossier central Example 4, dossier central Titrage fibres matricielles 4 dtex 4 dtex 7 dtex 17 dtex Longueur fibres matricielles 51 mm 51 mm 50 mm 60 mm Titrage fibres bicomposantes 7 dtex 7 dtex 7 dtex 7 dtex Longueur fibres bicomposantes 65 mm 65 mm 50 mm 50 mm Diamètre des billes de fibres 4 mm - 9 mm 4 mm - 9 mm 5 mm - 8 mm 5 mm - 8 mm Densité de la matelassure 53 kg/m3 60 kg/m3 50 kg/m3 60 kg/m3 Dureté de la matelassure 7,7 kPa 8 kPa 8 kPa 9 kPa Matelassure pour élément de siège comprenant des billes de fibres, dans laquelle chaque bille de fibres : - présente un diamètre compris entre 1 mm et 30 mm, et - comprend des fibres matricielles et des fibres bicomposantes. Matelassure selon la revendication 1 présentant une densité comprise entre 30 kg/m 3 et 80 kg/m 3 . Matelassure selon la revendication 1 ou la revendication 2 dans laquelle les fibres matricielles sont choisies parmi les fibres de la famille des polyesters, les fibres de la famille des polyamides, ou les fibres de la famille des polypropylènes et leurs mélanges. Matelassure selon l'une quelconques des revendications 1 à 3 dans laquelle les fibres bicomposantes sont composés de deux polymères et un des deux polymères présente un point de fusion, T fusion1 , inférieur au point de fusion, T fusion2 , de l'autre polymère. Matelassure selon la revendication 4 dans laquelle : - le polymère dont le point de fusion est T fusion1 est choisi parmi la famille des polyesters, la famille des polyamides, la famille des polypropylènes et leurs mélanges, et - le polymère dont le point de fusion est T fusion2 est choisi, indépendamment du polymère dont le point de fusion est T fusion1 , parmi la famille des polyesters, la famille des polyamides, la famille des polypropylènes et leurs mélanges. Matelassure selon la revendication 4 ou la revendication 5 dans laquelle les fibres bicomposantes présentent une morphologie âme/manteau et le polymère du manteau présente le point de fusion T fusion1 et polymère de l'âme présente le point de fusion T fusion2 . Matelassure selon l'une quelconques des revendications 1 à 5 dans laquelle, pour chaque bille de fibres, le ratio massique fibres matricielles:fibres bicomposantes est compris entre 1:0,1 et 1:3. Procédé de production d'une matelassure telle que définie dans l'une quelconque des revendications 1 à 7, le procédé comprenant les étapes suivantes: a) mélange des fibres matricielles et des fibres bicomposantes pour obtenir un mélange de fibres, b) production de billes de fibres à partir du mélange de fibres, et c) production par moulage de la matelassure à partir des billes de fibres. Procédé selon la revendication 8 dans laquelle l'étape c) de production par moulage est réalisée selon les sous-étapes suivantes: c1) incorporation des billes de fibres dans un moule, c2) fermeture du moule, puis c3) injection d'air chaud dans le moule. Procédé selon la revendication 8 ou la revendication 9 dans lequel la température de l'air chaud est supérieure au point de fusion, T fusion1 , du polymère du manteau des fibres bicomposantes. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10 comprenant en outre, entre l'étape a) et l'étape b) une ou plusieurs étapes d'ouvraison du mélange de fibres pour obtenir un mélange homogénéisé de fibres, ledit mélange homogénéisé de fibres étant ensuite mis en œuvre dans l'étape b) de production.