PROCEDE DE FABRICATION D'UN COUSSINET GELATINEUX A EFFET DE
MEMBRANE REDUIT
La présente invention concerne la fabrication de coussinets à effet de membrane réduit du type décrit dans la demande EP 96400277.
A titre de rappel, les figures 1A, 1B et IC illustrent un problème technique exposé dans la demande EP 96400277 et résolu par 1 ' invention qui y est décrite . La figure 1A représente un coussinet gélatineux 1 de structure conventionnelle, prenant ici la forme d'une plaquette nasale pour monture de lunettes. Le coussinet 1 comprend une membrane fine et élastique 2 thermoformée, soudée ou collée à sa périphérie à une plaquette support 3. La membrane 2 forme avec la face avant de la plaquette support 3 une poche étanche dans laquelle est emprisonnée une matière gélatineuse 4, généralement un gel de silicone.
Sous l'action d'un écrasement, notamment lorsque le coussinet 1 est en appui sur le nez, la matière gélatineuse 4 est supposée absorber la force d'écrasement, amortir les chocs, et offrir un excellent confort. Toutefois, si l'on observe plus attentivement la réaction du coussinet 1 à un écrasement, comme illustré en figure 1B, on s'aperçoit au fur et à mesure que l'on accentue la pression sur le coussinet 1 que 1 ' effet gélatineux disparaît au profit d'un effet élastique dû à un étirement de la membrane 2 provoqué par la compression de la matière gélatineuse. Cet effet élastique est appelé "effet de membrane" dans la demande EP 96400277. Ainsi, lorsque le coussinet est en appui sur le nez, comme illustré en figure IC, l'écrasement produit par le
poids de la monture est tel que 1 ' effet de membrane est prédominant sur l'effet gélatineux. Il en résulte un manque de confort évident.
La figure 2A est une vue en coupe d'un exemple de réalisation d'un coussinet 5 à effet de membrane réduit du type décrit dans la demande EP 96400277, qui ne présente pas cet inconvénient. Le coussinet 5 comprend comme le précédent une membrane souple 6 enveloppant une matière gélatineuse 7, soudée à sa périphérie à une plaquette support 8. La membrane 6 présente au moins un pli, ici deux plis 9, 9' orientés vers l'intérieur du coussinet, formant des sortes de fentes à la surface du coussinet, le gel 7 épousant la forme des plis 9, 9'. Comme illustré en figure 2B, lorsque le coussinet 5 est soumis à un écrasement, le gel 7 comprimé pousse sur la membrane 6 qui se déplie. Ce déploiement d'une surface de membrane supplémentaire sous l'effet de la pression, grâce au dépliement de la membrane, permet de retarder le moment où la membrane 6 atteint l'état de tension élastique . La réaction du coussinet 5 à 1 ' écrasement est ainsi essentiellement assurée par le gel 7, comme représenté par des flèches, de sorte que la sensation élastique due à l'effet de membrane est supprimée, ou du moins son apparition est retardée. Il en résulte une amélioration notable du confort offert par le coussinet .
Le procédé de fabrication d'un tel coussinet, décrit dans la demande européenne précitée, est résumé en figure 3. Ce procédé nécessite la prévision d'un moule de thermoformage 10 dont le fond présente un ou plusieurs plis, par exemple deux plis 11, 11' correspondant aux plis 9, 9' du coussinet 5 de la figure 2A. La membrane 6 est ramollie par une source de chaleur et est plaquée au fond du moule 10 par un système d' aspiration 12. La cavité de coussinet ainsi réalisée est ensuite remplie avec une
préparation liquide 7 destinée à se transformer en gel après polymérisation, puis est fermée par application de la plaquette support 8 décrite plus haut et soudure périphérique de la membrane 6 sur la plaquette 8 alors que la polymérisation de la préparation liquide 7 n'est pas terminée. La polymérisation se poursuit après fermeture du coussinet 5 et permet d'achever la fabrication de ce dernier.
Un objectif de la présente invention est de prévoir un procédé de fabrication de coussinets à effet de membrane réduit qui puisse constituer une alternative à celui qui vient d'être décrit .
En effet, bien que le procédé classique ne présente en soi aucun inconvénient et apporte entière satisfaction, il est toujours utile, dans l'industrie, d'être en mesure de fabriquer des produits similaires selon des procédés différents, afin, par exemple, de pouvoir choisir le procédé convenant le mieux à l'outillage de production disponible, au savoir-faire du personnel, aux cadences de production demandées, etc..
Un autre objectif de la présente invention est de prévoir des variantes de réalisation du coussinet à effet de membrane réduit de 1 ' art antérieur.
Cet objectif est atteint par la prévision d'un procédé de fabrication d'un coussinet gélatineux comportant une matière gélatineuse enveloppée au moins partiellement dans une membrane, comprenant une étape de thermoformage de la membrane dans un moule, une étape de remplissage du coussinet avec une préparation liquide, une étape de fermeture du coussinet par soudage ou collage d'un support de coussinet à la périphérie de la membrane, et une étape de polymérisation de la préparation liquide au cours de laquelle la préparation liquide se transforme en une matière gélatineuse, procédé comprenant une étape de déformation de la
membrane du coussinet intervenant après 1 ' étape de thermoformage de la membrane, par application d'une force de déformation au moins en un point de la membrane thermoformée, de telle sorte que la surface de la membrane présente de façon permanente, au terme du processus de fabrication, au moins un creux ou une ondulation, le gel épousant la forme de la membrane.
Selon un mode de réalisation, 1 ' étape de déformation de la membrane est réalisée avant 1 ' introduction de la préparation liquide dans le coussinet en formation, quand la membrane thermoformée est encore présente dans le moule, en appliquant au moins en un point de la membrane une force de déformation ayant pour effet de décoller sensiblement du moule une partie de la membrane, le reste de la membrane étant maintenu par aspiration, la force de déformation étant relâchée après remplissage et fermeture du coussinet et avant polymérisation complète de la préparation liquide.
Selon un mode de réalisation, l'étape de déformation est réalisée au moyen d'un moule comportant au moins une partie mobile qui est déplacée vers 1 ' intérieur du moule pour exercer sur la membrane la force de déformation.
Selon un mode de réalisation, l'étape de déformation de la membrane est réalisée avant 1 ' introduction de la préparation liquide dans le coussinet en formation, quand la membrane thermoformée est encore présente dans le moule, en appliquant au moins en un point du moule une force de déformation ayant pour effet de déformer sensiblement le moule, le moule étant en une matière souple et élastique, la déformation du moule entraînant la déformation de la membrane, la force de déformation étant relâchée après remplissage et fermeture du coussinet et avant polymérisation complète de la préparation liquide.
Selon un mode de réalisation, 1 ' étape de déformation de la membrane est réalisée après fermeture du coussinet, en appliquant une force de déformation au moins en un point de la membrane pendant la polymérisation de la préparation liquide, la déformation de la membrane devenant définitive après polymérisation de la préparation liquide par effet de mémoire de la matière gélatineuse.
Selon un mode de réalisation, la force de déformation est obtenue en appliquant à la surface du coussinet un objet dont la surface présente au moins une excroissance laissant son empreinte à la surface du coussinet au terme du processus de polymérisation.
Selon un mode de réalisation, le support de coussinet présente une épaisseur supérieure à celle de la membrane, la périphérie de la membrane est soudée au support de coussinet selon un angle compris entre 1° et 90° relativement à la face côté matière gélatineuse du support de coussinet.
La présente invention concerne également un coussinet gélatineux réalisé selon le procédé décrit ci-dessus, comportant une matière gélatineuse enveloppée au moins partiellement dans une membrane soudée ou collée à sa périphérie à un support de coussinet, la membrane présentant au moins un creux ou une ondulation, la matière gélatineuse épousant la forme de la membrane . Selon un mode de réalisation, la membrane présente une empreinte de forme déterminée.
Selon un mode de réalisation, la périphérie de la membrane est soudée sur les bords du support de coussinet selon un angle compris entre 1° et 90° relativement à la face côté matière gélatineuse du support de coussinet.
Selon un mode de réalisation, la membrane est un film de polyuréthane.
Selon un mode de réalisation, la membrane comprend deux films souples juxtaposés. Selon un mode de réalisation, la matière gélatineuse est un gel de silicone.
Selon un mode de réalisation, le coussinet comprend un marquage réalisé sur la face côté gel du support de coussinet, le marquage étant magnifié par effet de loupe par le gel emprisonné entre la membrane et le support de coussinet.
Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de deux modes de réalisation du procédé selon l'invention et de coussinets à effet de membrane réduit réalisés selon ce procédé, en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
- les figures 1A, 1B, IC précédemment décrites représentent un coussinet amortissant conventionnel,
- les figures 2A et 2B sont des vues en coupe d'un coussinet à effet de membrane réduit de type classique,
- la figure 3 illustre un procédé de fabrication classique d'un coussinet à effet de membrane réduit,
- les figures 4A à 4D illustrent un premier mode de réalisation d'un procédé de fabrication selon l'invention d'un coussinet à effet de membrane réduit, les figures 5A à 5C illustrent un second mode de réalisation d'un procédé de fabrication selon 1 ' invention d'un coussinet à effet de membrane réduit, la figure 6 représente une variante du second mode de réalisation du procédé selon 1 ' invention,
- la figure 7 représente un mode de réalisation d'un coussinet gélatineux selon 1 ' invention, et
- les figures 8A et 8B illustrent une caractéristique d'un coussinet selon l'invention. Les figures 4A à 4D représentent les étapes essentielles d'un procédé de fabrication d'un coussinet gélatineux à effet de membrane réduit selon l'invention.
Au cours d'une première étape de fabrication, une membrane souple 20 est thermoformée dans un moule poreux 30 de forme conventionnelle, présentant une courbure régulière et dépourvu ici de pli. La membrane 30 est par exemple un film de polyuréthane d'une épaisseur de quelques dizaines de micromètres. Dans une variante, la membrane 30 est constituée par deux films de polyuréthane de faible épaisseur superposés (non représentés) . Le moule 30 est solidaire d'un châssis 31 comprenant une chambre d'aspiration 32 reliée à un système de pompage 33. Le thermoformage est réalisé en présence d'une source de chaleur comme un rayonnement infrarouge IR. Le système de pompage 33 est activé, la membrane 20 est aspirée et plaquée au fond du moule 30 et forme une cavité de coussinet 40 épousant la forme du moule.
Selon l'invention, la membrane 20 est ensuite déformée au moins en un point de sa surface de manière à réduire le volume de la cavité de coussinet 40. Le moule 30 comprend à cet effet au moins une zone deformable. Comme illustré en figure 4B, cette zone deformable prend ici la forme d'une pièce mobile 34 montée coulissante dans le châssis 31, dont la face supérieure débouche dans le moule 30.
Ainsi, au cours de l'étape illustrée en figure 4B, l'aspiration est maintenue et la pièce coulissante 34 est poussée en direction du centre du moule. La partie supérieure de la pièce 34 forme une excroissance qui pousse la membrane 20 et la décolle
localement du moule 30, le reste de la membrane restant plaqué contre le moule 30 par aspiration. La force de déformation exercée sur la membrane 20 est maintenue pendant que la cavité de coussinet 40 est remplie avec une préparation liquide 21 polymérisable à deux ou trois composants, de préférence une préparation à base de silicone.
A 1 ' étape de la figure 4C, la force de déformation exercée sur la membrane 20 est toujours maintenue pendant que la cavité de coussinet 40 est refermée avec une plaquette 22 en matière plastique, destinée à former la plaquette support du futur coussinet 40. La plaquette 22 s'appuie sur les bords de la cavité de thermoformage où elle se trouve au contact avec la périphérie de la membrane 20. La soudure de la périphérie de la membrane 20 sur la plaquette 22 est assurée de façon classique par une résistance annulaire plate 35 enchâssée dans le moule 30 au bord de la cavité de thermoformage. La résistance 35 est reliée à une source d'alimentation électrique 36 délivrant un courant I et est portée pendant un temps très court à une température pouvant atteindre 200°. Au cours de l'opération de soudure, une force d'appui assez importante est appliquée sur la plaquette support 22 afin de chasser la préparation liquide 21 qui pourrait se trouver entre la membrane 20 et la plaquette 22.
Selon 1 ' invention, la force de déformation exercée par la pièce mobile 34 sur la membrane 20 est relâchée après fermeture du coussinet 40 et avant polymérisation complète de la préparation liquide 21. La forme du coussinet 40 qui apparaît après relâchement de la contrainte est illustrée à titre indicatif et nullement limitatif en figure 4D. Cette forme présente un caractère aléatoire et ne peut être clairement décrite car elle est le résultat d'un équilibre entre des forces de tension de surface s 'exerçant sur la membrane 20, qui tend à
retrouver sa forme initiale conférée par le thermoformage, et une dépression à l'intérieur du coussinet 40. En effet la préparation liquide 21 ne peut se dilater et l'air ne peut pénétrer dans le coussinet 40, celui-ci étant hermétiquement scellé. Cette forme de coussinet 40, présentant au moins un creux ou une ondulation, est ensuite figée par la polymérisation (réticulation) de la préparation liquide 21, à température ambiante ou dans une étuve, qui fixe la forme définitive du coussinet.
Une telle forme de coussinet 40, présentant au moins un creux ou une ondulation, remplit la même fonction que la forme de coussinet pourvue d'au moins un pli formant fente décrite dans la demande EP 96400277. En effet, sous l'effet d'un écrasement du coussinet, la surface de la membrane 20 se déploie et retarde d'autant l'apparition de l'effet de membrane. II apparaîtra clairement à l'homme de l'art que le procédé qui vient d'être décrit est susceptible de divers variantes et modes de réalisation. Notamment, le moule 30 peut comprendre plusieurs pièces coulissantes formant saillie, par exemple deux pièces mobiles agencées au voisinage des bords de la cavité de thermoformage. Selon une autre variante, le moule 30 est réalisé en une matière souple et élastique. Dans ce cas, la force de déformation est appliquée directement sur le fond du moule lui- même, qui se déforme et déforme simultanément la membrane. Lorsque la force de déformation est relâchée, le moule reprend sa forme initiale. Enfin, la force de déformation peut également être obtenue au moyen d'un jet d'air comprimé appliqué sur la membrane par 1 ' intermédiaire d' au moins un orifice pratiqué dans le moule ou appliqué sur le moule lui-même, si celui-ci est deformable . Les figures 5A à 5C représentent un deuxième mode de réalisation du procédé selon l'invention. Ici, on réalise de
façon conventionnelle un coussinet 50 comprenant une membrane thermoformée 51, une préparation liquide 52 qui n'est pas encore polymérisée et une plaquette support 53. Avant la polymérisation complète de la préparation liquide 52, la surface du coussinet 50 est appliquée sur une pièce de conformation 55 par un mouvement relatif du coussinet 50 vers la pièce 55, comme montré en figure 5A. La pièce de conformation 55 comprend une surface sensiblement plane et au moins une partie formant saillie 56.
Sur la figure 5B, on voit que la partie formant saillie 56 déforme la membrane 51 du coussinet. La pièce 55 est maintenue contre le coussinet 50 pendant la polymérisation de la préparation liquide 52. Lorsque la polymérisation est achevée, la membrane 51 présente, comme illustré en figure 5C, au moins un creux ou une ondulation due à l'empreinte laissée par la partie formant saillie 56. Cette forme est définitive en raison de l'effet de mémoire du gel 52, qui retrouvera toujours cette forme par la suite même après avoir été longuement écrasé. Cette forme, comme la précédente, assure une réduction de l'effet de membrane par déploiement de la membrane 51 sous l'effet d'un écrasement. A la différence du premier mode de réalisation du procédé de 1 ' invention, la membrane est ici déformée à volume constant puisque la force de déformation est appliquée après fermeture du coussinet 50. Comme la préparation liquide 52 est incompressible, le volume du coussinet ne peut se réduire. Les deux procédés qui viennent d'être décrits ont ainsi comme caractéristique commune le fait de comprendre une étape de déformation élastique de la membrane du coussinet après thermoformage de cette dernière et avant polymérisation complète de la préparation liquide, et comme différence le fait que la déformation est assurée dans le premier cas avant introduction de la préparation liquide, et dans le
second cas après introduction de la préparation liquide et fermeture du coussinet.
Ce second mode de réalisation du procédé selon 1 ' invention est par ailleurs susceptible de diverses variantes. Par exemple, la déformation du coussinet peut être réalisée au moyen de la pièce mobile 34 du moule 30 précédemment décrit. Dans ce cas, l'étape de déformation a lieu à l'étape représentée en figure 4C, mais la pièce mobile 34 n'est appliquée contre la membrane qu'après fermeture du coussinet au moyen de la plaquette support. La polymérisation s'effectue, dans ce cas, à l'intérieur du moule. D'autre part, la pièce 5 représentée en figures 5A, 5B peut comprendre plusieurs saillies de taille plus ou moins grande, et présenter par exemple un profil crénelé. Comme illustré en figure 6, la déformation de la membrane 61 d'un coussinet 60 comprenant une préparation liquide 62 non polymérisée peut également être réalisée au moyen d'une pièce en forme de grillage 65, qui laisse son empreinte sur le coussinet 60 après polymérisation. Le coussinet 60 présente alors une forme présentant de multiples ondulations. De façon générale, il convient de noter que les procédés de fabrication qui viennent d'être décrits se prêtent bien à une fabrication collective de coussinets, notamment grâce à la prévision d'un moule comportant une pluralité de cavités de thermoformage. Dans ce cas, les coussinets sont fabriqués en grappes au moyen d'une plaque support de grande taille qui est ensuite découpée en plaquettes support individuelles, par exemple par estampage.
La figure 7 représente un mode de réalisation particulier d'un coussinet 70 selon l'invention. Le coussinet 70 se distingue des précédents par le fait que la soudure de la périphérie de la membrane 72 sur la plaquette support 71 est assurée selon un
angle "A" différent de 0° relativement à la face côté gel de la plaquette support 71. A cet effet, la membrane 72 est soudée sur les bords de la plaquette support 71 qui sont chanfreines selon l'angle "A". L'angle "A" peut en pratique être compris entre 1° et 90° (soudure sur flancs droits) . Un angle "A" égal à 0° correspond à une soudure à plat telle que représentée sur la figure précédente et décrite dans 1 ' art antérieur.
Encore un autre perfectionnement imaginé par la demanderesse concerne le marquage d'un coussinet gélatineux. Un tel marquage vise à faire apparaître sur le coussinet un numéro de série, une marque de fabrique, un sigle décoratif ou toute autre mention, logo ou dessin souhaité. Un tel marquage peut être réalisé sur la membrane du coussinet au moyen d'un procédé non destructif tel un procédé d'impression à jet d'encre. Toutefois, un tel procédé s'avère délicat à mettre au point et coûteux à mettre en œuvre.
L'idée de la présente invention, illustrée en figure 8A, est de réaliser un tel marquage, par exemple les lettres "xyz", sur la face interne de la plaquette support 79 d'un coussinet, avant soudure de cette dernière à la membrane. La plaquette support 79 étant dans la plupart des cas beaucoup plus épaisse et plus résistante que la membrane, notamment dans le cas d'une plaquette nasale, un procédé abrasif comme un marquage au laser peut être utilisé. Une fois le coussinet 80 terminé, comme illustré en figure 8B, le marquage est magnifié par effet de loupe par le gel 81 emprisonné entre la plaquette support 79 et la membrane, le gel étant translucide. Le marquage initial (xyz) apparaît agrandi (XYZ) , comme on le voit en figure 8B.