WO2013144353A1 - Elément de confort et de soutien utilisé pour l'ameublement ayant deux couches de matériaux poreux - Google Patents

Elément de confort et de soutien utilisé pour l'ameublement ayant deux couches de matériaux poreux Download PDF

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WO2013144353A1
WO2013144353A1 PCT/EP2013/056835 EP2013056835W WO2013144353A1 WO 2013144353 A1 WO2013144353 A1 WO 2013144353A1 EP 2013056835 W EP2013056835 W EP 2013056835W WO 2013144353 A1 WO2013144353 A1 WO 2013144353A1
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WO
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layer
materials
latex
polyurethane foam
element according
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/056835
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Inventor
Maurice Hasani
Original Assignee
Ecoval Environnement
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Publication date
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    • A47C27/00—Spring, stuffed or fluid mattresses or cushions specially adapted for chairs, beds or sofas
    • A47C27/12—Spring, stuffed or fluid mattresses or cushions specially adapted for chairs, beds or sofas with fibrous inlays, e.g. made of wool, of cotton
    • A47C27/127—Spring, stuffed or fluid mattresses or cushions specially adapted for chairs, beds or sofas with fibrous inlays, e.g. made of wool, of cotton with reinforcement sheets, grids or the like
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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    • A47C27/14—Spring, stuffed or fluid mattresses or cushions specially adapted for chairs, beds or sofas with foamed material inlays
    • A47C27/15—Spring, stuffed or fluid mattresses or cushions specially adapted for chairs, beds or sofas with foamed material inlays consisting of two or more layers
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    • A47C27/14—Spring, stuffed or fluid mattresses or cushions specially adapted for chairs, beds or sofas with foamed material inlays
    • A47C27/16—Spring, stuffed or fluid mattresses or cushions specially adapted for chairs, beds or sofas with foamed material inlays reinforced with sheet-like or rigid elements, e.g. profiled

Definitions

  • the present invention generally relates to furniture elements, such as mattresses or cushions.
  • Polyurethane foam mattresses are usually monobloc. Such a mattress can be produced by free expansion of the polyurethane foam. In this process, a precursor foam liquid is continuously deposited on a moving carpet. The foam expands as the carpet moves, forming a continuous mass of foam, of great thickness. The mattress is a block cut out of the massif. With such a process, it is difficult to obtain a rigorously uniform foam density throughout the block. The moss is generally denser at the bottom and sides of the massif than in the central part.
  • the adhesive layer prevents the flow of air through the product thus obtained.
  • the bonding is effective if the two surfaces bonded to each other are strictly flat. This is difficult to obtain with foam blocks or latex.
  • the foam or latex is milled before being reformed into a sheet.
  • the surface of the web is irregular, so it is necessary to use a large amount of glue. This is expensive, and the adhesive layer is a barrier with a high airtightness.
  • the invention aims at providing a piece of furniture having a good mechanical behavior, and in which it is possible to integrate a sheet of recycled product or a non-homogeneous foam block.
  • the invention in a first aspect relates to a comfort and support element used for furniture, including a mattress or a seat cushion, this element comprising:
  • first layer of a first porous material a first layer of a first porous material; a second layer of a second porous material covered by the first layer;
  • first and second layers being secured to one another by interpenetration of the first and second porous materials within an intermediate layer extending between the first and second layers.
  • the intermediate layer provides a solid bond between the two layers, without blocking the flow of air.
  • Such an intermediate layer is typically obtained by overmolding the first layer on the second layer. During the overmoulding operation, the first material is deposited on an outer surface of the second layer. The first material enters the pores of the second material at said outer surface. The surface layer located at said outer face forms the intermediate bonding layer of the first and second layers to each other.
  • the bond is made once the first solidified material in the pores of the second material.
  • connection between the two layers is ensured only by the interpenetration of the first and second materials.
  • the element does not have a layer of glue between the first and second layers.
  • the second layer can have any kind of shape. In the case of a mattress or cushion, it is typically parallelepipedic.
  • the first layer can likewise have any kind of shape. In the case of a mattress or cushion, it is typically parallelepipedic.
  • the outer surface of the second layer, intended to form the intermediate layer need not be flat so that the attachment of the two layers to one another is effective. This surface may comprise raised or recessed reliefs. Thus, it is possible to make the furniture element even from a second layer which does not have excellent flatness, unlike the products obtained by gluing.
  • the intermediate layer is not necessarily flat, and may comprise convex or concave portions.
  • the intermediate layer may be a three-dimensional surface, with portions having different orientations from each other. Some parts may be horizontal and others inclined to the horizontal.
  • the first and second layers comprise first and second zones vis-à-vis, secured to one another by the intermediate layer. These first and second areas are parallel to each other. Typically they are secured to each other at all points by the intermediate layer. Alternatively, the first and second zones are attached to each other by the intermediate layer only over a portion of their respective extents. They are free to each other over the rest of their respective expanses.
  • the second layer typically consists only of the second material.
  • the first layer typically consists only of the first material.
  • the second material is typically an open-pore material, for example an open cell foam.
  • the second material may also consist of different constituents, such as fibers, agglomerated so as to obtain a porosity sufficient to effect the attachment.
  • the thickness of the intermediate layer depends on the nature and porosity of the first and second materials. Typically it is between 1 ⁇ and 10 mm, preferably between 10 ⁇ and 5 mm, and more preferably between 0.1 mm and 5 mm.
  • the intermediate layer has for example a constant thickness.
  • its thickness varies, especially if the porosity of the second layer is not uniform.
  • the second material is composed of either a flexible foam material of polyurethane foam type or a latex, or a recycled material comprising at least 30% polyurethane and / or latex.
  • polyurethane foam is intended here to mean a foam of a material comprising at least 50% polyurethane, preferably at least 70% and more preferably at least 70% by weight.
  • latex here means a material comprising at least 50% polyurethane, preferably at least 70% and more preferably at least 99%.
  • the recycled material is typically a material obtained as described in
  • the second layer is thus in the form of a sheet of nonwoven material, reconstituted from crushed materials from mattresses, bed base and / or seats. These materials are processed according to a process comprising the following steps:
  • a mixing step in which a mixture is prepared, the mixture comprising a predetermined quantity of different families of crushed materials, as well as hot-melt components;
  • the different families are for example the following: a first family of materials which at the same time do not contain textile fibers but contain predominantly polyurethane, a second family of materials containing predominantly latex, and a third family of materials containing textile fibers.
  • the hot melt component is, for example, a mixture of two-component fibers.
  • the mixture is entrained and dispersed by a stream of air in a chamber, according to the method known as air lay.
  • the web of unconsolidated nonwoven material is thermally consolidated.
  • the web may have one of the following compositions, by weight:
  • polyurethane foam between 45% and 75% of polyurethane foam, between 5% and 25% of latex, between 1% and 10% of textile fibers, and between 5% and 25% of the bicomponent fiber mixture, between 35% and 65% polyurethane foam, between 15% and 35% latex, between
  • the invention makes it possible to correct any defects in the mechanical behavior of a second layer consisting of one of the above materials.
  • a layer of polyurethane foam may not have the same density at any point.
  • the addition of a first layer makes this heterogeneity almost insensitive.
  • a second layer of recycled material may not have the resilience necessary to be used as a mattress.
  • the addition of a first layer makes it possible to give the product an adapted resilience.
  • the first material is one of a polyurethane foam or a latex.
  • the furniture element comprises a flexible grid at the intermediate layer.
  • Such a grid makes it possible to modify the mechanical characteristics of the piece of furniture. It can increase for example the resistance to depression.
  • the grid has openings that allow the first material to enter the second material at the time of manufacture.
  • the grid is embedded in the intermediate layer, or extends in the immediate vicinity of the intermediate layer, for example in the first material.
  • the grid is typically made of a microperforated nonwoven or any type of PVC polymer or other plastic material that can withstand perforation.
  • the openings have for example a size between 1 ⁇ and several centimeters in diameter.
  • the gate comprises a first zone having a first porosity, and a second zone having a second porosity greater than the first, the second layer having, in line with the second zone, cells filled by the first material.
  • the second layer has a solid portion consisting only of the second material, and a portion in which filled cells of the first material are formed in the second material. These two parts will not have the same rigidity, the same resilience.
  • the second layer has a portion where empty cells are formed in the second material, and a portion in which filled cells of the first material are formed in the second material.
  • the presence of empty cells increases the flexibility in the corresponding part.
  • latex mattresses typically have empty cells.
  • the grid comprises a first zone having a first stiffness, and a second zone having a second stiffness different from the first.
  • the grid may comprise several zones of different rigidities, three, four or more than four. In the case of a mattress, this allows to define different areas of lift, adapted to the morphology of the user. For two-person mattresses, you can also adapt the lift to the weight or taste of each person.
  • the second layer is a mixture comprising a predetermined quantity of a ground material and a predetermined quantity of hot melt components.
  • the ground material comprises for example at least one of a polyurethane foam and a latex.
  • the second layer may be made of any material sufficiently porous to allow the formation of the intermediate layer. This material may include fibers, additives, etc.
  • the fact of superimposing the first layer on the second makes it possible to give the element mechanical characteristics allowing the use of said element as a mattress or cushion.
  • one of the first or second layer comprises a heel secured to a slice of the other of the first or second layer.
  • the first layer covers the edge of the second layer, or vice versa.
  • the invention relates to a mattress comprising an element having the above characteristics.
  • This element forms the soul of the mattress. It is covered by a textile envelope.
  • the element can form the core of a cushion and be covered with a textile envelope.
  • This cushion may be a seat cushion, including a seat of an automobile.
  • the invention relates to a method of manufacturing an element having the above characteristics, the method comprising the following steps:
  • Such a method is particularly well suited for obtaining the intermediate bonding layer of the first and second layers.
  • Such a method is particularly advantageous when the second layer is manufactured by obtaining a block by free expansion of a polyurethane foam and cutting said second layer into the block. Indeed, the addition of the first layer makes it possible to make any inhomogeneities within the second layer insensitive.
  • the second layer may be manufactured by any other suitable means: molding, constitution of a web of recycled materials according to WO2012 / 022888.
  • the first layer is of a polyurethane foam
  • the second layer having a porosity adapted for the second layer to serve as an expansion vessel for gases generated at the time of expansion of the polyurethane foam.
  • the foam precursor is poured in the liquid state into the mold.
  • This liquid contains a high proportion of water.
  • the expansion of the foam is an exothermic operation, during which the temperature inside of the mold exceeds 100 ° C.
  • the water is evaporated and transformed into steam. Steam escapes through vents. It is also housed in the pores of the second layer.
  • the porosity of the second layer in the invention is chosen so that a large fraction of the vapor is lodged in the pores. This reduces the number of vents of the mold, without the risk of forming pockets of gas inside the mold. This limits the recovery operations after demolding. These operations consist in particular in eliminating all the growths of polyurethane, which form in particular at the level of the joint plane of the mold or vents.
  • FIGS 1 to 5 are partial views, in section, of different embodiments of the invention.
  • Figure 6 is a perspective view of a mattress comprising a core according to the invention.
  • FIGS 7 to 10 are schematic representations of steps of the manufacturing method of the invention.
  • Figure 1 shows an element 1 for forming the core of a mattress.
  • Element 1 comprises:
  • first and second layers 3, 5 are fixed to one another by interpenetration of the first and second polyurethane foams within the intermediate layer 7.
  • the first layer 3 has a large free face 9 opposite the second layer.
  • the second layer 5 has a large free face 11 opposite the first layer.
  • the intermediate layer 7 is located opposite the large face 9 relative to the first layer 3. Similarly, it is located opposite the large face 1 1 relative to the second layer 5.
  • the intermediate layer 7 is delimited by two zones 13, 15 respectively to the first and second layers. Contrary to what is shown, these areas 13, 15 are quite irregular.
  • the zones 13, 15 are not plane surfaces, but rather transition volumes between the first and second layers 3, 5 and the intermediate layer 7. Between these two zones 13, 15, the first and second polyurethane foams interpenetrate, that is to say mix. This results in a hooking of the two layers 3, 5 to one another.
  • the first layer 3 is latex
  • the second layer 5 is a polyurethane foam
  • the first layer 3 is made of a polyurethane foam
  • the second layer 5 is made of latex.
  • Figure 2 shows another element 1 for forming the core of a mattress. Only the points by which this other element differs from that of Figure 1 will be detailed below. The identical elements or ensuring the same function will be designated by the same references as in Figure 1.
  • the second layer 5 is here a sheet made of a recycled material comprising at least 30% polyurethane and / or latex.
  • this material is of the type described in WO2012 / 022888.
  • the material is obtained from the process described below. This process is intended to recycle bedding elements and end-of-life seats. These bedding elements are, among others, mattresses and sommiers. However, the process makes it possible to treat other types of products: upholstered seats such as sofas, sofa beds, benches, convertible benches, armchairs, relaxation chairs, falls from the manufacture of new mattresses and sommiers, this list does not include not being limiting.
  • the method comprises the following steps:
  • control step intended to detect in said elements a plurality of predetermined chemical compounds
  • a mixing step in which a mixture is prepared, the mixture comprising a predetermined quantity of at least one family of crushed materials, and, more generally, respective predetermined quantities of several families of crushed materials;
  • the elements to be treated may include:
  • foam mattresses which comprise a textile envelope and a foam core housed inside the textile envelope, the foam comprising a majority of polyurethane; the foam generally has more than 90% polyurethane and may have up to 100% polyurethane;
  • latex mattresses which comprise a textile envelope, and a latex core housed inside the textile envelope;
  • - bed bases which generally include a rigid wooden or metal frame, and may include wooden slats, a textile envelope, spiral metal springs, etc.
  • the elements to be treated which are end-of-life elements, for example mattresses, mattresses, used seat cushions, are then directed to the disinfection stage.
  • the elements to be treated that are not at the end of their life, for example new mattress and bed mattress production falls, are sent directly to the grinding stage, without going through the disinfection step, or the steps of dismemberment and sorting.
  • the disinfected elements are disassembled by operators.
  • the basic materials obtained by dismembering the elements to be treated are separated, preferably into five families of materials. Sorting is done according to the nature of the basic materials. The five families are:
  • the materials do not contain textile fibers, and they mainly contain polyurethane;
  • the third family is mainly textile mattresses and bed bases. These materials are generally multilayer materials, some layers being textile and other layers being for example polyurethane foam, cotton wool etc. In total, these materials comprise for example between 15 and 25% of textile fibers, the rest being made of foam or other substances.
  • the fifth family consists essentially of the coil springs in the spring mattresses, in the spring mattresses in bags, and in the sommiers, as well as the metal frames of the bedsteads or seats.
  • the composition of certain materials of the elements to be treated is controlled. These materials are those likely to contain chemical compounds that are not allowed in the finished product. These chemical compounds are, for example, VOCs (Volatile Organic Compounds), such as formaldehyde. Materials that may contain such chemical compounds are, for example, latex, polyurethane foams, glue residues, and the like.
  • these materials are either decontaminated or directed to a controlled discharge.
  • the first and second families of materials are processed by the same type of machine, but separately.
  • the materials are initially in the form of blocks.
  • the materials are crushed into cubic elements with a particle size of between 8 and 12 mm.
  • the operation is performed in two stages. At first, the blocks are sliced by blades, for example in a guillotine type machine. In a second step, the slices are reduced to small elements, for example in a monorotor granulator equipped with knives and calibration hopper.
  • the third family of materials is treated for example in a roller mill equipped with knives. The materials leave the mills in the form of flock fibers.
  • the fourth family of materials is crushed into chips of length between 10 and 20 mm and width of 2 and 5 mm.
  • spiral springs in good condition are separated and reused for the manufacture of new mattresses, bed springs or other suitable product.
  • the unusable springs, and other metal parts are ground in the same crushers as the fourth family of materials They are then sent to landfill or sold to scrap dealers.
  • a mixture is prepared from one or more families of crushed materials. Predetermined amounts of the different families of crushed materials are mixed with each other, these quantities being chosen depending on the final product to be obtained.
  • a hot melt component for example a mixture of bi-component fibers, is added to the mixture.
  • This hot melt component is intended, after heating, to consolidate the web of materials, as described below.
  • the mixture may include an anti-mite product, a fire product, etc.
  • the finished product is a sheet of a non-woven type material, with a thickness of between 5 and 20 mm.
  • the weight of this layer is typically between 400 and 1200 gr / m 2 , preferably between 600 and 1000 gr / m 2 , and is typically 800 gr / m 2 .
  • a mixture which comprises, by weight:
  • the first family of materials between 40% and 80% of the first family of materials, preferably between 50% and 70% of the first family of materials, and for example 60% of the first family of materials;
  • between 15 and 45% of the third family of materials preferably between 25 and 35% of the third family of materials, and typically 30% of the third family of materials; between 5 and 20% of the two-component fiber mixture, preferably between 5 and 15% of the two-component fiber mixture, and typically 10% of the two-component fiber mixture.
  • the finished product is a sheet of a non-woven type material, with a thickness of between 20 and 50 mm.
  • the weight of said sheet is between 1200 and 2200gr / m 2 , preferably between 1400 and 2000gr / m 2 , and is for example 1700gr / m 2 .
  • a mixture which comprises, by weight:
  • bicomponent fiber mixture between 5% and 25% of the bicomponent fiber mixture, preferably 10 and 20% of bicomponent fiber mixture, and typically 15% of the bicomponent fiber mixture.
  • the finished product is a sheet of a non-woven type material, with a thickness greater than 50 mm.
  • the sheet has for example a density between 2000 and 4000gr / m 2 , preferably between 2500 and 3500 gr / m 2 , and typically worth 3000 gr / m 2 .
  • the bi-component fibers consist of two components distributed over the entire length of the fiber. Each component may have different physical or chemical properties.
  • the components can be either variants of the same type of polymer, two types of totally different polymers.
  • An example of such a fiber is marketed by MAX MODEL SA under the name "polyester fiber staple, low melt 4/51 mm 1 10 ° C flame retardant ref 4140".
  • the use of other two-component fiber blends is conceivable.
  • a web of unconsolidated material is formed from the mixture, typically according to the method known as "airlay".
  • the method comprises forming a web of nonwoven material by dispersing the mixture in a high velocity air stream, and depositing the airborne mixture into a chamber.
  • the air stream can be created by an overpressure upstream of the chamber or by a depression downstream of the chamber.
  • the materials constituting the web are not yet linked together and are arranged loose on a carpet.
  • the web of nonwoven material is consolidated.
  • This consolidation is performed by a heat treatment.
  • the sheet of unconsolidated material is heated in an oven, for example at a temperature of the order of 180 ° C.
  • the heat treatment causes the partial melting of the bicomponent fiber mixture, which contributes to bonding together the various components of the mixture (textile fibers, latex, polyurethane).
  • This heat treatment also causes the elimination of certain chemical compounds, for example VOCs and formaldehyde. These compounds can be thermally decomposed or released in gaseous form.
  • the web can go to a calendering step and a cutting step, to form parts of dimensions adapted to their end use.
  • the finished product is a sheet of a nonwoven type material, with a thickness of between 5 and 20 mm.
  • the density is typically between 20 and 60 kg / m 3 , preferably between 30 and 50 kg / m 3 , and is for example 40 kg / m 3 .
  • the mixture used to form the sheet comprises in this case, by weight:
  • polyurethane foam between 60% and 90% of polyurethane foam, preferably between 70% and 85% of polyurethane foam, and typically between 80% and 85% of polyurethane foam,
  • the finished product namely the consolidated web, without any rolled coatings, has substantially the same mass composition.
  • the consolidated web comprises, by weight, 84% polyurethane foam, 6% textile fiber, and 10% two-component fiber blend.
  • the finished product is a sheet of a non-woven type material, with a thickness of between 20 and 50 mm.
  • the density of the sheet is between 25 and 65 kg / m 3 , preferably between 55 and 65 kg / m 3 , and is typically 46 kg / m 3 .
  • the mixture comprises for this embodiment, by weight:
  • polyurethane foam between 45% and 75% of polyurethane foam, preferably between 55% and 75% of polyurethane foam, for example between 65% and 70% of polyurethane foam;
  • latex between 5% and 25% of latex, preferably between 10% and 20% of latex, for example between 13% and 17% of latex;
  • textile fibers between 1% and 10% of textile fibers, preferably between 2% and 7% of textile fibers, for example between 3% and 5% of textile fibers;
  • the two-component fiber mixture between 5% and 25% of the two-component fiber mixture, preferably between 10% and 20% of the two-component fiber mixture, for example between 13% and 17% of the two-component fiber mixture.
  • the finished product is a sheet of a non-woven type material, with a thickness greater than 50 mm.
  • the density of the web is between 40 and 80 kg / m 3, preferably 50 to 70kg / m 3, and is typically 60 kg / m 3.
  • the mixture comprises for this embodiment, by weight:
  • polyurethane foam between 35% and 65% of polyurethane foam, preferably between 45% and 60% of polyurethane foam, for example between 50% and 55% of polyurethane foam;
  • latex between 15% and 35% of latex, preferably between 20% and 30% of latex, for example between 22% and 27% of latex;
  • textile fibers between 1% and 8% of textile fibers, preferably between 2% and 6% of textile fibers, for example between 2% and 4% of textile fibers;
  • the first layer 3 comprises a heel 17 covering the edge 19 of the second layer 5. This heel 17 has come to molding with the remainder of the first layer.
  • the intermediate layer 7 extends between the heel 17 and the slice 19, and secures the heel 17 to the second layer 5 at the slice 19.
  • the heel 17 extends over the entire periphery of the second layer 5. As a variant, it extends only over a fraction of the periphery of the second layer, for example on one side only.
  • Figure 3 shows another element 1 intended to form the core of a mattress. Only the points by which this other element differs from that of Figure 1 will be detailed below. The identical elements or ensuring the same function will be designated by the same references as in Figure 1.
  • the second layer 5 is made of a polyurethane foam.
  • the first layer 3 is made of latex.
  • the second layer 5 comprises a heel 21, fixed to the edge 23 of the first layer by the intermediate layer 7.
  • the heel 21 is integral with the rest of the second layer 5. It extends over the entire periphery of the first layer 3.
  • the second layer 5 has a substantially flat main portion 25, the heel 21 projecting from one side of the portion 25 and surrounding it.
  • the flat portion 25 and the heel 21 thus together define a bowl inside which is poured the liquid latex in the molding step.
  • Figure 4 shows another element 1 for forming the core of a mattress. Only the points by which this other element differs from that of Figure 1 will be detailed below. The identical elements or ensuring the same function will be designated by the same references as in Figure 1.
  • the first layer 3 is made of a polyurethane foam.
  • the second layer 5 is made of latex.
  • a flexible grid 27 is placed between the first and second layers 3, 5 at the intermediate layer 7. It extends parallel to the first and second layers 3, 5, and the intermediate layer 7. It is embedded in the first layer 3, and extends substantially at the level of the zone 13.
  • the gate 27 is made of PVC-type polymer and has square openings, each of 0.01 mm 2 .
  • the grid 27 has a first zone 29, relatively more rigid, and a second zone 31, relatively less rigid than the first zone 29.
  • Figure 5 shows another element 1 for forming the core of a mattress. Only the points by which this other element differs from that in Figure 4 will be detailed below. Identical elements or the same function will be designated by the same references as in Figure 4.
  • the gate 27 comprises a first zone 33 having a first porosity, and a second zone 35 having a second porosity greater than the first.
  • the second layer 5 has a large number of cells 37, opening towards the intermediate layer 7 and closed towards the large face January 1.
  • the second porosity is chosen so that, at the time of molding the first layer 3, the polyurethane foam can penetrate and fill the cells 37.
  • the second layer 5 comprises, in line with the second zone 35, cells 37 filled by the first material.
  • the first porosity is chosen so that, at the time of molding of the first layer 3, the polyurethane foam can not penetrate and fill the cells 37.
  • the second layer 5 having, in line with the first zone 33, cells 37 filled with air.
  • Element 1 is more flexible at the first zone than the second zone.
  • Figure 6 illustrates a mattress 40 according to the invention. It comprises an element 1 (not visible) of parallelepipedal shape, wrapped in a textile envelope 41.
  • the method comprises the following steps:
  • the first step is illustrated in Figure 7.
  • the second layer 5 is manufactured by obtaining a block 43 by free expansion of a polyurethane foam and cutting said second layer 5 in the block 43.
  • a foam precursor 45 is continuously deposited on a conveyor belt 47, by a head 49.
  • the foam precursor is driven by the belt and at the same time undergoes an expansion, said free because the foam is not expanded in a mold. After a few meters of displacement, the expansion is complete, the foam then forming a continuous block 43.
  • Several second layers 5 are cut in the same section of the block, as illustrated in FIG. 7. These layers 5 are superimposed.
  • the second layer 5 is then placed in the bottom of a mold 51 (FIG. 9).
  • This bottom has, in horizontal section, substantially the shape of the second layer 5.
  • a larger horizontal section mold is chosen, so that that a space remains between the vertical wall of the mold and the second layer.
  • a liquid foam precursor 53 is then poured into the mold on the large face 55 of the second layer 5.
  • a cover 57 is then placed on the mold, so as to close it. It is locked to the mold 51.
  • the expansion of the foam intended to form the first layer 3 is exothermic.
  • the foam enters the pores of the large face 55, so that there is interpenetration of the materials of the first and second layers 3 and 5.
  • This interpenetration allows the attachment of the two layers to one another. This attachment is particularly strong, because the temperature in the mold can reach 140 ⁇ . At this temperature, the materials constituting the two layers partially melt and mix.
  • the heat released by the expansion of the foam causes the vaporization of the water contained in the foam precursor.
  • the water vapor is partially stored in the pores of the second layer, which form an expansion vessel for the steam. Another part of the steam escapes through vents 59 provided on the mold or lid.
  • the process is substantially the same.
  • the latex does not undergo exothermic volume expansion at the molding stage.
  • the latex must be cooked in the mold. It is for example maintained in temperature in an oven containing water vapor.

Landscapes

  • Mattresses And Other Support Structures For Chairs And Beds (AREA)

Abstract

L'élément de confort (1) et de soutien utilisé pour l'ameublement, notamment un matelas ou un coussin de siège, comprend : - une première couche (3) d'un premier matériau poreux; - une seconde couche (5) d'un second matériau poreux recouverte par la première couche (3); les première et seconde couches (3, 5) étant fixées l'une à l'autre par interpénétration des premier et second matériaux poreux au sein d'une couche intermédiaire (7) s'étendant entre les première et seconde couches (3, 5).

Description

Elément de confort et de soutien utilisé pour l'ameublement ayant deux couches de matériaux poreux
La présente invention concerne en général les éléments de meuble, tels que les matelas ou les coussins.
Les matelas de mousse de polyuréthane sont généralement monoblocs. Un tel matelas peut être produit par expansion libre de la mousse de polyuréthane. Dans ce procédé, un liquide précurseur de mousse est déposé de manière continue sur un tapis mobile. La mousse s'expanse au fur et à mesure du déplacement du tapis, formant un massif continu de mousse, de grande épaisseur. Le matelas est un bloc découpé dans le massif. Avec un tel procédé, il est difficile d'obtenir une densité de mousse rigoureusement uniforme dans tout le bloc. La mousse est généralement plus dense en bas et sur les côtés du massif que dans la partie centrale.
Par ailleurs, il est connu de WO2012/022888 de fabriquer des nappes à partir de mousse de polyuréthane et/ou de latex recyclé. Ces nappes, dans certains cas, ne présentent pas la résilience nécessaire pour pouvoir être utilisées comme matelas.
Il est possible de coller une couche de mousse de polyuréthane ou de latex sur une nappe de produit recyclé ou sur un bloc de mousse non homogène, pour tenter d'améliorer les propriétés mécaniques du produit. Toutefois, cette technique présente des défauts.
La couche de colle empêche la circulation d'air à travers le produit ainsi obtenu.
Dans le cas d'un matelas, ceci nuit au confort de l'utilisateur.
Par ailleurs, le collage n'est efficace qui si les deux surfaces collées l'une à l'autre sont rigoureusement planes. Ceci est difficile à obtenir avec des blocs de mousse ou de latex.
Dans le cas d'une nappe de mousse ou de latex recyclé, la mousse ou le latex est broyé avant d'être reformé en une nappe. La surface de la nappe est irrégulière, de telle sorte qu'il est nécessaire d'utiliser une forte quantité de colle. Ceci est coûteux, et la couche de colle constitue une barrière ayant une grande étanchéité à l'air.
Dans ce contexte, l'invention vis à proposer un élément de meuble ayant un bon comportement mécanique, et dans lequel il est possible d'intégrer une nappe de produit recyclé ou un bloc de mousse non homogène.
A cette fin, l'invention selon un premier aspect porte sur un élément de confort et de soutien utilisé pour l'ameublement, notamment un matelas ou un coussin de siège, cet élément comprenant :
- une première couche d'un premier matériau poreux ; - une seconde couche d'un second matériau poreux recouvert par la première couche ;
les première et seconde couches étant fixées l'une à l'autre par interpénétration des premier et second matériaux poreux au sein d'une couche intermédiaire s'étendant entre les première et seconde couches.
La couche intermédiaire assure une liaison solide entre les deux couches, sans bloquer la circulation d'air. Une telle couche intermédiaire est obtenue typiquement en surmoulant la première couche sur la deuxième couche. Pendant l'opération de surmoulage, le premier matériau est déposé sur une surface externe de la deuxième couche. Le premier matériau pénètre dans les pores du second matériau, au niveau de ladite surface externe. La couche superficielle située au niveau de ladite face externe forme la couche intermédiaire de liaison des première et seconde couches l'une à l'autre.
La liaison est réalisée une fois le premier matériau solidifié dans les pores du second matériau.
Ainsi, la liaison entre les deux couches est assurée seulement par l'interpénétration des premier et second matériaux. L'élément ne comporte pas de couche de colle entre les première et seconde couches.
La seconde couche peut avoir toute sorte de forme. Dans le cas d'un matelas ou d'un coussin, elle est typiquement parallélépipédique. La première couche peut de même avoir toute sorte de forme. Dans le cas d'un matelas ou d'un coussin, elle est typiquement parallélépipédique.
Il est à noter que la surface externe de la deuxième couche, destinée à former la couche intermédiaire, ne doit pas être nécessairement plane pour que l'accrochage des deux couches l'une à l'autre soit efficace. Cette surface peut comporter des reliefs en saillie ou en creux. Ainsi, il est possible de réaliser l'élément de meuble même à partir d'une deuxième couche qui ne présente pas une excellente planéité, à la différence des produits obtenus par collage. La couche intermédiaire n'est donc pas nécessairement plane, et peut comporter des parties convexes ou concaves.
La couche intermédiaire peut être une surface en trois dimensions, avec des parties ayant des orientations différentes les unes des autres. Certaines parties peuvent être d'orientation horizontales et d'autres inclinées par rapport à l'horizontale.
Les première et seconde couches comportent des première et seconde zones en vis-à-vis, solidarisées l'une à l'autre par la couche intermédiaire. Ces première et seconde zones sont parallèles l'une à l'autre. Typiquement elles sont solidarisées l'une à l'autre en tout point par la couche intermédiaire. En variante, les première et seconde zones sont fixées l'une à l'autre par la couche intermédiaire seulement sur une partie de leurs étendues respectives. Elles sont libres l'une vis-à-vis de l'autre sur le reste de leurs étendues respectives.
La seconde couche est typiquement constituée seulement du second matériau. De même, la première couche est typiquement constituée seulement du premier matériau.
Le second matériau est typiquement un matériau à pores ouverts, par exemple une mousse à cellules ouvertes. Le second matériau peut aussi être constitué de différents constituants, tels que des fibres, agglomérés de manière à obtenir une porosité suffisante pour réaliser l'accrochage.
L'épaisseur de la couche intermédiaire dépend de la nature et de la porosité des premier et second matériaux. Typiquement elle est comprise entre 1 μηι et 10 mm, de préférence entre 10 μηι et 5 mm, et encore de préférence entre 0.1 mm et 5 mm.
La couche intermédiaire présente par exemple une épaisseur constante. En variante, son épaisseur varie, notamment si la porosité de la seconde couche n'est pas uniforme.
Typiquement, le second matériau est composé soit d'une matière alvéolaires souple de type mousse de polyuréthane ou d'un latex, soit d'un matériau recyclé comprenant au moins 30% de polyuréthane et/ou de latex.
De tels matériaux sont bien adaptés pour réaliser le produit de l'invention. On entend ici par mousse de polyuréthane une mousse d'un matériau comprenant au moins 50% de polyuréthane, de préférence au moins 70% et encore de préférence au moins
99%. On entend ici par latex un matériau comprenant au moins 50% de polyuréthane, de préférence au moins 70% et encore de préférence au moins 99%.
Le matériau recyclé est typiquement un matériau obtenu comme décrit dans
WO2012/022888. La seconde couche se présente ainsi sous la forme d'une nappe de matériau non tissé, reconstituée à partir de matériaux broyés issus de matelas, de sommier et/ou de sièges. Ces matériaux sont traités selon un procédé comportant les étapes suivantes :
- une étape de mélange, dans laquelle un mélange est préparé, le mélange comprenant une quantité prédéterminée de différentes familles de matériaux broyés, ainsi que des composants thermofusibles ;
- une étape de formation d'une nappe de matériau non tissé non consolidée à partir du mélange ;
- une étape de consolidation de la nappe de matériau non tissé non consolidée ;
- une étape de calandrage de la nappe de matériau non tissé consolidée.
Les différentes familles sont par exemple les suivantes : une première famille de matériaux qui à la fois ne contiennent pas de fibres textiles mais contiennent majoritairement du polyuréthane, une seconde famille de matériaux contenant majoritairement du latex, et une troisième famille de matériaux contenant des fibres textiles.
Le composant thermofusible est par exemple un mélange de fibres bi-composants. A l'étape de formation de la nappe de matériau non tissé non consolidée, le mélange est entraîné et dispersé par un flux d'air dans une chambre, selon le procédé connu sous le nom d'air lay.
A l'étape de consolidation, la nappe de matériau non tissé non consolidée est consolidée thermiquement.
La nappe peut présenter l'une des compositions suivantes, en poids :
- entre 60% et 90% de mousse de polyuréthane, entre 2% et 15% de fibres textiles, et entre 5% et 20% du mélange de fibres bi-composantes,
- entre 45% et 75% de mousse de polyuréthane, entre 5% et 25% de latex, entre 1 % et 10% de fibres textiles, et entre 5% et 25% du mélange de fibres bi-composantes, - entre 35% et 65% de mousse de polyuréthane, entre 15% et 35% de latex, entre
1 % et 8% de fibres textiles, et entre 10% et 30% du mélange de fibres bi-composantes.
L'invention permet de corriger d'éventuels défauts dans le comportement mécanique d'une seconde couche constituée d'un des matériaux ci-dessus. Comme indiqué plus haut, une couche de mousse de polyuréthane peut ne pas présenter une densité identique en tout point. L'ajout d'une première couche permet de rendre cette hétérogénéité quasiment insensible. De même, une seconde couche de matériau recyclé peut ne pas présenter la résilience nécessaire pour être utilisée comme matelas. L'ajout d'une première couche permet de conférer au produit une résilience adaptée.
Avantageusement, le premier matériau est l'un d'une mousse de polyuréthane ou d'un latex.
De tels matériaux sont bien adaptés pour obtenir la couche intermédiaire de liaison.
De préférence, l'élément de meuble comprend une grille souple au niveau de la couche intermédiaire.
Une telle grille permet de modifier les caractéristiques mécaniques de l'élément de meuble. Elle peut augmenter par exemple la résistance à l'enfoncement. La grille présente des ouvertures qui permettent au premier matériau de pénétrer dans le second matériau au moment de la fabrication.
La grille est noyée dans la couche intermédiaire, ou s'étend à proximité immédiate de la couche intermédiaire, par exemple dans le premier matériau. La grille est typiquement constituée d'un intissé microperforé ou d'un polymère quelconque type PVC ou de tout autre matière plastique pouvant supporter la perforation.
Les ouvertures présentent par exemple une taille comprise entre 1 μηι et plusieurs centimètres de diamètre.
Selon une variante de réalisation, la grille comprend une première zone présentant une première porosité, et une seconde zone présentant une seconde porosité supérieure à la première, la seconde couche comportant au droit de la seconde zone des alvéoles remplies par le premier matériau.
Il est ainsi possible d'obtenir un élément de meuble ayant plusieurs parties présentant des comportements différents les unes des autres.
Par exemple, la seconde couche présente une partie pleine constituée seulement du second matériau, et une partie dans laquelle des alvéoles remplies de premier matériau sont ménagées dans le second matériau. Ces deux parties n'auront pas la même rigidité, la même résilience.
Alternativement, la seconde couche présente une partie où des alvéoles vides sont ménagées dans le second matériau, et une partie dans laquelle des alvéoles remplies de premier matériau sont ménagées dans le second matériau. La présence d'alvéoles vides augmente la souplesse dans la partie correspondante.
Un tel agencement est particulièrement bien adapté au cas d'une seconde couche faite de latex. En effet, les matelas en latex comportent typiquement des alvéoles vides.
Selon une autre variante de réalisation, la grille comprend une première zone présentant une première rigidité, et une seconde zone présentant une seconde rigidité différente de la première.
Ici encore, on crée des parties ayant des comportements différents dans l'élément de meuble.
La grille peut comporter plusieurs zones de rigidités différentes, trois, quatre ou plus de quatre. Dans le cas d'un matelas, cela permet de définir des zones de portances différentes, adaptées à la morphologie de l'utilisateur. Pour les matelas à deux places, on peut aussi adapter la portance au poids ou aux goûts de chacune des deux personnes.
Avantageusement, la seconde couche est un mélange comportant une quantité prédéterminée d'un matériau broyé et une quantité prédéterminée de composants thermofusibles.
Plusieurs exemples de mélanges de ce type ont été décrits plus haut.
Il a été précisé en particulier que le matériau broyé comportait par exemple au moins l'un d'une mousse de polyuréthane et d'un latex. En règle générale, la seconde couche peut être constituée de toute matière suffisamment poreuse pour permettre la constitution de la couche intermédiaire. Cette matière peut comporter des fibres, des additifs, etc. Par ailleurs, le fait de superposer la première couche sur la seconde permet de conférer à l'élément des caractéristiques mécaniques permettant l'utilisation dudit élément comme matelas ou coussin.
De préférence, l'un de la première ou seconde couche comprend un talon fixé à une tranche de l'autre de la première ou seconde couche.
Ainsi, il est possible que la première couche couvre la tranche de la deuxième couche, ou inversement.
Selon un second aspect, l'invention porte sur un matelas comprenant un élément ayant les caractéristiques ci-dessus. Cet élément forme l'âme du matelas. Il est recouvert par une enveloppe textile.
En variante, l'élément peut former l'âme d'un coussin et être recouvert d'une enveloppe textile. Ce coussin peut être un coussin de siège, notamment de siège d'une automobile.
Selon un troisième aspect, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un élément présentant les caractéristiques ci-dessus, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- fabriquer la seconde couche ;
- surmouler la première couche sur la seconde couche.
Un tel procédé est particulièrement bien adapté pour obtenir la couche intermédiaire de liaison des première et seconde couches.
Un tel procédé est particulièrement avantageux quand la seconde couche est fabriquée en obtenant un bloc par expansion libre d'une mousse de polyuréthane et en découpant ladite seconde couche dans le bloc. En effet, l'ajout de la première couche permet de rendre insensibles d'éventuelles inhomogénéités au sein de la seconde couche.
Toutefois, la seconde couche peut être fabriquée par tout autre moyen adapté : moulage, constitution d'une nappe de matériaux recyclés selon WO2012/022888.
De préférence, la première couche est en une mousse de polyuréthane, la seconde couche présentant une porosité adaptée pour que la seconde couche face office de vase d'expansion pour des gaz générés au moment de l'expansion de la mousse de polyuréthane.
En effet, à l'étape de surmoulage, le précurseur de mousse est versé à l'état liquide dans le moule. Ce liquide contient une forte proportion d'eau. L'expansion de la mousse est une opération exothermique, au cours de laquelle la température à l'intérieur du moule dépasse 100°C. L'eau est évaporée et transformée en vapeur. La vapeur s'échappe par des évents. Elle vient aussi se loger dans les pores de la deuxième couche. La porosité de la deuxième couche dans l'invention est choisie pour qu'une fraction importante de la vapeur vienne se loger dans les pores. On diminue ainsi le nombre d'évents du moule, sans risque de formation de poches de gaz à l'intérieur du moule. Ceci permet de limiter les opérations de reprise après démoulage. Ces opérations consistent notamment à éliminer toutes les excroissances de polyuréthane, qui se forment notamment au niveau du plan de joint du moule ou des évents.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
les figures 1 à 5 sont des vues partielles, en coupe, de différentes variantes de réalisation de l'invention ;
la figure 6 est une vue en perspective d'un matelas comportant une âme conforme à l'invention ; et
les figures 7 à 10 sont des représentations schématiques d'étapes du procédé de fabrication de l'invention.
La figure 1 représente un élément 1 destiné à constituer l'âme d'un matelas. L'élément 1 comprend :
- une première couche 3 d'une première mousse de polyuréthane ;
- une seconde couche 5 d'une seconde mousse de polyuréthane, recouvrant la première couche 3;
- une couche intermédiaire 7, s'étendant entre les première et seconde couches. Les première et seconde couches 3, 5 sont fixées l'une à l'autre par interpénétration des première et seconde mousses de polyuréthanes au sein de la couche intermédiaire 7.
La première couche 3 présente une grande face libre 9 à l'opposée de la seconde couche. La seconde couche 5 présente une grande face libre 1 1 à l'opposée de la première couche. La couche intermédiaire 7 est située à l'opposée de la grande face 9 par rapport à la première couche 3. De même, elle est située à l'opposée de la grande face 1 1 par rapport à la seconde couche 5. La couche intermédiaire 7 est délimitée par deux zones 13, 15, respectivement vers les première et seconde couche. Contrairement à ce qui est représenté, ces zones 13, 15 sont assez irrégulières. Les zones 13, 15 ne sont pas des surfaces planes, mais plutôt des volumes de transition entre les première et seconde couches 3, 5 et la couche intermédiaire 7. Entre ces deux zones 13, 15, les première et seconde mousses de polyuréthane s'interpénétrent, c'est-à-dire se mélangent. Il en résulte un accrochage des deux couches 3, 5 l'une à l'autre.
En variante, la première couche 3 est en latex, et la seconde couche 5 est en une mousse de polyuréthane. Selon une autre variante, la première couche 3 est en une mousse de polyuréthane, et la seconde couche 5 est en latex.
La figure 2 représente un autre élément 1 destiné à constituer l'âme d'un matelas. Seuls les points par lesquels cet autre élément diffère de celui de la figure 1 seront détaillés ci-dessous. Les éléments identiques ou assurant la même fonction seront désignés par les mêmes références que sur la figure 1 .
La seconde couche 5 est ici une nappe en un matériau recyclé comprenant au moins 30% de polyuréthane et/ou de latex.
Plus précisément, ce matériau est du type décrit dans WO2012/022888.
Le matériau est obtenu à partir du procédé décrit ci-dessous. Ce procédé est destiné à recycler des éléments de literie et de sièges en fin de vie. Ces éléments de literie sont, entre autres, des matelas et des sommiers. Toutefois, le procédé permet de traiter d'autres types de produits : sièges rembourrés tels que canapés, canapés-lits, banquettes, banquettes convertibles, fauteuils, fauteuils de relaxation, chutes provenant de la fabrication de matelas et de sommiers neufs, cette liste n'étant pas limitative.
Le procédé comporte les étapes suivantes :
- une étape de réception et de déchargement des éléments à traiter ;
- une étape de désinfection des éléments à traiter ;
- une étape de démembrement, dans laquelle des matériaux de base sont obtenus par démembrement des éléments à traiter ;
- une étape de tri, dans laquelle les matériaux de base sont séparés en plusieurs familles de matériaux, selon la nature des matériaux de base ;
- une étape de contrôle, visant à détecter dans lesdits éléments une pluralité de composés chimiques prédéterminés ;
- une étape de broyage des différentes familles de matériaux ;
- une étape de mélange, dans laquelle un mélange est préparé, le mélange comprenant une quantité prédéterminée d'au moins une famille de matériaux broyés, et, plus généralement, des quantités respectives prédéterminées de plusieurs familles de matériaux broyés ;
- une étape de formation d'une nappe de matériau non tissé non consolidée à partir du mélange ;
- une étape de consolidation de la nappe de matériau non tissé non consolidée ;
- une étape de calandrage de la nappe de matériau non tissé consolidée. Ces différentes étapes vont maintenant être détaillées chacune à leur tour.
Les éléments à traiter peuvent comporter :
- des matelas à ressorts, qui comprennent généralement une enveloppe externe textile, et des ressorts logés dans l'enveloppe externe ;
- des matelas à ressorts en sachets, qui comprennent des chapelets de ressorts enfermés dans des sachets textiles, et une enveloppe textile à l'intérieur de laquelle sont placés les ressorts en sachets ;
- des matelas en mousse, qui comprennent une enveloppe textile et une âme en mousse logée à l'intérieur de l'enveloppe textile, la mousse comportant une majorité de polyuréthane ; la mousse comporte généralement plus de 90% de polyuréthane et peut comporter jusqu'à 100% de polyuréthane ;
- des matelas en latex, qui comportent une enveloppe textile, et une âme en latex logée à l'intérieur de l'enveloppe textile ;
- des sommiers, qui comportent généralement un cadre rigide en bois ou en métal, et peuvent comporter des lattes en bois, une enveloppe textile, des ressorts métalliques en spirale etc.
Les éléments à traiter qui sont des éléments en fin de vie, par exemple les matelas les sommiers, les coussins de sièges usagés, sont ensuite dirigés vers l'étape de désinfection. Les éléments à traiter qui ne sont pas en fin de vie, par exemple les chutes de fabrication de matelas et de sommiers neufs, sont dirigés directement vers l'étape de broyage, sans passer par l'étape de désinfection, ni par les étapes de démembrement et de tri.
A l'étape de démembrement, les éléments désinfectés sont démontés par des opérateurs.
A l'étape de tri, les matériaux de base obtenus par démembrement des éléments à traiter sont séparés, de préférence en cinq familles de matériaux. Le tri est effectué en fonction de la nature des matériaux de base. Les cinq familles sont les suivantes :
- une première famille rassemblant les matériaux de base qui vérifient en même temps les deux conditions suivantes : les matériaux ne contiennent pas de fibres textiles, et ils contiennent majoritairement du polyuréthane ;
- une seconde famille rassemblant les matériaux de base contenant majoritairement du latex ;
- une troisième famille rassemblant les matériaux de base contenant des fibres textiles ;
- une quatrième famille rassemblant les matériaux de base contenant majoritairement du bois ; - une cinquième famille rassemblant les matériaux de base contenant majoritairement du métal.
Dans la première famille, on trouve essentiellement les âmes des matelas en mousse, et les chutes de fabrication des matelas en mousse de polyuréthane.
Dans la seconde famille, on trouve les âmes des matelas en latex.
On trouve dans la troisième famille essentiellement les revêtements textiles de matelas et de sommiers. Ces matériaux sont généralement des matériaux multicouches, certaines couches étant en textile et d'autres couches étant par exemple en mousse de polyuréthane, en ouate etc. Au total, ces matériaux comportent par exemple entre 15 et 25% de fibres textiles, le reste étant constitué de mousse ou d'autres substances.
Dans la quatrième famille, on trouve les structures en bois des sièges d'ameublement, des sommiers ou d'autres types de meubles, principalement des meubles de rangement ou de décoration d'intérieur.
La cinquième famille comporte essentiellement les ressorts hélicoïdaux se trouvant dans les matelas à ressorts, dans les matelas à ressorts en sachets, et dans les sommiers, ainsi que les cadres métalliques des sommiers ou des sièges.
A l'étape de contrôle, la composition de certains matériaux des éléments à traiter est contrôlée. Ces matériaux sont ceux susceptibles de contenir des composés chimiques qui ne sont pas autorisés dans le produit fini. Ces composés chimiques sont par exemple des COV (Composés Organiques Volatiles), tels que le formaldéhyde. Les matériaux susceptibles de contenir de tels composés chimiques sont par exemple le latex, les mousses de polyuréthane, les résidus de colles etc.
En fonction de la quantité de composé chimique détectée, ces matériaux sont soit décontaminés, soit dirigé vers une décharge contrôlée.
A l'étape de broyage, les différentes familles de matériaux sont traitées séparément.
Les première et seconde familles de matériaux sont traitées par le même type de machine, mais séparément. Les matériaux se présentent initialement sous forme de blocs. Les matériaux sont broyés en éléments de forme cubique, de granulométrie comprise entre 8 et 12 mm. L'opération est effectuée en deux temps. Dans un premier temps, les blocs sont coupés en tranches par des lames, par exemple dans une machine de type guillotine. Dans un second temps, les tranches sont réduites en éléments de petite taille, par exemple dans un granulateur à monorotor équipé de couteaux et trémie de calibrage. La troisième famille de matériaux est traitée par exemple dans un broyeur à rouleaux équipés de couteaux, Les matériaux sortent des broyeurs sous la forme de fibres en bourre.
La quatrième famille de matériaux est broyée en copeaux de longueur comprise entre 10 et 20 mm et de largeur comprise 2 et 5 mm.
Concernant la cinquième famille de matériaux, il est possible de prévoir que les ressorts en spirale en bon état sont séparés et réutilisés pour la fabrication de nouveaux matelas, de nouveaux sommiers ou de tout autre produit adapté. Les ressorts inutilisables, et les autres pièces métalliques sont broyés dans les mêmes broyeurs que la quatrième famille de matériaux Ils sont ensuite envoyés en décharge ou vendus à des ferrailleurs.
A l'étape de mélange, un mélange est préparé à partir d'une ou plusieurs familles de matériaux broyés. Des quantités prédéterminées des différentes familles de matériaux broyés sont mélangées les unes aux autres, ces quantités étant choisies en fonction du produit final à obtenir.
Par ailleurs, un composant thermofusible, par exemple un mélange de fibres bi- composantes, est ajouté au mélange. Ce composant thermofusible est destiné, après chauffage, à consolider la nappe de matériaux, comme décrit plus loin.
En variante, d'autres matériaux peuvent être ajoutés au mélange. Par exemple, une quantité supplémentaire de fibre textile peut être ajoutée au mélange, en fonction du produit finit à produire. Il est possible d'ajouter au mélange des additifs choisis en fonction de la nature du produit fini. Par exemple, les additifs peuvent comporter un produit antiacariens, un produit anti-feu...
Dans un premier exemple de réalisation, le produit fini est une nappe d'un matériau de type non tissé, d'épaisseur comprise entre 5 et 20mm. Le poids de cette nappe est typiquement compris entre 400 et 1200gr/m2, de préférence entre 600 et 1000 gr/m2, et vaut typiquement 800gr/m2.
Pour produire une telle nappe, on choisit un mélange qui comprend, en poids :
- entre 40% et 80% de la première famille de matériaux, de préférence entre 50 et 70% de la première famille de matériaux, et par exemple 60% de la première famille de matériaux ;
- entre 15 et 45% de la troisième famille de matériaux, de préférence entre 25 et 35% de la troisième famille de matériaux, et typiquement 30% de la troisième famille de matériaux ; - entre 5 et 20% du mélange de fibres bi-composantes, de préférence entre 5 et 15% du mélange de fibres bi-composantes, et typiquement 10% du mélange de fibres bi- composantes.
Dans un second exemple de réalisation, le produit fini est une nappe d'un matériau de type non tissé, d'épaisseur comprise entre 20 et 50mm. Le poids de la dite nappe est compris entre 1200 et 2200gr/m2, de préférence entre 1400 et 2000gr/m2, et vaut par exemple 1700gr/m2.
Pour produire une telle nappe, on choisit un mélange qui comprend, en poids :
- entre 30% et 70% de la première famille de matériaux, de préférence entre 40 et 60% de la première famille de matériaux, et typiquement 50% de la première famille de matériaux ;
- entre 5% et 25% de la seconde famille de matériaux, de préférence entre 10 et 20% de la seconde famille de matériaux, et typiquement 15% de la seconde famille de matériaux ;
- entre 10% et 30% de la troisième famille de matériaux, de préférence entre 15% et 25% de la troisième famille de matériaux, et typiquement 20% de la troisième famille de matériaux ;
- entre 5% et 25% du mélange de fibres bi-composantes, de préférence 10 et 20% de mélange de fibres bi-composantes, et typiquement 15% du mélange de fibres bi- composantes.
Dans un troisième exemple de réalisation, le produit fini est une nappe d'un matériau de type non tissé, d'épaisseur supérieure à 50mm. La nappe présente par exemple une densité comprise entre 2000 et 4000gr/m2, de préférence comprise entre 2500 et 3500 gr/m2, et valant typiquement 3000 gr/m2.
Pour produire cette nappe, on choisit un mélange qui contient, en poids :
- entre 20% et 60% de la première famille de matériaux, de préférence entre 30% et 50%, par exemple 40% de la première famille de matériaux ;
- entre 15% et 35% de la seconde famille de matériaux, de préférence entre 20% et 30%, par exemple de 25% de la seconde famille de matériaux ;
- entre 5% et 25% de la troisième famille de matériaux, de préférence entre 10% et
20%, par exemple 15% de la troisième famille de matériaux ;
- entre 10% et 30% du mélange de fibres bi-composantes, de préférence entre 15% et 25%, par exemple 20% du mélange de fibres bi-composantes.
Les fibres bi-composantes sont constituées de deux composants répartis sur toute la longueur de la fibre. Chaque composant peut présenter différentes propriétés physiques ou chimiques. Les composants peuvent être soit des variantes d'un même type de polymère, soit deux types de polymères totalement différents. Un exemple d'une telle fibre est commercialisé par la société MAX MODEL SA sous le nom « Polyester staple fibre, low melt 4/51 mm 1 10°C flame retardant ref 4140 ». L'utilisation d'autres mélanges de fibres bi-composantes est envisageable.
A l'étape de formation, une nappe de matériau non consolidée est formée à partir du mélange, typiquement selon le procédé connu sous le nom de «airlay ». Ce procédé consiste à former une nappe de matériau non tissé en dispersant le mélange dans un courant d'air de forte vélocité, et en déposant le mélange transporté par le courant d'air dans une chambre. Le courant d'air peut être créé par une surpression en amont de la chambre ou par une dépression en aval de la chambre.
A la sortie de l'étape de formation, les matériaux constituant la nappe ne sont pas encore liés entre eux et sont disposés en vrac sur un tapis.
A l'étape de consolidation, la nappe de matériau non tissé est consolidée. Cette consolidation est effectuée par un traitement thermique. La nappe de matériaux non consolidée est chauffée dans un four, par exemple à une température de l'ordre de 180 °C. Le traitement thermique provoque la fusion partielle du mélange de fibres bi- composantes, ce qui contribue à lier entre eux les différents composants du mélange (fibres textiles, latex, polyuréthane).
Ce traitement thermique provoque aussi l'élimination de certains composés chimiques, par exemple les COV et le formaldéhyde. Ces composés peuvent être décomposés thermiquement, ou être libérés sous forme gazeuse.
De manière concomitante à l'opération de traitement thermique, il est possible de laminer une couche de revêtement sur la nappe de matériaux.
Après l'étape de traitement thermique, la nappe peut passe à une étape de calandrage et à une étape de découpe, pour former des pièces de dimensions adaptées à leur utilisation finale.
Dans le premier exemple de réalisation, le produit fini est une nappe d'un matériau de type non tissé, d'épaisseur comprise entre 5 et 20mm. La masse volumique est typique comprise entre 20 et 60 kg/m3, de préférence entre 30 et 50 kg/m3, et vaut par exemple 40 kg/m3.
Le mélange utilisé pour former la nappe comprend dans ce cas, en poids :
- entre 60% et 90% de mousse de polyuréthane, de préférence entre 70% et 85% de mousse de polyuréthane, et typiquement entre 80% et 85% de mousse de
polyuréthane ;
- entre 2% et 15% de fibres textiles, de préférence entre 3% et 10% de fibres textiles, et par exemple entre 4% et 8% de fibres textiles ; et - entre 5% et 20% du mélange de fibres bi-composantes, de préférence entre 5% et 15% du mélange de fibres bi-composantes, par exemple entre 8 et 12% du mélange de fibres bi-composantes.
Le produit fini, à savoir la nappe consolidée, sans les éventuels revêtements laminés, présente sensiblement la même composition massique.
Par exemple, la nappe consolidée comprend, en poids, 84% de mousse de polyuréthane, 6% de fibres textiles, et 10% de mélange de fibres bi-composantes.
Dans le second exemple de réalisation, le produit fini est une nappe d'un matériau de type non tissé, d'épaisseur comprise entre 20 et 50mm. La masse volumique de la nappe est comprise entre 25 et 65 kg/m3, de préférence entre 55 et 65 kg/m3, et vaut typiquement 46 kg/m3.
Le mélange comprend pour cet exemple de réalisation, en poids :
- entre 45% et 75% de mousse de polyuréthane, de préférence entre 55% et 75% de mousse de polyuréthane, par exemple entre 65% et 70% de mousse de polyuréthane ;
- entre 5% et 25% de latex, de préférence entre 10% et 20% de latex, par exemple entre 13% et 17% de latex ;
- entre 1 % et 10% de fibres textiles, de préférence entre 2% et 7% de fibres textiles, par exemple entre 3% et 5% de fibres textiles ; et
- entre 5% et 25% du mélange de fibres bi-composantes, de préférence entre 10% et 20% du mélange de fibres bi-composantes, par exemple entre 13% et 17% du mélange de fibres bi-composantes.
Dans le troisième exemple de réalisation, le produit fini est une nappe d'un matériau de type non tissé, d'épaisseur supérieure à 50mm.
La masse volumique de la nappe est comprise entre 40 et 80kg/m3, de préférence entre 50 et 70kg/m3, et vaut typiquement 60 kg/m3.
Le mélange comprend pour cet exemple de réalisation, en poids :
- entre 35% et 65% de mousse de polyuréthane, de préférence entre 45% et 60% de mousse de polyuréthane, par exemple entre 50% et 55% de mousse de polyuréthane ;
- entre 15% et 35% de latex, de préférence entre 20% et 30% de latex, par exemple entre 22% et 27% de latex ;
- entre 1 % et 8% de fibres textiles, de préférence entre 2% et 6% de fibres textiles, par exemple entre 2% et 4% de fibres textiles ; et
- entre 10% et 30% du mélange de fibres bi-composantes, de préférence entre 15% et 25% du mélange de fibres bi-composantes, par exemple entre 17% et 22% du mélange de fibres bi-composantes. La première couche 3 comporte un talon 17 couvrant la tranche 19 de la seconde couche 5. Ce talon 17 est venu de moulage avec le reste de la première couche. La couche intermédiaire 7 se prolonge entre le talon 17 et la tranche 19, et solidarise le talon 17 à la seconde couche 5 au niveau de la tranche 19.
Le talon 17 s'étend sur toute la périphérie de la seconde couche 5. En variante, il s'étend seulement sur une fraction de la périphérie de la seconde couche, par exemple sur un seul côté.
La figure 3 représente un autre élément 1 destiné à constituer l'âme d'un matelas. Seuls les points par lesquels cet autre élément diffère de celui de la figure 1 seront détaillés ci-dessous. Les éléments identiques ou assurant la même fonction seront désignés par les mêmes références que sur la figure 1 .
La seconde couche 5 est en une mousse de polyuréthane. La première couche 3 est en latex.
La seconde couche 5 comporte un talon 21 , fixé à la tranche 23 de la première couche par la couche intermédiaire 7. Le talon 21 est venu de matière avec le reste de la seconde couche 5. Il s'étend sur toute la périphérie de la première couche 3.
Plus précisément, la seconde couche 5 comporte une partie principale sensiblement plane 25, le talon 21 faisant saillie d'un côté de la partie 25 et entourant celle-ci. La partie plane 25 et le talon 21 définissent donc ensemble une cuvette à l'intérieur de laquelle est versé le latex liquide à l'étape de moulage.
La figure 4 représente un autre élément 1 destiné à constituer l'âme d'un matelas. Seuls les points par lesquels cet autre élément diffère de celui de la figure 1 seront détaillés ci-dessous. Les éléments identiques ou assurant la même fonction seront désignés par les mêmes références que sur la figure 1 .
La première couche 3 est en une mousse de polyuréthane. La seconde couche 5 est en latex. Une grille 27 souple est placée entre les première et seconde couches 3, 5 au niveau de la couche intermédiaire 7. Elle s'étend parallèlement aux première et seconde couches 3, 5, et à la couche intermédiaire 7. Elle est noyée dans la première couche 3, et s'étend pratiquement au niveau de la zone 13.
La grille 27 est en polymère de type PVC et présente des ouvertures carrées, chacune de 0,01 mm2.
Par exemple, la grille 27 présente une première zone 29, relativement plus rigide, et une seconde zone 31 , relativement moins rigide que la première zone 29.
La figure 5 représente un autre élément 1 destiné à constituer l'âme d'un matelas. Seuls les points par lesquels cet autre élément diffère de celui de la figure 4 seront détaillés ci-dessous. Les éléments identiques ou assurant la même fonction seront désignés par les mêmes références que sur la figure 4.
La grille 27 comprend une première zone 33 présentant une première porosité, et une seconde zone 35 présentant une seconde porosité supérieure à la première. La seconde couche 5 présente un grand nombre d'alvéoles 37, débouchantes vers la couche intermédiaire 7 et fermées vers la grande face 1 1 . La seconde porosité est choisie pour que, au moment du moulage de la première couche 3, la mousse de polyuréthane puisse pénétrer et remplir les alvéoles 37. Ainsi, la seconde couche 5 comportant au droit de la seconde zone 35 des alvéoles 37 remplies par le premier matériau. En revanche, la première porosité est choisie pour que, au moment du moulage de la première couche 3, la mousse de polyuréthane ne puisse pas pénétrer et remplir les alvéoles 37. Ainsi, la seconde couche 5 comportant au droit de la première zone 33 des alvéoles 37 remplies d'air. L'élément 1 est plus souple au niveau de la première zone que de la seconde.
La figure 6 illustre un matelas 40 conforme à l'invention. Il comporte un élément 1 (non visible) de forme parallélépipédique, enveloppé dans une enveloppe textile 41 .
Le procédé de fabrication de l'élément 1 de la figure 1 va maintenant être décrit, en référence aux figures 7 à 10.
Le procédé comprend les étapes suivantes :
- fabriquer la seconde couche 5;
- surmouler la première couche 3 sur la seconde couche 5.
La première étape est illustrée sur la Figure 7. La seconde couche 5 est fabriquée en obtenant un bloc 43 par expansion libre d'une mousse de polyuréthane et en découpant ladite seconde couche 5 dans le bloc 43.
Un précurseur de mousse 45 est déposé de manière continue sur une bande transporteuse 47, par une tête 49. Le précurseur de mousse est entraîné par la bande et subi en même temps une expansion, dite libre car la mousse n'est pas expansée dans un moule. Après quelques mètres de déplacement, l'expansion est terminée, la mousse formant alors un bloc 43 continu. Plusieurs secondes couches 5 sont découpées dans un même tronçon du bloc, comme illustré sur la figure 7. Ces couches 5 sont superposées.
La seconde couche 5 est ensuite placée dans le fond d'un moule 51 (figure 9). Ce fond présente, en section horizontale, sensiblement la forme de la seconde couche 5. Il est à noter que, pour créer un talon tel que le talon 17 de la figure 2, on choisit un moule de section horizontale plus grande, de telle sorte qu'un espace subsiste entre la paroi verticale du moule et la seconde couche. Un précurseur de mousse liquide 53 est ensuite versé dans le moule, sur la grande face 55 de la seconde couche 5. Un couvercle 57 est ensuite placé sur le moule, de manière à fermer celui-ci. Il est verrouillé au moule 51 .
L'expansion de la mousse destinée à former la première couche 3 est exothermique. La mousse pénètre dans les pores de la grande face 55, de telle sorte qu'il y a interpénétration des matériaux des première et seconde couches 3 et 5. Cette interpénétration permet l'accrochage des deux couches l'une à l'autre. Cet accrochage est particulièrement fort, du fait que la température dans le moule peut atteindre 140 ^. A cette température, les matériaux constituant les deux couches fondent partiellement et se mélangent.
Par ailleurs, la chaleur dégagée par l'expansion de la mousse provoque la vaporisation de l'eau contenue dans le précurseur de mousse. La vapeur d'eau est partiellement stockée dans les pores de la seconde couche, qui forment un vase d'expansion pour la vapeur. Une autre partie de la vapeur s'échappe par des évents 59, prévus sur le moule ou le couvercle.
Quand la première couche 3 est en latex, le procédé est sensiblement le même. Toutefois, le latex ne subit pas une expansion volumique exothermique à l'étape de moulage. Par ailleurs, le latex doit être cuit dans le moule. Il est par exemple maintenu en température dans une étuve contenant de la vapeur d'eau.

Claims

REVENDICATIONS
1 .- Elément de confort et de soutien utilisé pour l'ameublement, notamment un matelas ou un coussin de siège, cet élément (1 ) comprenant :
- une première couche (3) d'un premier matériau poreux ;
- une seconde couche (5) d'un second matériau poreux recouverte par la première couche (3);
les première et seconde couches (3, 5) étant fixées l'une à l'autre par interpénétration des premier et second matériaux poreux au sein d'une couche intermédiaire (7) s'étendant entre les première et seconde couches (3, 5).
2.- Elément selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le second matériau est soit composé d'une matière alvéolaire souple de type mousse de polyuréthane ou d'un latex, soit composé d'un matériau recyclé comprenant au moins 30% de polyuréthane et/ou de latex.
3. - Elément selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier matériau est composé en totalité d'une matière alvéolaire souple de type mousse de polyuréthane ou d'un latex.
4. - Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une grille souple (27) au niveau de la couche intermédiaire (7).
5. - Elément selon la revendication 4, caractérisé en ce que la grille (27) comprend une première zone (33) présentant une première porosité, et une seconde zone (35) présentant une seconde porosité supérieure à la première, la seconde couche (5) comportant au droit de la seconde zone (35) des alvéoles (37) remplies par le premier matériau.
6. - Elément selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que la grille (27) comprend une première zone (29) présentant une première rigidité, et une seconde zone (31 ) présentant une seconde rigidité différente de la première.
7. - Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde couche (5) est un mélange comportant une quantité prédéterminée d'un matériau broyé et une quantité prédéterminée de composants thermofusibles.
8.- Elément selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau broyé comporte au moins l'un d'une mousse de polyuréthane, d'un latex.
9.- Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un de la première ou seconde couche (3, 5) comprend un talon (17, 21 ) fixé à une tranche (19, 23) de l'autre de la première ou seconde couche (3, 5).
10.- Matelas (40) comprenant un élément (1 ) selon l'une quelconques des revendications précédentes.
1 1 .- Procédé de fabrication d'un élément selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- fabriquer la seconde couche (5);
- surmouler la première couche (3) sur la seconde couche (5).
12.- Procédé selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que la seconde couche
(5) est fabriquée en obtenant un bloc (43) par expansion libre d'une mousse de polyuréthane et en découpant ladite seconde couche (5) dans le bloc (43).
13. Procédé selon la revendication 1 1 ou 12, caractérisé en ce que la première couche (3) est en une mousse de polyuréthane, la seconde couche (5) présentant une porosité adaptée pour que la seconde couche (5) fasse office de vase d'expansion pour des gaz générés au moment de l'expansion de la mousse de polyuréthane.
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