WO2024008818A1 - Midsole for shoe - Google Patents

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WO2024008818A1
WO2024008818A1 PCT/EP2023/068598 EP2023068598W WO2024008818A1 WO 2024008818 A1 WO2024008818 A1 WO 2024008818A1 EP 2023068598 W EP2023068598 W EP 2023068598W WO 2024008818 A1 WO2024008818 A1 WO 2024008818A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
copolymer
dimensional structure
sole
shoe sole
intermediate shoe
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/068598
Other languages
French (fr)
Inventor
Enrick BOISDUR
David Gonzalez
Original Assignee
Cockcinel
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cockcinel filed Critical Cockcinel
Publication of WO2024008818A1 publication Critical patent/WO2024008818A1/en

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A43FOOTWEAR
    • A43BCHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B13/00Soles; Sole-and-heel integral units
    • A43B13/02Soles; Sole-and-heel integral units characterised by the material
    • A43B13/12Soles with several layers of different materials
    • A43B13/125Soles with several layers of different materials characterised by the midsole or middle layer
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A43FOOTWEAR
    • A43BCHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B13/00Soles; Sole-and-heel integral units
    • A43B13/14Soles; Sole-and-heel integral units characterised by the constructive form
    • A43B13/18Resilient soles
    • A43B13/187Resiliency achieved by the features of the material, e.g. foam, non liquid materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D35/00Producing footwear
    • B29D35/0009Producing footwear by injection moulding; Apparatus therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D35/00Producing footwear
    • B29D35/12Producing parts thereof, e.g. soles, heels, uppers, by a moulding technique
    • B29D35/122Soles

Definitions

  • the present invention relates to the field of soles and midsoles (in English “midsole”) of shoes.
  • patent application WO2019178154A1 is known in the state of the art describing various foams and foam components, in particular foam components for footwear and sports equipment.
  • the articles include a composition having a foam structure, the composition comprising a thermoplastic copolyester elastomer comprising: (a) a plurality of first segments, each first segment being derived from a dihydroxy-terminated polydiol; (b) a plurality of second segments, each second segment being derived from a diol; and (c) a plurality of third segments, each third segment being derived from an aromatic dicarboxylic acid.
  • This document also relates to methods of manufacturing the compositions and foams, as well as methods of manufacturing an article of footwear comprising at least one of the foam components.
  • the foams and foam components may be manufactured by extrusion or injection molding to foam the polymer composition, or by extrusion or injection molding to foam the polymer composition followed by compression molding of the foam.
  • Patent application WO2017006273 describes another system for molding a vulcanized foam rubber sole for shoes, comprising the phases consisting of preparing a rubber in the form of a strip, preform and/or granules, mixing said rubber inside it. 'a loading and mixing chamber, prepare a mold for molding a shoe sole, said mold defining a molding chamber in counter-shape with respect to a shoe sole, transport the mixed material inside said molding chamber and molding the shoe sole inside the molding chamber, removing the shoe sole from said mold.
  • the rubber comprises a foaming agent capable of generating an expansion of the material inside the molding chamber during molding, so as to uniformly fill said molding chamber with the foam rubber; furthermore, the method includes the phase of vulcanization of the foam material inside the molding chamber.
  • Patent CN111150173 describes a shock-absorbing sole and shock-absorbing shoes, which are characterized in that they include dilatant components.
  • the cushioning insole and cushioning shoes have good cushioning performance because the sole contains the dilating assembly, greater impact force can be absorbed in the movement process, discomfort or discomfort. Damages that may occur in the process of movement of a human body are effectively reduced, and the defect that the cushioning effect of existing cushioning shoes (soles) is poor is overcome.
  • Patent application US2019039309 relates to the printing of materials, using three-dimensional printing and other printing techniques, including the use of one or more mixing nozzles, and/or remote control. multiple axes on the translation and/or rotation of the print head or the substrate on which materials are printed.
  • a material may be prepared by extruding a material through a print head including a nozzle, such as a microfluidic printing nozzle, which may be used to mix materials therein. of the nozzle and to direct the product thus obtained onto a substrate.
  • the print head and/or substrate may be configured to be translated and/or rotated, for example, using a computer or other control device, to control the deposition of material onto the substrate.
  • the solutions proposed in the prior art are generally of the two-component type with a rigid skin containing a compressible foam.
  • the result is a sole inside which the materials work partly in shear and in compression, which causes accelerated aging during use.
  • the orientation of the local elastic modulus is isotropic and leads to an uncontrolled deformation of the shape of the sole.
  • compositions used to make these foamed articles include additives for different functions such as foaming, anti-ozone, anti-UV, stiffening, fatigue resistance, softening, etc.
  • the invention concerns, in its most general sense, an intermediate sole of
  • intermediate shoe formed by a three-dimensional structure formed by an expanded polymer to form closed cavities, characterized in that said copolymer is a single copolymer for the entirety of said three-dimensional structure, and has a density continuously decreasing in a direction perpendicular to a surface median transverse reference surface, and in that said three-dimensional structure has a plurality of interior walls extending between two opposite surfaces in directions predominantly inclined at an angle between 2° and 30° relative to said median transverse reference surface and preferably from 2° to 20°.
  • single copolymer we mean a material formed by a single type of macromolecule constituted by two or more kinds of monomer units, excluding mixtures of copolymers.
  • said increasing local density varies continuously between a maximum value at the exterior surfaces, and a minimum value at the heart of said sole at the level of said median transverse reference surface.
  • local density is meant the average density in a representative elementary volume D V that is statistically homogeneous with regard to the rate and section of the cavities resulting from foaming.
  • This volume D V must contain sufficient cavities to be representative of the microstructure.
  • the medium will be said to be homogeneous, or more precisely statistically homogeneous if the neighborhoods D V at the same distance from the median transverse reference surface measured along an axis normal to said median transverse reference surface and passing through D V are similar or statistically indistinguishable ( in other words, same “number” of cavities, same average shape of the cavities).
  • the volume D V is therefore an elementary volume representative of the expanded material. It is small enough compared to the thickness of the three-dimensional structure in order to be able to establish the differential calculation rules and verify that on a sliding window along a normal to the median transverse reference surface, the value of D V is continuously increasing in the direction of said reference median transverse surface and does not present a singular value.
  • said single copolymer has a density of between 0.9 and 1.15.
  • said three-dimensional structure has a continuously increasing local density between a value between 0.15 and 0.8 at the level of the transverse surfaces, and a minimum value at the heart of said sole at the level of said median transverse reference surface.
  • the values are determined according to the intended use.
  • said single copolymer has a resilience greater than 65% and a maximum deformation greater than 450%.
  • said single copolymer is a polyester-polyether copolymer.
  • said single copolymer is a polyether/polyether copolymer
  • the invention also relates to a method of manufacturing a sole mentioned above, characterized in that an expanded polymer is prepared in an extrusion chamber extended by a mixing chamber opening into a mold via of a controlled valve, the method comprising an injection step at a flow rate greater than that of the supply of said mixing chamber, by at least one injection point configured to ensure the supply of the mold according to a flow presenting a main propagation direction in said transverse middle surface.
  • the carbon fiber plate (1) is optional. It extends over the entire length to increase the longitudinal bending rigidity of the shoe.
  • the carbon fiber plate (1) stiffens the metatarsophalangeal joint and acts as a lever to reduce the work rate at the ankle
  • the midsole (2, 3) is made of “PEBAX” foam (registered trademark) for recent sports shoes.
  • PEBAX is a polyamide block elastomer (PEBA) commonly used as a rigid plastic in the outsoles of shoes. When made from foam, it has two advantages over traditional ethylene-vinyl acetate (EVA) or thermoplastic polyurethane (TPU) midsoles.
  • EVA ethylene-vinyl acetate
  • TPU thermoplastic polyurethane
  • the invention relates to the structure of the midsoles (2, 3) and its manufacturing method, as well as to the production of a shoe including all of the flexible components, namely the footwear body (4), the midsoles (2, 3) and the elements of the lower sole (5, 6), and any additional parts such as the interlayer fabrics in a single polymer to allow recycling without dismantling for the separation of the different parts of the shoe.
  • the midsole (2, 3) consists of a microstructured body of polymer and preferably a polyester-polyether copolymer or a polyether-polyether copolymer or a polyester-polyester copolymer.
  • the foamed bodies formed of solidified polymer in the form of microbubbles, with a spongy and elastic consistency, formed of a cluster of bubbles separated by isotropic solid walls, and the microstructured body according to the invention, where the solid polymer forms a matrix with a continuously variable distribution of microcavities from the outer surface to the center, these microcavities having a size also continuously varying from the outer surface to the center.
  • the polymer matrix has preferential planes where the walls separating the microcavities form walls oriented not only along the transverse plane, but with an inclination ensuring the restitution of forces in the direction of travel, with an inclination of 2° to 30° relative to the transverse plane.
  • the solid parts delimited by the microcavities define walls inclined with respect to the transverse planes, these walls being mainly inclined at an angle of between 2° and 30°, and advantageously 2° and 20° with respect to said median transverse reference surface. These orientations can be observed by a transverse section plane along the longitudinal axis.
  • a fine, half-spherical indenter is mounted on the moving part of the machine on the sensor line.
  • the tested sample is placed on a support plate that can be rotated from 0° to 60° relative to the ground.
  • the observation of the round-trip force curves differ between a moment where the shoe is vertical and a moment where the shoe is vertical on the way out and inclined on the way back.
  • a test condition is for example, a speed of 20mm/min with a desired crush of 50 kg regulated then a relaxation at the initial point of initial displacement of the test.
  • the microstructured body has cavities whose average size is not constant but evolves increasingly from the surface of the midsole to reach the maximum section in the central part of the midsole (2, 3) with a density gradient decreasing towards the center of the intermediate sole, and a preferential orientation of the walls of the closed cells in transverse planes so as to form anisotropic flexible stiffeners oriented according to the direction of the forces.
  • the sole according to the invention is manufactured with equipment illustrated by the .
  • the aim of the process is to form a body not like a foam with final properties imposed by the means of obtaining it, but like a plastic matrix with initial properties which we will seek to lighten by adding CO 2 gas. or N 2 in supercritical conditions by a “MUCELL” type process (registered trademark).
  • MUCELL type process
  • the “MUCELL” process allows the formation of very small cells, from 5 to 50 micrometers in diameter.
  • the general principle is described in patent US5516067 describing a process for producing an expanded semi-crystalline polymer material containing uniform closed-cell microcellular voids, comprising the steps, carried out in the following order, consisting of:
  • micro cellular foam produced using this “MUCELL” (registered trademark) process invented at MIT is a polymer foam with cell sizes less than about 100 micrometers ( ⁇ m) and ideally in the range of about 5 to about 25 ⁇ m. These void diameters appear to be small enough to improve or at least maintain the mechanical properties of the parent polymer.
  • carbon dioxide plays the role of expanding agent. Injected in the liquid state, it dissolves in the material before being transformed by sublimation upon arriving in the injection mold, resulting in a weight gain of 10 to 30% depending on the material and the part. These bubbles inside the matrix are delimited by walls which constitute, in a way, the inclined walls of the body of the sole.
  • the matrix is preferably made of thermoplastic, with an elastomeric character, selected from Polyether/polyester or polyester/polyester or Polyether/polyether copolymers, and more particularly made up of ether-ester block copolymer COPE (Copolyester Thermoplastic Elastomers)
  • the matrix includes additives where necessary to ensure protection against UV, O3, humidity, alkaline and/or salty environment aging.
  • the matrix is judiciously selected by those skilled in the art to ensure increased resistance to external attacks due to its intrinsic chemical properties such as: UV, O3, humidity, alkaline and/or salty environment.
  • the resilience expressed as a percentage of an elastomer subjected to periodic forces is equal, according to the ASTM standard, to the ratio of the energy restored after deformation, to the energy supplied to deform the elastomer.
  • a schematic representation of a system for forming a microstructured cell from crystalline polymers is illustrated by the . It comprises equipment formed by a cylindrical body (20) defining a supply chamber (21) and an injection chamber (22) separated by a transverse piston (23).
  • An extruder screw (30) is loaded with polymer pellets from a feed hopper (40). These pellets are heated to a temperature above their melting point and forced through the extrusion chamber (21) by the screw (30). The molten polymer is forced by the extrusion screw (30) into an injection chamber (22) opening into an injection die (24) the outlet is closed by a valve (25).
  • the melting screw (30) has temperatures regulated by zone according to an increasing gradient from the supply (40) towards the injection point (23).
  • the body (20) has a feed conduit (45), through which high pressure gas can be injected into the molten polymer entrained by the screw (30) to enable interaction between the polymer and the gas at the same time.
  • a feed conduit (45) through which high pressure gas can be injected into the molten polymer entrained by the screw (30) to enable interaction between the polymer and the gas at the same time.
  • polymer/gas interface At this interface, the gas dissolves in the polymer liquid.
  • the polymer is then compressed in the injection chamber (22) where it homogenizes and cools to stop foaming.
  • the gas is injected at a pressure between 2.5 and 100MPa.
  • the injection press can be hydraulic or electric and horizontal or vertical.
  • the screw (30) When the compression chamber (22) is filled, the screw (30) is no longer moved in pure rotation but in translation to inject the contents of the compression chamber (22) into the mold (50), by one or more injectors (24) opening into a central surface (51) of the mold (50).
  • the injection of the polymer material into the mold (50) produces a transverse progression front, progressing in the longitudinal direction of the sole to be molded, with a pressure gradient on either side of the injection axis ( 41).
  • the injection front is not a transverse plane but a convex surface presenting tangents, at the level of the walls of the mold, slightly inclined, which leads to preferential structuring axes which are not completely transverse, but have a component longitudinal.
  • the mold (50) is machined from a metal with an anti-scratch and smooth surface treatment obtained by milling and grinding or by dipping bath or by surface treatment.
  • the mold will have a surface appearance to obtain textured parts (shot blasting, laser, sandblasting, acid attack, etc.)
  • the mold (50) is thermostatically controlled, and maintained at a lower temperature at least 130°C colder than the hottest point of the feed screw (30).
  • the rear part of the body (20) where the polymer granules are introduced has a temperature between 160 and 180 °C.
  • the temperature increases slightly to reach between 170° and 190°C then, at the level of the injection chamber (22), a temperature of 180°C to 200°C.
  • the temperature is 190°C to 210°C.
  • the mold (50) is maintained at a significantly lower temperature, of the order of 20°C to 50°C.

Abstract

The present invention relates to a shoe midsole (2, 3), formed by a three-dimensional structure formed by a polymer expanded to form closed cavities, characterized in that the copolymer is a single copolymer for the entirety of the three-dimensional structure, and has a density decreasing continuously in a direction perpendicular to a reference median transverse surface, and in that the three-dimensional structure has a plurality of inner walls extending between two opposite surfaces in directions predominantly inclined at an angle of between 2° and 30°, preferably between 2° and 20°, to the reference median transverse surface.

Description

SEMELLE INTERMEDIAIRE POUR CHAUSSUREMIDSOLE FOR SHOE Domaine de l’inventionField of the invention
La présente invention concerne le domaine des semelles et des semelles intermédiaires (en anglais « midsole ») de chaussures.The present invention relates to the field of soles and midsoles (in English “midsole”) of shoes.
Les années 1970 ont vu l’explosion du succès de la course à pied auprès du grand public. Sport jusque-là pratiqué majoritairement par une élite de coureurs de bon niveau, la discipline a vu arriver de nombreux coureurs avec des niveaux d’entraînement et de pratique très divers. Cette affluence de nouveaux pratiquants s’est accompagnée d’une augmentation du nombre de blessures liées à la pratique. Le focus des équipementiers sportifs de l’époque a alors évolué : historiquement très concentrés sur la création de chaussures visant une performance maximale, les fabricants ont commencé à apporter de plus en plus d’attention au confort et à la protection du coureur dans leurs nouveaux modèles. Bien que la course à une mousse révolutionnaire ait véritablement commencé en 2013 pour répondre aux attentes des athlètes sur la durabilité, la résilience et le rebond avec la première chaussure équipée du «BOOST» (marque déposée) d’»ADIDAS» (marque déposée), et les performances reconnues de « NIKE» (marque déposée ont changé la donne, par une technologie d’amortissement en mousse polyuréthane thermoplastique TPU ou le Polyéther bloc amide (PEBA) conçue pour restituer un maximum d’énergie.The 1970s saw the explosion of running success among the general public. A sport previously practiced mainly by an elite of good-level runners, the discipline has seen the arrival of numerous runners with very diverse levels of training and practice. This influx of new practitioners has been accompanied by an increase in the number of injuries linked to the practice. The focus of sports equipment manufacturers of the time then evolved: historically very focused on the creation of shoes aimed at maximum performance, manufacturers began to pay more and more attention to the comfort and protection of the runner in their new models. Although the race for revolutionary foam began in earnest in 2013 to meet athletes' expectations for durability, resilience and rebound with the first shoe equipped with "ADIDAS" (registered trademark) "BOOST" (registered trademark) , and the recognized performance of “NIKE” (registered trademark) has changed the game, with cushioning technology in thermoplastic polyurethane TPU foam or Polyether amide block (PEBA) designed to restore maximum energy.
Le développement de semelles a aussi porté sur l’utilisation de mousses expansées utilisant la technique consistant à injecter dans un moule un mélange de copolymère et d'agent de moussage chimique l'azote moléculaire N2, le dioxyde de carbone CO2, se trouvent sous forme de gaz.The development of soles also focused on the use of expanded foams using the technique consisting of injecting into a mold a mixture of copolymer and chemical foaming agent molecular nitrogen N2, carbon dioxide CO2, are found in the form gas.
Etat de la techniqueState of the art
On connaît notamment dans l’état de la technique la demande de brevet WO2019178154A1 décrivant diverses mousses et composants en mousse, notamment des composants en mousse pour des articles chaussants et des équipements de sport. Les articles comprennent une composition ayant une structure de mousse, la composition comprenant un élastomère de copolyester thermoplastique comprenant : (a) une pluralité de premiers segments, chaque premier segment étant dérivé d'un polydiol à terminaison dihydroxy; (b) une pluralité de deuxièmes segments, chaque deuxième segment étant dérivé d'un diol; et (c) une pluralité de troisièmes segments, chaque troisième segment étant dérivé d'un acide dicarboxylique aromatique. Ce document concerne également des procédés de fabrication des compositions et des mousses, ainsi que des procédés de fabrication d'un article chaussant comprenant au moins l'un des composants de mousse. Dans certains aspects, les mousses et les composants de mousse peuvent être fabriqués par extrusion ou moulage par injection pour mousser la composition polymère, ou par extrusion ou moulage par injection pour mousser la composition polymère suivie d'un moulage par compression de la mousse. In particular, patent application WO2019178154A1 is known in the state of the art describing various foams and foam components, in particular foam components for footwear and sports equipment. The articles include a composition having a foam structure, the composition comprising a thermoplastic copolyester elastomer comprising: (a) a plurality of first segments, each first segment being derived from a dihydroxy-terminated polydiol; (b) a plurality of second segments, each second segment being derived from a diol; and (c) a plurality of third segments, each third segment being derived from an aromatic dicarboxylic acid. This document also relates to methods of manufacturing the compositions and foams, as well as methods of manufacturing an article of footwear comprising at least one of the foam components. In some aspects, the foams and foam components may be manufactured by extrusion or injection molding to foam the polymer composition, or by extrusion or injection molding to foam the polymer composition followed by compression molding of the foam.
La demande de brevet WO2017006273 décrit un autre système de moulage d'une semelle en caoutchouc mousse vulcanisé pour chaussure, comprenant les phases consistant à préparer un caoutchouc sous la forme de bande, préforme et/ou granules, mélanger ledit caoutchouc à l'intérieur d'une chambre de chargement et de mélange, préparer un moule pour le moulage d'une semelle de chaussure, ledit moule définissant une chambre de moulage en contre-forme par rapport à une semelle de chaussure, transporter le matériau mélangé à l'intérieur de ladite chambre de moulage et mouler la semelle de chaussure à l'intérieur de la chambre de moulage, retirer la semelle de chaussure dudit moule. Avantageusement, le caoutchouc comprend un agent moussant capable de générer une expansion du matériau à l'intérieur de la chambre de moulage pendant le moulage, de façon à remplir uniformément ladite chambre de moulage avec le caoutchouc mousse ; en outre, le procédé comprend la phase de vulcanisation du matériau de mousse à l'intérieur de la chambre de moulage.Patent application WO2017006273 describes another system for molding a vulcanized foam rubber sole for shoes, comprising the phases consisting of preparing a rubber in the form of a strip, preform and/or granules, mixing said rubber inside it. 'a loading and mixing chamber, prepare a mold for molding a shoe sole, said mold defining a molding chamber in counter-shape with respect to a shoe sole, transport the mixed material inside said molding chamber and molding the shoe sole inside the molding chamber, removing the shoe sole from said mold. Advantageously, the rubber comprises a foaming agent capable of generating an expansion of the material inside the molding chamber during molding, so as to uniformly fill said molding chamber with the foam rubber; furthermore, the method includes the phase of vulcanization of the foam material inside the molding chamber.
On connaît aussi la demande de brevet US2018345575 qui propose un procédé de fabrication additive consistant à augmenter la température d'une pluralité de particules de mousse au moyen d'un rayonnement actinique dans des conditions efficaces pour fusionner une partie de la pluralité de particules de mousse comprenant au moins un élastomère thermoplastique. L'augmentation de la température des particules de mousse peut être réalisée une fois ou à plusieurs reprises. Ces procédés peuvent être mis en œuvre pour fabriquer des articles présentant des sous-zones dont les degrés de fusion diffèrent entre les particules de mousse, ce qui permet d'obtenir des sous-zones présentant des propriétés différentes, telles que la densité, la résilience et/ou le module de flexion.We also know the patent application US2018345575 which proposes an additive manufacturing process consisting of increasing the temperature of a plurality of foam particles by means of actinic radiation under conditions effective for fusing a part of the plurality of foam particles comprising at least one thermoplastic elastomer. Increasing the temperature of the foam particles can be done once or repeatedly. These methods can be implemented to manufacture articles having sub-areas having differing degrees of fusion between foam particles, resulting in sub-areas having different properties, such as density, resilience. and/or the flexural modulus.
Le brevet CN111150173 décrit une semelle absorbant les chocs et des chaussures absorbant les chocs, qui sont caractérisées en ce qu'elles comprennent des composants dilatants. La semelle d'amortissement et les chaussures d'amortissement ont de bonnes performances d'amortissement du fait que la semelle contient l'ensemble dilatant, une plus grande force d'impact peut être absorbée dans le processus de mouvement, l'inconfort ou les dommages pouvant survenir dans le processus de mouvement d'un corps humain sont efficacement réduits, et le défaut selon lequel l'effet d'amortissement des chaussures (semelles) d'amortissement existantes est médiocre est surmonté.Patent CN111150173 describes a shock-absorbing sole and shock-absorbing shoes, which are characterized in that they include dilatant components. The cushioning insole and cushioning shoes have good cushioning performance because the sole contains the dilating assembly, greater impact force can be absorbed in the movement process, discomfort or discomfort. Damages that may occur in the process of movement of a human body are effectively reduced, and the defect that the cushioning effect of existing cushioning shoes (soles) is poor is overcome.
La demande de brevet US2019039309 concerne l'impression de matériaux, à l'aide d'une impression tridimensionnelle et d'autres techniques d'impression, comprenant l'utilisation d'une ou de plusieurs buses de mélange, et/ou une commande à axes multiples sur la translation et/ou la rotation de la tête d'impression ou du substrat sur lequel des matériaux sont imprimés. Dans certains modes de réalisation, un matériau peut être préparé par extrusion d'un matériau à travers une tête d'impression comprenant une buse, telle qu'une buse d'impression microfluidique, qui peut être utilisée pour mélanger des matériaux à l'intérieur de la buse et pour diriger le produit ainsi obtenu sur un substrat. La tête d'impression et/ou le substrat peuvent être configurés pour être translatés et/ou tournés, par exemple, à l'aide d'un ordinateur ou d'un autre dispositif de commande, afin de commander le dépôt de matériau sur le substrat.Patent application US2019039309 relates to the printing of materials, using three-dimensional printing and other printing techniques, including the use of one or more mixing nozzles, and/or remote control. multiple axes on the translation and/or rotation of the print head or the substrate on which materials are printed. In some embodiments, a material may be prepared by extruding a material through a print head including a nozzle, such as a microfluidic printing nozzle, which may be used to mix materials therein. of the nozzle and to direct the product thus obtained onto a substrate. The print head and/or substrate may be configured to be translated and/or rotated, for example, using a computer or other control device, to control the deposition of material onto the substrate.
Inconvénients de l’art antérieurDisadvantages of the prior art
Les solutions proposées dans l’art antérieur sont généralement de type bi composant avec une peau rigide renfermant une mousse compressible. Il en résulte une semelle à l’intérieur de laquelle les matériaux travaillent en partie en cisaillement et en compression, ce qui provoque un vieillissement accéléré lors de l’utilisation. Par ailleurs, l’orientation du module d’élasticité locale est isotrope est conduit à une déformation non contrôlée de la forme de la semelle. The solutions proposed in the prior art are generally of the two-component type with a rigid skin containing a compressible foam. The result is a sole inside which the materials work partly in shear and in compression, which causes accelerated aging during use. Furthermore, the orientation of the local elastic modulus is isotropic and leads to an uncontrolled deformation of the shape of the sole.
Les solutions utilisant le polymère polyéther bloc amide PEBA ou le TPU ne sont pas satisfaisantes en raison d’un mauvais vieillissement notamment en flexion et compression et de leur caractère très hydrophile.Solutions using the polyether amide block polymer PEBA or TPU are not satisfactory due to poor aging, particularly in flexion and compression, and their very hydrophilic nature.
Ces solutions nécessitent par ailleurs une liaison avec les autres éléments de la chaussure par collage ou soudure, ce qui introduit des inhomogénéités et des zones fragiles.These solutions also require a connection with the other elements of the shoe by gluing or welding, which introduces inhomogeneities and fragile areas.
Enfin, l’utilisation de différents matériaux, notamment ceux à base d’EVA rend la semelle difficilement recyclable car souvent il s’agit de composition avec plus de 2 ingrédients et parfois vulcanisé. Finally, the use of different materials, in particular those based on EVA, makes the sole difficult to recycle because it is often a composition with more than 2 ingredients and sometimes vulcanized.
Il est à noter qu’il y a une suspicion apportée à l’EVA quant à son caractère carcinogène et de son inscription probable sur les listes de California 65 et Reach. C’est pourquoi il est très difficile et couteux de faire des pièces en EVA dans des pays avec des règlementations de travail moderne.It should be noted that there is suspicion of EVA as to its carcinogenic nature and its probable inclusion on the California 65 and Reach lists. This is why it is very difficult and expensive to make EVA parts in countries with modern labor regulations.
De plus la plupart des compositions servant à faire ces articles moussés comprennent des additifs pour différentes fonctions comme le moussage, l’anti ozone, l’anti-UV, la rigidification, la tenue en fatigue, le ramollissement…In addition, most of the compositions used to make these foamed articles include additives for different functions such as foaming, anti-ozone, anti-UV, stiffening, fatigue resistance, softening, etc.
Solution apportée par l’inventionSolution provided by the invention
Afin de répondre à ces inconvénients l’invention concerne selon son acception la plus générale une semelle intermédiaire de In order to respond to these drawbacks, the invention concerns, in its most general sense, an intermediate sole of
chaussure intermédiaire formée par une structure tridimensionnelle formé par un polymère expansé pour former des cavités fermées, caractérisée en ce que ledit copolymère est un copolymère unique pour l’intégralité de ladite structure tridimensionnelle, et présente une densité décroissant continument dans une direction perpendiculaire à une surface transversale médiane de référence, et en ce que ladite structure tridimensionnelle présente une pluralité de parois intérieures s’étendant entre deux surfaces opposées dans des directions majoritairement inclinées selon un angle compris entre 2° et 30° par rapport à ladite surface transversale médiane de référence et de préférence de 2° à 20°.intermediate shoe formed by a three-dimensional structure formed by an expanded polymer to form closed cavities, characterized in that said copolymer is a single copolymer for the entirety of said three-dimensional structure, and has a density continuously decreasing in a direction perpendicular to a surface median transverse reference surface, and in that said three-dimensional structure has a plurality of interior walls extending between two opposite surfaces in directions predominantly inclined at an angle between 2° and 30° relative to said median transverse reference surface and preferably from 2° to 20°.
On entendra par « copolymère unique » un matériau formé par un seul type de macromolécule constituée par deux ou plusieurs sortes de motifs monomères, à l’exclusion de mélanges de copolymères.By “single copolymer” we mean a material formed by a single type of macromolecule constituted by two or more kinds of monomer units, excluding mixtures of copolymers.
De préférence, ladite densité locale croissante varie continument entre une valeur maximale au niveau des surfaces extérieures, et une valeur minimale au cœur de ladite semelle au niveau de ladite surface transversale médiane de référence.Preferably, said increasing local density varies continuously between a maximum value at the exterior surfaces, and a minimum value at the heart of said sole at the level of said median transverse reference surface.
On entend par « densité locale » la densité moyenne dans un volume élémentaire DV représentatif statistiquement homogène en ce qui concerne le taux et la section des cavités résultant du moussage.By “local density” is meant the average density in a representative elementary volume D V that is statistically homogeneous with regard to the rate and section of the cavities resulting from foaming.
Ce volume DV doit contenir suffisamment de cavités pour être représentatif de la microstructure. Le milieu sera dit homogène, ou plus précisément statistiquement homogène si les voisinages DV à la même distance de la surface transversale médiane de référence mesurée selon un axe normale à ladite surface transversale médiane de référence et passant par DV sont semblables ou statistiquement indiscernables (autrement dit, même “nombre” de cavités, même forme moyenne des cavités). Le volume DV est donc un volume élémentaire représentatif du matériau expansé. Il est suffisamment petit devant l’épaisseur de la structure tridimensionnelle afin de pouvoir établir les règles de calcul différentiel et vérifier que sur une fenêtre glissante le long d’une normale à la surface transversale médiane de référence, la valeur de DVest continument croissante en direction de ladite surface transversale médiane de référence et ne présente pas de valeur singulière.This volume D V must contain sufficient cavities to be representative of the microstructure. The medium will be said to be homogeneous, or more precisely statistically homogeneous if the neighborhoods D V at the same distance from the median transverse reference surface measured along an axis normal to said median transverse reference surface and passing through D V are similar or statistically indistinguishable ( in other words, same “number” of cavities, same average shape of the cavities). The volume D V is therefore an elementary volume representative of the expanded material. It is small enough compared to the thickness of the three-dimensional structure in order to be able to establish the differential calculation rules and verify that on a sliding window along a normal to the median transverse reference surface, the value of D V is continuously increasing in the direction of said reference median transverse surface and does not present a singular value.
De préférence, ledit copolymère unique présente une densité comprise entre 0,9 à 1,15.Preferably, said single copolymer has a density of between 0.9 and 1.15.
Avantageusement, ladite structure tridimensionnelle présente une densité locale croissante continument entre une valeur comprise entre 0,15 à 0.8 au niveau des surfaces transversales, et une valeur minimale au cœur de ladite semelle au niveau de ladite surface de référence transversale médiane. Les valeurs sont déterminées en fonction de l’usage visé.Advantageously, said three-dimensional structure has a continuously increasing local density between a value between 0.15 and 0.8 at the level of the transverse surfaces, and a minimum value at the heart of said sole at the level of said median transverse reference surface. The values are determined according to the intended use.
De préférence, ledit copolymère unique présente une résilience supérieure à 65% et une déformation maximale supérieure à 450%.Preferably, said single copolymer has a resilience greater than 65% and a maximum deformation greater than 450%.
Selon une première variante, ledit copolymère unique est un copolymère polyester-polyéther.According to a first variant, said single copolymer is a polyester-polyether copolymer.
Selon une deuxième variante, ledit copolymère unique est un copolymère polyéther/polyétherAccording to a second variant, said single copolymer is a polyether/polyether copolymer
L’invention concerne encore un procédé de fabrication d’une semelle susvisé caractérisé en ce que l’on procède à la préparation d’un polymère expansé dans une chambre d’extrusion prolongée par une chambre de malaxage débouchant dans un moule par l’intermédiaire d’une vanne pilotée, le procédé comportant une étape d’injection à un débit supérieur à celui de l’alimentation de ladite chambre de malaxage, par au moins un point d’injection configuré pour assurer l’alimentation du moule selon un flux présentant une direction de propagation principale dans ladite surface médiane transversale.
The invention also relates to a method of manufacturing a sole mentioned above, characterized in that an expanded polymer is prepared in an extrusion chamber extended by a mixing chamber opening into a mold via of a controlled valve, the method comprising an injection step at a flow rate greater than that of the supply of said mixing chamber, by at least one injection point configured to ensure the supply of the mold according to a flow presenting a main propagation direction in said transverse middle surface.
Description détaillée d’un exemple non limitatif de réalisation de l’invention Detailed description of a non-limiting example of carrying out the invention
La présente invention sera décrite de manière plus détaillée en référence à des exemples non limitatifs de réalisation précisant les avantages et considérations susmentionnées. Une description plus particulière de l'invention brièvement décrite ci-dessus :
The present invention will be described in more detail with reference to non-limiting examples of embodiment specifying the advantages and considerations mentioned above. A more particular description of the invention briefly described above:
la représente une vue éclatée d’une chaussure
there represents an exploded view of a shoe
la représente une vue en coupe d’une partie périphérique de la semelle selon l’invention
there represents a sectional view of a peripheral part of the sole according to the invention
la représente une vue en coupe d’une partie centrale de la semelle selon l’invention
there represents a sectional view of a central part of the sole according to the invention
la représente une vue en coupe d’un équipement pour la fabrication d’une semelle selon l’invention there represents a sectional view of equipment for manufacturing a sole according to the invention
Principe généralGeneral principle
La représente une vue générale d’une chaussure composée par :
  • Une plaque (1) optionnelle en fibre de carbone intégrée
  • Un ou plusieurs éléments de semelle intermédiaire (2, 3) objet de la présente invention
  • Un corps chaussant (4)
  • Des éléments de semelle inférieure (5, 6).
There represents a general view of a shoe composed of:
  • One (1) optional integrated carbon fiber plate
  • One or more midsole elements (2, 3) object of the present invention
  • A fitting body (4)
  • Lower sole elements (5, 6).
La plaque en fibre de carbone (1) est optionnelle. Elle s’étend sur toute la longueur pour augmenter la rigidité de flexion longitudinale de la chaussure. La plaque en fibre de carbone (1) rigidifie l'articulation métatarso-phalangienne et agit comme un levier pour réduire la cadence de travail au niveau de la chevilleThe carbon fiber plate (1) is optional. It extends over the entire length to increase the longitudinal bending rigidity of the shoe. The carbon fiber plate (1) stiffens the metatarsophalangeal joint and acts as a lever to reduce the work rate at the ankle
Dans l’état de la technique, la semelle intermédiaire (2, 3) est en mousse «PEBAX» (marque déposée) pour les chaussures de sport récente. Le «PEBAX» (marque déposée) est un élastomère bloc de polyamide (PEBA) couramment utilisé comme plastique rigide dans les semelles extérieures des chaussures. Lorsqu'elle est fabriquée en mousse, elle présente deux avantages par rapport aux semelles intercalaires traditionnelles en éthylène-acétate de vinyle (EVA) ou en polyuréthane thermoplastique (TPU).In the state of the art, the midsole (2, 3) is made of “PEBAX” foam (registered trademark) for recent sports shoes. “PEBAX” (registered trademark) is a polyamide block elastomer (PEBA) commonly used as a rigid plastic in the outsoles of shoes. When made from foam, it has two advantages over traditional ethylene-vinyl acetate (EVA) or thermoplastic polyurethane (TPU) midsoles.
L’invention porte sur la structure des semelles intermédiaires (2, 3) et son procédé de fabrication, ainsi que sur la réalisation d’une chaussure dont l’intégralité des composants souples, à savoir le corps chaussant (4), les semelles intermédiaires (2, 3) et les éléments de la semelle inférieure (5, 6), et les éventuelles pièces additionnelles telles que les tissus intercalaires en un seul et même polymère pour permettre un recyclage sans démontage pour la séparation des différentes pièces de la chaussure.The invention relates to the structure of the midsoles (2, 3) and its manufacturing method, as well as to the production of a shoe including all of the flexible components, namely the footwear body (4), the midsoles (2, 3) and the elements of the lower sole (5, 6), and any additional parts such as the interlayer fabrics in a single polymer to allow recycling without dismantling for the separation of the different parts of the shoe.
Structure de la semelle intermédiaireMidsole structure
La semelle intermédiaire (2, 3) est constituée par un corps microstructuré en polymère et de préférence un copolymère polyester-polyéther ou un copolymère polyéther -polyéther ou un copolymère polyester-polyester.The midsole (2, 3) consists of a microstructured body of polymer and preferably a polyester-polyether copolymer or a polyether-polyether copolymer or a polyester-polyester copolymer.
On distinguera les corps moussés, formés de polymère solidifié sous la forme de microbulles, à la consistance spongieuse et élastique, formés d’un amas de bulles séparées par des parois solides isotropes, et le corps microstructuré selon l’invention, où le polymère solide forme une matrice avec une répartition de microcavités continument variable de la surface extérieure au centre, ces microcavités présentant une taille également continument variable de la surface extérieure au centre. La matrice polymère présente des plans préférentiels où les parois séparant les microcavités forment des murs orientés non pas selon le seul plan transversal, mais avec une inclinaison assurant la restitution des efforts dans le sens de la marche, avec une inclinaison de 2° à 30° par rapport au plan transversal.We will distinguish the foamed bodies, formed of solidified polymer in the form of microbubbles, with a spongy and elastic consistency, formed of a cluster of bubbles separated by isotropic solid walls, and the microstructured body according to the invention, where the solid polymer forms a matrix with a continuously variable distribution of microcavities from the outer surface to the center, these microcavities having a size also continuously varying from the outer surface to the center. The polymer matrix has preferential planes where the walls separating the microcavities form walls oriented not only along the transverse plane, but with an inclination ensuring the restitution of forces in the direction of travel, with an inclination of 2° to 30° relative to the transverse plane.
Les parties pleines délimités par les microcavités définissent des murs inclinés par rapport aux plans transversaux, ces murs étant majoritairement inclinées selon un angle compris entre 2° et 30°, et avantageusement 2° et 20° par rapport à ladite surface transversale médiane de référence. Ces orientations sont observables par un plan de coupe transversal selon l’axe longitudinal.The solid parts delimited by the microcavities define walls inclined with respect to the transverse planes, these walls being mainly inclined at an angle of between 2° and 30°, and advantageously 2° and 20° with respect to said median transverse reference surface. These orientations can be observed by a transverse section plane along the longitudinal axis.
Sur un dynamomètre type INSTRON série 55 ou Shimadzu AG-Xplus ou ZwickRoell Proline un indenteur fin et demi sphérique est monté sur la partie mobile de la machine sur la ligne du capteur. L’échantillon testé est quant à lui placé sur une plaque support orientable de 0° à 60° par rapport au sol. L’observation des courbes de forces aller-retour diffèrent entre un moment ou la chaussure est verticale et un moment ou la chaussure et verticale à l’aller et incliné au retour. Une condition de test est par exemple, une vitesse à 20mm/min avec un écrasement recherché de 50 kg régulé puis une relaxation au point initial de déplacement initial du test.On an INSTRON series 55 or Shimadzu AG-Xplus or ZwickRoell Proline dynamometer, a fine, half-spherical indenter is mounted on the moving part of the machine on the sensor line. The tested sample is placed on a support plate that can be rotated from 0° to 60° relative to the ground. The observation of the round-trip force curves differ between a moment where the shoe is vertical and a moment where the shoe is vertical on the way out and inclined on the way back. A test condition is for example, a speed of 20mm/min with a desired crush of 50 kg regulated then a relaxation at the initial point of initial displacement of the test.
Le corps microstructuré présente des cavités dont la taille moyenne n’est pas constante mais évolue de manière croissante depuis la surface de la semelle intermédiaire pour atteindre la section maximale dans la partie centrale de la semelle intermédiaire (2, 3) avec un gradient de densité décroissant vers le centre de la semelle intermédiaire, et une orientation préférentielle des parois des cellules fermées dans des plans transversaux de façon à former des raidisseurs flexibles anisotropiques orientés selon la direction des efforts.The microstructured body has cavities whose average size is not constant but evolves increasingly from the surface of the midsole to reach the maximum section in the central part of the midsole (2, 3) with a density gradient decreasing towards the center of the intermediate sole, and a preferential orientation of the walls of the closed cells in transverse planes so as to form anisotropic flexible stiffeners oriented according to the direction of the forces.
La représente une vue en coupe d’une portion périphérique de la semelle, près de la peau de la semelle. On observe une peau (10) formé par la fusion locale du copolymère microstructuré injecté dans le moule puis une partie (11) où les microcavités commencent à apparaître et une troisième zone (12) où les microcavités fermées deviennent de plus grosses et nombreuses.There represents a sectional view of a peripheral portion of the sole, close to the skin of the sole. We observe a skin (10) formed by the local fusion of the microstructured copolymer injected into the mold then a part (11) where the microcavities begin to appear and a third zone (12) where the closed microcavities become larger and more numerous.
La représente une autre vue, d’une portion centrale de la semelle, où on observe dans la partie médiane (13) la densité de microcavités la plus importante, avec des microcavités de la taille la plus importante, avec une diminution du nombre et de la taille des microcavités dans les zones (12) plus éloignées du centre.There represents another view, of a central portion of the sole, where we observe in the middle part (13) the greatest density of microcavities, with microcavities of the largest size, with a reduction in the number and the size of the microcavities in the zones (12) further from the center.
On observe également que, hormis la surface où se forme une peau par contact avec le moule chaud, il n’apparait aucune rupture ou surface singulière où la densité de microgravités ou leurs tailles varie brusquement, mais au contraire un continument dans les variations de tailles et de nombre des microcavités.We also observe that, apart from the surface where a skin is formed by contact with the hot mold, there appears no rupture or singular surface where the density of microgravities or their sizes varies suddenly, but on the contrary a continuous in the variations of sizes and number of microcavities.
Procédé de fabricationManufacturing process
La semelle selon l’invention est fabriquée avec un équipement illustré par la .The sole according to the invention is manufactured with equipment illustrated by the .
Le procédé a pour but de former un corps non pas comme une mousse avec des propriétés finales imposées par le moyen d’obtention, mais comme une matrice plastique avec des propriétés de départ que l’on va chercher à alléger par ajout de gaz CO2 ou N2 en condition supercritique par un procédé de type «MUCELL» (marque déposée). Le procédé «MUCELL» (marque déposée) permet la formation d'alvéoles de très petite taille, de 5 à 50 micromètres de diamètre. Le principe général est décrit dans le brevet US5516067 décrivant un procédé de production d'un matériau polymère semi-cristallin expansé contenant des vides micro cellulaires uniformes à cellules fermées, comprenant les étapes, réalisées dans l'ordre suivant, consistant à :
The aim of the process is to form a body not like a foam with final properties imposed by the means of obtaining it, but like a plastic matrix with initial properties which we will seek to lighten by adding CO 2 gas. or N 2 in supercritical conditions by a “MUCELL” type process (registered trademark). The “MUCELL” process (registered trademark) allows the formation of very small cells, from 5 to 50 micrometers in diameter. The general principle is described in patent US5516067 describing a process for producing an expanded semi-crystalline polymer material containing uniform closed-cell microcellular voids, comprising the steps, carried out in the following order, consisting of:
a) premièrement, chauffer un matériau polymère semi-cristallin ou non à une température égale ou supérieure à la température de fusion du matériau pour ainsi faire fondre le matériau polymère ;
a) firstly, heating a semi-crystalline or non-semi-crystalline polymer material to a temperature equal to or greater than the melting temperature of the material to thereby melt the polymer material;
b) deuxièmement, saturer le matériau polymère fondu à une pression élevée égale ou supérieure à la température de fusion avec une concentration uniforme de gaz ;
b) second, saturating the molten polymer material at an elevated pressure equal to or above the melting temperature with a uniform concentration of gas;
c) troisièmement, façonner le matériau polymère saturé de gaz dans une cavité, un moule ou une matrice à une pression élevée pour empêcher sensiblement la nucléation cellulaire à l'intérieur du matériau ;
c) third, shaping the gas-saturated polymer material in a cavity, mold or die at a high pressure to substantially prevent cell nucleation within the material;
d) quatrièmement, amorcer la formation de bulles uniformes dans le matériau polymère façonné, en l'absence de vibrations soniques, en réduisant la pression et en sursaturant le matériau polymère façonné avec du gaz, ce qui donne un matériau polymère façonné nucléé uniforme ayant des vides micros cellulaires à cellules fermées ci-dessous environ 100 microns de diamètre dans ledit matériau polymère ; et
d) fourthly, initiating the formation of uniform bubbles in the shaped polymer material, in the absence of sonic vibrations, by reducing the pressure and supersaturating the shaped polymer material with gas, resulting in a uniform nucleated shaped polymer material having closed-cell microcellular voids below approximately 100 microns in diameter in said polymer material; And
e) cinquièmement, abaisser la température en dessous du point de fusion dudit matériau polymère pour empêcher une croissance cellulaire supplémentaire.e) fifth, lowering the temperature below the melting point of said polymeric material to prevent further cell growth.
La mousse micro cellulaire produite selon ce procédé «MUCELL» (marque déposée) inventé au MIT est une mousse polymère avec des tailles de cellules inférieures à environ 100 micromètres (μm) et idéalement dans la plage d'environ 5 à environ 25 μm. Ces diamètres de vide s'avèrent être suffisamment petits pour améliorer ou au moins maintenir les propriétés mécaniques du polymère parent.The micro cellular foam produced using this “MUCELL” (registered trademark) process invented at MIT is a polymer foam with cell sizes less than about 100 micrometers (μm) and ideally in the range of about 5 to about 25 μm. These void diameters appear to be small enough to improve or at least maintain the mechanical properties of the parent polymer.
Dans l'injection «MUCELL» (marque déposée), le gaz carbonique joue le rôle d'agent d'expansion. Injecté à l'état liquide, il se dissout dans la matière avant de se transformer par sublimation en arrivant dans le moule d'injection, avec pour résultat un gain de poids de 10 à 30 % selon la matière et la pièce. Ces bulles à l’intérieur de la matrice sont délimitées par des parois qui constituent en quelques sortes les murs inclinés du corps de la semelle.In the “MUCELL” (registered trademark) injection, carbon dioxide plays the role of expanding agent. Injected in the liquid state, it dissolves in the material before being transformed by sublimation upon arriving in the injection mold, resulting in a weight gain of 10 to 30% depending on the material and the part. These bubbles inside the matrix are delimited by walls which constitute, in a way, the inclined walls of the body of the sole.
L’ensemble de cette géométrie a des propriétés qui sont définis par l’entrée d’une matrice connue qui verra ses propriétés physicochimiques devenir les propriétés du mur unitaire. L’enchainement de ces murs et leurs orientations sont définis en fonction de la propriété que l’on veut obtenir. La matrice est préférentiellement en thermoplastique, avec un caractère élastomère, sélectionnée parmi les copolymères de Polyéther/ polyester ou polyester/polyester ou Polyéther/polyéther, et plus particulièrement constitué de copolymère bloc éther-ester COPE (Copolyester Thermoplastic Elastomers)All of this geometry has properties which are defined by the entry of a known matrix which will see its physicochemical properties become the properties of the unitary wall. The sequence of these walls and their orientations are defined according to the property we want to obtain. The matrix is preferably made of thermoplastic, with an elastomeric character, selected from Polyether/polyester or polyester/polyester or Polyether/polyether copolymers, and more particularly made up of ether-ester block copolymer COPE (Copolyester Thermoplastic Elastomers)
La matrice comporte le cas échéant des additifs pour assurer la aux vieillissements UV, O3, humidité, milieu alcalin et/ou salé. The matrix includes additives where necessary to ensure protection against UV, O3, humidity, alkaline and/or salty environment aging.
La matrice est judicieusement sélectionnée par l’homme de l’art pour assurer une résistance accrue aux agressions extérieurs de par ces propriétés chimiques intrinsèques tels que : UV, O3, humidité, milieu alcalin et/ou salé.The matrix is judiciously selected by those skilled in the art to ensure increased resistance to external attacks due to its intrinsic chemical properties such as: UV, O3, humidity, alkaline and/or salty environment.
La matrice devra posséder des caractéristiques physiques suivantes :
  • Déformation élastique > 5%
  • Résilience entre 65% et 100%
  • % humidité absorbé max <0.85%
  • Déformation max >450%
  • Densité 0.9-1.15.
The matrix must have the following physical characteristics:
  • Elastic deformation > 5%
  • Resilience between 65% and 100%
  • % moisture absorbed max <0.85%
  • Max deformation >450%
  • Density 0.9-1.15.
La résilience exprimée en pourcentage d'un élastomère soumis à des efforts périodiques est égale, d'après la norme ASTM, au rapport de l'énergie restituée après déformation, à l'énergie fournie pour déformer l'élastomère.The resilience expressed as a percentage of an elastomer subjected to periodic forces is equal, according to the ASTM standard, to the ratio of the energy restored after deformation, to the energy supplied to deform the elastomer.
Une représentation schématique d'un système de formation d’une cellule microstructurée à partir de polymères cristallins est illustrée par la . Il comprend un équipement formé par un corps cylindrique (20) définissant une chambre d’alimentation (21) et une chambre d’injection (22) séparés par un piston transversal (23). Une vis extrudeuse (30) est chargée de granulés de polymère provenant d’une trémie d’alimentation (40). Ces granulés sont chauffés à une température supérieure à leur point de fusion et forcés à travers la chambre d'extrusion (21) par la vis (30). Le polymère fondu est forcé par la vis d'extrusion (30) dans une chambre d’injection (22) débouchant dans une filière d’injection (24) la sortie est fermée par une vanne (25). A schematic representation of a system for forming a microstructured cell from crystalline polymers is illustrated by the . It comprises equipment formed by a cylindrical body (20) defining a supply chamber (21) and an injection chamber (22) separated by a transverse piston (23). An extruder screw (30) is loaded with polymer pellets from a feed hopper (40). These pellets are heated to a temperature above their melting point and forced through the extrusion chamber (21) by the screw (30). The molten polymer is forced by the extrusion screw (30) into an injection chamber (22) opening into an injection die (24) the outlet is closed by a valve (25).
La vis de fusion (30) présente des températures régulées par zone selon un gradient croissant de l’alimentation (40) vers le point d’injection (23).The melting screw (30) has temperatures regulated by zone according to an increasing gradient from the supply (40) towards the injection point (23).
Le corps (20) présente un conduit d’alimentation (45), à travers laquelle le gaz à haute pression peut être injecté dans le polymère fondu entraîné par la vis (30) pour permettre l'interaction entre le polymère et le gaz à l'interface polymère/gaz. À cette interface, le gaz se dissout dans le liquide polymère. Le polymère est ensuite comprimé dans la chambre d’injection (22) où il s’homogénéise et se refroidit pour arrêter le moussage.The body (20) has a feed conduit (45), through which high pressure gas can be injected into the molten polymer entrained by the screw (30) to enable interaction between the polymer and the gas at the same time. polymer/gas interface. At this interface, the gas dissolves in the polymer liquid. The polymer is then compressed in the injection chamber (22) where it homogenizes and cools to stop foaming.
Le gaz est injecté à une pression comprise entre 2.5 et 100MPa.The gas is injected at a pressure between 2.5 and 100MPa.
La presse à injecter peut-être hydraulique ou électrique et horizontale ou verticale.The injection press can be hydraulic or electric and horizontal or vertical.
Lorsque la chambre de compression (22) est remplie, on déplace la vis (30) non plus en rotation pure mais en translation pour injecter le contenu de la chambre de compression (22) dans le moule (50), par une ou plusieurs injecteur (24) débouchant dans une surface médiane (51) du moule (50). L’injection de la matière polymère dans le moule (50) produit un front de progression transversal, progressant selon la direction longitudinale de la semelle à mouler, avec un gradient de pression de part et d’autre de l’axe d’injection (41). Le front d’injection n’est pas un plan transversal mais une surface bombée présentant des tangentes, au niveau des parois du moule, légèrement inclinées, ce qui conduit à des axes préférentiels de structuration qui ne sont pas totalement transversaux, mais comporte une composante longitudinale. When the compression chamber (22) is filled, the screw (30) is no longer moved in pure rotation but in translation to inject the contents of the compression chamber (22) into the mold (50), by one or more injectors (24) opening into a central surface (51) of the mold (50). The injection of the polymer material into the mold (50) produces a transverse progression front, progressing in the longitudinal direction of the sole to be molded, with a pressure gradient on either side of the injection axis ( 41). The injection front is not a transverse plane but a convex surface presenting tangents, at the level of the walls of the mold, slightly inclined, which leads to preferential structuring axes which are not completely transverse, but have a component longitudinal.
Le moule (50) est usiné dans un métal avec un traitement de surface anti-rayure et lisse obtenue par fraisage et rectification ou par bain de trempage ou par traitement de surface.The mold (50) is machined from a metal with an anti-scratch and smooth surface treatment obtained by milling and grinding or by dipping bath or by surface treatment.
Optionnellement, le moule présentera un aspect de surface pour obtenir des pièces texturé (grenaillage, laser, sablage, attaque acide, etc)Optionally, the mold will have a surface appearance to obtain textured parts (shot blasting, laser, sandblasting, acid attack, etc.)
Le moule (50) est thermostaté, et maintenu à une température inférieure d’au moins 130°C plus froid que le point le plus chaud de la vis d’alimentation (30).The mold (50) is thermostatically controlled, and maintained at a lower temperature at least 130°C colder than the hottest point of the feed screw (30).
Profil de températuresTemperature profile
A titre d’exemple, la partie arrière du corps (20) où les granules de polymère sont introduites présente une température comprise entre 160 e 180 °C. Dans la section d’extrusion centrale du corps (20), la température augmente légèrement pour atteindre entre 170° et 190°C puis, au niveau de la chambre d’injection (22) une température de 180°C à 200°C. Au niveau des injecteurs (24), la température est de 190°C à 210°C. Le moule (50) est maintenu à une température nettement inférieure, de l’ordre de 20°C à 50°C.For example, the rear part of the body (20) where the polymer granules are introduced has a temperature between 160 and 180 °C. In the central extrusion section of the body (20), the temperature increases slightly to reach between 170° and 190°C then, at the level of the injection chamber (22), a temperature of 180°C to 200°C. At the injectors (24), the temperature is 190°C to 210°C. The mold (50) is maintained at a significantly lower temperature, of the order of 20°C to 50°C.

Claims (8)

  1. Semelle de chaussure intermédiaire (2, 3) formée par une structure tridimensionnelle formé par un polymère expansé pour former des cavités fermées, caractérisée en ce que ledit copolymère est un copolymère unique pour l’intégralité de ladite structure tridimensionnelle, et présente une densité décroissant continument dans une direction perpendiculaire à une surface transversale médiane de référence, et en ce que ladite structure tridimensionnelle présente une pluralité de parois intérieures s’étendant entre deux surfaces opposées dans des directions majoritairement inclinées selon un angle compris entre 2° et 30° par rapport à ladite surface transversale médiane de référence et de préférence de 2° à 20°.Intermediate shoe sole (2, 3) formed by a three-dimensional structure formed by an expanded polymer to form closed cavities, characterized in that said copolymer is a single copolymer for the entirety of said three-dimensional structure, and has a continuously decreasing density in a direction perpendicular to a median transverse reference surface, and in that said three-dimensional structure has a plurality of interior walls extending between two opposite surfaces in directions predominantly inclined at an angle between 2° and 30° relative to said reference median transverse surface and preferably from 2° to 20°.
  2. Semelle de chaussure intermédiaire (2, 3) selon la revendication 1 caractérisée en ce que ladite structure tridimensionnelle présente une densité locale croissante continument sans surface singulière.Intermediate shoe sole (2, 3) according to claim 1 characterized in that said three-dimensional structure has a continuously increasing local density without a singular surface.
  3. Semelle de chaussure intermédiaire (2, 3) selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit copolymère unique présente une densité comprise entre 0,9 à 1,15 g/cm3.Intermediate shoe sole (2, 3) according to claim 1 characterized in that said single copolymer has a density of between 0.9 to 1.15 g/cm 3 .
  4. Semelle de chaussure intermédiaire (2, 3) selon la revendication 1 caractérisée en ladite structure tridimensionnelle présente une densité locale croissante continument entre une valeur comprise entre 0,15 à 0.8 g/cm3 au niveau des surfaces transversales, et une valeur minimale au cœur de ladite semelle au niveau de ladite surface de référence transversale médiane.Intermediate shoe sole (2, 3) according to claim 1 characterized in said three-dimensional structure has a local density continuously increasing between a value between 0.15 to 0.8 g/cm 3 at the level of the transverse surfaces, and a minimum value at the core of said sole at said median transverse reference surface.
  5. Semelle de chaussure intermédiaire (2, 3) selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit copolymère unique présente une résilience supérieure à 65% et une déformation maximale supérieure à 450%.Intermediate shoe sole (2, 3) according to claim 1 characterized in that said unique copolymer has a resilience greater than 65% and a maximum deformation greater than 450%.
  6. Semelle de chaussure intermédiaire (2, 3) selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit copolymère unique est un copolymère polyester-polyéther.Intermediate shoe sole (2, 3) according to claim 1 characterized in that said single copolymer is a polyester-polyether copolymer.
  7. Semelle de chaussure intermédiaire (2, 3) selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit copolymère unique est un copolymère polyéther/polyéther.Intermediate shoe sole (2, 3) according to claim 1 characterized in that said single copolymer is a polyether/polyether copolymer.
  8. Procédé de fabrication d’une semelle (2, 3) conforme à la revendication 1 caractérisé en ce que l’on procède à la préparation d’un polymère expansé dans une chambre d’extrusion prolongée par une chambre de malaxage débouchant dans un moule par l’intermédiaire d’une vanne pilotée, le procédé comportant une étape d’injection à un débit supérieur à celui de l’alimentation de ladite chambre de malaxage, par au moins un point d’injection configuré pour assurer l’alimentation du moule selon un flux présentant une direction de propagation principale dans ladite surface médiane transversale.Method of manufacturing a sole (2, 3) in accordance with claim 1 characterized in that an expanded polymer is prepared in an extrusion chamber extended by a mixing chamber opening into a mold by via a controlled valve, the method comprising an injection step at a flow rate greater than that of the supply of said mixing chamber, by at least one injection point configured to ensure the supply of the mold according to a flow having a main propagation direction in said transverse middle surface.
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