Demandeur : Carpenter Engineering Foams Belgium
Inventeurs : Kristiaan Bracke [BE]; Rob De Thaey [BE]; Mathieu Gontier [BE]
Numéro du brevet : EP4488024
Date de publication : 2025-01-08


L'invention présente une technique de production de matériaux composites en flocons de mousse de haute densité, constitués de flocons de mousse solidement assemblés par un liant thermoplastique, qui peuvent être utilisés dans divers secteurs, notamment l'ameublement, l'automobile et la construction, où une absorption acoustique efficace et un soutien structurel robuste sont essentiels.

Le problème

Les feuilles composites en flocons de mousse sont produites en mélangeant des flocons de mousse avec un liant thermoplastique. Ce mélange est ensuite superposé, souvent par un procédé de superposition, et soumis à la chaleur jusqu'à ce que le liant fonde, ce qui permet aux flocons de mousse d'adhérer les uns aux autres. Après ce processus, la feuille est consolidée. Les flocons de mousse utilisés dans ces feuilles proviennent souvent de matériaux recyclés, tels que des tissus d'ameublement ou de vieux matelas mis au rebut, ainsi que des déchets industriels. Dans certains cas, de nouveaux flocons de mousse peuvent être incorporés aux flocons recyclés. La densité de ces feuilles composites varie généralement de 20 à 150 kg/m³, en fonction principalement de la densité moyenne des flocons de mousse, de la quantité de liant et du degré de compression appliqué lors de la consolidation.

Le liant est généralement un thermoplastique, qui peut être incorporé dans la feuille posée à l'air sous forme de granulés, de poudre ou de fibres fondues. Ces fibres fusibles se caractérisent par leur forme allongée en forme d'aiguille. Des fibres bi-composantes sont également utilisées pour la production de ces feuilles. Ces fibres sont constituées d'un noyau entouré d'une gaine de fibres fondues, la gaine ayant un point de fusion plus bas que le noyau. Lorsque des fibres bicomposantes sont utilisées, seule l'enveloppe de fibre fondue est fondue pour lier efficacement les flocons de mousse entre eux.

Dans certaines applications, il est nécessaire de disposer de feuilles composites en flocons de mousse de haute densité ayant une forme tridimensionnelle. Pour ce faire, on utilise généralement un moule à thermocompression, qui permet la compression et le moulage simultanés de la feuille composite en flocons de mousse. L'un des principaux défis de la production de ces feuilles tridimensionnelles de haute densité est la nécessité de chauffer le matériau à une température où le liant fond. Ce chauffage est essentiel pour permettre à la feuille d'épouser les contours du moule et pour faciliter le processus de thermocompression. Toutefois, en raison de la nature irrégulière des feuilles composites en flocons de mousse, il peut être difficile d'obtenir un chauffage uniforme du matériau avant de le placer dans le moule de thermocompression. Pour que la thermocompression transforme efficacement la feuille plate en sa forme tridimensionnelle de haute densité, le cœur de la feuille doit atteindre le point de fusion du liant. Malheureusement, la feuille composite de flocons de mousse chauffée est susceptible de se déchirer au cours de ce processus, ce qui est problématique car cela peut entraîner des irrégularités de surface dans le produit final. En raison de ces difficultés, les feuilles composites en écailles de mousse sont souvent limitées à des formes tridimensionnelles plus simples et à des densités plus faibles.

Bien que certains documents antérieurs mentionnent l'utilisation de fibres fondues comme agents de liaison, ils n'expliquent pas le processus de création d'un produit composite en flocons de mousse de haute densité avec des formes tridimensionnelles complexes.

En réponse à ces limitations, l'invention vise à présenter une méthode qui permet la production de feuilles composites en flocons de mousse de forme tridimensionnelle avec une densité accrue, en surmontant les défis susmentionnés.

La solution

L'invention décrit un procédé permettant de créer un produit composite en flocons de mousse de haute densité par une série d'étapes :

Tout d'abord, une section d'une feuille composite de flocons de mousse de faible densité, initialement d'une certaine épaisseur, est soumise à la compression : 

  • Ce matériau de départ est soit à une température spécifique, soit a été chauffé pour qu'une partie importante du liant soit à l'état fondu.
  • Pendant la compression, la force appliquée fait que le liant fondu remplit les cavités superficielles des flocons de mousse.
  • Dans cette phase de compression, au moins une partie du produit initial est réduite à une deuxième épaisseur, plus fine que l'originale, ce qui donne un matériau plus dense.
  • Enfin, on laisse le produit comprimé refroidir en dessous du point de fusion du liant, ce qui donne une feuille composite semi-finie en flocons de mousse qui présente au moins une section de haute densité.

La feuille semi-finie obtenue à l'étape précédente est chauffée à une température permettant de faire fondre l'agent de liaison, qui fusionne les flocons de mousse voisins. 

  • La feuille chauffée est ensuite thermoformée dans un moule pour obtenir la forme souhaitée. 
  • Une fois le produit refroidi à une température inférieure au point de fusion du liant, le moule est ouvert, ce qui permet de retirer le composite de flocons de mousse formé, qui comporte au moins une section à haute densité.
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Les avantages

L'invention présente une technique permettant de créer un composite de flocons de mousse de haute densité en comprimant une feuille de mousse de faible densité à l'aide d'un agent liant thermoplastique. Ce procédé permet non seulement d'augmenter la densité et la résistance structurelle, mais aussi de faciliter la formation de formes tridimensionnelles complexes tout en réduisant le risque de déchirure au cours de la production. Le produit final est idéal pour toute une série d'utilisations, notamment les systèmes d'absorption acoustique, et présente des performances supérieures à celles des méthodes traditionnelles. 


L'un des principaux avantages de ce processus de compression est que les surfaces de la feuille semi-finie, qui entrent en contact avec l'outil de pressage, présentent une finition remarquablement lisse. En outre, le chauffage simultané du produit initial pendant la compression par les outils de pressage permet une opération plus efficace, car il n'est pas nécessaire d'attendre que le produit soit uniformément chauffé avant de commencer la compression.