Titre : Procédé d’obtention d’un article formé d’une matrice thermoplastiaue à deux températures de fusion

L’invention concerne un procédé d’obtention d’un article formé d’une matrice thermoplastique.

Elle s’applique en particulier à l’obtention d’articles de sport, notamment des composants de chaussure tels que des semelles, mais également à l’obtention d’accessoires pour la pratique de sport, par exemple du type de ceux décrits dans le document FR-3 096 270.

De tels articles sont classiquement obtenus par formulation d’un mélange comprenant un matériau thermoplastique qui est injecté dans un moule à la forme souhaitée, ledit mélange pouvant comprendre des charges destinées à améliorer les propriétés notamment mécaniques et/ou visuelles de l’article.

Toutefois, l’injection du mélange nécessite son chauffage préalable, ce qui peut s’avérer limitant lorsque ledit mélange comprend des sources de matériaux diverses présentant notamment des températures de fusion hétérogènes.

En particulier, cette limitation est d’autant plus problématique lorsqu’une source de matériau comprend des composants d’articles à recycler, notamment des composants constitués de différents matériaux qui ne sont pas triés préalablement à leur recyclage.

L’invention vise à perfectionner l’art antérieur en proposant notamment un procédé d’obtention d’un article formé d’une matrice thermoplastique dans lequel les matériaux utilisés peuvent être formulés de façon extensive, afin notamment de pouvoir y intégrer des composants d’articles non triés à recycler, et ce tout en obtenant un article ayant des propriétés notamment mécaniques et/ou visuelles attendues pour l’application considérée. A cet effet, l’invention propose un procédé d’obtention d’un article formé d’une matrice thermoplastique, ledit procédé prévoyant de :

- formuler des entrants comprenant au moins une source de matériau thermoplastique et au moins une source de charge ;

- mélanger et broyer lesdits entrants ;

- thermocomprimer ledit broyât pour obtenir l’article ; la source de matériau thermoplastique étant formulée de sorte à comprendre une quantité QLM de matériau thermoplastique LM présentant une température de fusion TLM inférieure à 150°C et une quantité QHM de matériau thermoplastique HM présentant une température de fusion THM supérieure à 180°C, la température de thermocompression étant supérieure à la température de fusion TLM.

D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence à différents modes de réalisation.

On décrit ci-dessous un procédé d’obtention d’un article formé d’une matrice thermoplastique, ledit article étant notamment destiné à un usage dans le sport.

Selon une application privilégiée, le procédé permet l’obtention de composants de chaussure, notamment des semelles de chaussure, par exemple des semelles à crampons pour la pratique du football.

Selon une autre application envisagée, le procédé permet l’obtention d’accessoires pour la pratique de sport, par exemple sous la forme de plots ou de jalons tels que décrits dans le document FR-3 096 270.

En fonction de l’application considérée, l’article doit présenter des propriétés mécaniques, notamment de rigidité et de résistance à l’abrasion, qui sont spécifiques, ainsi qu’éventuellement des caractéristiques visuelles à respecter. Pour ce faire, le procédé prévoit de formuler des entrants comprenant au moins une source de matériau thermoplastique et au moins une source de charge, ladite charge étant choisie en relation avec la source de matériau thermoplastique pour obtenir les propriétés attendues pour l’article.

Pour obtenir l’article, les entrants sont mélangés et broyés avant d’être thermocomprimés. En particulier, la thermocompression utilisée, contrairement à un moulage par injection, ne nécessite pas un chauffage préalable des entrants, la cohésion de l’article étant assurée par la température et la pression utilisées lors de ladite thermocompression.

En particulier, au moins une partie des entrants est broyée pour présenter une taille moyenne de broyât comprise entre 3 et 10 mm. En variante, au moins une partie des entrants peut être broyée par micronisation pour présenter une taille moyenne de broyât inférieure à 1 mm.

La source de matériau thermoplastique est formulée de sorte à comprendre une quantité QLM de matériau thermoplastique LM présentant une température de fusion TLM inférieure à 150°C et une quantité QHM de matériau thermoplastique HM présentant une température de fusion THM supérieure à 180°C, la température de thermocompression étant supérieure à la température de fusion TLM.

Ainsi, lors de la thermocompression, au moins la quantité QLM de matériau thermoplastique LM est mise en fusion, ce qui permet de garantir la cohésion de l’article, la quantité QHM de matériau thermoplastique HM permettant d’apporter de la rigidité à l’article thermocomprimé. En particulier, la source de matériau thermoplastique peut donc être formulée de sorte à introduire la quantité de matériau HM nécessaire à la rigidité attendue pour l’article.

Selon une réalisation avantageuse, la température de thermocompression est inférieure ou égale à la température de fusion THM, ce qui permet d’optimiser l’apport en rigidité du matériau thermoplastique HM. En particulier, le matériau thermoplastique LM a une dureté Shore A inférieure à la dureté Shore A du matériau thermoplastique HM, la dureté Shore A du matériau thermoplastique LM pouvant être comprise entre 50 et 60 et la dureté Shore A du matériau thermoplastique HM pouvant être comprise entre 90 et 110.

Le matériau thermoplastique utilisé peut notamment comprendre un polyuréthane TPU, la température de fusion TLM étant comprise entre 150°C et 165°C, la température de fusion THM étant comprise entre 220°C et 235°C.

Pour la thermocompression, le broyât est introduit entre un poinçon et une matrice d’un moule de thermocompression à une température qui est inférieure à la température de fusion TLM, notamment en étant inférieure à 100°C. En particulier, le broyât est ainsi sous forme solide pour ne pas fusionner les entrants avant la thermocompression.

Le moule est ensuite monté en température jusqu’à atteindre une température comprise entre TLM et THM, puis la pression de thermocompression est appliquée avant refroidissement pour récupérer l’article. En particulier, la température du moule peut être descendue à une température de préchauffage qui est comprise entre la température ambiante et la température de fusion TLM, notamment en étant inférieure à 100°C, le broyât de l’article suivant pouvant alors être introduit dans le moule à cette température pour gagner du temps de cycle.

Dans un exemple de réalisation, le broyât est introduit à température ambiante entre le poinçon et la matrice de thermocompression, l’ensemble étant monté en température à une vitesse de l’ordre de 1 à 5°C/min, jusqu’à atteindre une température comprise entre TLM et THM, notamment en étant juste inférieure à THM. Ensuite, une pression de l’ordre de 5 à 8 bars est appliquée pendant 5 à 10 minutes, avant refroidissement à une vitesse analogue à celle de la montée en température. Selon une réalisation, la géométrie entre le poinçon et la matrice est configurée pour thermocomprimer le broyât à la forme de l’article. En variante, le broyât peut être thermocomprimé sous la forme d’une plaque, l’article étant ensuite mis en forme par moulage de ladite plaque.

Selon une réalisation, notamment mise en œuvre en relation avec l’obtention d’accessoires pour la pratique de sport, les entrants sont formulés pour présenter un ratio massique d’au plus 0,5 entre le matériau thermoplastique HM et le matériau thermoplastique LM, afin d’obtenir un article souple.

En particulier, le ratio massique entre le matériau thermoplastique HM et le matériau thermoplastique LM peut être de l’ordre de 0,25.

Selon une autre réalisation, notamment mise en œuvre en relation avec l’obtention de semelles de chaussure, les entrants sont formulés pour présenter un ratio massique d’au moins 2 entre le matériau thermoplastique HM et le matériau thermoplastique LM, afin d’obtenir un article rigide.

De façon préférentielle, la source de matériau thermoplastique comprend des articles ou des composants d’articles à recycler comprenant au moins un matériau thermoplastique, ladite source pouvant être formulée exclusivement avec du recyclage ou complétée avec du matériau thermoplastique neuf en fonction des articles à obtenir.

En particulier, la source de matériau thermoplastique peut comprendre des articles à recycler qui sont analogues à ceux obtenus par la mise en œuvre du procédé, ainsi que des composants sous la forme de rebus de fabrication de tels articles.

De façon préférentielle, le matériau thermoplastique comprend un polyuréthanne TPU, par exemple issu du recyclage de semelles de chaussures, et/ou un polyéthylène basse densité LDPE, par exemple issu du recyclage d’accessoires pour la pratique de sport. De façon générale, le matériau thermoplastique peut comprendre un élastomère thermoplastique (TPE), dont le polyuréthane thermoplastique (TPU), mais également être à base de polychlorure de vinyle (PVC). En variante, un matériau thermoplastique utilisé peut être de la famille des polyéthylènes haute densité (HDPE).

Selon une réalisation privilégiée, la source de matériau thermoplastique comprend des composants d’articles chaussants à recycler, notamment au moins les semelles desdits articles chaussants. En particulier, les articles chaussants à recycler peuvent présenter une tige comprenant un matériau thermoplastique LM et une semelle à base de matériau thermoplastique HM.

Cette réalisation permet notamment de recycler de façon optimale et sans nécessité de tri préalable des chaussures comprenant une tige textile tricotée avec des fils de polyester qui est renforcée avec du TPU LM, la semelle de la chaussure étant en TPU HM dans un pourcentage en poids typiquement de 25% de polyester, 25% de TPU LM et 50% de TPU HM.

De même, la source de charge comprend des articles ou des composants d’articles à recycler, notamment des articles vestimentaires ou chaussants ou des accessoires comprenant au moins un matériau de charge, ladite source pouvant être formulée exclusivement avec du recyclage ou complétée avec au moins un matériau de charge neuf en fonction des articles à obtenir.

En particulier, la source de charge peut comprendre des composants d’articles à recycler qui sont issus de rebus de fabrication de tels articles.

Selon une réalisation, la source de charge comprend au moins un matériau textile, ledit matériau textile pouvant être à base de polyester, de polyamide, d’aramide, de polypropylène ou d’un mélange d’au moins deux de ces polymères. La quantité de textile utilisée est ajustée pour obtenir les propriétés attendues pour l’article. En particulier, les entrants comprennent entre 10% et 30% en poids de matériau textile, sachant qu’une augmentation de la quantité de matériau textile induit une augmentation de la rigidité de l’article obtenu.

Selon une réalisation, notamment mise en œuvre en relation avec l’obtention d’accessoires pour la pratique de sport, les entrants sont formulés pour présenter un ratio massique d’au plus 0,4 entre le matériau textile et le matériau thermoplastique, afin d’obtenir un article souple.

En particulier, le ratio massique entre le matériau textile de la charge et le matériau thermoplastique est de 0,3.

Selon une autre réalisation, notamment mise en œuvre en relation avec l’obtention de semelles de chaussure, les entrants sont formulés pour présenter un ratio massique d’au moins 0,5 entre le matériau textile et le matériau thermoplastique, afin d’obtenir un article rigide.

Selon une mise en œuvre avantageuse, le procédé permet de recycler en tant que charge des matériaux textiles comprenant des fils et/ou des fibres formés d’au moins deux matériaux différents, par exemple de l’élasthanne ajouté à l’un des polymères mentionnés ci-dessus, ledit recyclage ne nécessitant pas une séparation préalable des différents matériaux qui sont broyés ensemble en une quantité adaptée pour former la charge.

Dans un exemple de réalisation, un textile polyester comprenant de 3 à 5% en poids d’élasthanne est recyclé pour obtenir un article, par exemple en prévoyant de l’ordre de 10% de matériau textile dans les entrants, la source de textile pouvant provenir de chaussettes et/ou de tricots seamless à recycler.

Selon une autre réalisation, la source de charge comprend au moins un latex, les entrants comprenant entre 10% et 25% en poids de latex et pouvant éventuellement comprendre également un matériau textile tel que décrit ci- dessus. En particulier, cette réalisation permet de recycler les gants de gardien de football qui comprennent entre autres matériaux du latex, lesdits gants pouvant être broyés ensemble en une quantité adaptée pour former la charge. Dans un exemple de réalisation, les entrants comprennent entre 10% et 50% de matériau thermoplastique LM, entre 10% et 30% en poids de matériau textile, entre 10% et 25% en poids de latex, le complément étant du matériau thermoplastique HM.