Brevet FR2784069A1 — publié le 20000407

I L'invention concerne le domaine de l'essuyage, et plus particulièrement les balais d'essuie-glace de véhicule automobile et les lames de ces balais. La lame de balai d'essuyage, obtenue par extrusion ou par moulage, est composée d'un matériau élastiquement déformable. Le moulage peut être effectué à partir d'ébauches caoutchouc, par vulcanisation ou prévulcanisation. La lame extrudée ou moulée comporte trois parties, de succédant successivement le long de l'axe médian de la section de symétrie transversale de la lame: - une partie talon, pour réaliser le montage de la lame sur une armature à palonniers et étriers, I'armature et la lame constituant le balai; - une partie de liaison, formant une charnière d'articulation entre les deux autres parties; - et une partie lèvre, généralement en forme de flèche, pour réaliser la fonction d'essuyage par raclage en coopération avec la surface de la vitre à essuyer. Un exemple de réalisation d'une telle lame est décrit dans le brevet FRA-2 253 649 (ou 94 01 057). Le problème posé est de pouvoir disposer d'une lame dont chaque partie puisse assurer des fonctions différentes nécessitant des qualités différentes, voire antagonistes: rigidité de la partie talon pour permettre son montage sur une structure articulée de support du balai, résistance de la partie de liaison aux efforts de traction/compression et aux flexions alternées tout en restant flexible, souplesse de la partie lèvre pour effectuer un essuyage efficace. La lame est généralement constituée en un matériau élastique, un élastomère synthétique ou un caoutchouc naturel. Afin d'obtenir une rigidité ou une résistance mécanique, il est connu de prévoir des vertèbres longitudinales de renfort dans la partie talon et dans la partie de liaison. Les vertèbres sont réalisées sous forme de plaques de renfort, insérées dans des logements lors de l'extrusion, ou d'inserts noyés dans le corps en matériau. La forme et la localisation de ces vertèbres sont adaptées afin d'obtenir les propriétés recherchées sans nuire excessivement à la flexibilité et à l'élasticité de la lame. Cependant, I'addition des vertèbres augmente la déformation de la lame au niveau de son support, en particulier autour des griffes de maintien. De plus, ce type de solution diminue la durée de vie de la lame qui s'use, se déforme, et risque de se déchirer, en particulier au niveau de la charnière, plus rapidement qu'une lame sans vertèbre. Afin de pallier ces inconvénients, et notamment afin d'améliorer la résistance à la compression et la tenue au fluage pour diminuer la déformation rémanente de la lame, I'invention vise à répartir uniformément les pressions d'appui afin d'obtenir une rigidification et une résistance homogènes optimisées, respectivement pour le talon et la charnière. Pour ce faire, il est proposé d'incorporer des fibres dans le matériau de ces parties. Plus précisément, I'invention a pour objet un balai d'essuie-glace, en particulier pour véhicule automobile, comportant une lame en matériau élastiquement déformable ayant une partie talon de montage sur un support d'essuie-glace, une i0 partie lèvre de raclage pour assurer l'essuyage en coopération avec la surface d'une vitre à essuyer, et une partie charnière entre les parties talon et lèvre, dans le matériau de laquelle des fibres de renfort rendues adhérentes sont incorporées avec des taux de fibres homogènes dans la charnière et dans le talon, le taux de fibres dans le talon étant supérieur ou égal au taux de fibres dans la charnière. Les taux de fibres sont homogènes en ce sens que les fibres sont réparties de manière homogène dans le talon et la charnière de la lame, sans être limités à des valeurs constantes, c'est-à-dire couvrant par exemple des valeurs uniformément variables. Les fibres peuvent être des charges de polymères produites par l'industrie textile, choisies dans le groupe des aramides, polyesters et polyamides. Les fibres peuvent également être en filaments de verre. Le taux de fibres est avantageusement compris entre 2 et 10 parts pour 100 parts en poids dans la charnière, et entre 10 et parts pour 100 parts dans le talon. Les fibres sont rendues adhérentes ou " adhérisées " par prétraitement chimique pour faciliter leur adhésion au matériau élastique, afin de ne pas provoquer de délaminage entre les fibres et le matériau élastique. Elles sont prétraitées par exemple par traitement de type RFL (" Resorcinol Formaldéhyde Latex ") ou par enrobage d'un polymère. Dans ce cas, la dispersion dans le matériau et donc l'homogénéisation sont favorisées. Selon deux formes de mise en oeuvre, les fibres textiles se présentent coupées ou en pulpe. Sous forme coupée, les fibres ont une longueur moyenne et un diamètre adaptées aux dimensions et à la nature du matériau élastique utilisé, afin d'obtenir un renfort optimisé en qualité et en durée. Dans un exemple de réalisation, les fibres coupées ont une longueur moyenne de l'ordre de 1 à quelques millimètres, de préférence de 1 à 3 mm. La pulpe se présente sous la forme d'agglomérats de fibres, obtenu à partir de fibres issues de filaments continus, selon un réseau tridimensionnel. Selon des modes particuliers de réalisation: - les fibres sont prédispersées dans un liant polymérique avant d'être incorporées; - une pulpe préempâtée présente des propriétés mécaniques isotropes optimisées, sans qu'apparaissent de difficultés de dispersion dans le mélange à base de matériau élastique; - le matériau à fibres est combiné à des vertèbres de dimension sensiblement diminuée par rapport à celle des vertèbres connues. La lame selon la présente invention présente une tenue améliorée aux agents chimiques, notamment au liquide de lave-glace, ainsi qu'une excellente tenue en température et au vieilissement. L'invention se rapporte également à un procédé d'obtention d'une lame d'essuie-glace conforme à l'enseignement ci-dessus, dans lequel les fibres peuvent être avantageusement prédispersées ou précoupées. Selon un premier mode, dit " à mélangeur ouvert ", les fibres sont incorporées dans un mélangeur après plastification du mélange maître du matériau élastique, l'incorporation des fibres se faisant de façon progressive, avant l'incorporation du système de vulcanisation. Selon un autre mode de mise en oeuvre, dit à " mélangeur interne ", le polymère élastomère, une moitié de charges du mélange et une moitié des fibres sont malaxées dans le mélangeur pendant un temps donné, puis le reste des fibres et des charges sont introduites et malaxées pendant le même temps, avant l'introduction et le malaxage des autres ingrédients de finition. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'exemples de réalisation qui suit, accompagnée des figures annexées qui représentent respectivement: - la figure 1, une vue en coupe transversale d'une lame d'essuie-glace selon une première forme de réalisation conforme à l'invention; et - la figure 2, une vue similaire à celle de la figure 1 illustrant une deuxième forme de réalisation conforme à l'invention. Sur la figure 1, la vue en coupe transversale présente une lame, ou raclette, d'essuyage 10 pour un balai d'essuyage (non représenté) d'un véhicule automobile. La lame 10 comporte une partie talon 12, une partie de liaison 14 et une partie de raclage 16. Le talon 12, qui s'étend longitudinalement, est prévu pour être reçu dans une série de griffes (non représentées) d'un support de lame à structure articulée, appartenant à un balai d'essuie-glace. Le talon 12 est massif au regard des autres parties de la lame. Le matériau élastomère, utilisé pour constituer la lame 10 dans cet exemple l de réalisation, est renforcé dans le talon par des fibres d'aramide coupées 18, uniformément dispersées dans le matériau et incorporées dans le matériau élastomère lors de l'extrusion selon un procédé décrit ci-après. En poids, le pourcentage de fibres par rapport au matériau ainsi chargé représente environ 15%. Dans les formes de mise en oeuvre illustrées, la partie de raclage 16 présente, en section transversale, une lèvre en forme de flèche dont la pointe 20 coopère avec la vitre à essuyer. La partie de raclage 16 est reliée au talon 12 par la bande médiane de liaison 14, qui est extrudée en même temps que le talon et la partie de raclage 16. La bande de liaison 14 s'étend longitudinalement dans le plan médian P-P de la section transversale de la lame. Conformément à l'invention, le matériau élastomère de la bande de liaison 14 est renforcée par des fibres d'aramide, uniformément dispersées dans le matériau et incorporées dans celui-ci lors de l'extrusion selon un procédé décrit ci- après. En poids, le pourcentage de fibres par rapport au matériau ainsi chargé représente environ 6% dans la bande. L'incorporation des fibres ne s'arrête pas de manière nette au niveau de la jonction de la bande 14 avec la lèvre 16, mais déborde avantageusement autour de cette jonction afin de la renforcer efficacement. Dans la première forme de réalisation illustrée à la figure 1, les fibres d'aramide 18 sont coupées et présentent une longueur moyenne de l'ordre de 1mm. Dans la deuxième forme de réalisation illustrée à la figure 2, les fibres se présentent en pulpe, sous la forme d'agglomérats 19, obtenus par broyage de fibres d'aramide, pour former un réseau tridimensionnel. Ces fibres en pulpe sont connues sous la dénomination commerciale TWARON ou RHENOGRAN si elles sont prédispersées dans un liant polymérique. Que les fibres soient coupées ou broyées, elles sont prétraitées avant l'extrusion afin de pouvoir adhérer intimement au matériau élastomère ou au caoutchouc lors de l'extrusion. Ce traitement est un traitement chimique de type " RFL ". Un enrobage des fibres par un polymère dispersif peut également être réalisé. L'incorporation des fibres prétraitées, et éventuellement prédispersées, au matériau élastomère est réalisée lors d'un malaxage en mélangeur ouvert. Selon ce procédé, les fibres sont incorporées dans le mélangeur ouvert après plastification du mélange maître, dans des conditions de vitesse et de température connues, I'incorporation des fibres se faisant de façon progressive, avant incorporation du système de vulcanisation. Le flux de fibres, rendu directif selon des techniques connues, permet de charger directement et sélectivement le talon et la bande de liaison jusqu'à atteindre les taux de concentration respectivement visés, soient environ et 6% dans les exemples précédents. Le mélange ainsi chargé est sorti en fin d'extrusion. En variante, l'incorporation est réalisée en mélangeur interne, de type Banbury. La température du mélangeur étant de 30 à 50 C et la vitesse de à 80 rpm, soit environ 7 à 8,5 rad/s. Pendant une durée de 30 secondes, un premier malaxage concerne le polymère, une moitié de charges et une moitié de fibres prétraitées. A l'issu de cette opération, la seconde demi-charge de fibres et le reste des charges sont incorporés et malaxés pendant une durée égale à celle du premier malaxage. Les autres ingrédients de finition, plastifiant et noir de carbone, sont incorporés pour un malaxage final qui dure, dans l'exemple de réalisation, trois fois l'intervalle de temps couvrant les deux premiers malaxages. Que ce soit en mélageur ouvert ou interne, une coextrusion avec le matériau de base de la lèvre est finalement opérée pour obtenir la lame à lèvre sans fibres. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Il est par exemple possible de prévoir une concentration en fibres décroissante le long de la charnière de liaison, entre une valeur proche de celle du talon et une valeur proche de zéro au niveau de la lèvre de raclage. La lèvre peut également être renforcée de fibres à faible taux de concentration, par exemple de une à quelques parts/phr. Une pulpe préempâtée présente des propriétés mécaniques isotropes optimisées, sans qu'apparaissent de difficultés de dispersion dans le mélange à base de matériau élastique. Il est également possible de combiner le matériau à fibres à des vertèbres de dimensions sensiblement diminuées par rapport à celles des vertèbres adaptées à ce type d'application. Par ailleurs, la charnière peut comporter une ou deux paires d'ailes latérales, qui s'étendent de part et d'autre de la charnière, et éventuellement intégrées à la partie de raclage, référence 21 sur les figures 1 et 2, pour assure la protection de la lame vis- io0 à-vis des griffes du support du balai et isoler la lèvre de raclage du reste du balai. Ces ailes, ainsi que la lèvre elle-même, peuvent être également chargées en fibres conformément à l'invention selon un taux sensiblement inférieur à celui de la charnière de liaison. De plus, afin de lisser les défauts d'aspect éventuels qui résulteraient de r l'extrusion du mélange caoutchouc chargé de fibres, l'homme du métier peut augmenter le nombre de parts de plastifiant. Par ailleurs, en diminuant le taux de noir de carbone par rapport à celui habituellement pratiqué dans ce type de technique, le mélange initial est bien adapté à l'extrusion de fibres conformément à l'enseignement de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Balai d'essuie-glace, en particulier pour véhicule automobile, comportant une lame en matériau élastiquement déformable, et comportant une partie talon (12) de montage sur un support d'essuie-glace, une partie lèvre (16) de raclage pour assurer l'essuyage en coopération avec la surface d'une vitre à essuyer, et une partie charnière (14) entre les parties talon et lèvre, caractérisé en ce que la lame comporte des fibres de renfort (18,19) adhérisées et incorporées dans le matériau avec des taux de fibres homogènes dans la charnière (14) et dans le talon (12), le taux de fibres i0 dans le talon étant supérieur ou égal au taux de fibres dans la charnière. 2. Lame d'essuie-glace pour balai selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fibres sont choisies parmi des fibres textiles du groupe comprenant des aramides, polyesters, polyamides, et des filaments de verre. 3. Lame d'essuie-glace selon la revendication 2, caractérisée en ce que les fibres textiles sont empâtées par enrobage, afin de favoriser la dispersion des fibres dans le matériau. 4. Lame d'essuie-glace selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que les fibres textiles sont utilisées sous forme coupée (18) selon une longueur moyenne comprise sensiblement entre 1 et 3 mm. 5. Lame d'essuie-glace selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que les fibres textiles sont utilisées sous forme de pulpe (19) formée par un agglomérat de fibres obtenu par broyage de filaments continus pour former un réseau tridimensionnel. 6. Lame d'essuie-glace selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le taux de fibres est compris entre 2 et 10 parts pour 100 parts dans la charnière, et entre 10 et 20 parts pour 100 parts dans le talon. 7. Lame d'essuie-glace selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que la charnière comporte au moins une paire d'ailes latérales, qui s'étend de part et d'autre, ces ailes étant également chargées en fibres selon un taux égal ou inférieur à celui de la charnière de liaison. 8. Procédé d'obtention d'une lame d'essuie-glace selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un mélangeur ouvert dans lequel les fibres prétraitées pour être adhésives sont incorporées après plastification du mélange maître, I'incorporation des fibres se faisant de façon progressive avant incorporation du système de vulcanisation, les fibres étant amenées en flux directif pour charger le talon et la charnière de liaison jusqu'à atteindre les taux de concentration respectivement visés, une coextrusion finale étant opérée avec le matériau de la lèvre pour constituer la lame. 9. Procédé d'obtention d'une lame d'essuie-glace selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste à malaxer pendant un temps donné, dans un mélangeur à température initiale de 30 à 50 C, la charge de polymère élastique avec une première moitié de charges et une moitié de fibres prétraitées pour être adhésives, puis à réaliser un deuxième malaxage avec l'autre demi-charge de i0 fibres et le reste des charges pendant une durée équivalente, puis à introduire les autres ingrédients de finition et à malaxer l'ensemble, une coextrusion finale étant opérée pour constituer une lame à lèvre. 10. Procédé d'obtention par extrusion d'une lame d'essuie-glace selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le prétraitement des fibres est d'ordre chimique obtenu par un procédé de type RFL. 11. Procédé d'obtention par extrusion d'une lame d'essuie-glace selon la revendication 9, caractérisé en ce que la vitesse de rotation du mélangeur est de l'ordre de 7 à 8,5 rad/s et en ce que le malaxage final dure de l'ordre de trois fois la durée des deux premiers malaxages. 12. Procédé d'obtention par extrusion d'une lame d'essuie-glace selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le prétraitement des fibres est d'ordre mécanique obtenu par enrobage par un polymère présentant des propriétés dispersives. 13. Procédé d'obtention selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la concentration en fibres décroît le long de la charnière de liaison, entre une valeur proche de celle du talon et une valeur proche de zéro au niveau de la lèvre de raclage.