Brevet FR2897564A1 — publié le 20070824

GARNITURES D'ETANCHEITE SOUPLES ET MOULE ES POUR VITRAGES ET LEUR PROCEDE DE FABRICATION. La présente invention concerne des garnitures d'étanchéité souples et moulées, et un procédé de fabrication de telles garnitures. L'invention s'applique à des garnitures d'étanchéité destinées à être montées en appui élastique sur un vitrage, tel qu'un vitrage mobile de véhicule automobile. De manière connue, les garnitures d'étanchéité destinées à se trouver en contact frictionnel avec un vitrage mobile comportent au moins une lèvre souple assurant la fonction d'étanchéité vis-à-vis de ce vitrage et un revêtement anti-friction (communément appelé glissant par l'homme du métier) qui est adapté pour présenter un coefficient de frottement réduit vis-à-vis du vitrage. Une telle garniture d'étanchéité est usuellement de type extrudée ou bien de type moulée. Dans le cas d'une garniture extrudée, celle-ci peut être obtenue par co-extrusion d'une composition élastomère destinée à former notamment la ou les lèvres souples et d'une composition anti-friction destinée à former ce revêtement glissant , ou bien par le dépôt en ligne d'un vernis ou d'une colle suivi d'un flocage. Dans le cas d'une garniture moulée, celle-ci est généralement obtenue via un moulage par injection de la composition élastomère destinée à former la ou les lèvres souples puis, suite à ce moulage, via un vernissage ou un flocage réalisé en reprise . On peut par exemple citer le document FR- A-2 825 945 décrivant un procédé de fabrication d'une garniture d'étanchéité via l'injection dans un moule d'une composition élastomère sur un film glissant de type floqué préalablement disposé dans ce moule. Un inconvénient majeur de ce procédé de fabrication d'une garniture spécifiquement moulée par injection réside dans son coût de mise en oeuvre relativement élevé, en raison notamment des opérations de vernissage ou de flocage venant compléter le moulage. 2 Un but de la présente invention est de proposer une garniture d'étanchéité souple et moulée destinée à être montée sur un vitrage, ladite garniture étant essentiellement constituée d'au moins une composition élastomère et comportant à sa surface un revêtement anti-friction en un matériau présentant un coefficient de frottement réduit vis-à-vis dudit vitrage, qui remédie à l'inconvénient précité en permettant notamment de supprimer l'opération précitée de vernissage ou de flocage. A cet effet, une garniture d'étanchéité selon l'invention est telle que ledit revêtement est formé d'un seul tenant avec ladite garniture via un moulage par multi-injection dudit matériau et de ladite ou chaque composition, laquelle est à base d'au moins un élastomère thermoplastique choisi dans le groupe constitué par les vulcanisats thermoplastiques (TPV) et les copolymères à blocs styréniques (TPS). Par multi-injection , on entend de manière connue dans la présente description l'injection simultanée, dans des empreintes distinctes, de matières plastiques ou pouvant être mises en oeuvre comme telles. On parle ainsi de bi-injection ou de tri-injection dans le cas de l'injection simultanée de deux ou trois de ces matières dans un moule à injection. On se référera par exemple au document FR-A-2 725 152 pour une description de cette technique de multi-injection. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite garniture d'étanchéité est dépourvue d'armature de renforcement, étant uniquement constituée d'une matière souple formée par ladite composition élastomère, revêtement excepté. Avantageusement, ce revêtement antifriction présente une épaisseur comprise entre 0,3 mm et 1,5 mm, inclusivement, et il peut être formé sur toute ou partie de la surface d'au moins une lèvre d'étanchéité que comporte ladite garniture et qui est destinée à appuyer élastiquement sur ledit vitrage. 3 Selon un premier exemple de réalisation de l'invention, ledit revêtement est constitué d'un matériau thermoplastique qui est compatible avec ladite composition de caoutchouc et qui est à base d'au moins un polymère thermoplastique choisi dans le groupe constitué par les polyéthylènes, les polypropylènes, les polyamides, les polyméthacrylates de méthyle, les polycarbonates et les mélanges de ces polymères. De préférence, ledit revêtement est alors à base d'au moins un polyéthylène réticulé. Selon un second exemple de réalisation de l'invention, ledit revêtement est constitué d'un matériau élastomère à base d'au moins un vulcanisat thermoplastique (TPV) comprenant un élastomère réticulé, tel qu'un terpolymère éthylène/propylène/diène (EPDM), et une polyoléfine, telle qu'un polypropylène, cette polyoléfine étant présente dans ledit vulcanisat selon une fraction massique comprise entre 10 % et 90 %, inclusivement. Selon un troisième exemple de réalisation de l'invention, ledit revêtement est à base d'au moins un élastomère polyuréthanne (PUR) ou bien d'au moins un élastomère thermoplastique polyuréthanne (TPU). C)n notera que ces matériaux utilisés préférentiellement pour former ledit revêtement antifriction sont particulièrement avantageux pour conférer à la garniture d'étanchéité un coefficient de frottement réduit - et donc une résistance à l'usure améliorée - vis-à-vis du vitrage sur lequel est destinée à être montée cette garniture. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, ladite 25 composition élastomère est à base d'un vulcanisat thermoplastique (TPV) comprenant un mélange : - d'un élastomère réticulé, qui est synthétisé par un catalyseur métallocène et qui appartient au groupe constitué par les terpolymères éthylène/propylène/diène (EPDM) et les polyoctènes, et 30 - d'une polyoléfine greffée. 4 A titre préférentiel selon ce premier mode, ledit élastomère thermoplastique est un mélange d'un EPDM réticulé et synthétisé par un catalyseur métallocène et d'un polypropylène. Selon un second mode de réalisation de l'invention, ledit 5 élastomère thermoplastique est un copolymère à blocs styréniques (TPS) qui est de type à blocs éthylène/ butylène/ styrène (SEBS). Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite composition élastomère et/ou le matériau dudit revêtement peuvent 10 comprendre chacun au moins un agent compatibilisant (en plus des autres ingrédients habituellement utilisés dans les garnitures d'étanchéité, tels que des charges, des plastifiants, etc.), de sorte que ledit revêtement adhère au reste de ladite garniture sans couche interfaciale d'adhérisation. Avantageusement, la garniture d'étanchéité selon l'invention 15 forme un lécheur ou une coulisse pour vitrage mobile de véhicule automobile. Un procédé de fabrication selon l'invention des garnitures d'étanchéité précitées consiste essentiellement en un moulage par multiinjection de ladite composition élastomère et du matériau destiné à former 20 ledit revêtement dans un moule à plateau rotatif ou à chargeur tournant. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit procédé peut consister essentiellement en un moulage par bi-injection dans ledit moule, ledit moulage comprenant successivement : (i) une injection simultanée de la composition élastomère et 25 dudit matériau dans deux empreintes de moulage diamétralement opposées formées dans le plateau rotatif ou le chargeur tournant, (ii) une rotation de 180 dudit plateau ou dudit chargeur, et (iii) une injection simultanée dudit matériau de revêtement et de ladite composition élastomère dans lesdites empreintes contenant 30 respectivement ladite composition élastomère et ledit matériau de revêtement, pour l'obtention après refroidissement de deux garnitures moulées qui incorporent chacune ledit revêtement anti-friction. D'autres caractéristiques, avantages et détails de la présente invention ressortiront à la lecture de la description suivante de plusieurs exemples de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et non limitatif, ladite description étant réalisée en référence avec les dessins joints, parmi lesquels : la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe d'une lèvre d'étanchéité d'une garniture selon l'invention comportant un revêtement anti-friction obtenu par bi-injection, la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un exemple 10 de garniture d'étanchéité selon l'invention incorporant le revêtement de la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe d'un moule à bi-injection avec plateau rotatif, utilisable pour l'obtention de la pièce des figures 1 ou 2, la figure 4 est une vue en coupe d'un autre moule à bi- 15 injection avec chargeur tournant également utilisable pour l'obtention de la pièce moulée des figures 1 ou 2, ce moule étant illustré dans une position d'ouverture relative à une première étape d'un cycle de moulage, la figure 5 est une vue en coupe du moule de la figure 4 dans une position d'ouverture relative à une seconde étape du cycle de moulage, 20 la figure 6 est une vue en coupe du moule de la figure 4 dans une position d'ouverture relative à une troisième étape du cycle de moulage, la figure 7 est une vue en coupe du moule de la figure 4 dans une position d'ouverture relative à une quatrième étape du cycle de moulage, la figure 8 est une vue en coupe du moule de la figure 4 dans 25 une position de fermeture relative à une cinquième et sixième étapes du cycle de moulage, et la figure 9 est une vue en coupe du moule de la figure 4 dans une position d'ouverture relative à une septième étape du cycle de moulage. 30 La garniture d'étanchéité 1 illustrée partiellement à la figure 1 comporte une lèvre souple 2 et un revêtement antifriction 3 qui recouvre superficiellement la lèvre 2 et qui est conçu pour présenter un coefficient de frottement réduit vis-à-vis du verre constituant un vitrage (non illustré). Cette garniture 1 est spécifiquement obtenue via un moulage par bi-injection d'une composition élastomère souple et d'un matériau apte à former ce revêtement antifriction 3, en mettant en oeuvre un procédé de moulage tel que décrit ci- dessous. La garniture souple 101 illustrée à la figure 2 présente dans cet exemple de réalisation une section sensiblement en V , dont une branche 102 est formée par une lèvre souple recouverte d'un revêtement antifriction 103 vis-à-vis d'un vitrage, et dont l'autre branche 104 est destinée à former un support de montage sur un encadrement recevant le vitrage. Selon l'invention, cette garniture 101 est obtenue via un moulage par biinjection de la composition élastomère et du matériau précités. On notera qu'une garniture d'étanchéité obtenue par biinjection selon l'invention pourrait présenter une forme autre que celle illustrée à la figure 2, tant pour ce qui est du revêtement anti-friction 3, 103 que pour ce qui est du support 104. En référence à ces figures 1 et 2, la composition élastomère souple est à base d'un élastomère thermoplastique de type TPV, tel qu'un TPV de dénomination VEGAPRENE , ou bien à base d'un élastomère thermoplastique à blocs styréniques de type SEBS. Quant au matériau formant le revêtement 3, 103, il est de préférence à base d'un polyéthylène réticulé. On notera que d'autres polymères thermoplastiques sont utilisables, tels que des polyéthylènes, polypropylènes, polyamides, polyméthacrylates de méthyle ou polycarbonates, de même que des PUR, TPU et même certains TPV dont la fraction massique de polyoléfine peut varier de 10 % à 90 %. Le moule 10 selon un premier exemple de l'invention, qui est illustré en position d'ouverture à la figure 3, comporte essentiellement : - un plateau supérieur fixe 11 à l'entrée duquel sont formés des moyens d'injection 12 et 13 de deux compositions fluides (au nombre de deux dans cet exemple de moule à bi-injection) et à la sortie duquel sont prévues deux formes de moulage 14 et 15 communiquant respectivement via des canaux 16 et 17 avec les moyens d'injection 12 et 13, et - un plateau inférieur rotatif 18 monté au-dessus d'un corps fixe 19 via un arbre 20, de sorte que ce plateau 18 puisse tourner autour de l'axe de symétrie 21 du moule 10, ce plateau rotatif 18 comportant sur sa face supérieure deux contre-formes 22 et 23 diagonalement opposées et conçues pour former des empreintes avec les formes 14 et 15 correspondantes du plateau fixe 11. Plus précisément, le plateau rotatif 18 est en outre notamment pourvu de moyens d'éjection axiale 24 et 25 des garnitures moulées 1, 101 respectivement contenues dans ces empreintes, ainsi que d'un circuit de refroidissement (non illustré) communiquant avec ces dernières pour assurer le refroidissement des compositions injectées. C)n utilise ce moule 10 de la manière suivante. Dans une première étape, on procède à sa fermeture en actionnant le plateau inférieur 18 en translation axiale dans le sens de la flèche A via des moyens de commande 18a dont est pourvu le corps fixe 19, de sorte à appliquer les contre-formes 22 et 23 sous les formes 14 et 15. Dans une seconde étape, on injecte simultanément dans les empreintes obtenues 1422 et 15-23 les deux compositions élastomères et de revêtement, via les moyens d'injection 12 et 13. Dans une troisième étape, on procède à l'ouverture du moule 10 en actionnant le plateau inférieur 18 en translation axiale dans le sens de la flèche B, via les moyens de commande 18a. Dans une quatrième étape, on actionne le plateau inférieur 18 en rotation selon un angle de 180 dans le sens de la flèche C, via un entraînement de l'arbre 20 dans le même sens, puis on met à nouveau en oeuvre les première et seconde étapes pour l'obtention par surmoulage de deux garnitures bi-injectées 1, 101 comprenant chacune les parties souples 2, 102 et de revêtement 3, 103 solidarisées l'une avec l'autre. C)n ouvre ensuite le moule 10 pour éjecter les garnitures 1, 101 ainsi obtenues dans le sens de la flèche A, via les moyens 24 et 25. Le moule 110 selon un second exemple de l'invention, qui est illustré en position d'ouverture à la figure 4, comporte essentiellement : - un plateau supérieur fixe 111 à l'entrée duquel sont formés des moyens d'injection 112 et 113 de deux compositions fluides et à la sortie duquel sont prévues deux formes 114 et 115 communiquant respectivement via des canaux 116 et 117 avec les moyens d'injection 112 et 113, et - un plateau inférieur 118 monté au-dessus d'un corps fixe 119 et comportant un chargeur rotatif 130 qui est monté mobile en translation via des moyens de commande 118a et qui est monté mobile en rotation via un arbre 120 autour de l'axe de symétrie 121 du moule 110, ce chargeur 130 comportant sur sa face supérieure deux contre-formes 122 et 123 diagonalement opposées et conçues pour former des empreintes avec les formes 114 et 115 correspondantes du plateau fixe 111. Plus précisément, le plateau rotatif 118 est en outre notamment pourvu de moyens d'éjection axiale 124 des garnitures moulées 1, 101 respectivement contenues dans ces empreintes, ainsi que d'un circuit de refroidissement (non illustré) communiquant avec ces dernières pour assurer le refroidissement des compositions injectées. C)n utilise ce moule 110 de la manière suivante, en référence à un cycle de fonctionnement. Dans une première étape illustrée à la figure 4, on procède à son ouverture en actionnant le plateau inférieur 118 en translation axiale dans le sens de la flèche D, de sorte à désengager les formes 114 et 115 des contre-formes 122 et 123, ces dernières contenant respectivement lesdites compositions préalablement injectées. Dans une seconde étape illustrée à la figure 5, on pousse axialement le chargeur 130 dans le sens de la flèche E via les moyens de commande 118a, pour le désengager du plateau inférieur 118. Dans une troisième étape illustrée à la figure 6, on actionne le chargeur 130 en rotation de 180 (voir flèche F) autour de l'axe 121, via l'arbre 120, de sorte à amener les contre-formes 122 et 123 respectivement en regard des formes 114 et 115. Dans une quatrième étape illustrée à la figure 7, on ramène axialement le chargeur 130 dans le sens de la flèche G via les moyens de commande 118a, de sorte qu'il soit à nouveau inséré dans le plateau 118, puis on l'y verrouille dans ce dernier. Dans une cinquième étape illustrée à la figure 8, on procède à la fermeture du moule 110 via une poussée axiale exercée sur le plateau inférieur 118 dans le sens de la flèche H pour l'amener contre le plateau fixe 111 puis, dans une sixième étape, on injecte simultanément dans les empreintes obtenues lesdites compositions élastomères et de revêtement, via les moyens d'injection 112 et 113. Dans une septième étape illustrée à la figure 9, on procède à l'ouverture du moule 110 en actionnant le plateau inférieur 118 en translation axiale dans le sens de la flèche I, puis on éjecte du moule 110 les garnitures 1, 101 bi-injectées ainsi obtenues, via les moyens 124. C)n notera que ce second exemple de procédé de moulage par bi-injection selon l'invention permet notamment d'obtenir un temps de cycle minimisé et de surmouler en trois dimensions et en deux, trois ou même quatre matières différentes. REVENDICATIONS 1) Garniture d'étanchéité (1, 101) souple et moulée destinée à être montée sur un vitrage, ladite garniture étant essentiellement constituée d'au moins une composition élastomère et comportant à sa surface un revêtement anti-friction (3, 103) en un matériau adapté pour présenter un coefficient de frottement réduit vis-à-vis dudit vitrage, caractérisée en ce que ledit revêtement est formé d'un seul tenant avec ladite garniture via un moulage par multi-injection dudit matériau et de ladite ou chaque composition, laquelle est à base d'au moins un élastomère thermoplastique choisi dans le groupe constitué par les vulcanisats thermoplastiques (TPV) et les copolymères à blocs styréniques (TPS). 2) Garniture d'étanchéité (1, 101) selon la revendication 1, 15 caractérisée en ce qu'elle est dépourvue d'armature de renforcement. 3) Garniture d'étanchéité (1, 101) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit revêtement (3, 103) présente une épaisseur comprise entre 0,3 mm et 1,5 mm, inclusivement. 20 4) Garniture d'étanchéité (1, 101) selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit revêtement (3, 103) est formé sur toute ou partie de la surface d'au moins une lèvre d'étanchéité (2, 102) que comporte ladite garniture et qui est destinée à appuyer 25 élastiquement sur ledit vitrage. 5) Garniture d'étanchéité (1, 101) selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit revêtement (3, 103) est constitué d'un matériau thermoplastique qui est compatible avec ladite 30 composition de caoutchouc et qui est à base d'au moins un polymère thermoplastique choisi dans le groupe constitué par les polyéthylènes, lespolypropylènes, les polyamides, les polyméthacrylates de méthyle, les polycarbonates et les mélanges de ces polymères. 6) Garniture d'étanchéité (1, 101) selon la revendication 5, 5 caractérisée en ce que ledit revêtement (3, 103) est à base d'au moins un polyéthylène réticulé. 7) Garniture d'étanchéité (1, 101) selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit revêtement (3, 103) est 10 constitué d'un matériau élastomère à base d'au moins un vulcanisat thermoplastique (TPV) comprenant un élastomère réticulé, tel qu'un terpolymère éthylène/propylène/diène (EPDM), et une polyoléfine, telle qu'un polypropylène, cette polyoléfine étant présente dans ledit vulcanisat selon une fraction massique comprise entre 10 % et 90 %, inclusivement. 15 8) Garniture d'étanchéité (1, 101) selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit revêtement (3, 103) est à base d'au moins un élastomère polyuréthanne (PUR) ou bien d'au moins un élastomère thermoplastique polyuréthanne (TPU). 20 9) Garniture d'étanchéité (1, 101) selon une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ladite composition élastomère est à base d'un vulcanisat thermoplastique (TPV) comprenant un mélange : - d'un élastomère réticulé, qui est synthétisé par un 25 catalyseur métallocène et qui appartient au groupe constitué par les terpolymères éthylène/propylène/diène (EPDM) et les polyoctènes, et - d'une polyoléfine greffée, telle qu'un polypropylène. 10) Garniture d'étanchéité (1, 101) selon une des 30 revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ladite composition élastomère est à base d'un copolymère à blocs styréniques (TPS) de type à blocs éthylène/ butylène/ styrène (SEBS). 11) Garniture d'étanchéité (1, 101) selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite composition élastomère et/ou le matériau dudit revêtement (3, 103) comprend ou comprennent chacun au moins un agent compatibilisant, de sorte que ledit revêtement adhère au reste de ladite garniture sans couche interfaciale d'adhérisation. 12) Garniture d'étanchéité (1, 101) selon une des 10 revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle forme un lécheur ou une coulisse pour vitrage mobile d'un véhicule automobile. 13) Procédé de fabrication de garnitures d'étanchéité (1, 101) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste 15 essentiellement en un moulage par bi-injection de ladite composition élastomère et du matériau destiné à former ledit revêtement (3, 103), dans un moule (10, 110) à plateau rotatif (18) ou à chargeur tournant (130). 14) Procédé de fabrication selon la revendication 13, 20 caractérisé en ce que ledit moulage comprend successivement : (i) une injection simultanée de ladite composition élastomère et dudit matériau de revêtement (3, 103) dans deux empreintes de moulage diamétralement opposées qui sont formées dans ledit plateau rotatif (18) ou ledit chargeur tournant (130), 25 (ii) une rotation de 180 dudit plateau ou dudit chargeur, et (iii) une injection simultanée dudit matériau de revêtement et de ladite composition élastomère dans lesdites empreintes contenant respectivement ladite composition élastomère et ledit matériau de revêtement, pour l'obtention après refroidissement de deux garnitures moulées (1, 101) qui 30 incorporent chacune ledit revêtement anti-friction.