Brevet FR2899544A1 — publié le 20071012

BALAI D'ESSUIE-GLACE A INDICATEUR COLORÉ INTÉGRÉ La présente invention concerne un balai d'essuie- glace comportant un indicateur coloré à même de 5 renseigner l'utilisateur dudit balai sur l'état et/ou l'environnement direct de ce dernier. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des systèmes d'essuyage pour véhicules 10 automobiles. Il est connu d'utiliser un indicateur coloré pour évaluer et signaler visuellement le vieillissement d'une lame racleuse d'un balai d'essuie-glace ou un risque potentiel de gel. Ce type d'indicateur se 15 présente habituellement sous la forme d'une pastille qui est capable de changer plus ou moins progressivement de couleur, au fur et à mesure qu'un paramètre extérieur donné dépasse une valeur seuil prédéterminée. 20 Dans le cas d'une pastille de vieillissement, le paramètre extérieur pris en compte est le rayonnement ultraviolet. Le principe est en effet basé sur la dégradation par la lumière d'une encre sensible au rayonnement UV. Cela a pour conséquence de laisser 25 apparaître alors dans la couche sous-jacente, une encre de couleur contrastée et insensible aux UV. Dans le cas cette fois d'une pastille indicatrice de gel, le paramètre à considérer est bien évidemment la température extérieure. Le principe est ici 30 classiquement basé sur un changement réversible de la couleur d'un pigment thermochromique. Quelles que soient leurs finalités, dans la pratique,, de telles pastilles sont généralement solidarisées sur le corps des balais d'essuie-glace. Par ailleurs, afin d'être visible depuis l'intérieur d'un habitacle de véhicule automobile, les pastilles en question sont systématiquement positionnées au niveau des sections frontales des balais. Or on sait que par nature, les balais d'essuie-glace disposent habituellement de profils assez fins de manière à pouvoir être performants au point de vue aérodynamique. Il est en effet important que la surface frontale de chacun d'entre eux soit la plus réduite possible, afin de limiter les effets aérodynamiques de soulèvement qui vont avoir tendance à soulever le balai, et donc à lui faire perdre beaucoup de son efficacité. Au final, ces restrictions dimensionnelles au niveau des sections frontales des balais d'essuie-glace font qu'il n'y a pas assez de place pour implanter des pastilles de tailles adéquates. Cela a malheureusement pour conséquence de limiter la lisibilité, et donc l'intelligibilité des messages colorés. Par ailleurs, l'utilisateur ne fait pas forcément le lien entre le changement d'aspect de l'indicateur coloré et l'état de la lame, du fait de l'écartement relatif et de l'indépendance fonctionnelle entre ces deux éléments. Cela concourt à réduire encore davantage l'efficacité d'un tel système d'indicateur coloré. Il existe dans l'état de la technique une autre sorte d'indicateur coloré qui sont plus particulièrement dédiée à des applications de type vieillissement. Un tel indicateur se distingue par le fait qu'il prend la forme d'une bande indicatrice s'étendant tout le long de la lame du balai d'essuie-glace. Mais l'indicateur est par ailleurs remarquable en ce que son principe est basé sur l'abrasion par les intempéries et autres éléments extérieurs, d'une couche d'encre à la surface de la bande. Ce type de mode de réalisation présente toutefois l'inconvénient d'être encore moins visible que la premier précédemment décrit, puisque outre l'existence des mêmes restrictions dimensionnelles au niveau des sections frontales des balais d'essuie-glace, l'implantation de la bande indicatrice est réalisée encore plus bas sur le balai. Il en résulte au final que les changements d'aspect de l'indicateur s'avèrent trop peu perceptibles, aussi bien en taille et qu'en contraste, pour être facilement compris par l'utilisateur. Aussi le problème technique à résoudre, par l'objet de la présente invention, est de proposer un balai d'essuie-glace qui permettrait d'éviter les problèmes de l'état de la technique en offrant notamment un système d'indicateur coloré sensiblement plus lisible et intelligible. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce qu'au moins un des éléments constitutifs du balai d'essuie-glace est réalisé au moins superficiellement en un matériau dit réactif, qui est issu d'une composition comportant une matrice polymère dans laquelle est dispersé un indicateur coloré apte à changer de couleur en cas de variation prédéterminée d'un paramètre environnemental donné. On entend par "élément constitutif" toute pièce élémentaire faisant structurellement partie du balai d'essuie-glace. On pense ici par exemple à la lame racleuse souple, à un déflecteur aérodynamique ou spoiler, à une quelconque pièce de l'armature support, à un embout de blocage de la lame, etc. Il est à noter à cet égard qu'il est à priori préférable que ce soit une pièce distincte de la lame, qui soit au moins superficiellement réalisée en matériau réactif. Il apparaît en effet particulièrement avantageux de ne pas modifier les performances de la partie la plus fonctionnelle du balai, à savoir la lame caoutchouc. Un spoiler rapporté constitue par exemple une bien meilleure solution pour servir de support au matériau réactif. Il peut également être souhaitable que l'élément constitutif soit réalisé dans le même matériau que la lame pour refléter au mieux son vieillissement ou sa perception thermique. Le fait qu'un élément constitutif du balai d'essuie--glace soit réalisé au moins superficiellement en matériau réactif, signifie qu'il peut à priori être entièrement ou partiellement constitué de matériau réactif. Mais cela veut également dire que dans le cas où cette réalisation ne serait que partielle, il faudrait obligatoirement qu'au moins la surface extérieure de l'élément constitutif soit constituée par une couche de matériau réactif. La notion de "paramètre environnemental" désigne quant à elle toute grandeur physique, chimique ou biologique, liée à l'environnement direct du balai d'essuie-glace. Cela concerne notamment le rayonnement UV, la température, l'humidité, la pression, etc. Le fait qu'un changement de couleur ne puisse être commandé que par une variation bien définie d'un paramètre environnemental, signifie que l'indicateur coloré dispose d'une fenêtre de fonctionnement relativement étroite, et qu'il doit par conséquent être choisi avec une grande précision si l'on veut notamment que des seuils relativement ponctuels puissent être détectés. Il est à noter que le polymère constituant la matrice du matériau réactif peut à priori être 5 quelconque, même si des choix préférentiels existent comme cela sera spécifié plus tard. On précise par ailleurs que si le choix de l'indicateur coloré est bien évidemment fonction du paramètre environnemental pris en compte, il est aussi 10 dicté par la valeur prédéterminée dudit paramètre qui va devoir être détectée de manière effective. Enfin, on observe que l'invention est applicable à tout type de balai d'essuie-glace, qu'il s'agisse d'un balai droit classique ou d'un balai plat de nouvelle 15 génération, communément désigné par l'anglicisme "flat blade". C'est ainsi que toute variation de couleur de l'indicateur coloré au sein du matériau réactif va donner des informations sur l'état du balai d'essuie- 20 glace, notamment en terme de vieillissement ou d'usure, mais également sur l'environnement dudit balai d'essuie-glace, par exemple des niveau des température, d'humidité ou de pression. L'invention telle qu'ainsi définie présente tout 25 d'abord l'avantage de pouvoir disposer d'un indicateur coloré de grandes tailles, et par conséquent parfaitement lisible. Effectivement, quasiment tous les éléments constitutifs d'un balai d'essuie-glace offrent des dimensions, et donc des surfaces apparentes, très 30 supérieures à celles des pastilles et autres bandes indicatrices de l'art antérieur. La surface de matériau réactif disponible est par conséquent maximale. Un autre avantage significatif de l'invention vient du caractère naturellement compréhensible du message délivré par l'indicateur coloré, du fait de l'association directe que peut faire l'utilisateur entre la modification d'aspect d'un élément constitutif du balai et l'état général de ce dernier. Le changement de couleur touche en effet directement une pièce faisant partie intégrante du balai et remplissant déjà une fonction, et non un simple élément rapporté sans autre rôle que celui d'indicateur coloré. De manière également avantageuse, l'utilisation de l'invention ne nécessite pas l'implantation de pièces supplémentaires rapportées, telles qu'une pastille ou une bande indicatrice. Une simple modification de la composition d'un des éléments constitutifs existants suffit pour qu'il intègre intrinsèquement un indicateur coloré. Par ailleurs, la mise en oeuvre de l'invention ne requiert aucune intervention préalable de la part l'utilisateur, par exemple pour enlever un opercule de protection comme c'est le cas avec les pastilles de l'état de la technique. Selon un mode de réalisation actuel de l'invention, au moins un élément constitutif du balai d'essuie--glace est entièrement réalisé en matériau réactif. Cela signifie en d'autres termes qu'un tel élément constitutif est teinté dans la masse avec un l'indicateur coloré qui est présent en relativement faible concentration. Mais conformément à une variante de réalisation tout aussi avantageuse, au moins un élément constitutif du balai d'essuie-glace est recouvert d'un revêtement de surface réalisé en matériau réactif. Dans ce cas de figure, le matériau réactif n'est présent qu'à la surface de l'élément constitutif, mais sa teneur en indicateur coloré est ici relativement importante. Un tel revêtement de surface peut avoir des origines diverses, et notamment consister en un vernis, une peinture, un film ou une couche coextrudée. Il peut par ailleurs être ménagé par toute technique d'application connue, comme par exemple par pulvérisation, par trempage, par application, par extrusion, etc. Comme l'indicateur coloré est destiné à être dispersé dans la matrice polymère, il est essentiel que la formulation de base soit de couleur claire afin de pouvoir visualiser l'indicateur coloré et son éventuelle transition chromatique. La couleur initiale de la matrice doit par ailleurs être persistante dans le temps pour ne pas perturber le signal donné par l'indicateur. Cela signifie par conséquent que les plastifiants contenant des aromatiques seront proscrits, comme par exemple les huiles pétrolières. Il en sera de même avec les protections W tachantes qui sont habituellement des amines généralement colorées et donc de nature à perturber la couleur du matériau. Quoi qu'il en soit, et selon une particularité de l'invention, le polymère constituant la matrice du matériau réactif est choisi parmi le groupe des élastomères, des élastomères thermoplastiques, des thermoplastiques, ou un quelconque mélange de ces composés. Les élastomères sont des gommes naturels ou synthétiques, éléments de base des formulations caoutchouc réticulable. Cette grande famille regroupe aussi bien des composés insaturés ou diéniques, que des composés saturés. Parmi les élastomères insaturés, on distingue notamment le caoutchouc naturel et les polyisoprènes (NR), ainsi que les caoutchoucs synthétiques de type polyisoprène de synthèse (IR), polybutadiène (BR), polybutadiène styrène (SBR), polychloroprène (CR), butyl (IIR), bromobutyl (BIIR), chlorobutyl (CIIR), acrylonitrile butadiène (NBR), acrylonitrile butadiène hydrogène (HNBR). Parmi les élastomères saturés, on trouve notamment les composés de type acrylonitrile butadiène hydrogène (HNBR), éthylène propylène diène (EPDM), éthylène propylène (EPM), acétate de vinyle (EVA), polyuréthane (PU), silicone (Q), fluocarboné (FKM), polyacrylique (ACM), polyéthylène chlorosulfoné (CSM), éthylène acrylique (EAM), polyéthylène chloré (CM), épichlorhydrine (CO,ECO). Les élastomères thermoplastiques sont quant à eux des gommes synthétiques, éléments de base des formulations thermoplastiques. Cette famille concerne notamment: les élastomères thermoplastiques (TPV), les copolymères de styrène-éthylène-butène(ou butylène)-styrène (SEBS), et les copolymères de styrènebutadiène-styrène (SBS). De manière particulièrement avantageuse, le polymère constituant la matrice du matériau réactif est de préférence choisi parmi le groupe des élastomères. Parmi ce groupe, trois types particuliers d'élastomères sortent du lot en raison du fait qu'ils permettent de maximiser les chances d'avoir un mélange clair et sans interférence de couleurs. Il s'agit des silicones, des polyuréthanes et des élastomères thermoplastiques. Par ailleurs, en poussant le raisonnement encore plus loin, la préférence absolue va au silicone puisque ce composé est le seul qui permette d'avoir des produits translucides avec une très grande stabilité de teinte. Un premier exemple d'application de l'invention concerne le suivi du vieillissement d'un balai d'essuie-glace. Dans ce cas de figure, l'indicateur coloré est avantageusement constitué par un pigment photodégradable. Il s'agit en d'autres termes d'un pigment qui est sensible aux ultraviolets et qui va donc progressivement être altéré en cas d'exposition prolongée à un tel rayonnement, notamment par l'intermédiaire de la lumière du jour. De manière particulièrement avantageuse, le pigment photodégradable est choisi parmi le groupe des colorants organiques. Les différents composés constituant ce groupe présente en effet des résistances aux ultraviolets bien distinctes. Il. est par conséquent possible d'ajuster au mieux la résistance du pigment photodégradable, et ainsi de définir précisément la durée de vie que l'on veut attribuer au balai d'essuie-glace associé. Chaque colorant organique est, quant à lui, choisi parmi la phtalocyanine, le diazo, la dioxazyne, le monoazo, et leurs mélanges. Un second exemple d'application de l'invention concerne la détection et le signalement d'un risque de gel. Dans cette hypothèse, l'indicateur coloré est avantageusement constitué par un pigment thermochromique. Il s'agit en fait d'un pigment qui est sensible à la température, en ce sens que sa couleur est à même de varier réversiblement en fonction de la température ; le changement de couleur s'opérant sur quelques degrés seulement, à partir d'un seuil prédéterminé. De manière particulière, le pigment thermochromique est choisi parmi le groupe des leuco-5 dérivés et des cristaux liquides. Les cristaux liquides sont extrêmement stables, réversibles et sensibles à de très petites variations de température. Mais ils s'avèrent particulièrement coûteux et difficiles à fabriquer. 10 C'est pourquoi on leur préfère les leuco-dérivés. Car si ils sont faiblement résistants aux agressions extérieures de type oxygène, ultraviolets ou radiations, ces composés sont par ailleurs réversibles et surtout peu onéreux. 15 Conformément à une autre caractéristique, le pigment thermochromique est microencapsulé dans une membrane polymérique protectrice. Cette caractéristique a notamment pour but de remédier à la faiblesse évoquée ci-dessus. La 20 microencapsulation permet en effet d'emprisonner dans des microsphères étanches, les particules thermochromiques qui peuvent alors être incorporées dans des mélanges aqueux comme les encres, sans réagir avec leurs composants. Dans le cas présent, cela permet 25 d'isoler le pigment des agent chimiques et/ou des résidus présents dans la matrice. Notamment, la membrane polymérique de chaque microcapsule comporte un absorbant UV de type benzophénone ou benzotriazole. Comme son nom le 30 suggère, la fonction de ce composé est d'assurer une protection anti-UV. Selon une particularité de l'invention, la composition du matériau réactif comporte en outre au moins une charge de renforcement. Il est à noter que la présence de charge de renforcement ne s'avère nécessaire que dans le cas où la matrice polymère est d'origine élastomère ou thermoplastique élastomère. Cela signifie à contrario que cette présence n'est pas obligatoire pour les matrices thermoplastiques. Puisque le matériau réactif doit contenir un indicateur coloré par ailleurs susceptible de changer de couleur, il ne peut en aucun cas être noir, voire même présenter une teinte foncée. Cela exclut donc expressément la présence de noir de carbone qui constitue pourtant l'une des charges favorites dans le domaine du renforcement des élastomères. C'est pourquoi conformément à l'invention, chaque charge de renforcement est choisie parmi la craie, le kaolin, la silice, le talc, l'oxyde de titane ou tout autre charge filaire translucide. Le fait que chacune de ces charges de renforcement soit claire, concourt au final à l'obtention d'un matériau réactif disposant d'une clarté suffisante pour que l'indicateur coloré qu'il contient demeure toujours visible, c'est-à-dire avant, pendant et après un éventuel changement de couleur. De préférence, c'est la silice qui constitue la charge de renforcement la plus recommandable, en raison essentiellement du fait qu'elle est la seule à permettre l'obtention d'un matériau réactif translucide lorsqu'elle est dispersée dans un silicone, un polyuréthane ou un TPE. Conformément à une autre particularité de l'invention,, la composition du matériau réactif comporte en outre au moins un additif. De manière complémentaire, chaque additif est choisi parmi le groupes des absorbants UV et des plastifiants. On observe tout d'abord que la présence d'absorbant UV, dans la composition du matériau réactif, s'avère indispensable pour toutes les applications mettant en oeuvre des indicateurs colorés de température. Les pigments thermochromiques sont en effet très sensibles aux rayonnements ultraviolets, ce qui signifie qu'à défaut de protection, leur dégradation sera extrêmement rapide. Dans la pratique, on utilisera généralement l'association d'une amine encombrée de type HALS et d'un absorbeur UV type benzophénone ou benzotriazole. Il est cependant entendu que la notion d'"absorbant UV" s'entend au sens le plus large du terme, et qu'elle couvre notamment à la fois les amines encombrées de type HALS et les absorbeurs UV type benzophénone ou benzotriazole. Il est à noter ensuite que la présence de plastifiants dans la composition du matériau réactif trouve sa justification dans le fait qu'elle est de nature à faciliter la mise en forme des pièces lors de leur fabrication. Conformément à une autre particularité de l'invention, le balai d'essuie-glace comporte une surface de référence permettant de comparer visuellement la couleur du matériau réactif d'un élément constitutif considéré, par rapport à sa couleur originelle. L'intérêt d'une telle surface de référence est manifeste essentiellement en cas de changement lent et progressif. Dans le cas d'une application de suivi de vieillissement, le message se fera par contraste entre une partie de la pièce dont la couleur est éclaircie sous l'action des UV, et la surface de référence dont la couleur n'évolue pas. De manière complémentaire, la surface de référence est constituée par un marquage qui est inscrit sur une portion de surface apparente du matériau réactif, et qui présente une couleur invariable sensiblement identique à la couleur originelle dudit matériau réactif. Un tel marquage peut à priori prendre toute forme imaginable, comme par exemple un écrit et/ou un pictogramme et/ou un dessin. Mais indépendamment de son rôle de surface de référence, de par sa signification et/ou sa symbolique, un marquage permet d'attirer encore davantage l'attention de l'usager et de renforcer le contenu du message correspondant à l'indicateur coloré. Au fur et à mesure du vieillissement de la matrice polymérique du matériau réactif, qui se matérialise par un éclaircissement progressif, le marquage de couleur invariable apparaîtra par contraste en caractères foncés sur fond clair. Bien entendu, l'invention concerne plus largement tout véhicule automobile comportant au moins un balai d'essuie-glace tel que précédemment décrit. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description des exemples de compositions qui va suivre, lesdits exemples étant donnés à titre illustratif et nullement limitatif. Exemple I 1l concerne un premier exemple de formulation pour une lame caoutchouc silicone, qui est teintée dans la masse avec un indicateur coloré thermochromique. Le tableau 1 détaille la composition et les proportions des différents constituants de cette formulation. Il est à noter que dans l'ensemble des tableaux, 10 la quantité de chaque constituant est classiquement exprimée "pour cent de résine" ou per. Tableau 1 Polymère Silicone VMQ 100 per Charge Silice 40 per Agent de couplage Silane 5 per Peroxyde 2,4 dichlorobenzène 3 per Pigment Leuco-dérivé 1 per Anti-W Benzophénone 1 per HALS 0,3 per Exemple II Il concerne quant à lui un second exemple de formulation pour une lame caoutchouc silicone, qui est 20 teintée dans la masse avec un indicateur coloré de vieillissement. Le tableau 2 résume à son tour la composition et les proportions des différents constituants de cette formulation. 14 15 Tableau 2 Polymère Silicone VMQ 100 per Charge Silice 40 per Agent de couplage Silane 5 per Peroxyde 2,4 dichlorobenzène 3 per Pigment Phtalocyanine 0,1 per REVENDICATIONS 1. Balai d'essuie-glace caractérisé en ce qu'au moins un de ses éléments constitutifs est réalisé au moins superficiellement en un matériau dit réactif, qui est issu d'une composition comportant une matrice polymère dans laquelle est dispersé un indicateur coloré apte à changer de couleur en cas de variation prédéterminée d'un paramètre environnemental donné. 2. Balai d'essuie-glace selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un élément constitutif est entièrement réalisé en matériau réactif. 3. Balai d'essuie-glace selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un élément constitutif est recouvert d'un revêtement de surface réalisé en matériau réactif. 4. Balai d'essuie-glace selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le polymère constituant la matrice du matériau réactif est choisi parmi le groupe des élastomères, des élastomères thermoplastiques, des thermoplastiques, ou un quelconque mélange de ces composés. 5. Balai d'essuie-glace selon la revendication 4, caractérisé en ce que le polymère constituant la matrice du matériau réactif est de préférence choisi 30 parmi le groupe des élastomères. 6. Balai d'essuie-glace selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce quel'indicateur coloré comporte un pigment photodégradable. 7. Balai d'essuie-glace selon la revendication 6, 5 caractérisé en ce que le pigment photodégradable est choisi parmi le groupe des colorants organiques. 8. Balai d'essuie-glace selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque colorant organique est de 10 préférence choisi parmi la phtalocyanine, le diazo, la dioxazyne, le monoazo, et leurs mélanges. 9. Balai d'essuie-glace selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que 15 l'indicateur coloré comporte un pigment thermochromique. 10. Balai d'essuie-glace selon la revendication 9, caractérisé en ce que le pigment thermochromique est 20 choisi parmi le groupe des leuco-dérivés et des cristaux liquides. 11. Balai d'essuie-glace selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que le 25 pigment thermochromique est microencapsulé dans une membrane polymérique protectrice. 12. Balai d'essuie-glace selon la revendication 11, caractérisé en ce que la membrane polymérique comporte 30 un absorbant W. 13. Balai d'essuie-glace selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que lacomposition du matériau réactif comporte en outre au moins une charge de renforcement. 14. Balai d'essuie-glace selon la revendication 13, caractérisé en ce que chaque charge de renforcement est choisie parmi la craie, le kaolin, la silice, le talc, l'oxyde de titane, et toute autre charge filaire translucide. 15. Balai d'essuie-glace selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la composition du matériau réactif comporte en outre au moins un additif. 16. Balai d'essuie-glace selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que chaque additif est choisi parmi le groupes des absorbants W et des plastifiants. 17. Balai d'essuie-glace selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il comporte une surface de référence permettant de comparer visuellement la couleur du matériau réactif d'un élément constitutif, par rapport à sa couleur originelle. 18. Balai d'essuie-glace selon la revendications 17, caractérisé en ce que la surface de référence est constituée par un marquage qui est inscrit sur une portion de surface apparente du matériau réactif, et qui présente une couleur invariable sensiblement identique à la couleur originelle dudit matériau réactif. 19. Système d'essuyage, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un balai d'essuie-glace selon l'une quelconque des revendications précédentes.