Brevet FR2977258A1 — publié le 20130104

Composition de rénovation d'un organe d'essuyage La présente invention concerne une composition de rénovation d'un organe d'essuyage et en particulier d'une lame d'essuyage de balai essuie-glace. Elle concerne également un dispositif de rénovation comportant ladite composition et un procédé de rénovation d'un organe d'essuyage. La plupart des véhicules à moteurs tels que les trains, les voitures, les bateaux ou les avions sont équipés de balai(s) essuie-glace, permettant d'éliminer l'eau de pluie et les éventuels débris venant obstruer la vue du conducteur ou pilote à travers le pare-brise. Un balai essuie-glace est généralement composé de deux partie, un bras et une lame. Selon le type de bras mis en oeuvre, on distingue deux types de balais essuie-glace: le balai classique ou le balai plat. Un « balai classique » est un balai dont la répartition de la pression imprimée par le bras supportant la lame est assurée par des palonniers répartis le long du balai, contrairement à un « balai plat », dont la répartition de la pression imprimée par le bras supportant le balai est assurée par une vertèbre métallique ayant une courbure et une pression calculée. Dans ce second type de balai, on peut supprimer les palonniers du bras ce qui permet une réduction de la hauteur du balai. Une lame d'essuyage de balai essuie-glace comporte usuellement trois éléments : une lèvre assurant le contact avec le pare-brise et assurant le joint d'étanchéité permettant l'essuyage de l'eau, un talon de forme généralement rectangulaire permettant d'insérer la lame dans le support et, une charnière (optionnelle) formée par une fine bande de caoutchouc située entre la lèvre et le talon et assurant le bon positionnement de la lèvre sur le pare-brise, notamment lors du changement de direction du balai aux points de retournement. Pour assurer ses performances mécaniques et sa compatibilité avec des environnements climatiques variés, la lame d'essuyage d'un balai essuie-glace est généralement fabriquée en matériau à base d'élastomère(s) comportant également différentes charges et/ou additifs. Par « à base de », on entend un matériau comportant au moins 100/0 d'élastomère(s), de préférence, au moins 200/0, et plus préférentiellement, au moins 35°/U. Par « élastomère(s) », on entend un polymère présentant des propriétés « hyper-élastiques », obtenues après réticulation du polymère. Ces élastomères comprennent des élastomères naturels ou synthétiques, seuls ou en mélange, en particulier les élastomères choisis parmi le groupe constitué par les caoutchoucs naturels (NR), les polychloroprènes (CR), les éthylènepropylène-diène monomères (EPDM), les caoutchoucs nitriles (NBR, HNBR, XNBR), les polybutadiènes (BR), les caoutchoucs styrène butadiène (SBR) les caoutchoucs butyles, les épichlorhydrines (ECO/GECO), les copolymères d'éthylène-acrylate (type VAMAC), les polyuréthanes (PU), les élastomères fluorés et les élastomères silicone (VMQ/FMQ). Ces élastomères peuvent être utilisés seul ou en mélange. A titre d'exemple, on cite les mélanges NR/EPDM, NR/CR, EPDM/PP ou d'autres mélanges connus par l'homme de métier. De préférence, les élastomères sont choisis parmi le groupe constitué par les NR, les EPDM, les CR et les mélanges à base de ces élastomères. Les charges utilisées sont généralement du noir de carbone, du graphite, de la silice, du talc ou une craie ainsi que leurs dérivés et/ou mélanges. Les additifs comprennent entre autres des agents de protection, par exemple des dérivés des paraphénylènediamines qui piègent les UV. Les additifs comprennent également des cires qui migrent en surface pour protéger le matériau. De plus, les additifs peuvent comprendre des plastifiants pour améliorer la tenue à froid et la mise en oeuvre de l'élastomère. Les plastifiants les plus couramment utilisés sont l'huile naphténique, l'huile aromatique, l'huile parrafinique ou l'huile ester. Les additifs comprennent un système de vulcanisation, par exemple comprenant du soufre et/ou différentes molécules améliorant l'efficacité de la réaction ou des dérivés de peroxydes. Dans le domaine des matériaux techniques à base d'élastomère(s), la recherche s'oriente souvent vers une amélioration des propriétés mécaniques et plus particulièrement des propriétés de surface des pièces mises en forme à partir de ces matériaux. Dans le cas de lames d'essuyage pour balai essuie-glace de véhicule automobile, ces lames doivent présenter des caractéristiques permettant un essuyage efficace du pare-brise sur lequel elles se déplacent tout en présentant un confort sonore en utilisation pour l'occupant du véhicule, c'est-à-dire éviter de générer des ondes sonores ou bruit. Or, lors de l'utilisation du balai essuie-glace, le frottement incessant de la lame sur le pare-brise provoque une usure prématurée de celle-ci, ayant pour effet non seulement de perdre en qualité d'essuyage mais également de générer du bruit. L'usure de la lame nécessite le remplacement de l'ensemble du balai essuie-glace, bien que les autres parties et éléments de celui-ci soient toujours fonctionnels. Afin d'augmenter la durée de vie d'une lame d'essuie-glace, le brevet US 5,447,645 décrit donc une composition pour lubrifier et préserver un caoutchouc, comportant du graphite, du titanate de butyle et de l'isopropanol. Cette composition peut également comporter d'autres produits tels que des stabilisants anti-UV, un liant, etc. Une telle composition présente toutefois un fort caractère inflammable, qui nécessite des conditions de stockage particulières et se trouve donc peu adaptées à une utilisation directe par un non professionnel. De plus, afin de réduire l'impact écologique de certains produits, il serait avantageux de proposer des alternatives aqueuses aux compositions en solvant organique lorsque cela est possible afin de réduire leur impact sur l'environnement en terme de toxicité et de génération de composés volatils organiques. Cependant, une composition en solvant aqueux n'a jamais été proposée car elle est peu adaptée à l'application visée. En effet, une lame usée, en matériau à base d'élastomère(s), présente une surface potentiellement sale, hétérogène et hydrophobe. Une solution aqueuse présente donc peu d'affinité pour ce type de support et s'étalera difficilement, contrairement au solvant organique. La présente invention vise donc à proposer une composition ne nécessitant pas de précaution particulière dans sa manipulation, et en particulier utilisable par un non professionnel, cette composition ne présentant pas de solvant organique dans sa formulation. Elle concerne donc une composition aqueuse comportant : - 5 à 25% en poids de charges glissantes, de préférence 5 à 20% en poids, plus préférentiellement, 7 à 15% en poids, - un liant choisi parmi les résines acryliques ou les polyuréthanes, - un agent dispersant, - un agent d'étalement, et - un agent épaississant , les pourcentages en poids étant donnés sur le poids total de la composition. La composition selon l'invention est plus particulièrement adaptée à la rénovation d'un organe d'essuyage et en particulier d'une lame d'essuyage d'un balai essuie-glace. Il a ainsi pu être réalisé une composition présentant à la fois : - une bonne capacité d'étalement ou de mouillage, - une bonne capacité d'adhésion sur une surface à base d'élastomère(s) non préparée, - une bonne dispersion et homogénéité des charges glissantes dans la composition, - une viscosité adaptée à l'usage envisagée et en particulier au moyen utilisé pour appliquer la composition, tout en utilisant l'eau comme solvant de la composition. Ceci est du en particulier à la combinaison spécifique des différents ingrédients mis en oeuvre dans la composition. Par « organe d'essuyage », on vise plus particulièrement une lame d'essuyage pour balai essuie-glace, pour lèche vitre ou pour raclette. Par « résine acrylique », on entend tout polymère ou copolymère thermoplastique comportant comme monomère un composé choisi parmi l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, leurs esters ou l'acrylonitrile. Avantageusement, le copolymère est choisi parmi les copolymères styrène acrylique et leur dérivés. Par « polyuréthane », on entend tout polymère ou copolymère thermoplastique résultant d'une réaction de polymérisation mettant en jeu une fonction isocyanate avec une fonction alcool de manière à former un motif uréthane. Par « charges glissantes », on vise principalement le disulfure de molybdène en poudre, le talc, le PTFE en poudre, les microbilles de verre ou de silicone et la poudre de graphite. Les charges glissantes introduites vont permettre de restaurer les qualités de glissement de l'organe d'essuyage. De préférence, les charges glissantes sont de la poudre de graphite. Avantageusement, lorsque les charges glissantes sont sous forme de poudre et en particulier, dans le cas de la poudre de graphite, les particules de la poudre ont une taille comprise entre 0,1 et 20 pm, de préférence entre 1 et 10 pm. Cette taille permet de mieux maîtriser l'étalement et l'homogénéité de la composition. Cela a pour conséquence d'éviter la formation d'agglomérats de particules, qui provoquerait par la suite des défauts lors de l'essuyage. Le liant permet d'augmenter la capacité d'adhésion de la composition sur la surface de l'organe d'essuyage à base d'élastomère(s). De préférence, le liant est introduit à une quantité allant de 1 à 10% en poids. Avantageusement, des liants autoréticulables seront utilisés, de préférence, ceux ayant une température de transition vitreuse comprise entre -10 et -40°C, plus préférentiellement, entre -20 et -30°C. L'agent dispersant va principalement permettre d'assurer la mise en dispersion des particules de charges glissantes dans la composition et en particulier de casser les agglomérats de particules qui ont tendance à se former au contact d'un solvant tel que l'eau. De préférence, l'agent dispersant est introduit à une quantité allant de 0,05 à 0,5% en poids et est choisi parmi le groupe constitué par les agents dispersants polymériques solubles dans l'eau. De préférence, les agents dispersants polymériques comporte une forme ionique du polymère ou copolymère utilisé comme liant. A titre d'exemple, on utilisera préférentiellement un polyacrylate lorsque le liant est de la résine acrylique. L'agent d'étalement a pour objectif principal de diminuer l'énergie de surface de la composition. Avantageusement, l'agent d'étalement est introduit à une quantité allant de 0,05 à 0,5% en poids et est choisi parmi le groupe constitué par les surfactants siliconés, tels que les polyéthers modifiés diméthylsiloxane. L'agent épaississant va plus particulièrement permettre d'ajuster la viscosité de manière à obtenir un bon étalement tout en évitant les coulures lors de l'application de la composition sur l'organe d'essuyage. De préférence, l'agent épaississant est introduit à une quantité allant de 0,1 à 1,5% en poids et est choisi parmi le groupe constitué par les agents épaississants présentant un caractère thixothrope tel que l'argile colloïdale ou les émulsions acryliques pouvant gonfler en milieu alcalin, modifiées pour les rendre hydrophobes (HMASE, « hydrophobically modified alkaly swellable acrylic emulsion »). Ce dernier type d'agent épaississant présente l'avantage de ne pas ajouter de particules solides dans la composition, ce qui peut nuire à la qualité d'essuyage ou à l'efficacité des charges glissantes comme élément permettant de restaurer les qualités de glissement. Avantageusement, le rapport du poids des charges glissantes, et en particulier du graphite, sur le poids total de composition à sec est supérieur à 4, de préférence supérieur à 5. Ce rapport permet de parfaitement maîtriser le dépôt de la composition sur l'organe d'essuyage, en particulier en évitant la formation de stries (sur-épaisseurs). Enfin, la composition peut également comporter un co-solvant qui améliore la pénétration de la composition dans le matériau à base d'élastomère(s). Avantageusement, ce co-solvant est de nature alcoolique, introduit à une faible quantité. Par exemple, la quantité de co- solvant alcoolique est comprise entre 0 et 10%, de préférence, entre 0 et 5%. L'invention concerne également un dispositif de rénovation d'un organe d'essuyage et plus particulièrement d'une lame d'essuyage d'un balai essuie-glace, comportant un réservoir comportant une composition selon l'invention et un applicateur. Avantageusement, l'applicateur du dispositif selon l'invention est de type pinceau, feutrine, tampon, à bille ou spray et comporte éventuellement une fente dans laquelle glisser l'organe ou la lame d'essuyage. L'invention vise également un procédé de rénovation d'un organe d'essuyage et en particulier d'une lame d'essuyage d'un balai essuie-glace, comportant une étape d'application d'une composition selon l'invention, sur l'organe ou la lame d'essuyage suivie d'une étape de séchage. Cette composition est avantageusement appliquée sur un organe ou une lame d'essuyage présentant une certaine usure. L'usure d'un organe ou d'une lame d'essuyage se présente généralement sous deux formes: - une usure due à une absence de revêtement graphitée ponctuelle ou généralisée sur la partie de la lame (lèvre ?) entrant en contact avec le pare-brise, sur une certaine épaisseur de l'ordre de 100pm à 3 mm, et/ou - une usure due à une abrasion du matériau à base d'élastomère(s) sur une épaisseur de l'ordre de 50 à 100 pm sur la partie de la lame (lèvre ?) entrant en contact avec le pare-brise. Cette usure du matériau prend la forme d'un chanfrein d'usure triangulaire lorsqu'on regarde la lame caoutchouc en coupe transversale. Plus particulièrement, la composition selon l'invention sera appliquée sur la lèvre de la lame d'essuyage. Avantageusement, l'organe sera nettoyé préalablement à l'application de la composition. Enfin, l'invention concerne l'utilisation de la composition selon l'invention ou du dispositif selon l'invention pour rénover une lame d'essuyage de balai essuie-glace et plus particulièrement une lèvre d'une lame d'essuyage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention sont décrits dans les exemples non limitatifs qui suivent et faite en se référant aux dessins dans lesquels : - la figure 1 est une représentation en perspective d'un balai d'essuie-glace classique (1a) ou plat (lb), - la figure 2 est une représentation en perspective d'une lame d'essuyage selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 à 5 sont des vues de trois dispositifs de rénovation d'une lame d'essuyage selon trois modes de réalisation différents, - la figure 6 est une série de photographie illustrant les effets de l'application de la composition sur une lame d'essuyage usée, et - la figure 7 est un graphique présentant l'effet sur le coefficient de friction de l'application de la composition sur une lame d'essuyage usée. La figure 1 représente une vue en perspective d'un balai d'essuie-glace 11 classique (la) ou plat (lb) comprenant une lame d'essuyage 10 selon l'invention. La figure 2 est une vue de la lame d'essuyage 10 qui comprend un talon 12 qui permet d'insérer la lame dans un balai essuie-glace 11. Cette lame 10 comprend également une lèvre 16 destinée à venir en contact avec la surface à essuyer et une charnière 14 formée par une fine bande de caoutchouc reliant la lèvre 16 et le talon 12. Cette charnière 14 assure le bon positionnement de la lèvre 16 sur la surface à essuyer, notamment lors du changement de direction du balai 11 aux points de retournement. La surface à essuyer est dans le cas présent un pare-brise de véhicule automobile. On a représenté sur les figures 3 à 5, trois dispositifs de rénovation d'une lame d'essuyage selon trois modes de réalisation différents. Le dispositif 20 représenté sur la figure 3 comporte un réservoir 22 contenant la composition C selon l'invention et un bouchon 24. Un applicateur 26 de type pinceau est relié au bouchon par une tige 28, qui permet d'immerger l'applicateur 26 dans le réservoir 22 afin de prélever une partie de la composition C puis de l'appliquer sur la lame d'essuyage d'un balai essuie-glace. Lorsque le bouchon 24 ferme le réservoir 22, une partie de la tige 28 et l'applicateur 26 sont immergés au moins partiellement dans la composition C. En variante, l'applicateur 26 peut également être en mousse. Le dispositif 32 représenté sur la figure 4 est comporte un réservoir 34 de forme cylindrique contenant la composition C selon l'invention, un bouchon 36 et un applicateur 38 de forme sphérique (bille) directement relié au réservoir 34. La bille 38 présente un diamètre d'environ 1 à 3 cm, de préférence environ 1,5 cm. Le diamètre de la bille 38 est adapté au diamètre du corps du cylindre du réservoir 34. Cette bille permet donc à la fois d'obturer en quasi totalité le réservoir 34 et d'étaler la composition C par roulement sur la lame d'essuyage d'un balai essuie-glace. Pour ce faire, le flacon 32 est renversé de manière à mettre en contact la composition C avec la bille 38 et la composition C est alors appliquée par roulement de la bille sur la surface de la lame. Le dispositif 42 représenté sur la figure 5 comporte un réservoir 44 comportant la composition C selon l'invention et un applicateur 46 en feutrine. L'applicateur 46 est de forme générale parallélépipédique et est relié directement au réservoir 44 afin d'assurer la mise en contact de l'applicateur 46 avec la composition C. Une des faces de l'applicateur 46 comporte une fente 48 séparant l'applicateur 46 en feutrine en deux parties 52, 54. Cette fente 48 permet d'insérer la lèvre 16 de la lame d'essuyage 10 entre les deux parties 52, 54, imprégnées de la composition C. Une fois la lèvre 16 insérée entre les deux parties 52, 54, la composition C est étalée par un déplacement de l'applicateur 46 sur la lèvre 16 selon la direction D. En variante, l'applicateur 46 peut également être en mousse. Le cas échéant, la composition peut être appliquée par pulvérisation (spray). Exemple 1 : Composition selon l'invention Deux compositions selon l'invention sont préparées, la première étant destinée à être appliquée au pinceau, tandis que la seconde est destinée à être appliquée sous forme de spray. Applicateur Pinceau Spray Ingrédient % % Graphite poudre 4 pm 10 10 Agent dispersant - Solsperse ® 44000 (Lubrizol) 0,2 0,2 Agent épaississant - Solthix ® A100 (Lubrizol) 0,3 0,7 Liant - Texycril ® - (Scott Bader) 3,2 3,2 Agent d'étalement - Byk ® 348 (Byk) 0,3 0,3 Eau distillée 86 85,6 Solsperse ® 44000: dispersant polymérique sans éthoxylate d'alkylphenol. Solthix ® A100 : émulsions acryliques pouvant gonfler en milieu alcalin, modifiées pour les 15 rendre hydrophobes (HMASE). Texycril ®: styrene acrylique. Byk ® 348 : polyéthermodifié diméthylsiloxane. Exemple 2 : Effet de l'application de la composition sur une lame d'essuyage usée 20 1. Observation de la surface Sur les figures 6 A et B, sont présentés les effets de la composition de l'exemple 1 sur une lame d'essuyage en caoutchouc naturel revêtue d'un revêtement graphité lors du procédé de fabrication et ayant subie un vieillissement par usure abrasive liée à l'utilisation en conditions classiques. 25 Sur la figure 6A , on observe la surface de la lame endommagée tandis que sur la figure 6B, on observe cette même surface après application de la composition. L'état de surface devient homogène et les zones endommagées sont recouvertes par la composition. Sur les figures 6 C et D, sont présentés les effets de la composition de l'exemple 1 sur une lame d'essuyage en caoutchouc naturel revêtue d'un revêtement graphité lors du 30 procédé de fabrication et ayant subie un vieillissement par usure abrasive liée à une utilisation en conditions hivernale en présence de gel. Sur la figure 6AC, on observe la surface de la lame endommagée. On constate un arrachement du revêtement par plaque lié au gel. Sur la figure 6D , on observe cette même surface après application de la composition. On constate que les surfaces endommagées sont recouvertes de façon homogène par la composition. 2. Effet sur le coefficient de friction entre caoutchouc et verre Trois lames d'essuyage de balai essuie-glace ont été prélevées sur véhicule après des temps d'utilisation en conditions réelles variant entre 6 mois et 1 an. Ces lames sont en caoutchouc naturel et ont été revêtues d'un traitement graphité lors de leur fabrication initiale. L'objectif de l'essai est de comparer : - le coefficient de friction de ces lames dans leur état usagé, - le coefficient de friction de ces lames après application de la composition. Le coefficient de friction est celui de la lame, mesuré sur une vitre de verre plane et sèche, en condition dynamique et sous une charge de 15g/cm, simulant la charge habituelle subie par la lame d'essuyage sur un véhicule. Le banc d'essai utilisé permet de positionner un morceau de lame sur une plaque de verre mobile en translation et paramétrable en vitesse. Un capteur mesure l'effort résistif lié au frottement de la lame et calcule un coefficient de friction connaissant la charge appliquée sur la lame. Paramètres : - lame : 6cm, - charge sur lame : 15g/cm, - vitesse de déplacement de la plaque de verre : 100mm/s. Le coefficient de friction est mesuré sur les deux coté d'essuyage de la lame (coté + /coté -). Les lames sont ensuite rénovées à l'aide de la composition décrite dans l'exemple 1, pour une utilisation avec un applicateur de type pinceau. On effectue à nouveau les mesures sur les lames rénovées. Les résultats sont les suivants : Type de lame 1 2 3 Avant Coté + 1,88 1,63 1,39 traitement Coté - 2,09 1,54 1,80 Après Coté + 0,99 0,67 0,69 traitement Coté - 1,44 0,81 0,90 Ces résultats sont également présentées sous forme de diagramme en bâtons en figure 7. Sur cette figure, les bâtons noirs représentent la moyenne des valeurs (coté+ et coté-) avant traitement, tandis que les bâtons gris représentent la moyenne des valeurs (coté+ et coté-) après traitement. Sur ce diagramme est également indiqué la limité de conformité (L) du balai essuie-glace, qui a été fixée à 1,5 pour assurer un fonctionnement optimal de la lame en terme de génération de bruit, de résistance à l'usure et de fonctionnement dynamique sur pare-brise Ces résultats montrent une réduction du coefficient de friction obtenu après application du traitement sur les lames vieillies. Cette réduction est de l'ordre de 30 à 50%. Il en résulte également une réduction des broutements, une réduction du voile généré par l'affaissement de la lame et une réduction des bruits de friction et de retournement. Par broutement, on entend un phénomène de vibration du balai. La source de la vibration peut être une lame dont le coefficient de friction est trop élevé. La vibration générée se transmet au balai, le déplacement du balai perdant alors sa fluidité et devenant saccadé. Par bruit de retournement, on entend les venues en contact lors des retournements du balai essuie-glace, qui ont pour conséquence de créer des chocs entre différentes surfaces. En effet, lors du balayage, il se produit une inversion du sens de pivotement de la lame d'essuyage par rapport au talon d'essuyage au cours de laquelle une surface de la lame d'essuyage vient en contact avec la vitre à essuyer. 5 10 15 25 30 35 REVENDICATIONS1. Composition aqueuse comportant : - 5 à 25% en poids de charges glissantes, de préférence de la poudre de graphite, - un liant choisi parmi les résines acryliques ou les polyuréthanes, - un agent dispersant, - un agent d'étalement, et - un agent épaississant. 2. Composition selon la revendication 1, dans laquelle l'agent dispersant est introduit à une quantité allant de 0,05 à 0,5% en poids et est choisi parmi le groupe constitué par les agents dispersants polymériques solubles dans l'eau. 3. Composition selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l'agent d'étalement est introduit à une quantité allant de 0,05 à 0,5% en poids et est choisi parmi le groupe constitué par les surfactants siliconés. 4. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'agent épaississant est introduit à une quantité allant de 0,1 à 1,5% en poids et est choisi parmi le groupe constitué par les agents épaississants présentant un caractère thixothrope ou les émulsions acryliques pouvant gonfler en milieu alcalin, modifiées pour les rendre hydrophobes (HMASE, « hydrophobically modified alkaly swellable acrylic emulsion »). 5. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le liant est introduit à une quantité allant de 1 à 10% en poids. 6. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le rapport du poids de charges glissantes sur le poids total de composition à sec est supérieur à 4. 7. Dispositif de rénovation d'un organe d'essuyage, caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir (22 ; 34 ; 44) contenant une composition C selon l'une quelconque des revendications précédentes et un applicateur (26 ; 38 ; 46). 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel l'applicateur (26 ; 38 ; 46) est de type pinceau (26), feutrine (46), tampon, à bille (38) ou spray. 9. Procédé de rénovation d'un organe d'essuyage, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'application d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, sur un organe d'essuyage suivie d'une étape de séchage. 10. Utilisation d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ou du dispositif selon la revendication 7 ou 8, pour rénover une lame d'essuyage de balai essuie-glace.