Brevet FR2962694A1 — publié le 20120120

Joint dynamique d'ouvrant, notamment pour véhicule automobile L'invention concerne un joint dynamique d'ouvrant, pour étanchéifier notamment un véhicule automobile. On connaît des joints profilés dynamiques, notamment pour des cadres de porte de véhicule automobile, pourvus d'une partie d'attache, d'une partie d'étanchéité déformable et éventuellement d'une partie cosmétique. La partie d'attache peut comprendre une pince réalisée en un ou plusieurs matériaux compacts, ainsi que des lèvres internes pour la fixation à un support, par exemple une feuillure. La partie cosmétique peut par exemple comprendre un dos de pince et une lèvre cosmétique. La partie d'étanchéité comprend un ou des éléments hautement déformables, par exemple un tube et/ou un élément d'entrée de pince. Ces éléments hautement déformables sont depuis plusieurs dizaines d'années réalisés en matériau cellulaire. Par «matériau cellulaire », on entend un matériau comportant au moins 10% en masse de pores. La densité des matériaux cellulaires couramment utilisés se situe en général dans une plage entre 0,50 et 0,80 g/cm3. Il a été envisagé d'obtenir le matériau cellulaire par voie physique en utilisant de l'azote liquide ou des fluides supercritiques par exemple, mais les conditions de transformation, notamment de température et de pression, rendent ces procédés physiques difficilement applicables sur une ligne de fabrication de joints profilés. Le matériau cellulaire est donc plus généralement obtenu par voie chimique, en utilisant des agents porogènes tels que de l'ADC (Azodicarbonamide) ou des OBSH (Oxybisbenzolsulfonylhydrazide). Le matériau cellulaire est ensuite extrudé afin d'obtenir la forme souhaitée. Néanmoins, l'ADC et le OBSH sont des agents porogènes relativement polluants. Il existe un besoin pour un joint d'étanchéité plus écologique. Il est proposé un joint dynamique d'ouvrant, comprenant un élément d'attache pour la fixation à un ouvrant ou à un dormant, et un élément d'étanchéité déformable, cet élément d'étanchéité déformable étant réalisé en un matériau compact comprenant un élastomère thermoplastique. Il est entendu que par « un » on entend « un ou plusieurs ». Le joint peut ainsi comprendre un ou plusieurs éléments d'attache, et un ou plusieurs éléments d'étanchéité. Le matériau compact peut comprendre un ou plusieurs élastomères thermoplastiques. Par « matériau compact », on entend un matériau non cellularisé, c'est-à-dire un matériau comportant 5% en masse de pores ou moins, avantageusement 1% en masse de pores ou moins. Avantageusement, le matériau compact ne comporte pas de pores. Par « élément d'étanchéité déformable », on entend un élément apte à se déformer sous la pression correspondant à la fermeture d'un ouvrant, pour une étanchéité au moins partielle. Il existe en effet des matériaux élastomères thermoplastiques suffisamment déformables pour être utilisés sans cellularisation dans des joints dynamiques, même s'ils ont été conçus pour d'autres applications. On évite ainsi la pollution chimique généralement associée à la cellularisation sur la ligne de fabrication du joint. De plus on réduit sensiblement le taux de COV (pour « composés organiques volatils ») dans les ateliers de transformation. Le joint décrit ci-dessus est en outre plus facilement recyclable que les joints à éléments d'étanchéité cellularisés, lesquels sont en général réduits en poudre pour des utilisations moins nobles, en tant qu'ingrédients dans les revêtements de routes par exemple. En outre, le pilotage de la ligne est relativement facile, du fait de l'absence d'agents porogènes difficiles à maîtriser, contrairement à l'art antérieur dans lequel le procédé est relativement complexe et instable car exigeant des conditions particulières de température et de pression. Avantageusement, le joint comporte une pince réalisée en un matériau comprenant du thermoplastique. L'élément d'étanchéité est compatible avec le matériau de cette pince. Avantageusement, le matériau compact de l'élément d'étanchéité déformable comprend en outre un pigment pour colorer cet élément d'étanchéité. Le joint peut ainsi présenter un aspect attrayant du fait de la couleur éventuellement vive de l'élément d'étanchéité, et également du fait de l'aspect de surface de cet élément. Le matériau compact peut par exemple comprendre 90% en masse ou davantage d'élastomère thermoplastique, avantageusement 99% en masse ou davantage, notamment 99,9% en masse ou davantage. Alternativement, le matériau compact peut ne pas comprendre de pigment de couleur vide. Le joint décrit ci-dessus peut être noir. Avantageusement, l'élément d'étanchéité est réalisé en un élastomère thermoplastique de dureté inférieure ou égale à 55 Shore A, de préférence inférieure ou égale à 50 Shore A, de préférence inférieure ou égale à 45 Shore A, de préférence inférieure ou égale à 40 Shore A, de préférence inférieure ou égale à 35 Shore A, de préférence inférieure ou égale à 30 Shores A. L'élastomère thermoplastique choisi peut résister à des températures allant de -10°C à +40°C, et peut avantageusement résister à des températures allant de -40° C à +85°C. Ainsi, l'élément d'étanchéité peut-il être réalisé avec une épaisseur relativement élevée de sorte que le risque de déchirement est relativement faible. L'épaisseur de par exemple une lèvre ou un tube d'étanchéité peut par exemple être comprise dans une plage de 1 à 3 millimètres, de préférence de 1,2 à 2 millimètres. La dureté du matériau élastomère thermoplastique peut notamment être comprise de 15 à 40 Shores A, de préférence de 20 à 35 Shores A. Dans la présente demande, les Shores A sont définis selon la norme ISO 868, pour des matériaux injectés sauf s'il en est précisé autrement. Le matériau compact peut comprendre des co-, tri-polymères d'élastomères et de thermoplastiques, et/ou des mélanges physiques d'élastomères et de thermoplastiques. Avantageusement, l'élastomère thermoplastique utilisé comprend des nodules d'éthylène-propylène-diène monomère ou EPDM - partiellement ou totalement vulcanisés, dans une matrice polyoléfinique. Avantageusement, l'élastomère thermoplastique utilisé est un mélange physique de EPDM et de polypropylène, noté dans la suite PP/EPDM (polypropylène à phase EPDM). La phase EPDM peut ainsi être partiellement ou entièrement vulcanisée, ce qui permet de conférer une bonne tenue élastique à l'élément d'étanchéité. Egalement, le bilan carbone lié à l'extrusion de ce matériau est relativement bon. La proportion de polypropylène du PP/EPDM peut par exemple être de 5% à 35% en masse. Selon un autre mode de réalisation avantageux, l'élastomère thermoplastique utilisé comprend du Styrène Ethylène Butylène Styrène ou SEBS. Le joint présente ainsi une relativement bonne résistance au vieillissement (rayons ultra violets, ozone,...). Selon un autre mode de réalisation avantageux, l'élastomère thermoplastique utilisé est un mélange physique de SEBS et de polypropylène, noté PP/SEBS. Le joint présente alors une résistance au vieillissement remarquable. La proportion de polypropylène du PP/SEBS peut par exemple être de 5% à 35% en masse. Selon un autre mode de réalisation, le matériau thermoplastique utilisé comprend du SBS ou poly(styrène-butadiène-styrène). Avantageusement, le matériau thermoplastique peut comprendre du PP/EPDM, SEBS, PP/SEBS, du SBS ou leurs mélanges. Il est également proposé un procédé de fabrication d'un joint dynamique d'ouvrant, comprenant un élément d'attache pour la fixation à un ouvrant ou à un dormant, et un élément d'étanchéité déformable, le procédé comprenant une étape d'extrusion d'un matériau compact comprenant un élastomère thermoplastique pour former cet élément d'étanchéité déformable. Ce procédé permet ainsi d'obtenir un joint tel que décrit ci-dessus, et ce de façon moins polluante et plus simple que dans l'art antérieur. Notamment, le bilan carbone de ce procédé peut être moins lourd que dans l'art antérieur, dans lequel l'extrusion du caoutchouc cellularisé constitue une étape relativement gourmande en énergie. Avantageusement, le procédé comporte en outre une étape d'application par co-extrusion d'une couche glissante (« slip coat » en anglais) sur l'élément d'étanchéité déformable. En effet, cet élément présentant une surface lisse, la couche glissante peut être appliquée de façon relativement simple, par co- extrusion, contrairement à l'art antérieur dans lequel une pulvérisation était rendue nécessaire du fait de la rugosité de l'élément d'étanchéité, la couche glissante appliquée autrement que par pulvérisation risquant de se détacher du joint. Il est également proposé un cadre de porte comportant un joint dynamique d'ouvrant tel que décrit ci-dessus, et un véhicule automobile comportant un joint dynamique d'ouvrant tel que décrit ci-dessus. Des modes de réalisation de l'invention sont à présent décrits en référence à la figure annexée, laquelle montre un exemple de joint dynamique d'ouvrant selon un mode de réalisation de l'invention. Le joint 1 comporte une zone d'étanchéité 10 pour étanchéifier le cadre d'ouvrant, une zone d'accrochage 20 pour la fixation à une feuillure et une zone cosmétique 30 pour conférer un aspect agréable au joint 1. La zone d'accrochage 20 comporte une pince 21 en métal ou en thermoplastique, entourée d'un enrobage 23 d'élastomère thermoplastique ayant une dureté de 55 à 70 Shores A, avantageusement de 60 à 65 Shores A. La zone d'accrochage comporte en outre des lèvres internes 22. Dans des modes de réalisation alternatifs et non représentés, la fixation au cadre de porte peut être effectuée avec d'autres moyens, par exemple un clip ou une zone adhésive. La zone cosmétique 30 comporte une lèvre cosmétique 31 et un dos de pince 32. Ces éléments 31, 21, sont réalisés dans le même matériau que l'enrobage 23. On peut prévoir de mélanger des pigments à ce matériau de façon à conférer une couleur vive à ces éléments 31, 32, par exemple rouge. La zone d'étanchéité 10 comporte plusieurs éléments d'étanchéité : un tube principal 11, un tube secondaire 12 et un élément d'entrée de pince 13. Les éléments 11, 12, et 13 sont réalisés en un matériau compact composé essentiellement d'élastomère thermoplastique et de pigments d'une couleur vive, par exemple rouge. Ainsi, lors du procédé de fabrication les pigments sont mélangés à l'élastomère thermoplastique, puis le mélange obtenu est extrudé de façon à former les divers éléments 11, 12, 13. Le matériau des éléments d'étanchéité étant non cellularisé, le joint présente un aspect de surface lisse (et par conséquent agréable à l'oeil), et plus étanche en terme de contact (non capillarité à l'interface), contrairement à l'art antérieur dans lequel le matériau cellulaire a un aspect de surface légèrement bosselé. En outre, du fait de l'absence ou du petit nombre de pores, l'absorption d'eau est réduite par rapport à l'art antérieur, et la résistance au déchirement améliorée. Egalement, la cohésion avec des zones moulées est améliorée puisque la surface de contact est plus grande. Les éléments 11 et 12 présentent ainsi un bel aspect de surface lisse et rouge. Dans un mode de réalisation alternatif et non représenté, les éléments 11, 12 et/ou 13 sont réalisés avec des thermoplastiques élastomères différents. Par exemple, l'élastomère thermoplastique utilisé pour l'élément 13 peut être distinct de l'élastomère thermoplastique utilisé pour les éléments 11, 12. Pour revenir à la figure 1, on choisit pour les éléments 11, 12, 13 un élastomère thermoplastique ayant une dureté de 20 à 35 Shores A lorsque moulé par injection (« injection molded sample » en anglais) ou extrudé (« extruded sample » en anglais), par exemple de 25 Shores A +/- 5 Shores A. La densité de cet élastomère thermoplastique peut par exemple être comprise de 0,85 à 1,1 g/cm3, avantageusement de 0,90 à 0,95 g/cm3. La déformation rémanente à la compression ou DRC selon la norme ISO 815 peut être de 1 à 30% pour 22 heures à 23°C, et avantageusement de 5 à 20%. La DRC selon la norme ISO 815 peut être de 5 à 40% pour 22 heures à 70°C, avantageusement de 20 à 35% et avantageusement inférieure ou égale à 30%. La DRC selon la norme ISO 815 peut être de 30 à 70% pour 22 heures à 125°C, et avantageusement de 40 à 60%. La tenue aux UV peut correspondre à un grade de 4 à 5 sur l'échelle WOM (weather-O-meter) selon la norme ISO 11341. La résistance au déchirement peut être de 5 à 15 kN/m selon la norme ISO 34B, avantageusement de 8 à 10 kN/m, selon la norme ISO 34B. De façon avantageuse, on choisit un matériau PP/EPDM, la phase EPDM étant partiellement ou totalement vulcanisée. De façon avantageuse, l'élastomère thermoplastique choisi présente une dureté allant de 20 à 28 Shores A, et une DRC de 7% à 13% pour 22 heures à 23°C. On peut en outre prévoir que le mélange d'élastomère thermoplastique et de pigments soit co-extrudé avec une couche glissante translucide, de sorte que les éléments 11 et 12 aient un aspect brillant. Selon un premier mode de réalisation, on choisit un premier élastomère thermoplastique en tant que matériau compact pour la réalisation des éléments 11, 12, 13. Ce premier élastomère thermoplastique a une dureté de 20 à 26 Shores A, avantageusement de 23 Shores A lorsqu'obtenu par extrusion, et de 23 à 29 Shores A, avantageusement de 26 Shores A lorsque moulé par injection. La densité de ce premier élastomère thermoplastique peut par exemple être de 0,930 g/cm3 +/- 0,01 g/cm3. La DRC de ce premier élastomère thermoplastique peut être de 10% +/- 1% pour 22 heures à 23°C, de 20% +/- 1% pour 22 heures à 70°C et de 51% +/- 1% pour 22 heures à 125°C. La résistance au déchirement selon la norme ISO 35B de ce premier élastomère thermoplastique peut être de 9 kN/m +/- 1 kN/m. Selon un deuxième mode de réalisation, on choisit un deuxième élastomère thermoplastique en tant que matériau compact pour la réalisation des éléments 11, 12, 13. Ce deuxième élastomère thermoplastique comprend du SEBS et peut se présenter sous la forme de granulés opaques, colorés dans la masse ou colorables par mélange maître. Ce deuxième élastomère thermoplastique a une dureté de 28 à 38 Shores A, et avantageusement de 33 Shores A. La densité de ce deuxième élastomère thermoplastique peut par exemple être de 0,91 g/cm3 +/- 0,01 g/cm3. La contrainte à 20% d'allongement de ce deuxième élastomère thermoplastique est de 0,3 Mpa +/- 0.01 MPa, la contrainte à. 100% d'allongement est de 0,6 Mpa +/- 0.01 MPa, et la contrainte à la rupture est de 6,5 Mpa +/- 0.01 MPa, ces contraintes étant données selon la norme ISO 37. L'allongement à la rupture selon cette norme ISO 37 est de 700% +/- 10%. Le deuxième élastomère thermoplastique peut être utilisé dans une plage de température allant de -60°C à +125°C. Selon un troisième mode de réalisation, on choisit un troisième élastomère thermoplastique en tant que matériau compact pour la réalisation des éléments 11, 12, 13. Ce troisième élastomère thermoplastique a une dureté de 20 à 26 Shores A, avantageusement de 23 Shores A. La densité de ce troisième élastomère thermoplastique peut par exemple être de 0,930 g/cm3 +/- 0,01 g/cm3. La DRC de ce troisième élastomère thermoplastique peut être de 11% +/- 1% pour 22 heures à 23°C (que ce soit selon la norme ASTM D395B ou selon la norme ISO 815). La contrainte à 100% d'allongement selon la norme ISO 37 est de 0,500 MPa +/- 0.01 MPa. La contrainte à la rupture selon cette même norme est de 2,20 MPa +/- 0.01 MPa. L'élongation à la rupture selon cette norme ISO 37 ou selon la norme ASTM D412 est de 350% +/- 10%. Lorsque soumis à une température de 70°C pendant 168 heures, la résistance à la traction (« Tensile Strength » en anglais) selon la norme ISO 188 varie de (-1%), la résistance à la rupture selon cette même norme varie de 21% +/- 1%, et la dureté selon cette même norme ISO 188 varie de (-2) Shores A. Le procédé de fabrication du joint 1, avec une extrusion d'un élastomère thermoplastique compact pour réaliser les éléments 11 et 12 notamment, n'est pas décrit plus avant car sa mise en oeuvre est à la portée de l'homme du métier. 10 Le joint dynamique 1 est destiné à un cadre de porte de véhicule automobile, mais l'invention trouve des applications notamment dans les joints de coffre, de hayon, de porte coulissante, et les joints tels que décrits dans la demande W2009/013402. Egalement, l'invention peut trouver des applications ailleurs que 15 dans l'industrie automobile. Les joints décrits ci-dessus peuvent par exemple être utilisés sur des bateaux, ou autres. REVENDICATIONS1. Joint dynamique d'ouvrant (1), comprenant un élément d'attache (21, 22, 23) pour la fixation à un ouvrant ou à un dormant, et un élément d'étanchéité déformable (11, 12, 13), ledit élément d'étanchéité déformable étant réalisé en un matériau compact comprenant un élastomère thermoplastique. 2. Joint dynamique d'ouvrant (1) selon la revendication 1, dans lequel l'élastomère thermoplastique a une dureté inférieure ou égale à 35 Shore A selon la norme ISO 868. 3. Joint dynamique d'ouvrant (1) selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel l'élastomère thermoplastique présente une déformation rémanente à la compression selon la norme ISO 815 inférieure ou égale à 30% pour 22 heures à 70°C. 4. Joint dynamique d'ouvrant (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'élastomère thermoplastique comprend du PP/EPDM. 5. Joint dynamique d'ouvrant (1) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'élastomère thermoplastique comprend du SEBS. 6. Joint dynamique d'ouvrant (1) selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'élastomère thermoplastique comprend du PP/SEBS. 7. Joint dynamique d'ouvrant (1) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel l'élastomère thermoplastique comprend du SBS. 8. Joint dynamique d'ouvrant (1) selon l'une des revendications 1 30 à 7, dans lequel le matériau compact de l'élément d'étanchéité (11, 12,2513) comporte en outre un pigment pour colorer ledit élément d'étanchéité. 9. Procédé de fabrication d'un joint dynamique d'ouvrant (1), comprenant un élément d'attache (21, 22, 23) pour la fixation à un ouvrant ou à un dormant, et un élément d'étanchéité déformable (11, 12, 13), le procédé comprenant une étape d'extrusion d'un matériau compact comprenant un élastomère thermoplastique pour former cet élément d'étanchéité déformable. 10. Procédé selon la revendication 9, comprenant en outre une étape d'application par co-extrusion d'une couche glissante sur l'élément d'étanchéité déformable (11, 12, 13).15