Brevet FR3024153A1 — publié le 20160129

FORMULATION POUR LAME DE BALAI D'ESSUIE-GLACE Le domaine de la présente invention est celui des équipements pour les véhicules, et plus particulièrement celui des équipements pour l'essuyage du pare-brise des automobiles. Les automobiles sont couramment équipées de systèmes d'essuie-glace pour assurer un lavage du pare-brise et éviter que la vision qu'a le conducteur de son environnement soit perturbée. Ces essuie-glaces sont classiquement entraînés par un bras effectuant un mouvement de va-et-vient angulaire et comportent des balais allongés, porteurs eux-mêmes de lames d'essuyage réalisées en une matière élastique. Ces lames d'essuyage ont généralement une forme triangulaire s'amincissant vers le bas, dont le sommet inférieur se déplace sur le pare-brise et dont le côté supérieur est rattaché par une bande élastique mince au corps du balai. Cette bande mince permet, en se déformant, à la lame d'essuyage de s'incliner vers le pare-brise, dans un sens puis dans l'autre, lors des mouvements de va-et-vient du balai. Ces lames frottent contre le pare-brise et évacuent l'eau en l'amenant en dehors du champ de vision du conducteur. L'usure créée par ce va-et-vient réduit la longévité de ces lames et le frottement de la lame d'essuyage contre le pare-brise, en particulier lorsque celui-ci est peu humide, peut générer des nuisances sonores. Il importe donc de trouver une formulation adéquate pour le matériau élastomère qui compose ces lames afin, d'une part, d'augmenter cette durée de vie autant que faire se peut et, d'autre part, d'éviter les nuisances sonores. Les lames d'essuyage sont généralement réalisées en un matériau élastomère qui est issu de la gamme des caoutchoucs et qui a été vulcanisé. Un type de caoutchouc parfois employé pour des balais d'essuie-glaces est du caoutchouc chloroprène, habituellement dénommé caoutchouc CR, et plus connu sous sa dénomination commerciale néoprène. Le matériau élastomère est préparé, avant sa vulcanisation, sous forme d'un mélange de caoutchouc CR et de divers ingrédients qui modifient les propriétés mécaniques qu'il aura après la vulcanisation. On trouve notamment de l'oxyde de zinc ZnO qui est l'agent vulcanisateur pour ce type de caoutchouc et un accélérateur de vulcanisation pour accélérer ce processus. Divers 3024153 2 additifs sont également incorporés, comme du noir de carbone pour augmenter sa résistance à l'abrasion, des agents plastifiants et/ou des corps gras pour le rendre plus malléable pendant sa fabrication et de meilleure tenue aux basses températures, des antioxydants ou encore des produits pour ajuster l'acidité ou pour masquer certaines odeurs. Les corps gras, appelés également charges lubrifiantes, introduits dans la formulation sont en particulier utilisés pour diminuer le coefficient de friction de la lame sur le pare-brise et réduire ainsi les nuisances sonores. La réalisation d'une lame, à partir du mélange effectué, est obtenue par une mise en forme, soit par compression dans un moule, soit par extrusion à travers une filière, avant que la vulcanisation ne débute. Un problème particulier est rencontré lorsqu'on envisage de réaliser la lame d'essuyage par extrusion, en particulier lorsqu'il s'agit d'une lame d'essuyage qui est réalisée de façon monobloc avec un déflecteur aérodynamique dont la fonction est d'utiliser le vent relatif pour appuyer la lame contre le pare-brise. Le poids et le volume importants de ce déflecteur génère un effet d'affaissement du profil de la lame en sortie de la filière. D'une part, le temps de transfert entre la sortie de la filière et l'entrée dans le bain de sel de vulcanisation est de l'ordre de 5 à 10 secondes au cours desquelles la géométrie n'est pas encore figée. Le profil du caoutchouc à l'état cru subit ainsi l'action de la pesanteur pendant tout ce temps et il tend à se déformer, avant son figeage sous l'effet de la vulcanisation. D'autre part, le profil du caoutchouc a une densité de l'ordre de 1,3 à 1,4 alors que celui du bain de sel dans lequel il entre pour la vulcanisation est de 1,8. Il faut donc mettre en oeuvre des rouleaux pour forcer le profil à s'immerger, ce qui influe sur la géométrie du profil en cours de vulcanisation. La géométrie du profil étant contrainte, à la fois par une pression vers le haut qui est exercée par le bain et par une pression vers le bas qui est exercée par les rouleaux, est susceptible, là encore, de se déformer dans les premiers mètres suivant l'entrée dans le bain de sel, le temps que la réaction de vulcanisation s'amorce. Au final on constate, avec des formulations présentant une tenue à cru insuffisante, une déformation du profil qui peut générer des déviations angulaires de quelques degrés sur l'orientation de la lame d'essuyage. Cela suffit pour qu'apparaissent des effets de voile lors de l'essuyage et des effets de broutement, et donc de nuisances sonores, dans les sens montant et/ou descendant. 3024153 3 Il a donc été nécessaire de trouver une formulation qui présente une meilleure tenue à cru, c'est-à-dire avant vulcanisation, de façon qu'elle ne se déforme pas en sortie de filière, sans que, pour autant, sa viscosité soit augmentée. A cet effet, l'invention a pour objet une formulation pour la réalisation par extrusion d'une lame d'essuyage pour balai d'essuie-glace de véhicule, ladite formulation comprenant au moins un matériau élastomère à base de caoutchouc chloroprène, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un grade d'élastomère partiellement ou complètement réticulé, de préférence partiellement réticulé. Par « formulation », on entend une composition chimique. Par « réalisation », on entend la fabrication de la lame d'essuyage. La présence d'un élastomère pré-réticulé donne à la formulation une certaine rigidité qui lui permet de conserver sa forme en sortie d'une filière d'extrusion, ce que ne permettait pas un grade entièrement non réticulé, et permet, en conséquence, l'introduction d'un taux plus élevé de plastifiants. Avantageusement le grade d'élastomère est un polychloroprène grade Mercaptan. Dans un mode particulier de réalisation la formulation comprend en outre au moins un grade d'élastomère non réticulé, le taux d'élastomère non réticulé étant supérieur ou égal à celui de l'élastomère réticulé. Préférentiellement le ratio en masse entre élastomère réticulé et élastomère non réticulé est compris entre 50/50 et 70/30, et plus préférentiellement sensiblement égal à 60/40. De façon préférentielle la formulation comprend en outre au moins un plastifiant, le taux de plastifiant introduit étant supérieur à 10 pcc (parties pour cent parties de caoutchouc, en masse). De façon plus préférentielle le taux de plastifiant est compris entre 10 et 20 pcc. 3024153 4 Avantageusement le plastifiant a une température d'écoulement inférieur ou égale à -40 °C. Dans un mode particulier de réalisation la viscosité Mooney ML(1+4)100°C est inférieure à 50 points, de préférence comprise entre 30 et 40 points, et plus préférentiellement de 36 points. L'invention porte également sur une lame d'essuyage pour balai d'essuie-glace de véhicule réalisée à partir d'une formulation telle que décrite ci-dessus, et sur un balai d'essuie-glace de véhicule comprennant une telle lame d'essuyage. Elle porte enfin sur un procédé de fabrication d'une lame d'essuyage pour balai d'essuie-glace de véhicule par extrusion puis vulcanisation d'une formulation telle que décrite ci-dessus. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif. Pour conserver une tenue de l'élastomère à cru, la demanderesse a imaginé de mélanger un grade pré-réticulé de caoutchouc à un grade non réticulé. Un grade pré-réticulé est un grade de caoutchouc qui est déjà, en partie, structuré en réseau tridimensionnel du fait de la présence de liaisons hydrocarbonées entre les chaines de polymère. Cette réticulation partielle, en association de préférence avec un caoutchouc non réticulé dans une formulation d'élastomère, donne à celle-ci une certaine rigidité qui lui permet de conserver sa forme en sortie d'une filière d'extrusion. Malgré l'effet de la pesanteur, l'élastomère reste en forme dans l'attente de sa vulcanisation et de sa rigidification par la réticulation complète des deux composants. Les deux grades qui ont servi à la mise au point de cette invention sont deux grades d'un polychloroprène mercaptan à faible vitesse de cristallisation, comme par exemple les produits Baypren® 110 et Baypren® 114 de la société Bayer. Le grade 3024153 Baypren® 114 est une version légèrement réticulée du grade Baypren® 110, ce qui améliore la rigidité en sortie de filière. Le fait que de la rigidité est apportée ainsi par l'inclusion dans la formulation d'un grade pré-réticulé permet d'introduire dans cette formulation un taux plus élevé que précédemment de plastifiants, sans que l'effet d'amollissement généré par ces plastifiants soit néfaste. Au final le produit obtenu se présente comme une pâte qui est, certes, très molle mais qui, paradoxalement, ne s'affaisse pas en sortie de filière. Les plastifiants introduits sont préférentiellement des plastifiants à faible température d'écoulement, typiquement inférieure à -40°C, ce qui présente l'avantage de générer un élastomère à faible module d'élasticité. Le taux de plastifiants introduits peut en outre être relativement élevé, en tout état de cause supérieur à 10 pcc (parties pour cent parties de caoutchouc, en masse) et pouvant atteindre jusqu'à 20 pcc. On obtient ainsi, un produit avec un module d'élasticité M100% qui se situe entre 3,3 et 3,5 MPa, donc à une valeur bien inférieure à celle considérée généralement comme une valeur maximale admissible, qui est de 4 MPa. Par ailleurs le haut niveau de plastifiants donne à l'élastomère, un niveau de viscosité relativement bas puisque, avec les produits mentionnés plus haut, on obtient une viscosité Mooney ML(1+4)100°C de 36 points, c'est à dire une viscosité que l'on rencontre plutôt dans le domaine des élastomères réalisés par moulage que dans celui des élastomères produits par extrusion (où l'on se situe généralement plus près de 50 points pour éviter l'affaissement du mélange extrudé). L'examen des résultats des divers tests effectués par la demanderesse l'a conduit à considérer que le ratio entre le grade non réticulé et le grade pré-réticulé doit se situer dans une fourchette comprise entre 50/50 et 70/30 pour obtenir de bons résultats. En effet, les ratios pour lesquels le taux d'élastomère réticulé est très important sont impropres à la réalisation d'une lame d'essuyage car ils conduisent à un produit qui colle aux parois ; le mélangeage de la formulation est alors difficile à mettre en oeuvre. Le ratio préférentiel a été trouvé aux alentours de 60% de grade non réticulé pour 40 % de grade pré-réticulé. Compte tenu des ratios ci-dessus il a été possible d'incorporer des plastifiants dans des taux relativement élevés, se situant au-dessus de 10 pcc, et de façon 3024153 6 préférentielle compris entre 10 et 20 pcc. Ces plastifiants ont, de préférence, une température d'écoulement inférieur ou égale à -40°C, de façon à obtenir un élastomère vulcanisé à faible module d'élasticité. REVENDICATIONS1. Formulation pour la réalisation par extrusion d'une lame d'essuyage pour balai d'essuie-glace de véhicule, ladite formulation comprenant au moins un matériau élastomère à base de caoutchouc chloroprène, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un grade d'élastomère partiellement ou complètement réticulé, de préférence partiellement réticulé. 2. Formulation selon la revendication 1, dans laquelle au moins un grade d'élastomère est un polychloroprène grade Mercaptan. 3. Formulation selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant en outre au moins un grade d'élastomère non réticulé, le taux d'élastomère non réticulé étant supérieur ou égal à celui de l'élastomère réticulé. 4. Formulation selon la revendication 3, dans laquelle le ratio en masse entre élastomère réticulé et élastomère non réticulé est compris entre 50/50 et 70/30. 5. Formulation selon la revendication 4, dans laquelle ledit ratio est de 60/40. 6. Formulation selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant en outre au moins un plastifiant, le taux de plastifiant introduit étant supérieur à 10 pcc (parties pour cent parties de caoutchouc, en masse). 7. Formulation selon la revendication 6, dans laquelle le taux de plastifiant est compris entre 10 et 20 pcc (parties pour cent parties de caoutchouc, en masse). 8. Formulation selon l'une des revendications 6 ou 7, dans laquelle le plastifiant a une température d'écoulement inférieure ou égale à -40°C. 9. Formulation selon l'une des revendications 6 à 8, dans laquelle la viscosité Mooney ML(1+4)100°C est inférieure à 50 points, de préférence comprise entre 30 et 40 points, et plus préférentiellement de 36 points. 10. Lame d'essuyage pour balai d'essuie-glace de véhicule réalisée à partir d'une formulation selon l'une des revendications 1 à 9. 11. Balai d'essuie-glace de véhicule comprennant une lame d'essuyage selon la revendication précédente. 12. Procédé de fabrication d'une lame d'essuyage pour balai d'essuie-glace de véhicule par extrusion puis vulcanisation d'une formulation selon l'une des revendications 1 à 9.