Brevet FR3048216A1 — publié le 20170901

Lame d'essuyage pour balai d'essuie-glace La présente invention a pour objet une lame d'essuyage pour un balai d'essuie-glace, notamment une lame d'essuyage de couleur claire ou colorée. 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 ne soit perturbée. Ces essuie-glaces sont classiquement entraînés par des bras effectuant un mouvement de va-et-vient angulaire et comportant des balais allongés, porteurs eux-mêmes de lames d'essuyage réalisées en une matière élastique. Ces lames frottent contre le pare-brise et évacuent l'eau en l'amenant en dehors du champ de vision du conducteur. Les balais sont réalisés sous la forme, soit, dans une version classique, de palonniers articulés qui tiennent la lame d'essuyage en plusieurs endroits discrets, soit, dans une version plus récente dénommée "flat blade" (pour "balai plat"), d'un ensemble semi-rigide qui maintient la lame d'essuyage sur toute sa longueur. Une lame d'essuyage est en général réalisée en caoutchouc de couleur noire, du fait de l'emploi de noir de carbone en tant que charge renforçante. Le noir de carbone confère de bonnes propriétés mécaniques et améliore la performance d'abrasion de la lame d'essuyage. De plus, du fait de sa nature carbonée, le noir de carbone s'associe bien avec la structure des élastomères hydrocarbonés tel que le caoutchouc, ce qui en a fait l'additif de prédilection pour les formulations à base de caoutchouc. On entend par « charge renforçante », des particules minérales de nature à améliorer la résistance à la rupture de la lame d'essuyage. Les charges dites claires telles que la silice, le talc, le kaolin et la craie sont peu utilisées comme charges renforçantes dans l'industrie du caoutchouc pour automobile. En effet, la mise en oeuvre de la silice demeure difficile de par sa nature minérale peu compatible avec la structure organique des caoutchoucs (temps de cycles de mélangeage longs et procédé de mise en oeuvre délicat) et la forme aciculaire des particules est peu adaptée au procédé d'extrusion. De plus, elle est moins avantageuse que le noir de carbone d'un point de vue économique. En ce qui concerne le talc et le kaolin, leur caractère semi-renforçant ne permet pas de conférer aux caoutchoucs un niveau de propriétés mécaniques satisfaisant. La craie n'a pas de pouvoir renforçant et est seulement utilisée comme charge dite diluante pour abaisser le coût des mélanges, par exemple. 3048216 2 Par conséquent, le développement de lames d'essuyage de couleur claire ou colorée, en particulier au niveau de la lèvre, destinée à être au contact d'un pare-brise en vue de son essuyage, et très sollicitée, s'en trouve limité. 5 Il existe donc un intérêt à disposer d'une lame d'essuyage de couleur claire ou colorée ayant les caractéristiques mécaniques suffisantes pour assurer un essuyage du pare-brise efficace, en particulier sur le long terme. 10 L'invention propose à cet effet une lame d'essuyage pour balai d'essuie-glace dans laquelle au moins une partie de ladite lame comprend au moins un matériau comprenant au moins un élastomère et au moins une charge renforçante, ladite au moins une charge renforçante comprenant du kaolin de surface spécifique moyenne comprise entre 12 et 16 m2/g, de préférence de 14 m2/g. 15 Ce grade particulier de kaolin utilisé comme charge renforçante, contrairement aux grades classiques, permet d'atteindre le niveau de propriétés mécaniques requis pour une lame d'essuyage tout en permettant une mise en oeuvre facile. De plus, de par sa couleur claire, le kaolin permet d'obtenir un matériau et donc une lame d'essuyage pour balai d'essuie-glace de couleur claire ou colorée, ce qui n'est pas envisageable avec une composition classique de matériau utilisant 20 majoritairement du noir de carbone comme charge renforçante. Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément : - ladite surface spécifique moyenne est de 14 m2/g, 25 - ledit matériau est exempt de noir de carbone, - au moins une partie de ladite lame est exempte de noir de carbone, - ladite lame est exempte de noir de carbone, - ledit kaolin est la seule charge renforçante dudit matériau, - ledit kaolin est la seule charge renforçante de ladite lame, 30 - la teneur en kaolin dans ledit matériau est comprise entre 120 et 150 parties pour cent d'élastomère (pce), - la surface dudit kaolin est modifiée chimiquement, - ladite surface dudit kaolin comprend au moins un groupement fonctionnel en surface, - la surface dudit kaolin est modifiée chimiquement au moyen d'un silane, 35 - le ou lesdits groupements fonctionnels en surface sont un silane, 3048216 3 - ledit silane est un vinyle silane, - l'élastomère est choisi parmi le caoutchouc naturel (NR), le caoutchouc éthylènepropylène-diène (EPDM), le caoutchouc styrène-butadiène (SBR), le chloroprène (CR), le caoutchouc nitrile (NBR), le caoutchouc éthylène-propylène (EPM), et les mélanges de ces 5 élastomères, - ledit élastomère est un mélange 70/30 (en poids) respective de caoutchouc naturel (NR) et de caoutchouc éthylène-propylène-diène (EPDM), - ledit matériau présente une résistance à la rupture de l'ordre de 9 M Pa, mesurée selon les normes NF T 46-002 et ISO 37, 10 - ladite lame d'essuyage comprend un talon relié par une charnière à une lèvre , - au moins ladite lèvre comprend ledit matériau, - au moins ledit talon comprend ledit matériau, - ledit matériau comprend en outre au moins un pigment, - le ou lesdits pigments sont choisis parmi le dioxyde de titane (TiO2), les azurants optiques, 15 le bleu outremer, les colorants solubles, le jaune de chrome, les mélanges maîtres colorants pour caoutchouc, l'orange et le rouge de molybdène, les oxydes de fer jaune, rouge, noir et brun, les pigments organiques, les pigments fluorescents, les pigments phosphorescents, le vanadate de bismuth, - de préférence le ou lesdits pigments sont du TiO2, 20 - la teneur en pigment dans ledit matériau est comprise entre 5 et 10 pce, - ledit matériau comprend en outre au moins un plastifiant, ledit matériau comprend en outre au moins un agent vulcanisant, - le ou lesdits plastifiants sont choisis parmi les huiles blanches, les polyalphaoléfines (PAO), les phtalates, les adipates, tel que l'adipate de dioctyle (DOA), les sébaçates, tel que le 25 sébaçate de dioctyle (DOS), - de préférence le ou lesdits plastifiants sont des polyalphaoléfines, - le ou lesdits agents vulcanisant sont un ou des peroxydes organiques, - le ou lesdits peroxydes organiques sont choisis parmi le 2,5-diméthyl-2,5-di(tbutylperoxy)hexane (DBPH), le péroxyde de dicumyle, le Di(t-butylperoxyisopropyl)benzène, 30 le butyl 4,4-bis(t-butylperoxy)valerate, le 1,1-bis(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane, - de préférence le ou lesdits agents vulcanisant sont du DBPH, - le ou lesdits agents vulcanisant sont exempts de soufre, - la teneur en plastifiant dans ledit matériau est comprise entre 30 et 40 pce, - la teneur en agent vulcanisant dans ledit matériau est comprise entre 5 et 7 pce, 35 - le matériau est exempt d'anti-ozonant choisi parmi les paraphénylène diamines, 3048216 4 - ladite lame d'essuyage comprend un revêtement, - ledit revêtement est monocouche, - ledit revêtement est multicouche. 5 L'invention concerne encore un balai d'essuie-glace comprenant une lame telle que décrite ci-dessus. L'invention concerne enfin un système d'essuyage comprenant un tel balai d'essuie-glace. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci 10 apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'au moins un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence à la figure 1 annexée qui est une vue en coupe schématique d'une lame d'essuyage selon un mode de réalisation de l'invention. 15 La lame d'essuyage conforme à l'invention comprend au moins un matériau comprenant au moins un élastomère et au moins une charge renforçante. La charge renforçante est du kaolin de surface spécifique moyenne comprise entre 12 et 16 m2/g, de préférence de 14 m2/g. On entend par kaolin, une espèce minérale riche en silicates d'aluminium, en particulier en silicates 20 d'aluminium hydratés tel que la kaolinite. Il peut également s'agir de kaolin calciné. De préférence, le kaolin est de couleur claire, voire de couleur blanche. De préférence, la surface spécifique est un paramètre donné par le fournisseur. Elle peut être mesurée selon la norme ISO 9277. De façon avantageuse, ledit kaolin est la seule charge renforçante dudit matériau. Autrement dit, ledit matériau est exempt de noir de carbone. On peut ainsi obtenir une lame d'essuyage au moins en partie de couleur claire, éventuellement colorée par l'utilisation de pigments comme mentionné ci-dessous. Une surface spécifique comprise entre 12 et 16 m2/g est plus importante que celle d'un kaolin classique, généralement d'environ 7 m2/g, et permet d'atteindre le niveau de propriétés mécaniques requis pour une lame d'essuyage, notamment un niveau de propriétés mécaniques identique à une lame d'essuyage classique comprenant du noire de carbone. 25 30 35 3048216 5 La surface spécifique reste cependant suffisamment faible pour une bonne mise en oeuvre du kaolin en mélangeage avec le reste des composants du matériau et notamment avec l'élastomère. De plus, ce type de kaolin présente une structure lamellaire facilitant l'étape d'extrusion lors de la fabrication de la lame. 5 De façon avantageuse, la surface dudit kaolin est modifiée chimiquement. Elle peut ainsi comprendre un ou des groupements fonctionnels en surface. De préférence, la surface est modifiée chimiquement au moyen d'un silane, par exemple par l'introduction de groupements fonctionnels de type silane. Il peut s'agir par exemple d'un vinyle silane. 10 Cette modification chimique de la surface du kaolin combinée à une surface spécifique de celui-ci comprise entre 12 et 16m2/g permet d'améliorer de façon notable les propriétés mécaniques de celui-ci, et par conséquent celles du matériau et de la lame d'essuyage. Cette combinaison permet également d'améliorer le mélangeage avec l'élastomère, notamment par un accrochage chimique 15 avec le polymère. De façon avantageuse, ledit matériau présente une résistance à la rupture de l'ordre de 9 MPa, mesurée selon les normes NF T 46-002 et ISO 37. 20 II est également à noter que le prix du kaolin est inférieur à celui du noir de carbone, ce qui présente un avantage économique non négligeable. De préférence, la taille moyenne des particules de kaolin est de 0,7 um. 25 De préférence, la teneur en kaolin dans ledit matériau est comprise entre 120 et 150 parties pour cent d'élastomère (pce ou phr en anglais pour parts per hundred of rubber). Le kaolin peut être un kaolin commercial tel que le Metasial® vendu par la société Soka ou encore le Polarite® vendu par la société Imerys. 30 De façon avantageuse, l'élastomère est choisi parmi le caoutchouc naturel (NR), le caoutchouc éthylène-propylène-diène (EPDM), le caoutchouc styrène-butadiène (SBR), le chloroprène (CR), le caoutchouc nitrile (NBR), le caoutchouc éthylène-propylène (EPM), et les mélanges de ces élastomères, par exemple un mélange 70/30 de NR/EPDM. De préférence, l'élastomère est de 35 l'EPDM 3048216 6 Ledit matériau comprend en outre au moins un pigment. Le ou lesdits pigments sont choisis parmi le parmi le dioxyde de titane (TiO2), les azurants optiques, le bleu outremer, les colorants solubles, le jaune de chrome, les mélanges maîtres colorants pour caoutchouc, l'orange et le rouge de molybdène, les oxydes de fer jaune, rouge, noir et brun, les pigments organiques, les pigments 5 fluorescents, les pigments phosphorescents, le vanadate de bismuth. De préférence, le ou lesdits pigments sont du TiO2. La teneur en pigment dans ledit matériau est comprise entre 5 et 10 pce. En particulier, une teneur en TiO2 comprise entre 5 et 10 pce permet d'apporter suffisamment de blancheur audit matériau pour envisager une coloration de celui-ci. Il est possible d'utiliser tout type de pigments de couleurs couramment utilisé dans les formulation à base d'élastomère, notamment 10 les pigments colorés cités ci-dessus. Ledit matériau comprend en outre au moins un plastifiant. Un plastifiant est un composant permettant de rendre le matériau plus souple et/ou plus facile à manipuler. 15 Pour obtenir un matériau clair, il est avantageux d'utiliser un plastifiant qui ne soit pas une huile d'origine pétrolière. En effet, ce type d'huiles par la présence de soufre risque de brunir le matériau. Le ou lesdits plastifiants sont ainsi choisis parmi les huiles blanches, les polyalphaoléfines (PAO), les phtalates, les adipates, tel que l'adipate de dioctyle (DOA), les sébaçates, tel que le sébacate de dioctyle (DOS). De préférence, il s'agit de polyalphaoléfines. 20 La teneur en plastifiant dans ledit matériau est comprise entre 30 et 40 pce. Ledit matériau comprend en outre au moins un agent vulcanisant. Un agent vulcanisant a pour vocation de faciliter la vulcanisation du matériau. 25 Le ou lesdits agents vulcanisant sont typiquement un ou des peroxydes organiques. Ceux-ci sont choisis parmi le 2,5-diméthyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane (DBPH), le péroxyde de dicumyle, le Di(tbutylperoxyisopropyl)benzène, le butyl 4,4-bis(t-butylperoxy)valerate, le 1,1-bis(t-butylperoxy)-3,3,5- trimethylcyclohexane. De préférence, il s'agit du DBPH. Encore de préférence, le ou lesdits agents 30 vulcanisant sont exempts de soufre. Une vulcanisation aux peroxydes a l'avantage de ne pas brunir le matériau par rapport à une vulcanisation au soufre. La teneur en agent vulcanisant dans ledit matériau est comprise entre 5 et 7 pce, 35 De façon avantageuse, le matériau est exempt d'anti-ozonant choisi parmi les paraphénylène 3048216 7 diamines. En effet, l'utilisation de ce type d'anti-ozonant affecte la stabilité de la blancheur ou de la couleur du matériau dans le temps. De façon avantageuse, ledit matériau comprend en outre d'autres charges, autre que des charges 5 renforçantes. Il peut s'agir, par exemple, de charges améliorant l'extrusion tel que le stéarate de calcium, de charges capteur d'humidité tel que l'oxyde de calcium (CaO). Il peut également comprendre des adjuvants de fabrication (processing aid en anglais) tel que des molécules hydrocarbonées saturées et insaturées en C14 à C30. Il peut s'agir notamment de l'acide stéarique, de l'acide palmitique, de mélanges d'acides, d'alcools ou d'esters gras. En particulier, il peut s'agir 10 d'adjuvants commerciaux tels que l'aflux® vendu par la société RheinChemie, l'ultralube® vendu par la société Performance additives, ou encore le Struktol ® vendu par la société Schill & Seilacher. Pour obtenir une blancheur ou une coloration satisfaisante du matériau, il est avantageux de choisir judicieusement les éventuels additifs. Il est ainsi avantageux d'éviter les additifs provoquant un 15 brunissement et/ou une coloration et/ou ne garantissant pas une stabilité de la blancheur ou de la coloration du matériau. Selon la figure 1, la lame 1 d'essuyage d'un balai d'essuie-glace conforme à l'invention ayant présente une forme allongée et destinée à être portée par un corps du balai (non représenté). Ladite 20 lame comprend une lèvre 3 et un talon 5 qui sont reliés par une charnière 7. Ledit talon 5 permet d'accrocher la lame 1 dans le corps du balai. Ladite lèvre 3 est destinée à être au contact d'un pare-brise en vue de son essuyage. La charnière 7 est formée par une fine bande de matière qui confère à la lame une certaine flexibilité et autorise un retournement de celle-ci lors d'un changement de direction de déplacement du balai, autrement dit un mouvement de bascule d'avant en arrière de la 25 lèvre le long du pare-brise. Ladite lame 1 est obtenue par un procédé de fabrication classique connue de l'Homme du métier. De façon avantageuse, au moins une partie de la lame 1 comprend ledit matériau tel que décrit 30 précédemment. On peut ainsi envisager des modes de réalisations dans lesquels, par exemple : - seule ladite lèvre 3 comprend ledit matériau, - seul le dit talon 5 comprend ledit matériau, -toute la lame 1 comprend ledit matériau. 3048216 8 Autrement dit, au moins une partie de ladite lame 1 ou ladite lame 1 dans son intégralité est exempte de noir de carbone et ledit kaolin est de préférence la seule charge renforçante. Si nécessaire, tout ou partie de la surface de la lame 1 peut également être traitée de manière à 5 modifier celle-ci, par exemple par graphitisation, traitement plasma, halogénation, implantation ionique et/ou dépôt d'un revêtement. Un tel traitement permet de renforcer les propriétés mécaniques, d'essuyage et/ou d'usure de la lame. Ladite lame d'essuyage peut ainsi comprendre un revêtement de type monocouche ou multicouche. 10 EXEMPLE Un exemple de formulation de matériau utilisé pour la fabrication d'une lame d'essuyage conforme à l'invention est donné ici à titre illustratif, l'invention ne se limitant nullement à celui-ci, Les unités 15 sont en pce (partie pour cent d'élastomère ou phr pour parts per hundred of rubber en anglais). Formulation pce EPDM 100 Kaolin silanisé 14m2/g 150 PAO 45 CaO 4 TiO2 5 Adjuvant de fabrication 2 Stéarate de calcium 1 Peroxyde DBPH 7 La cinétique de vulcanisation de cet exemple de matériau a été étudiée. Les mesures ont été réalisées selon la norme ISO 3417. Les résultats sont les suivants : Propriétés de vulcanisation S'mini 0.9 dNm S'maxi 16 dNm ts2 0.3 min t90 1.2 min Vulcanisation 1.7 min à 200 20 La vulcanisation se fait en 1,7 minutes à 200 °C. Le temps de grillage (scortch t5 en anglais) à 121 °C est supérieur à 20 minutes. Il a été mesuré selon la norme ISO 289-Partie 2. 3048216 9 La viscosité Mooney de ce matériau a également été mesurée selon la norme ISO 289. Elle est de 34 unités Mooney. D'un point de vue mise en oeuvre, le mélange de viscosité 34 peut s'extruder facilement. De plus le 5 temps de grillage demeure confortable et le temps de cuisson permet un temps de cycle court (1.2 min à 200°C). Des essais ont par ailleurs été effectués pour tester les propriétés ce matériau, notamment les propriétés mécaniques. 10 La dureté initiale du matériau est de 57 DIDC (degrés internationaux de dureté du caoutchouc). La variation de dureté après 7 jours de vieillissement à 85°C est de + 1 DIDC. Les mesures de dureté ont été réalisées selon les normes 15048 et ISO 188. 15 Les mesures de résistance à la traction ou essai de traction (tensile test en anglais) ont été réalisées selon la norme ISO 37 à 500 mm/min. Les résultats sont résumés dans le tableau ci-dessous : Propriétés initiales Contrainte de traction à 25% ou Modulus 25% 0,8 MPa Contrainte de traction à 50% ou Modulus 50% 1,4 MPa Contrainte de traction à 100% ou Modulus 100% 3,0 MPa Résistance à la rupture 9 MPa Allongement à la rupture 265% Variation des propriétés après 7 jours de vieillissement à 85°C Contrainte de traction à 100% ou Modulus 100% 9% L'allongement du matériau soumis à une élongation de 50% après 72 heures à 85 °C (50% elongation set en anglais) est de 3%. Il a été mesuré selon la norme ISO 2285. 20 L'effet d'hystérésis a été déterminé selon la norme NE-T 46002. Il est de 23%. Il est à noter que des variantes de réalisation sont bien sûr possibles et que la présente invention ne se limite pas seulement à des lames d'essuyage comprenant le matériau de formulation donnée en 25 exemple. REVENDICATIONS1. Lame d'essuyage (1) pour balai d'essuie-glace caractérisée en ce qu'au moins une partie de ladite lame comprend au moins un matériau comprenant au moins un élastomère et au moins une charge renforçante, ladite au moins une charge renforçante comprenant du kaolin de surface spécifique moyenne comprise entre 12 et 16 m2/g, de préférence de 14 m2/g. 2. Lame d'essuyage (1) selon la revendication 1, dans laquelle ledit matériau est exempt de noir de carbone. 3. Lame d'essuyage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la teneur en kaolin dans ledit matériau est comprise entre 120 et 150 pce. 4. Lame d'essuyage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la surface dudit kaolin est modifiée chimiquement. 5. Lame d'essuyage (1) selon la revendication précédente, dans laquelle la surface dudit kaolin est modifiée chimiquement au moyen d'un silane. 6. Lame d'essuyage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élastomère est choisi parmi le caoutchouc naturel (NR), le caoutchouc éthylène-propylènediène (EPDM), le caoutchouc styrène-butadiène (SBR), le chloroprène (CR), le caoutchouc nitrile (NBR), le caoutchouc éthylène-propylène (EPM), et les mélanges de ces élastomères. 7. Lame d'essuyage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant un talon (5) relié par une charnière (7) à une lèvre (3), dans laquelle au moins ladite lèvre (3) comprend ledit matériau. 30 8. Lame d'essuyage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comprenant un talon (5) relié par une charnière (7) à une lèvre (3), dans laquelle au moins ledit talon (5) comprend ledit matériau. 9. Lame d'essuyage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle 35 ledit matériau comprend en outre au moins un pigment. 25 3048216 11 10. Lame d'essuyage (1) selon la revendication précédente, dans laquelle la teneur en pigment dans ledit matériau est comprise entre 5 et 10 pce. 5 11. Lame d'essuyage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit matériau comprend en outre au moins un plastifiant et/ou au moins un agent vulcanisant. 12. Lame d'essuyage (1) selon la revendication précédente, dans laquelle la teneur en plastifiant 10 dans ledit matériau est comprise entre 30 et 40 pce et/ou la teneur en agent vulcanisant dans ledit matériau est comprise entre 5 et 7 pce. 13. Lame d'essuyage selon l'une quelconque des revendications précédente, dans laquelle le matériau est exempt d'anti-ozonant choisi parmi les paraphénylène diamines. 15 14. Lame d'essuyage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant un revêtement. 15. Balai d'essuie-glace comprenant une lame selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes.