Brevet FR3046953A1 — publié le 20170728

Domaine de l'invention L'invention se rapporte à un procédé pour obtenir un composant, notamment une pièce de forme ayant au moins un élastomère et une surface extérieure texturée au moins par segments. Etat de la technique Les procédés de traitement des surfaces de base, connus pour réaliser des composants en élastomère et notamment des profils en caoutchouc peuvent se répartir pratiquement en deux étapes de procédé, différentes. La première étape est un traitement chimique du composant en élastomère tel que par exemple l'halogénisation et no- tamment la bromisation et la chloruration réalisées avec l'addition nucléophile d'atomes halogènes à des liaisons insaturées d'hydrocarbures. Par un traitement chimique approprié on durcit ensuite la surface du composant en élastomère, au moins dans une plage de quelques mi- crons de profondeur de matière pour augmenter la résistance à l'abrasion et réduire le coefficient de frottement. D'autres procédés de traitement chimique fondés notamment sur des procédés utilisant de l'énergie sont, par exemple, le traitement avec un faisceau d'électrons, avec la lumière UV ou la lumière laser. La seconde étape du procédé consiste notamment à ap- pliquer un revêtement de préférence une couche réduisant le frottement. L'application d'une telle couche réduisant le frottement se fait de manière connue, notamment par un dépôt du plasma ou un revêtement de particules sèches déposées, par exemple, selon un procédé de revê- terrent avec de la poudre ou encore en utilisant un procédé de revête- ment par voie humide, tel que, par exemple, le vernissage consistant à utiliser notamment un solvant, un liant et aussi du graphite et autres particules ou éléments réduisant le frottement tels que, par exemple, du polytétrafluoroéthylène ou du polyéthylène à masse molaire très élevée. Les traitements de surface de base, connus, cités ci-dessus, ne peuvent toutefois pas s'appliquer à des polymères ayant, par exemple, une chaîne non saturée telle que le caoutchouc éthylène-propylène-diène pour réduire de manière correspondante le frottement. En outre, même si l'on applique de tels procédés de trai- tement de surface, notamment à un composant en élastomère ou un 3046953 2 profilé en élastomère pour des essuie-glaces, on aura un bruit de coincement gênant ou des sautillements pendant le mouvement d'essuyage. Cela signifie que cela réduit non seulement la fonction de confort consistant à réduire le bruit, mais en même temps également d'évacuer de 5 l'eau de pluie de la vitre, notamment de la vitre du véhicule ce qui ne sera pas assuré de manière suffisante. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un procédé pour réali- ser un composant, notamment une pièce de forme consistant à utiliser 10 un élastomère et avoir au moins par segments, une surface extérieure, texturée, ainsi qu'un composant et notamment un composant élastomère ayant les caractéristiques de l'invention. De façon plus précise, l'invention a pour objet un procédé pour obtenir un composant, notamment une pièce de forme ayant au 15 moins un élastomère et une surface extérieure texturée au moins par segments, ce procédé comprenant au moins les étapes suivantes consistant à former le composant en utilisant un outil de formage, usiner au moins un segment de la surface extérieure du composant par un procédé de traitement ionique pour générer une surface extérieure texturée, 20 revêtir au moins une partie de la surface extérieure du composant d'un revêtement de surface, notamment un revêtement réducteur de frottements. Dans cette présentation, l'ordre, notamment des 2ème et 3ème étapes est variable. 25 Dans le cadre de l'invention il est ainsi possible de réali- ser le composant qui est notamment une pièce de forme, par exemple par un procédé d'injection ou avec une extrudeuse. Ainsi, on peut envisager un composant, par exemple un profilé en caoutchouc et notamment un profilé d'essuie-glace ou un profilé de joint de porte ou de 30 fenêtre. De façon avantageuse, le procédé selon l'invention génère au moins une zone ou un segment de ce composant comme surface texturée et notamment une surface structurée de sorte que le composant présente ainsi au moins par segments, un profil défini dans l'épaisseur de la matière et qui a avantageusement quelques microns. De manière 35 avantageuse, pour générer une surface texturée, on utilise notamment 3046953 3 un procédé de traitement ionique texturé dans le cadre de l'invention signifie principalement que l'on structure la surface et notamment au moins un segment de la surface avantageusement dans une plage d'épaisseur de matière correspondant au domaine des microns dans le 5 segment de la surface du composant et en appliquant notamment à une surface du composant qui est antérieurement pratiquement lisse ou non structurée, comme un type de structure telle qu'une structure frisée. Dans le cadre de l'invention, il est possible d'appliquer 10 dans la 2ème étape un procédé de tir ionique comme procédé de traite- ment ionique. Dans le procédé de tir ionique (bombardement ionique) on dirige un faisceau d'ions sur la surface du composant pour rendre cette surface rugueuse et/ou diminuer le coefficient de frottement ou, le cas échéant, l'augmenter. 15 Dans le cas du procédé de traitement ionique, les ions accélérés transfèrent leur énergie à l'élastomère pour initier le procédé de rupture et de recombinaison des chaînes. Ce procédé se traduit par une augmentation de la densité de réticulation dans les couches hautes de la surface de la matière caoutchouteuse ou de l'élastomère. Du fait 20 de la répartition de l'énergie des ions accélérés on aura des profondeurs de pénétration différentes pour les ions pénétrant dans la matrice en caoutchouc. Il en résulte que la densité de réticulation présente un gradient entre la surface ayant une forte densité de réticulation, en direction des régions plus profondes de la matière et une densité de 25 réticulation finale. La coupure des chaînes induites par le bombarde- ment ionique génère avantageusement des radicaux libres qui démarrent les réactions de réticulation et/ou réalisent des produits secondaires volatiles. La variation de densité de réticulation par comparaison avec la densité de réticulation du restant de la matière est res- 30 ponsable des tensions dans les couches supérieures de l'élastomère, qui conduisent à la formation de fissures en surface et ainsi à une surface texturée. On évite la délamination ou le détachement de ces couches supérieures grâce à la bonne cohérence assurée par les gradients de densité de réticulation, avec les couches profondes de la matière. La 3046953 4 texturation de surface qui en résulte se répercute avantageusement sur les coefficients de frottement. On envisage, en outre, pendant l'étape a), de réaliser au moins au préalable une rugosité de la surface dans le segment de la 5 surface extérieure de la pièce à texturer, pendant la mise en forme du composant. Cette étape intermédiaire peut porter la référence a') dans la suite du procédé. Cela signifie que le composant aura une surface extérieure rugueuse, définie, même pendant le procédé d'injection ou d'extrusion, cette surface extérieure ayant une rugosité définie étant 10 obtenue, par exemple, grâce à l'utilisation d'une certaine matière mé- langée servant à la fabrication du composant. Il est en outre possible dans le temps qu'avant ou après l'étape b), le segment du composant qui a la surface extérieure texturée, soit revêtu par un procédé de revêtement pour rendre préalablement 15 rugueuse, la surface extérieure de la surface texturée dans le segment. Cela peut être appelé avantageusement « étape c) ». Ainsi, il est possible qu'après la mise en forme du composant on applique également un procédé de revêtement qui sera avantageusement suivi par le procédé de traitement ionique. Dans le cadre de l'invention, on peut également en- 20 visager que les différentes étapes b) a') et c) citées ci-dessus se fassent dans un ordre différent ou du moins simultanément. Avantageusement, réaliser une rugosité préalable de la surface du composant, notamment dans le segment qui aura ultérieurement une surface extérieure texturée, permet de réduire l'énergie pour réaliser la surface extérieure textu- 25 rée, notamment avec un procédé de traitement ionique. Réaliser la texturation et notamment une microtexturation ou nanotexturation de la surface extérieure du composant dépend avantageusement de la composition chimique de la matière utilisée pour le composant. Le traitement ionique peut s'appliquer à la fois pour un élastomère non traité 30 ou un élastomère texturé. C'est ainsi, que par exemple, la texture de la surface extérieure pourra se faire par un revêtement préalable avec des particules de polymère. L'avantage d'une surface extérieure déjà texturée est de disposer de degrés de liberté supplémentaires pour obtenir la caractéristique finale de la surface extérieure, telle que, par exemple, le 35 nombre de fractures de la surface extérieure, la rugosité, la dureté de la 3046953 5 surface extérieure et ainsi le coefficient de frottement correspondant. Une micro-texturation conditionnée par le nombre, la taille et la composition chimique des particules ainsi que la nature du traitement ionique caractérisée par l'énergie des ions, le nombre d'ions et la nature chi- 5 mique du gaz ionisé permet de régler cette micro-texturation. Dans le cadre du procédé, on peut également envisager d'appliquer un procédé de revêtement de poudre dans l'étape c) comme procédé de revêtement. Le revêtement de poudre, encore appelé vernissage avec de la poudre, est un procédé de revêtement selon lequel on 10 revêt, par exemple, un matériau électro-conducteur avec un vernis de poudre. Ainsi, on peut envisager d'utiliser, comme poudre, pour le procédé de revêtement à la poudre, un polyamide, un polyéthylène, un polypropylène, un polyéthylène à poids moléculaire très élevé ou une 15 matière comparable. L'étape b) est avantageusement précédée d'un durcisse- ment de la matière d'au moins un segment du composant. Cela peut se faire, par exemple, par la vulcanisation du composant. En outre, on a un composant, notamment un composant 20 en élastomère, qui convient au moins pour refouler un milieu fluide et ce composant a au moins, par segments, une surface extérieure texturée et il est fabriqué par le procédé de l'invention. De manière avantageuse, le composant et notamment le composant en élastomère résulte du procédé décrit ci-dessus. 25 Il est avantageusement possible que le composant soit un profilé en élastomère et/ou un profilé d'essuie-glace, un profilé de joint de porte et/ou de fenêtre ou un composant comparable. De façon avantageuse, le composant selon l'invention est un profilé en caoutchouc, ou en des substances caoutchouteuses avec toutefois, de manière préféren- 30 tille, un caoutchouc vulcanisé pour réaliser le profilé. On peut en outre envisager de réaliser le composant avec un caoutchouc dur, notamment un caoutchouc de synthèse tel que, par exemple, du styrène ou du butadiène. On peut en outre envisager un composant en au moins un caoutchouc naturel (NR), un caoutchouc polychloroprène (CR), un 35 caoutchouc éthylène-propylène-diène (EPDM), un caoutchouc éthylène 3046953 6 acétate de vinyle (EVA), un caoutchouc styrène-butadiène (SBR), un caoutchouc acrynile-butadiène hydruré, un polyuréthane thermoplastique (TPU) ou une matière comparable avec des mélanges des matières citées ci-dessus. 5 Le composant tel que décrit offre de nombreux avantages qui s'appliquent également au procédé d'obtention du composant selon un premier aspect de l'invention. Dessins La présente invention sera décrite ci-après, de manière 10 plus détaillée, à l'aide d'un procédé et d'un composant représentés dans les dessins annexés dans lesquels schématiquement : la figure la montre des étapes d'un procédé de réalisation d'un élastomère chloré selon l'état de la technique, la figure lb montre les étapes d'un procédé selon l'état de la tech- 15 nique pour obtenir un élastomère texturé, la figure 2a montre les étapes d'un mode de réalisation d'un procédé selon l'invention pour obtenir un composant en forme de double profil ayant une surface extérieure texturée, la figure 2b montre les étapes d'un mode de réalisation d'un pro- 20 cédé selon l'invention pour réaliser un composant en forme de double profilé à surface extérieure texturée, la figure 3a montre les étapes d'une autre forme de réalisation d'un procédé selon l'invention pour obtenir un composant formé d'un profilé unique ayant une surface extérieure texturée, 25 la figure 3b montre les étapes d'un autre mode de réalisation d'un procédé selon l'invention pour obtenir un composant formé d'un profilé unique ayant une surface extérieure texturée, la figure 4 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un composant selon l'invention sous la forme d'un double profi- 30 lé pendant un procédé de traitement ionique, et la figure 5 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation d'un composant selon l'invention sous la forme d'un profilé simple au cours d'un procédé de traitement ionique. 35 3046953 7 Description de modes de réalisation Les figures la et lb montrent chacune le développement d'un procédé connu selon l'état de la technique pour réaliser un composant, notamment un composant en élastomère. Selon l'étape 1 on utilise 5 des matières brutes et dans l'étape 2, on les soumet à une opération de mélange pour obtenir une matière mélangée formée de composants différents. Cette matière mélangée sera extrudée ou injectée dans l'étape 3 pour obtenir un autre composant à traiter. Ensuite, on durcit le composant dans l'étape 4 comme le montre la figure la ou on applique tout 10 d'abord un revêtement dans l'étape 10, ensuite on durcit dans une étape 4, comme le montre la figure lb ; particulier, on revêt la région de la surface extérieure du composant. Après le procédé de durcissement, dans l'étape 4 on a au moins une ou deux étapes de procédé de découpe, dans l'étape 5 ou 15 une étape 11 qui consiste à découper le composant suivant sa forme géométrique souhaitée. L'étape 11 est ainsi suivie, par exemple, par une coupe longitudinale consistant à séparer, par exemple, le composant ou le profilé en son milieu et transférer le profilé double en caoutchouc en un profilé unique commun T. Dans l'étape 5, dans le cadre d'un procédé 20 de découpe longitudinale, on sépare la pièce extrudée des autres com- posants réalisés séparément. Comme le montre la figure la, on peut également envisager, dans l'étape 6, un procédé de chloruration ou dans une étape 8, un procédé de graphitisation. Dans une autre étape 9 on conditionne finalement le composant traité. 25 Les figures 2a-3d montrent des étapes de procédé corres- pondant à des formes de réalisation différentes du procédé de l'invention pour la fabrication d'un composant microstructuré ou nanostructuré et notamment d'un composant en élastomère ; comme cela découle de la figure 2a on peut également appliquer la graphitisation 30 dans une étape 8. On renonce toutefois à la chloruration du composant de l'étape 6 selon l'invention, ce qui optimise le procédé de fabrication ou de traitement et le rend, par conséquent, plus économique. On peut également envisager, après l'extrusion, de l'élastomère du composant, selon l'étape 3 d'avoir un durcissement selon l'étape 4 ; selon le procédé 35 de durcissement de l'étape 4 on a ensuite un procédé de découpe selon 3046953 8 l'étape 5 ou selon l'étape 11 ou encore un procédé de traitement ionique selon l'étape 20. On peut également envisager, à la place du procédé de durcissement selon l'étape 4, comme le montrent les figures 2a et 2b, 5 d'appliquer un procédé de revêtement selon l'étape 10, comme le montre en particulier les figures 3a, 3b ; après cette étape on applique le procédé de durcissement selon l'étape 4. Après le durcissement de la matière du composant et notamment de la surface extérieure de la matière du composant (selon l'étape 4) on peut envisager d'appliquer un traitement 10 ionique selon l'étape 20 dans une étape de traitement suivante ; avant le traitement ionique selon l'étape 20 on peut également avoir un procédé de coupe selon l'étape 5 ou selon l'étape 11, consistant à couper les composants en fonction de leur longueur ou de leur forme. On peut, en outre, envisager d'appliquer ce procédé de coupe selon l'étape 5 ou se- 15 lon l'étape 11, mais aussi après l'étape de traitement ionique selon l'étape 20 comme cela apparaît en particulier à la figure 3a. Les figures 4 et 5 sont des vues en perspective de modes de réalisation d'un composant selon l'invention, notamment d'un profilé d'essuie-glace. C'est ainsi que la figure 4 montre notamment un profilé 20 double 30 d'un essuie-glace obtenu, par exemple, dans le cadre d'une extrusion dans l'étape 3. Le double profilé 30 de la forme représentée à la figure 4 devient après la séparation faite ensuite qui est notamment la dernière étape du procédé, donnant les profilés simples 31, 32. Pendant le procédé de traitement ionique 20 on applique au moins sur un 25 segment 33 de la surface extérieure 34 du composant 30 ou des profilés simples 31 et 32 en les bombardant avec des ions 50 par des buses 40, 41. Ce bombardement ionique 20 génère la surface extérieure texturée du segment 33 du composant 30. Après le procédé de traitement ionique, on sépare de nouveau les profilés simples 31, 32 pour ensuite, 30 avec une seule étape, traiter simultanément deux profilés simples 31, 32. Cela se traduit avantageusement par une réduction du temps de production et par conséquence, du coût de production. On peut également envisager de traiter séparément les profilés simples 31 comme le montre notamment la figure 5 ; ainsi, le 35 profilé simple 31 qui peut également être le profilé simple 32 (voir figure 3046953 9 4) sera exposé par une ou plusieurs buses 40-44 à des ions 50 pendant le procédé de traitement ionique 20. C'est ainsi que l'on peut envisager que, selon la demande de surface extérieure texturée, on commande différentes buses 40-44 pour solliciter avec des ions 20, des segments 5 différents 33 du composant 31. De manière avantageuse, le procédé de l'invention permet de régler, de façon très variable, le coefficient de friction, ce qui permet d'envisager une augmentation ainsi qu'une diminution du coefficient de friction. 10 REVENDICATIONS1°) Procédé pour obtenir un composant (30, 31, 32), notamment une pièce de forme ayant au moins un élastomère et une surface extérieure texturée au moins par segments, procédé comprenant au moins les étapes suivantes consistant à : a) former (3) le composant (30, 31, 32) en utilisant un outil de formage, b) usiner au moins un segment (33) de la surface extérieure (34) du composant (30, 31, 32) par un procédé de traitement ionique (20) pour générer une surface extérieure texturée, c) revêtir (10) au moins une partie de la surface extérieure du compo- sant d'un revêtement de surface, notamment un revêtement réducteur de frottements. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans 1"étape b) on utilise un procédé de bombardement ionique comme procédé de traitement ionique (20). 3°) Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que pendant l'étape a), on réalise au préalable au moins une rugosité de la surface extérieure (34) dans le segment (33) de la surface texturante du composant (30, 31, 32) pendant le formage du composant (30, 31, 32) (étape al). 4°) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu' avant ou après l'étape b) dans le temps, le segment (34) du composant (30, 31, 32) ayant une surface extérieure texturée est revêtu par le pro- cédé de revêtement (10) pour rendre préalablement rugueuse la surface extérieure de la surface texturée du segment (34) dans l'étape c). 5°) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que 3046953 11 dans l'étape c) on utilise comme procédé de revêtement (10) un procédé de revêtement avec de la poudre. 6°) Procédé selon la revendication 5, 5 caractérisé en ce que comme poudre pour le procédé de revêtement de poudre on utilise un polyamide, un polyéthylène, un polypropylène ou un polyéthylène à poids moléculaire très élevé. 10 7°) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en amont de l'étape b) on durcit (4) la matière d'au moins un segment (34) du composant (30, 31, 32). 8°) Procédé selon la revendication 7, 15 caractérisé en ce que pour durcir la matière on applique un procédé de vulcanisation. 9°) Composant (30, 31, 32), notamment composant en élastomère qui convient au moins pour refouler un milieu fluide, le composant ayant 20 au moins par segments une surface texturée et étant fabriqué par un procédé selon au moins l'une des revendications 1 à 8. 10°) Composant (30, 31, 32) selon la revendication 9, caractérisé en ce qu' 25 il s'agit d'un profilé en caoutchouc et/ou d'un profilé d'essuie-glace ou d'un profilé de joint de porte et/ou de fenêtre. 30