Brevet FR3143619A1 — publié le 20240621

Composition de revêtement pour une lame d'essuyage de balai d'essuie-glace, la composition comprenant 10 à 30% de résine, 10 à 50% d'un agent lubrifiant solide et 2 à 14 % de particules de verre de taille moyenne inférieure ou égale à 8 µm, les pourcentages étant donnés en poids par rapport au poids total de la composition. L'invention concerne aussi et l'utilisation de la composition et son procédé de préparation, ainsi que des lames d'essuyage revêtues de la composition. Figure pour l’abrégé : pas de figure Composition de revêtement pour lame d'essuyage de balai d'essuie-glace L’invention concerne une composition de revêtement pour lame d'essuyage pour balai d'essuie-glace de véhicule, l'utilisation d'une telle composition et son procédé de préparation. Elle concerne également une lame d'essuyage pour balai d'essuie-glace revêtue, au moins partiellement de la composition. Les véhicules automobiles sont couramment équipés de systèmes d'essuie-glace pour assurer un lavage et/ou essuyage du pare-brise et éviter que la vision qu'a le conducteur de son environnement ne soit perturbée. Les balais d’essuie-glaces d’un tel système sont classiquement entraînés par des bras effectuant un mouvement angulaire de va-et-vient. Ces lames frottent contre la surface extérieure de la vitre, par exemple du pare-brise, et évacuent l'eau en l'amenant en dehors du champ de vision du conducteur. Dans une version classique, les balais sont réalisés sous la forme de palonniers articulés qui tiennent la lame d’essuyage en plusieurs points. Dans une version plus récente dénommée "flat blade" (pour "lame plate"), les balais sont réalisés sous la forme d'un ensemble semi-rigide qui maintient la lame d’essuyage sur toute sa longueur. De manière générale, une lame d’essuyage est réalisée en matériau déformable élastiquement à base d’un élastomère complété d’additifs, notamment pour en améliorer les propriétés mécaniques, l’élasticité, la résistance à l’usure, la résistance aux agressions extérieures ou encore faciliter la mise en œuvre du procédé de fabrication. Il peut par exemple s’agir de charges de renfort, de plastifiant, d’agent de vulcanisation, d’agent de protection contre les rayonnements UV, l’oxydation, l’ozone et/ou l’usure. 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 adaptée à une utilisation directe par un non professionnel. FR2977258 décrit des compositions utiles pour la rénovation de lame d'essuyage de balai d'essuie-glace qui sont des compositions aqueuses comprenant 5 à 25% de charges glissantes, de préférence de la poudre de graphite. FR2952507 décrit un procédé de préparation de composition de revêtement en phase aqueuse, la composition comprenant des particules de polymère. Il existe toujours un besoin de d'améliorer les performances des lames d'essuyage de balai d'essuie-glace, et en particulier leur résistance à l'usure, permettant une plus grande durée dans le temps. Il est en outre souhaitable de disposer de composition de revêtement permettant d'améliorer ces performances qui soient faciles à mettre en œuvre et qui présentent une bonne adhésion à la lame d'essuyage. Ces buts et d'autres sont atteints par les compositions selon la présente invention. C'est pourquoi la présente invention a pour objet une composition de revêtement pour une lame d'essuyage de balai d'essuie-glace, la composition comprenant 10 à 30% d'une résine avec un extrait sec compris entre 40 et 50%, 10 à 50% d'au moins un agent lubrifiant solide en dispersion, 2 à 14 % de particules de verre de taille moyenne inférieure ou égale à 8 µm, les pourcentages étant donnés en poids par rapport au poids total de la composition. La composition est de préférence une composition en phase aqueuse, qui contient généralement de 20 à 75% de solvant aqueux. Par solvant aqueux, on entend un milieu comprenant de l'eau et éventuellement un ou plusieurs co-solvants hydrophiles ; de tels co-solvants peuvent être par exemple de nature alcoolique notamment des esters glycoliques. La teneur en agent lubrifiant solide dans la dispersion est ajustée de manière à apporter de 2 à 12% d'agent lubrifiant solide dans la composition. La dispersion est en phase aqueuse. La composition peut en outre contenir des additifs. La teneur en additif sera adaptée par l'homme du métier ; si de tels additifs sont présents, leur concentration est généralement comprise entre 0,01 et 1% en poids. L'invention a aussi pour objet l'utilisation de la composition de revêtement pour revêtir, au moins en partie, une lame d'essuyage pour balai d'essuie-glace. Un autre objet de l'invention est un procédé de préparation de la composition de revêtement d'une lame d'essuyage de balai d'essuie-glace. L'invention a également pour objet une lame d'essuyage pour balai d'essuie-glace de véhicule revêtue de ladite composition. En effet, il a été trouvé dans le cadre de l'invention que l'introduction de microparticules de verre dans la composition de revêtement de lames d'essuyage permet d'augmenter la résistance à l'usure et aux fortes charges du revêtement. Les compositions de revêtement contenant ces microparticules de verre ont une bonne adhésion à la lame d'essuyage, et le coefficient de friction de la lame d'essuyage n'est pas altéré par l'introduction des particules de verre. Elles confèrent par ailleurs au revêtement une bonne qualité d'essuyage, la lame repoussant correctement l'eau lors de l'essuyage, sans formation de stries ou de trainées d'eau. Les particules de verre telles que définies dans la présente description peuvent remplacer en partie les lubrifiants solides classiquement utilisés dans les compositions de revêtement de lame d'essuyage. Avantageusement, les particules de verre sont de forme globalement sphérique et sont des microbilles de verre. La taille moyenne des particules est inférieure ou égale à 10 µm, c’est-à-dire que 95% de la population de l'ensemble des particules a une taille inférieure ou égale à 10 µm. En particulier, la taille moyenne des particules de verres est inférieure ou égale à 8 µm, avantageusement 98% des particules de verre ont une taille inférieure ou égale à 8 µm. Par taille des particules, on entend désigner la plus grande dimension de ladite particule, dans le cas où celle-ci a une forme irrégulière. La taille moyenne des particules est déterminée par des méthodes connues de l'homme du métier, comme par exemple la diffraction laser, ou par microscopie. De préférence, la répartition granulométrique des particules de verre est comprise entre 1 et 10 µm, notamment entre 5 et 9 µm. Des microparticules de verre convenant à la mise en œuvre de l'invention ont par exemple des particules pour lesquelles seulement 10% des particules ont une taille inférieure ou égale à 2 µm, 90% des particules ont une taille inférieure ou égale à 6 µm de préférence 98% des particules ont une taille inférieure ou égale à 8 µm. Selon l'un des modes de réalisation de l'invention, le verre des particules n'est pas traité. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, au moins une partie des particules est constituée de verre fonctionnalisé par des silane, c’est-à-dire ayant subi un traitement de silanisation. La silanisation est un processus chimique permettant de recouvrir une surface avec des molécules d'alcoxysilane organo-fonctionnelles. En effet, les groupes hydroxyle présents à la surface du verre peuvent réagir avec les groupes alcoxy sur le silane, formant ainsi une liaison covalente -Si-O-Si-. L'agent lubrifiant solide peut être choisi parmi les lubrifiants connus de l'homme du métier. On peut notamment citer les lubrifiants naturels comme le graphite, le bisulfure de molybdène, ainsi que les lubrifiants synthétiques, comme le fluorure de graphite, le bisulfure de tungstène, le nitrure de bore, le biséléniure de tungstène, de molybdène et de niobium, ou encore l'iodure et le bisulfure de titane. On utilise de préférence du graphite ou du bisulfure de molybdène, et tout particulièrement du graphite en poudre. La répartition des particules de verre et du lubrifiant solide dans la composition est homogène. Avantageusement, la composition de revêtement selon l'invention est une composition en phase aqueuse. Par "phase aqueuse" au sens de l'invention, on entend une composition qui comprend une teneur en solvants organiques inférieure ou égale à 10% en poids du poids total de la composition. La teneur en solvants organiques est de préférence inférieure ou égale à 5% en poids, et encore de préférence égale à 0% en poids du poids total de la composition. La résine utile selon l'invention est notamment une résine en phase aqueuse, comprenant au moins un polymère de type acrylique, vinylique, styrénique ou uréthane, en phase aqueuse. Le polymère peut être un homopolymère ou un copolymère. Ces polymères peuvent être mis en œuvre seuls ou mélangés suivant leurs compatibilités ou les propriétés finales recherchées. Avantageusement, la résine contient au moins un polymère acrylique en phase aqueuse. Il peut s'agir notamment d'une dispersion ou d'une émulsion de polymère en phase aqueuse. La résine a de préférence une température de transition vitreuse inférieure ou égale à 0°C, et encore de préférence inférieure ou égale à -20°C, afin de conserver les propriétés de souplesse du film de revêtement à basse température. La résine peut notamment être sous forme d'une dispersion de polymère avec un extrait sec compris entre 40% et 50% dans un solvant aqueux. La composition selon l'invention peut en outre contenir au moins un additif choisi parmi les agents épaississants, les agents d'étalement, les agents dispersants et les agents protecteurs UV. Les agents protecteurs UV comprennent les agents stabilisateurs UV et les agents inhibiteurs UV. Les épaississants sont de préférence choisis parmi les celluloses modifiées et les polymères uréthanes modifiés. La teneur est de préférence inférieure ou égale à 0,5% en poids par rapport au poids total de la composition. L'agent d'étalement permet de diminuer l'énergie de surface de la composition. Il peut notamment être choisi parmi les surfactants siliconés, tels que les polyéthers modifiés diméthylsiloxane. Les agents dispersants visent à assurer une meilleure dispersion des particules, telles que les particules de verre et d'agent lubrifiant solide. L'agent dispersant est en particulier un agent polymérique soluble dans l'eau ; de préférence, l'agent dispersant polymérique comporte une forme ionique du polymère ou copolymère utilisé comme résine. A titre d'exemple, on utilisera préférentiellement un polyacrylate lorsque la résine est une résine polyacrylique. Selon l'un des modes de réalisation de l'invention, la composition de revêtement comprend 15 à 25% d'une résine avec un extrait sec compris entre 40 et 50% 15 à 35% d'agent lubrifiant solide en dispersion, et 5 à 10% de particules de verre de taille moyenne inférieure ou égale à 8 µm, les pourcentages étant exprimés en poids, par rapport au poids total de la composition. La concentration en particules de verre peut en particulier être d'environ 5%, 6%, 7%, 8%, 9% ou 10%. De manière encore plus avantageuse, les particules de verre susmentionnées représentent de 6 à 9% en poids par rapport au poids de la composition. La composition doit être homogène, pour faciliter son application ultérieure sur la lame d'essuyage. L'homogénéité peut s'apprécier à l'uniformité de la répartition des particules de verre dans la résine, de sorte qu’en tout point du mélange n’apparaisse pas une surreprésentation ou une sous-représentation des particules de verre au moins macroscopiquement. L’homme du métier saura reconnaître si la répartition est homogène soit à l’œil nu, soit microscopiquement. L'invention a donc également pour objet un procédé de préparation d'une composition de revêtement telle que définie dans la présente description, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) préparation d'une dispersion d'un agent lubrifiant solide en phase aqueuse, b) introduction des particules de verre dans la dispersion obtenue à l'étape a, pour obtenir une dispersion des particules et de l'agent lubrifiant solide, c) ajout d'au moins une résine en phase aqueuse à la dispersion obtenue à l'étape b. En particulier, on prépare dans une première étape une dispersion d'un lubrifiant solide telle qu'une dispersion de graphite, qui est ensuite mélangée avec des microparticules de verre telles que définies dans ce qui précède. Une dispersion de résine, par exemple de résine acrylique, en phase aqueuse est ensuite ajoutée au mélange précédent. Les additifs éventuels sont ajoutés, le cas échéant, après l'étape c. Le ou les solvants sont aussi ajoutés après cette étape c. il s'agit en particulier d'eau et éventuellement d'un ou plusieurs co-solvants tels que des éthers de glycol, comme par exemple le 2-butoxyéthanol. Les teneurs des différents constituants sont telles qu'indiquées dans ce qui précède. L'invention concerne également l'utilisation d'une composition de revêtement telle que définie dans le présent texte ou susceptible d'être obtenue par le procédé décrit ci-dessus, pour revêtir au moins en partie une lame d'essuyage pour balai d'essuie-glace. La composition peut par exemple être appliquée directement sur la lame d'essuyage ou sur une bande de caoutchouc profilée qui est ensuite redécoupée en deux ou trois parties pour obtenir la lame d'essuyage. L’application de la composition de revêtement est réalisée par trempage de la lame d’essuyage ou de la bande de caoutchouc profilée dans la composition, par pulvérisation de la composition sur la lame d’essuyage ou sur la bande de caoutchouc profilée, ou par enduction de la lame d’essuyage ou de la bande de caoutchouc profilée au moyen de la composition. La lame d’essuyage ou la bande de caoutchouc profilée est ensuite séchée. Dans le cas de la bande de caoutchouc, celle-ci est enfin redécoupée en deux ou trois parties pour obtenir les lames d'essuyage. L’étape d’application peut être précédée d’une étape de préchauffe et d’une cuisson du revêtement, notamment en four infra-rouge ou en four à convection. L’épaisseur de la couche de revêtement est comprise entre 1 et 10 µm, de préférence entre 3 et 7 µm, et plus préférentiellement entre 4 et 6 µm. L'invention a aussi pour objet les procédés visant à recouvrir une lame d'essuyage de balai d'essuie-glace par des compositions de revêtement contenant des particules de verre comme décrits dans ce qui précède ; ces procédés comportent en particulier une étape de séchage et/ou d'évaporation au moins partielle des solvants. L'invention a donc encore pour objet des lames d'essuyage pour balai d'essuie-glace revêtue au moins en partie d'une composition de revêtement comportant une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessus, ou susceptible d'être obtenue par les procédés mentionnés. Par lame revêtue d'une composition selon l'invention, on entend aussi des lames ayant subi une étape de séchage et/ou d'évaporation au moins partielle des solvants. L'invention concerne enfin l'utilisation de billes de verre telles que définies dans la présente description, pour améliorer la résistance de compositions de revêtement de lames pour balai d'essuie-glace, en particulier pour améliorer la résistance à l'usure et/ou aux fortes charges. Brève description des figures L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : représente une lame d'essuyage d'un balai d'essuie-glace conforme à l'invention. représente les résultats de tenue de différentes compositions de revêtement sur le caoutchouc. représente l'histogramme de résistance à l'usure pour différentes compositions de revêtement. La quantité de particules de verre est indiquée en % sur l’axe d’ordonnées de droite représente les coefficients de friction sèche pour différentes compositions de revêtement. Selon la , la lame 1 d’essuyage d’un balai d’essuie-glace conforme à l’invention présente une forme allongée et est destinée à être portée par un corps du balai (non représenté). La lame 1 comprend une lèvre 3 et un talon 5 qui sont reliés par une charnière 7. L’ensemble lèvre 3, talon 5, charnière 7 forme un corps de base de la lame 1. Le talon 5 permet d’accrocher la lame 1 dans le corps du balai. La lèvre 3 est destinée à être au contact de la surface extérieure d’une vitre telle qu’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 basculement 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 lèvre. La lame 1 est obtenue par un procédé de fabrication classique connu de l’Homme du métier. De façon avantageuse, au moins une partie de la lame 1 est revêtue de la composition de revêtement telle que décrite précédemment, notamment le corps de base de la lame est revêtue de cette composition. On peut ainsi envisager des modes de réalisations dans lesquels, par exemple : - seule la lèvre 3 est revêtue de la composition, - toute la lame 1 est revêtue de la composition. Exemple 1 : préparation de compositions selon l'invention et contrôle Les compositions sont préparées de la façon suivante: Mélange des microbilles de verre de taille comprise entre 6 et 8 µm avec la dispersion de graphite naturel d'une taille inférieure à 10 µm Ajout de/des résines à la précédente préparation Ajout des additifs et du/des solvants On obtient un mélange homogène Les formules suivantes sont préparées Reference A B C D E F Résine 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 20,7 Charge(s) lubrifiante(s) 50 31,5 28 24,1 20,4 16,7 13 Microbilles de verre - 5 6 7 8 9 10 Solvant 29,2 42,7 45,2 48,1 50,8 53,5 56,2 Additif(s) 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Total 100 100 100 100 100 100 100 Exemple 2 : test d'adhésion La tenue des différentes formulations de revêtement sur le caoutchouc est évaluée. Le test d'adhésion consiste à effectuer des allers-retours sur la lame d'essuie-glace revêtue à l'aide d'un papier imbibé de liquide lave-vitre à base d'alcool puis d'observer et coter la surface du coating à l'aide d'une grille interne. Les résultats obtenus pour les compositions présentées à l’exemple 1 sont représentés sur la figure numéro 2 . Cotation 1 : pas de changement Cotation 2-3 : Légere délamination du coating Cotation 4-5 : Arrachement du coating La présence des microbilles n'a pas d'impact sur la tenue du revêtement, aucune détérioration n'est observée. Exemple 3 : résistance aux fortes charges Des lames de caoutchouc revêtues des différentes compositions sont soumises à un test de charge. Elles sont positionnées de manière à les faire glisser sur une surface en verre lisse soumise à une charge de compression (ici 100N/m) pendant un nombre de cycles donnés (ici 90 cycles). On évalue l'apparition d’une fissuration (fissures de jonction lèvre/arbre) et d’un écaillage (déchirure du bord de la lèvre). Les résultats obtenus pour les compositions présentées à l’exemple 1 sont représentés dans le tableau suivant Référence A B C D E F Ecaillage 1 1 1 1 1 1 1 Fissuration 1,5 1,5 1 1 1 1 1,5 Cotation La présence des microbilles limite voire inhibe l'apparition des micro-craquelures en bord de lèvre. Exemple 4 : résistance à l'usure Les performances de résistance à l'usure sont mesurées par un test d'abrasion sèche avec différentes compositions de revêtement. Des lames revêtues sont positionnées de manière à les faire glisser sur une surface en verre lisse soumise à une charge de compression (ici 15 N/m) pendant un nombre de cycles donnés (ici 43200 cycles). Après un nombre donné de cycles, le dépôt de caoutchouc sur le verre et l'usure de la lame sont évalués Les résultats sont représentés sur la figure numéro 4 La tendance montre que l'ajout des microbilles de verre dans la formulation apporte une amélioration de la résistance à l'usure du revêtement. En effet, il est possible de voir que le taux d'usure se voit diminuer avec l'ajout de microbilles de verre dans le revêtement. L'effet est visible sur la fourchette allant de 5 à 10% de microbilles de verre dans le revêtement. Pour les formules contenant des microbilles, il est possible de relever jusqu'à près de 80% d'usure en moins par rapport aux compositions de référence. Exemple 5 : mesure du coefficient de friction Des lames revêtues sont positionnées de manière à les faire glisser sur une surface en verre lisse soumise à une charge de compression (ici 15N/m) à une certaine vitesse et sur une certaine distance. Un capteur permet de mesurer le coefficient de frottement Les résultats sont représentés sur la figure numéro 4. La présence et l'augmentation du taux de microbilles n'a pas d'impact significatif sur la friction. Le comportement du revêtement reste similaire en termes de friction sèche, avec ou sans microbille. Composition de revêtement pour une lame d'essuyage de balai d'essuie-glace, la composition comprenant 10 à 30% de résine avec un extrait sec compris entre 40 et 50%, 10 à 50% d'un agent lubrifiant solide en dispersion 2 à 14 % de particules de verre de taille moyenne inférieure ou égale à 8 µm, les pourcentages étant donnés en poids par rapport au poids total de la composition. Composition de revêtement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la résine est un polymère acrylique, vinylique, styrénique ou uréthane, en phase aqueuse. Composition de revêtement selon l'une au moins des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'agent lubrifiant solide est choisi parmi les particules de graphite et les particules de bisulfure de molybdène. Composition de revêtement selon l'une au moins des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'au moins une partie des particules de verre est constituée de verre fonctionnalisé par des silane. Composition de revêtement selon l'une au moins des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'elle contient en outre au moins un additif choisi parmi les agents épaississants, les agents d'étalement, les agents dispersants et les agents protecteurs UV. Composition de revêtement selon l'une au moins des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend 15 à 25% de résine avec un extrait sec compris entre 40 et 50% 15 à 35% d'agent lubrifiant solide en dispersion 5 à 10% de particules de verre, de taille moyenne inférieure ou égale à 8 µm. Procédé de préparation d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes a) préparation d'une dispersion d'un agent lubrifiant solide en phase aqueuse, b) introduction des particules de verre dans la dispersion obtenue à l'étape a, pour obtenir une dispersion des particules et de l'agent lubrifiant solide c) ajout d'au moins une résine en phase aqueuse à la dispersion obtenue à l'étape b Procédé de préparation selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'après l'étape c, il comprend une étape d'ajout d'au moins un additif et/ou un solvant. Utilisation d'une composition selon l'une des revendications 1 à 6, ou susceptible d'être obtenue par le procédé selon l'une des revendications 7 ou 8 pour revêtir au moins en partie une lame d'essuyage pour balai d'essuie-glace. Lame d'essuyage pour balai d'essuie-glace de véhicule revêtue au moins en partie d'une composition selon l'une au moins des revendications 1 à 6.