FR2932185A1 - Revetement pour joint d'etancheite et suspension permettant l'obtention de ce revetement - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une suspension en phase aqueuse comprenant : - au moins un polymère en poudre en une teneur allant de 10 à 30%, ledit polymère présentant une masse moléculaire inférieure à 8 000 000 g/mol, et - les particules de polymères présentant une dimension maximum allant de 30 à 150 microns, - au moins un solvant de basse densité miscible à l'eau, en une teneur allant de 10 à 50 %, et - éventuellement un agent tensioactif. L'invention concerne également un procédé comprenant : - l'application, en particulier pulvérisation, d'une telle suspension sur un substrat, et - la fusion des particules de polymères. Le revêtement ainsi obtenu permet de modifier des surfaces de caoutchouc compact ou cellulaire pour améliorer l'aspect, la solidité et le coefficient de frottement.
Description
REVETEMENT POUR JOINT D'ETANCHEITE ET SUSPENSION PERMETTANT L'OBTENTION IDE CE REVETEMENT
La présente invention concerne le domaine des systèmes d'étanchéité, en particulier des joints, et en particulier leur revêtement. L'invention porte plus précisément sur une composition permettant l'obtention d'un revêtement spécifique, en particulier pour des joints, notamment en caoutchouc. L'invention porte encore sur un procédé de revêtement, sur l'utilisation d'une composition pour préparer un revêtement et/ou un joint revêtu, et sur les joints comprenant un tel revêtement. Les systèmes d'étanchéité, notamment des joints, en particulier ceux utilisés sur les carrosseries automobiles, comprennent fréquemment au moins une partie en caoutchouc cellulaire, en particulier pour leur(s) partie(s) souple(s). En particulier dans le cas des coulisses et lécheurs, les lèvres en caoutchouc compact sont fréquemment recouvertes de vernis glissant, de flock, c'est-à-dire comprenant des fibres de polyamide (PA) ou de polyester (SP) plantées dans de la colle polyuréthane (PU), ou d'une pellicule d'un matériau glissant coextrudé, par exemple des Elastomères Polyoléfines Thermoplastique (TPE) intra lubrifié, polyuréthane (PU) ou polyéthylène (PE) réticulé. Dans de nombreux cas un vernis glissant à base de polyuréthane ou de silicone est ajouté pour améliorer les performances de ces joints. Les PU et silicone en phase solvant induisent des prix élevés, sont relativement nocifs pour la santé et l'environnement, présentent des procédés d'application délicats, une adhésion sur un support faible nécessitant une préparation de surface, une résistance à l'abrasion insatisfaisante pour les vernis souples, une résistance aux solvants relativement faible et/ ou peuvent générer des bruits parasites ( squeak ). La présente invention a notamment pour but de remplacer avantageusement les flocks et vernis glissant.
Les compositions permettant d'obtenir un revêtement pour modifier les surfaces de caoutchouc peuvent notamment présenter une localisation insuffisamment précise des dépôts, permettre un recyclage
difficile du substrat traité, nécessiter un nettoyage des outils utilisés par des composés relativement chers et/ou peu écologiques, une durée de vie insuffisante et/ou nécessiter un traitement de surface du substrat préalable avant revêtement.
D'autre part, les revêtements obtenus par les techniques connues peuvent se révéler insatisfaisants en terme de rugosité et/ou de flexibilité du substrat traité, en particulier dans le cas des caoutchoucs cellulaires souples, présenter une brillance trop importante et/ou un toucher trop gras, insuffisamment plaisant pour l'utilisateur, un coefficient de frottement et/ou une stabilité insuffisantes, des risques de production des bruits de type squeaknoise , une résistance à l'usure trop faible, un vieillissement trop rapide, une résistance aux solvants classiques trop faible et/ou une hydrophobie insatisfaisante.
L'invention a donc pour but de résoudre les problèmes évoqués ci-dessus en tout ou partie. En particulier, le revêtement selon l'invention permet de modifier des surfaces de caoutchouc compact ou cellulaire pour améliorer l'aspect, la solidité et le coefficient de frottement.
D'autre part, l'invention vise à proposer un procédé d'application simple et robuste, avec peu ou pas de préparation de surface, une évaluation des quantités déposées simplifiée, une souplesse, flexibilité et/ou résistance à l'abrasion améliorée(s), peu ou pas de bruit parasite, en particulier dans les conditions de service et/ou une compatibilité avec les substrats permettant un meilleur recyclage. Selon un premier aspect, l'invention a pour objet une suspension en phase aqueuse comprenant : - au moins un polymère en poudre en une teneur allant de 10 à 30 %, ledit polymère présentant une masse moléculaire inférieure à 8 000 000 g/mol, et - les particules de polymères présentant une dimension maximum allant de 30 à 150 microns, - au moins un solvant de basse densité miscible à l'eau, en une teneur allant de 10 à 50 %, et - éventuellement un agent tensioactif.
Par basse densité on entend, au sens de la présente invention, une densité inférieure à celle de l'eau (soit 1), en particulier allant de 0,7 à 1,0, notamment allant de 0,8 à 0,9. En particulier, la densité du solvant est telle que la densité du mélange eau et solvant peut aller de 0,75 à 1, notamment de 0,8 à 0,9. Le polymère peut être choisi parmi les polypropylènes (PP), les polyéthylènes, notamment les polyéthylènes à haute densité (HDPE) et les polyéthylènes à ultra haut poids moléculaire (UHMWPE). En particulier, les polymères présentent une basse densité.
Le polymère peut être un homopolymère ou un copolymère. Le polymère peut être branché ou linéaire. Le polymère peut être stabilisé chaleur et UV. Le polymère peut être présent en une teneur allant de 10 à 30 %, notamment de 15 à 25 % en poids par rapport au poids total de la suspension. Le polymère est présent sous forme de particules dont la taille moyenne peut aller de 10 à 80 microns, notamment de 15 à 60 microns, et en particulier de 20 à 40 microns. Par taille moyenne, il peut s'agir de la D50 mesurée par les moyens décrits ci-dessous.
Les particules de polymères peuvent présenter une répartition de population telle que 10 % de ces particules présentent une dimension supérieure à 100 microns, notamment supérieure à 80 microns, en particulier supérieure à 60 microns, voire supérieure à 30 microns. En l'occurrence il peut s'agir de la D90 mesurée par les moyens évoqués ci-dessous. En particulier, les particules peuvent présenter une distribution de leur taille qui soit large, par exemple le rapport D90/D10 est supérieur ou égal à 1,5, notamment supérieur ou égal à 2, et en particulier supérieur ou égal à 2,5.
Les D10, D50 et D90 peuvent être mesurées par diffraction laser (par exemple selon la norme ISO 13320-1), par sédigraphie (par exemple selon la norme 13317-3) ou par refus tamis (par exemple grâce au tamiseur à courant d'air Alpine 200 de Hosokawa). Le polymère peut présenter une masse moléculaire allant de 500 000 à 8 000 000 g/mol, notamment de 4 000 000 à 6 000 000 g/mol. Cette masse moléculaire peut être mesurée par viscosimétrie.
La suspension comprend au moins un solvant de basse densité miscible à l'eau. Parmi les solvants de basse densité miscibles à l'eau on peut citer les alcools, et en particulier l'éthanol. Ce solvant peut être présent en une teneur allant de 10 à 50%, notamment de 20 à 40 % en poids par rapport au poids total de la suspension. Tout particulièrement, la densité du polymère et celle du mélange de l'eau et du solvant miscible à l'eau sont du même ordre, en particulier le rapport densité eau + solvant miscible à l'eau et densité du polymère va de 0,8 à 1,2, en particulier de 0,9 à 1,1, et tout particulièrement de 0,95 à 1,05. La teneur en eau peut aller de 20 à 80 %, notamment de 30 à 70 % et en particulier de 35 à 65 % en poids par rapport au poids total de la suspension.
La composition peut comprendre en outre au moins un agent tensioactif, en particulier dans le cas où les densités respectives du polymère et du solvant miscible à l'eau sont sensiblement différentes. L'agent tensioactif peut être présent en une teneur allant de 0,001 à 0,1 % en poids par rapport au poids total de la suspension.
La composition peut également comprendre un agent matant ou matifiant, notamment en une teneur allant de 0 à 5% en poids par rapport au poids total de la suspension. Cet agent matant peut être de la silice colloïdale ou un autre polymère en poudre.
La composition peut encore comprendre au moins un colorant, en particulier un colorant organique, en particulier soluble dans l'eau et/ ou le solvant miscible à l'eau. Cet agent colorant peut être présent en une teneur allant de 0 à 2 % en poids par rapport au poids total de la suspension.
Au moins un protecteur UV peut être présent dans la composition, ce protecteur UV peut être choisi dans la Gamme des Tinuvin de CIBA qui sont des stabilisant lumière aminé liquide. Le protecteur UV peut être présent en une teneur allant de 0 à 0,5 % en poids par rapport au poids total de la suspension.
Selon un autre de ses aspects, l'invention a pour objet l'utilisation de la suspension décrite ci-dessus pour revêtir en tout ou partie des profilés extrudés ou sur des pièces moulées, en particulier
de joints, notamment destinées pour des véhicules ou des bâtiments, et tout particulièrement pour des véhicules automobiles, des métros, trains, etc. En particulier, les profilés et les pièces peuvent comprendre ou être constituées de Polypropylène, Polyéthylène, TPE, TPO, TPV, SBS et SEBS, de caoutchouc EPDM compact ou cellulaire, et de leurs mélanges. Selon encore un autre de ses aspects, l'invention a encore pour objet un procédé comprenant au moins les étapes suivantes : - application, en particulier pulvérisation, d'une suspension selon l'invention sur un substrat, et - fusion des particules de polymères. En particulier l'application peut être effectuée directement sur le substrat ou le substrat peut être au préalable nettoyé, par exemple par frottement avec une éponge et un solvant particulier, comme de l'eau sous pression pour enlever le sel de vulcanisation ou avec un chiffon et un solvant, notamment du (cyclohexane) si nécessaire. L'application de la suspension sur le substrat des particules de polymères peut être effectuée par pulvérisation, notamment par pistolet Grand Volume Basse Pression (HVLP ù High Volume Low Pressure ). La fusion peut être partielle ou totale. Elle peut être effectuée sans pression, c'est-à-dire à pression atmosphérique. Ceci est un avantage notable par rapport aux procédés habituels qui comprennent fréquemment une fusion sous pression. La fusion des particules de polymères peut être effectuée de différentes manières : - par application sur un substrat chaud, par exemple après vulcanisation, ou - par chauffage, notamment avec de l'air chaud ou des lampes infrarouge. Tout particulièrement, l'application est faite en ligne après l'extrusion juste après la filière sur le profil chaud ou après vulcanisation.
La température de fusion peut notamment aller de 100 à 250°C, notamment de 150 à 200°C. Le procédé peut notamment comprendre deux étapes préalables :
- une agitation mécanique et - une filtration à 150 voire à 100 microns. Ceci permet d'améliorer le résultat de l'application. La filtration peut notamment permettre d'éliminer en tout ou partie des particules agglomérées, des particules exogènes polluant la suspension et/ou des particules grossières pouvant venir boucher la buse de pulvérisation. Le procédé peut en outre comprendre une étape de refroidissement, par exemple avec de l'eau ou de l'air. Ceci peut permettre de diminuer la température des pièces en dessous de 100°C, en particulier avant manipulation. Parmi les avantages obtenus par la mise en oeuvre de l'invention on peut citer : - la suspension selon l'invention peut notamment permettre une bonne maîtrise de la localisation des dépôts, contrairement à ce qui se passe souvent avec la pulvérisation électrostatique de poudre, - la suspension est compatible avec les substrats pour permettre un recyclage, - les contenants, pompes, tuyaux et pistolets utilisés pour l'application peuvent être nettoyés à l'eau, ce qui participe notamment à limiter l'utilisation de composés chers et/ou peu écologiques, - la durée de vie de la suspension en pot est excellente, elle peut être supérieure à 1 an, - les substrats doivent être propres avant application mais ne nécessitent aucun traitement de surface, Par ailleurs, le revêtement obtenu par application de la suspension selon l'invention présente - une rugosité de surface assez élevée (Ra > 5 microns), - une micro structure hétérogène qui permet de garder un comportement flexible spécialement sur les caoutchoucs cellulaires souples, - un aspect allant de mai: à satiné, notamment avec un niveau de brillance inférieur à 5. - un toucher non gras mais doux, soyeux et glissant. - le coefficient de frottement est entre 0,25 et 0,35. - une bonne stabilité du coefficient de frottement dans toutes les conditions de vitesse, température, humidité et pression.
- peu ou pas de risque de produire des squeak-noise . - une bonne résistance à l'usure par frottement de tissus, verre, tôle peinte et différents outils d'abrasion de laboratoire. - un bon vieillissement à la lumière, intempéries et chaleur. - une bonne résistance aux solvants d'usage général, comme toluène, alcool, cyclohexane, Isopar L , xylène...et/ou - une bonne hydrophobie, et notamment présenter une énergie de surface inférieure ou égale à 48 mN/m, en particulier mesurée par la méthode d'essai ASTM D 2578.
Selon encore un autre de ses aspects, la présente invention concerne un joint revêtu en tout ou partie de sa surface par un revêtement susceptible d'être obtenu par le procédé décrit ci-dessus. Ces joints peuvent être des joints d'entrée de porte, de coulisses de vitre, anti salissure et anti bruit, de jet d'eau, de double étanchéité en particulier pour automobile. Ces joints peuvent présenter les caractéristiques suivantes : - faible dureté de fermeture de portière avec une vitesse nécessaire inférieure à 1,2 m/s, - courbe de compressibilité statique (daN/dm) satisfaisante, - endurance de montée et descente de vitre de -40 à +90°C - endurance de claquage de portière : 100 000 fermetures et/ou - une bonne résistance au frottement par les personnes entrant dans la voiture. - pas ou peu de bruits parasites pendant le roulage du véhicule (craquement, squeak and rattle , couinement, crissement...).
EXEMPLE Une suspension est obtenue par mélange de : Abifor 1300 100 g Ethanol 100 g Eau 250 g Tensioactif 1 g Cette suspension est pulvérisée par un pistolet HVLP sur un joint de caoutchouc qui est ensuite soumis à un chauffage de 150° pendant 15 minutes. Celui-ci est ensuite refroidi à l'air libre jusqu'à température ambiante. Le joint obtenu présente cles propriétés satisfaisantes.
Claims (17)
- REVENDICATIONS1. Suspension en phase aqueuse comprenant : - au moins un polymère en poudre en une teneur allant de 10 à 30%, ledit polymère présentant une masse moléculaire inférieure à 8 000 000 g/mol, et - les particules de polymères présentant une dimension maximum allant de 30 à 150 microns, - au moins un solvant de basse densité miscible à l'eau, en une teneur allant de 10 à 50 %, et - éventuellement un agent tensioactif.
- 2. Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que le polymère est choisi parmi les polypropylènes (PP), les polyéthylènes, notamment les polyéthylènes à haute densité (HDPE) et les polyéthylènes à ultra haut poids moléculaire (UHMWPE).
- 3. Suspension selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le polymère est présent en une teneur allant de 10 à 30 %, notamment de 15 à 25 % en poids par rapport au poids total de la suspension.
- 4. Suspension selon l'une quelconque des revendication 1 à 3, caractérisée en ce que les particules de polymères ont une taille moyenne allant de 10 à 80 microns, notamment de 15 à 60 microns, et en particulier de 20 à 40 microns.
- 5. Suspension selon l'une quelconque des revendication 1 à 4, caractérisée en ce que les particules présentent une répartition de population telle que 10 % de ces particules présentent une dimension supérieure à 100 microns, notamment supérieure à 80 microns, en particulier supérieure à 60 microns, voire supérieure à 30 microns.
- 6. Suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les particules présentent une distribution de leur taille qui soit large, par exemple le rapport D90/D10 est supérieur ou égal à 1,5, notamment supérieur ou égal à 2, et en particulier supérieur ou égal à 2,5.
- 7. Suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le polymère présente une masse moléculaire allant de 500 000 à 8 000 000 g/mol, notamment de 4 000 000 à 6 000 000 g/mol.
- 8. Suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un solvant de basse densité miscible à l'eau, notamment un alcool et en particulier de l'éthanol.
- 9. Suspension selon la revendication 8, caractérisée en ce que le solvant de basse densité miscible à l'eau est présent selon une teneur allant de 10 à 50%, notamment de 20 à 40 % en poids par rapport au poids total de la suspension.
- 10. Suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'eau est présente en une teneur allant de 20 à 80 % en poids, notamment de 30 à 70 % en poids, et en particulier de 35 à 65 % en poids par rapport au poids total de la suspension.
- 11. Suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la suspension comprend en outre un agent matant, un colorant et/ou un protecteur UV.
- 12. Utilisation de la suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 pour revêtir en tout ou partie des profilés extrudés ou sur des pièces moulées, en particulier des joints, notamment destinés à des véhicules ou des bâtiments.
- 13. Utilisation selon la revendication 12, caractérisée en ce que les profilés et les pièces comprennent ou sont constituées de Polypropylène, Polyéthylène, TPE, TPO, TPV, SBS et SEBS, de caoutchouc EPDM compact ou cellulaire, et de leurs mélanges.
- 14. Procédé comprenant au moins les étapes suivantes : - application, en particulier pulvérisation, d'une suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 sur un substrat, et - fusion des particules de polymères.
- 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la fusion des particules de polymères peut être effectuée de différentes manières : - par application sur un substrat chaud, par exemple après vulcanisation ou après l'extrusion juste après la filière sur le profil chaud, ou - par chauffage, notamment avec de l'air chaud ou des lampes infrarouge.
- 16. Procédé selon la revendication 14 à 15, comprenant deux étapes préalables :- une agitation mécanique et/ou - une filtration à 150 microns.
- 17. Joint revêtu en tout ou partie de sa surface par un revêtement susceptible d'être obtenu par un procédé tel que défini 5 selon l'une quelconque des revendications 14 à 16.
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