FR3024153B1

FR3024153B1 - FORMULATION FOR WIPER BLADE BLADE

Info

Publication number: FR3024153B1
Application number: FR1457286A
Authority: FR
Inventors: Patrick Assuid
Original assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Current assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2014-07-28
Publication date: 2019-07-05
Anticipated expiration: 2034-07-28
Also published as: FR3024153A1

Abstract

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 réticulé. De façon préférentielle la formulation comprend en outre au moins un grade d'élastomère non réticulé, le ratio en masse entre élastomère réticulé et élastomère non réticulé étant égal à 60/40.Formulation for the extrusion production of a wiper blade for a vehicle wiper blade, said formulation comprising at least one elastomer material based on chloroprene rubber, characterized in that it comprises at least one grade of partially crosslinked elastomer. Preferably, the formulation further comprises at least one non-crosslinked elastomer grade, the weight ratio between crosslinked elastomer and non-crosslinked elastomer being equal to 60/40.

Description

FORMULATION POUR LAME DE BALAI D'ESSUIE-GLACEFORMULATION FOR WIPER BLADE BLADE

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.The field of the present invention is that of equipment for vehicles, and more particularly that of equipment for wiping the windshield of 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.Automobiles are commonly equipped with wiper systems to wash the windshield and prevent the driver's vision from being disturbed. These wipers are conventionally driven by an arm performing an angular reciprocating movement and comprise elongated brushes, themselves carrying wiper blades made of an elastic material. These wiper blades generally have a triangular shape tapering downwards, whose lower vertex moves on the windshield and whose upper side is attached by a thin elastic band to the body of the broom. This thin strip allows, by deforming, the wiper blade to tilt towards the windshield, in one direction and then in the other, during the movements of back and forth of the blade.

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.These blades rub against the windshield and evacuate the water by bringing it out of the driver's field of vision. The wear created by this back and forth reduces the longevity of these blades and the friction of the wiper blade against the windshield, particularly when it is low humidity, can generate noise. It is therefore important to find an adequate formulation for the elastomeric material that makes up these blades in order, on the one hand, to increase this life as much as possible and, on the other hand, to avoid noise pollution.

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 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.The wiper blades are generally made of an elastomeric material that is derived from the range of rubbers and has been vulcanized. One type of rubber sometimes used for windscreen wiper blades is chloroprene rubber, usually referred to as CR rubber, and better known by its trade name neoprene. The elastomeric material is prepared, before vulcanization, in the form of a mixture of CR rubber and various ingredients which modify the mechanical properties it will have after vulcanization. ZnO 2 is the vulcanizing agent for this type of rubber and a vulcanization accelerator to accelerate this process. Various additives are also incorporated, such as carbon black to increase its resistance to abrasion, plasticizers and / or fats to make it more malleable during its manufacture and better resistance to low temperatures, antioxidants or even products to adjust the acidity or to mask certain odors. Fatty substances, also called lubricating fillers, introduced into the formulation are used in particular to reduce the coefficient of friction of the blade on the windshield and thus reduce noise.

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.The production of a blade, from the mixture made, is obtained by shaping, either by compression in a mold, or by extrusion through a die, before the vulcanization starts.

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 œuvre 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.A particular problem is encountered when considering making the wiper blade by extrusion, particularly when it is a wiper blade which is integrally formed with an aerodynamic deflector whose function is to use the relative wind to press the blade against the windshield. The weight and the large volume of this deflector generates a collapsing effect of the profile of the blade at the output of the die. On the one hand, the transfer time between the outlet of the die and the entry into the vulcanization salt bath is of the order of 5 to 10 seconds during which the geometry is not yet fixed. The profile of the rubber in the raw state thus undergoes the action of gravity during all this time and it tends to deform before being frozen under the effect of vulcanization. On the other hand, the profile of the rubber has a density of the order of 1.3 to 1.4 while that of the salt bath in which it enters for vulcanization is 1.8. It is therefore necessary to implement rollers to force the profile to immerse, which affects the geometry of the profile being vulcanized. The geometry of the profile being constrained, both by an upward pressure which is exerted by the bath and by a downward pressure which is exerted by the rollers, is likely, here again, to deform in the first meters following the entry into the salt bath, the time that the vulcanization reaction begins.

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. □Finally, it is found, with formulations having insufficient raw strength, a deformation of the profile which can generate angular deviations of a few degrees on the orientation of the wiper blade. This is sufficient for the appearance of the effects of veil during wiping and chatter effects, and therefore noise, in the upward and / or downward directions. □

Ii 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-giace 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.It has therefore been necessary to find a formulation which has a better hold raw, that is to say before vulcanization, so that it does not deform out of the die, without, however, its viscosity is For this purpose, the subject of the invention is a formulation for producing by extrusion a wiper blade for a vehicle wiper blade, said formulation comprising at least one elastomer material based on chloroprene rubber, characterized in that it comprises at least one grade of elastomer partially or completely crosslinked, preferably partially crosslinked.

Par « formulation », on entend une composition chimique.By "formulation" is meant a chemical composition.

Par « réalisation », on entend la fabrication de la lame d’essuyage.By "realization" is meant the manufacture of the wiper blade.

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.The presence of a pre-crosslinked elastomer gives the formulation a certain rigidity which enables it to retain its shape at the outlet of an extrusion die, which was not possible with an entirely non-crosslinked grade, and consequently makes it possible to the introduction of a higher rate of plasticizers.

Avantageusement le grade d’élastomère est un polychloroprène grade Mercaptan,Advantageously, the elastomer grade is a mercaptan grade polychloroprene,

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 ceiui de i'éiastomère réticulé.In a particular embodiment, the formulation further comprises at least one non-crosslinked elastomer grade, the level of non-crosslinked elastomer being greater than or equal to that of the crosslinked elastomer.

Préférentiellement le ratio de la masse d’élastomère non réticulé sur la masse d’élastomère réticulé est compris entre 50/50 et 70/30, et plus préférentiellement sensiblement égal à 60/40.Preferably, the ratio of the non-crosslinked elastomer mass to the crosslinked elastomer mass is between 50/50 and 70/30, and more preferably substantially equal to 60/40.

De façon préférentielle ia 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).Preferably, the formulation further comprises at least one plasticizer, the level of plasticizer introduced being greater than 10 phr (parts per hundred parts of rubber, by mass).

De façon plus préférentielle le taux de plastifiant est compris entre 10 et 20 pcc.More preferably, the level of plasticizer is between 10 and 20 phr.

Avantageusement le plastifiant a une température d'écoulement inférieur ou égale à -40 O.Advantageously, the plasticizer has a flow temperature of less than or equal to -40 O.

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.In a particular embodiment, the Mooney viscosity ML (1 + 4) 100 ° C is less than 50 points, preferably between 30 and 40 points, and more preferably 36 points. The invention also relates to a wiper blade for a vehicle wiper blade made from a formulation as described above, and to a vehicle wiper blade comprising such a blade 'wiping.

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.Finally, it relates to a method of manufacturing a wiper blade wiper vehicle by extrusion and vulcanization of a formulation as described above. The invention will be better understood, and other objects, details, features and advantages thereof will appear more clearly in the following detailed explanatory description of an embodiment of the invention given as a purely illustrative and non-limiting example.

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 chaînes 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.To maintain the behavior of the elastomer raw, the applicant has imagined mixing a pre-crosslinked grade of rubber to a non-crosslinked grade. A pre-crosslinked grade is a grade of rubber which is already, in part, structured in a three-dimensional network because of the presence of hydrocarbon bonds between the polymer chains. This partial crosslinking, in combination preferably with an uncrosslinked rubber in an elastomer formulation, gives it a certain rigidity which allows it to retain its shape at the outlet of an extrusion die. Despite the effect of gravity, the elastomer remains in shape pending its vulcanization and its stiffening by the complete crosslinking of the two components.

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 gradeThe two grades that were used in the development of this invention are two grades of a low crystallization polychloroprene mercaptan, such as Baypren® 110 and Baypren® 114 from Bayer. The grade

Baypren® 114 est une version légèrement réticulée du grade Baypren® 110, ce qui améliore la rigidité en sortie de filière.Baypren® 114 is a slightly cross-linked version of the Baypren® grade 110, which improves rigidity at the end of the die.

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.The fact that rigidity is provided by the inclusion in the formulation of a pre-crosslinked grade makes it possible to introduce into this formulation a higher rate than previously of plasticizers, without the softening effect generated by these plasticizers is harmful. In the end the product obtained is presented as a paste which is certainly very soft but which, paradoxically, does not sag at the end of the die.

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.The plasticizers introduced are preferably plasticizers with a low flow temperature, typically less than -40 ° C., which has the advantage of generating a low modulus of elasticity elastomer. The level of plasticisers introduced may be relatively high, in any case greater than 10 phr (parts per hundred parts of rubber, by mass) and up to 20 pcc. This gives a product with a modulus of elasticity M100% which is between 3.3 and 3.5 MPa, therefore at a value much lower than that generally considered as a maximum allowable value, which is 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 œuvre. Le ratio préférentiel a été trouvé aux alentours de 60% de grade non réticulé pour 40 % de grade pré-réticulé.Moreover, the high level of plasticizers gives the elastomer a relatively low level of viscosity since, with the products mentioned above, a Mooney ML (1 + 4) 100 ° C. viscosity of 36 points is obtained. say a viscosity that is encountered rather in the field of elastomers made by molding than in that of elastomers produced by extrusion (where it is generally closer to 50 points to prevent sagging of the extruded mixture). Examination of the results of the various tests carried out by the plaintiff led it to consider that the ratio between the non-crosslinked grade and the pre-crosslinked grade must be in a range between 50/50 and 70/30 to obtain good results. Indeed, the ratios for which the level of crosslinked elastomer is very important are unsuitable for the production of a wiper blade because they lead to a product that sticks to the walls; the mixing of the formulation is then difficult to implement. The preferential ratio was found around 60% non-crosslinked grade for 40% pre-crosslinked grade.

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 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.Given the ratios above, it has been possible to incorporate plasticizers in relatively high levels, being above 10 pcc, and preferably between 10 and 20 pcc. These plasticizers preferably have a flow temperature of less than or equal to -40 ° C., so as to obtain a vulcanized elastomer with a low modulus of elasticity.

Claims

1. Formulation for the production by extrusion of a wiper blade for a vehicle wiper blade, said formulation comprising at least one elastomeric material based on chloroprene rubber, characterized in that it comprises at least one grade of partially or completely crosslinked elastomer, preferably partially crosslinked and in that it further comprises at least one plasticizer, the level of plasticizer introduced is between 10 and 20 phr (parts per hundred parts of rubber, by mass).

The formulation of claim 1, wherein at least one elastomer grade is a Mercaptan grade polychloroprene.

3. Formulation according to one of claims 1 or 2, further comprising at least one grade of non-crosslinked elastomer, Se uncrosslinked elastomer level being greater than or equal to that of crosslinked elasperomer.

4. Formulation according to claim 3, wherein the ratio of non-crosslinked elastomer mass to crosslinked elastomer mass is between 50/50 and 70/30.

The formulation of claim 4 wherein said ratio is 60/40.

6. Formulation according to one of the preceding claims, wherein the plasticizer has a lower flow temperature or equal to -40 ° C.

7. Formulation according to one of the preceding claims, wherein the Mooney viscosity ML (1 + 4) 100 ° C is less than 50 points, preferably between 30 and 40 points, and more preferably 36 points.

8. A wiper blade for a vehicle wiper blade made from a formulation according to one of claims 1 to 7.

9. A vehicle wiper blade comprising a wiper blade according to the preceding claim,

10. A process for manufacturing a wiper blade for a vehicle wiper blade by extrusion and vulcanization of a formulation according to one of claims 1 to 7.