WO2018015680A1 - Procede d'encapsulation de vitrages automobiles - Google Patents

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WO2018015680A1
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primer layer
seconds
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mold
encapsulation
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Stéphane Langevin
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Saint-Gobain Glass France
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    • B60J10/70—Sealing arrangements specially adapted for windows or windscreens

Definitions

  • the present invention relates to a new method of manufacturing automotive glazing comprising a peripheral localized preheating step of a primer layer by a flow of hot air, immediately before insertion thereof into the encapsulation mold.
  • the term "encapsulation” refers to a method or step of overmolding a polymeric material around the perimeter of a window.
  • the material is injected in the fluid state into a mold forming a sealed frame around the edge of the pane.
  • the mold After hardening of the material by polymerization and / or crosslinking reaction (in the case of thermosetting polymers) or by cooling (in the case of thermoplastic polymers), the mold is opened and removed, leaving a profiled bead in contact with the wafer at the periphery of the glazing and with at least one of the two faces of the pane, often with both sides of the pane.
  • the polymer forming the profiled bead is often an elastomer capable of acting as a seal between the glazing and the bodywork.
  • Polymers that are not elastomers can, however, also be overmolded by encapsulation to perform other functions.
  • the encapsulation step is generally preceded by a step of cleaning and activating the surface to be overmoulded, at the periphery of the glazing, and then a primer is applied to the activated zone intended to come into contact with the overmolded profiled bead.
  • the primer layer must then be activated by heating to react with the encapsulating polymer.
  • This heating step is generally carried out in furnaces having infrared radiation sources where the entire pane is heated uniformly at a temperature of about 60 ° C to 130 ° C.
  • the hot pane is then quickly transferred to the encapsulation station where it is inserted into an encapsulation mold forming a sealed frame around its edge.
  • the temperature of the mold cavity - generally between 30 ° C and 40 ° C - must be stabilized, for example by circulation of a coolant.
  • the difference between the uniformly high temperature of the window and the moderate temperature of the mold which comes into contact with the window on the periphery thereof may lead to undesirable internal mechanical tensions, or even to problems of breakage of the window. at the time of encapsulation.
  • the heating of the windows by infrared lamps in furnaces does not immediately make it possible to realize the failure of a lamp.
  • An uneven heating will result in the manufacture of many parts where the encapsulation seal does not adhere satisfactorily to the glass.
  • the present invention overcomes this disadvantage by ensuring a homogeneous activation of the primary.
  • the present invention can significantly shorten the cycle time of the process by making superfluous step of cooling the glazing to room temperature at the end of the demolding step.
  • U.S. Patent No. 5,544,458 discloses an encapsulation process wherein the glass receiving the polymeric seal and the primer are locally heated by means of an infrared lamp to a temperature of at least 250 ° F (about 120 ° C). ).
  • the present application proposes a further improved local heating method compared to that disclosed in US 5,544,458.
  • heating of the underlying glass is almost completely avoided by heating the primary by means of a heat exchanger. flow of hot air at very high temperature for a very short time.
  • the method of the present invention is therefore faster than those of the state of the art, more economical in energy, simpler and less expensive to implement than that described in US 5 544 458.
  • any internal mechanical tensions of the window are avoided thanks to the virtual absence of heating of the window itself.
  • the present invention more particularly relates to a method of manufacturing glazing, preferably automotive glazing, comprising a) the provision of a window with two main faces and a wafer, having a shape allowing, without additional deformation, incorporate it as glazing into the bodywork of a vehicle, b) the application, on at least one main face of the glass along the edge thereof, of a primer composition so as to form, after drying, a layer of primer,
  • the heating step (c) comprises selectively heating the primer layer to a temperature of between 60 and 90 ° C, by exposing the primer layer for less than 12 seconds, to a hot air flow which is at a temperature between 180 ° C and 280 ° C, while the temperature of the central portion of the glass, not covered by the primer layer, remains unchanged.
  • the term "window” designates in the present application both monolithic panes formed of a single sheet of glass and laminated panes comprising at least two sheets of glass assembled to one another by means of a polymer sheet, generally called "laminating interlayer".
  • the glazings produced by the method of the present invention are preferably automotive glazings, such as windshields, side windows, rear windows or even glazed roofs. They generally have a convex shape to incorporate them, without deforming them, in the body of a vehicle, preferably a motor vehicle.
  • the liquid primer composition is applied to at least one main face of the pane, preferably on the two main faces and possibly also on the edge thereof.
  • This application can be done manually or automatically by spraying or by application to the buffer.
  • the solvent contained therein is allowed to evaporate to form a primer layer.
  • This primer layer preferably covers the entire area where the encapsulating material will come into contact with the pane. This contact zone between the window and the encapsulation material is located in a peripheral zone of the window near the edge thereof.
  • this peripheral zone of the glass covered by the primer layer extends continuously over the entire edge of the pane.
  • the width of the peripheral zone of the window covered by the primer layer varies between 1 cm and 10 cm, preferably between 1.5 cm and 8 cm, in particular between 2 and 6 cm.
  • the peripheral zone covered by the primer layer surrounds a central zone which will not come into contact with either the primer composition or the encapsulating material.
  • This central zone typically represents from 70% to 98% of the surface of a main surface, preferably from 80% to 96% and in particular from 85% to 95% thereof.
  • the peripheral zone of the window covered by the primer layer represents the complementary part of the surface of the main face of the window, that is to say typically from 3 to 30%, preferably from 4 to 20% and more. preferably 5 to 15% thereof.
  • the selective heating of the primer layer is done by means of a hot air flow.
  • the temperature of the hot air is preferably between about 200 ° C and 280 ° C, in particular between 220 ° C and 270 ° C.
  • Such a flow of hot air can be created, for example by one or more juxtaposed fixed heat guns or by one or more mobile heat guns sweeping the zone to be heated and preferably controlled by an automatic system.
  • the heat gun or guns inject the flow of hot air into a dispensing device which comprises an air flow channel whose shape is similar, or even identical to that of the zone to be heated.
  • This air circulation channel comprises a plurality of through openings, preferably regularly spaced, through which the hot air is directed towards the window.
  • the rapid and selective heating of the primer layer without heating the pane is allowed. It is considered that the heating tool is sufficiently efficient and therefore that the heating is sufficiently fast when the primer layer is brought from ambient temperature (20 ° C) to the activation temperature (60 - 90 ° C) less 12 seconds, advantageously in 3 to 12 seconds, preferably in 4 to 10 seconds and in particular in 5 to 8 seconds.
  • the period between the end of the heating step and the beginning of the step of injecting an encapsulating composition into the mold cavity is preferably between 1 and 80 seconds, more preferably between 5 and 50 seconds, and in particular between 10 and 20 seconds.
  • the encapsulation composition injected into the cavity of the encapsulation mold may be a thermosetting composition whose components react with each other after injection into the mold, or it may be a thermoplastic composition containing a plasticized and heat-fluidified polymer which is cured by cooling.
  • thermoplastic encapsulation compositions are preferred, and examples of thermoplastic polymers of particular interest for encapsulation are thermoplastic elastomers (TPE), in particular thermoplastic styrene elastomers (TPE-S), and polyvinyl chloride. ) (PVC).
  • TPE thermoplastic elastomers
  • TPE-S thermoplastic styrene elastomers
  • PVC polyvinyl chloride.
  • TPE-Ss that can be used in the present invention mainly comprise the following families:
  • SBS styrene-butadiene-styrene
  • SEBS (styrene-ethylene-butadiene-styrene): copolymers obtained by hydrogenation of SBS,
  • SEPS styrene-ethylene-propylene-styrene: copolymers comprising a poly (ethylene-propylene) central block flanked by two polystyrene blocks,
  • copolymers obtained by hydrogenation of styrene-butadiene / isoprene-styrene copolymers.
  • TPE substantially free of charges, or containing less than 5% mineral fillers, preferably less than 2% mineral fillers.
  • Dryflex Hexpol TPE
  • Evoprene AlphaGary
  • Sofprene SOFTER
  • Laprene SOFTER
  • Asaprene Asahi Kasei
  • Nilflex Dryflex (Hexpol TPE), Evoprene (AlphaGary), Sofprene (SOFTER), Laprene (SOFTER), Asaprene (Asahi Kasei), Nilflex
  • These products may contain a certain fraction of plasticizers, plasticizers or organic lubricants which is considered herein. As part of the TPE-S fraction of the thermoplastic composition.
  • the melting temperature of the TPE-S is advantageously between 180 ° C. and 210 ° C., in particular between 190 ° C. and 200 ° C.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication de vitrages automobiles, comprenant a) la mise à disposition d'une vitre avec deux faces principales et une tranche, ayant une forme permettant, sans déformation additionnelle, de l'incorporer en tant que vitrage dans la carrosserie d'un véhicule, b) l'application, sur moins une face principale de la vitre le long du bord de celle-ci, d'une composition de primaire de manière à former, après séchage, une couche de primaire, c) le chauffage de la couche de primaire de manière à activer la couche de primaire, d) l'insertion de la vitre dans un moule d'encapsulation de manière à ce que la cavité du moule forme un cadre étanche autour du bord de la vitre portant la couche de primaire activée, e) l'injection d'une composition d'encapsulation fluide dans la cavité du moule, f) le durcissement de la composition d'encapsulation, et g) le démoulage du vitrage, caractérisé par le fait que l'étape (c) de chauffage comprend le chauffage sélectif de la couche de primaire jusqu'à une température comprise entre 60 et 90 °C, par exposition de la couche de primaire pendant moins de 12 secondes, à un flux d'air chaud qui est à une température comprise entre 180 °C et 280 °C, tandis que la température de la partie centrale de la vitre, non couverte par la couche de primaire, reste inchangée.

Description

PROCEDE D'ENCAPSULATION DE VITRAGES AUTOMOBILES
La présente invention concerne un nouveau procédé de fabrication de vitrages automobiles comprenant une étape de préchauffage localisé périphérique d'une couche de primaire par un flux d'air chaud, immédiatement avant insertion de celle-ci dans le moule d'encapsulation.
Dans le domaine industriel des vitrages automobiles, le terme « encapsulation » désigne un procédé ou une étape de surmoulage d'une matière polymérique autour du périmètre d'une vitre. La matière est injectée à l'état fluide dans un moule formant un cadre étanche autour du bord de la vitre. Après durcissement de la matière par réaction de polymérisation et/ou de réticulation (cas des polymères thermodurcissables) ou par refroidissement (cas des polymères thermoplastiques), le moule est ouvert et retiré, laissant en périphérie du vitrage un cordon profilé en contact avec la tranche et avec au moins une des deux faces de la vitre, souvent avec les deux faces de la vitre.
Le polymère formant le cordon profilé est souvent un élastomère capable de jouer le rôle de joint entre le vitrage et la carrosserie. Des polymères qui ne sont pas des élastomères peuvent toutefois également être surmoulés par encapsulation pour remplir d'autres fonctions.
L'étape d'encapsulation est généralement précédée d'une étape de nettoyage et d'activation de la surface à surmouler, en périphérie du vitrage, puis un primaire est appliqué sur la zone activée destinée à venir en contact avec le cordon profilé surmoulé. La couche de primaire doit ensuite être activée par chauffage pour pouvoir réagir avec le polymère d'encapsulation.
Cette étape de chauffage se fait généralement dans des fours comportant des sources de rayonnement infrarouge où la totalité de la vitre est chauffée uniformément à une température d'environ 60 °C à 130 °C. La vitre chaude est ensuite rapidement transférée vers le poste d'encapsulation où elle est insérée dans un moule d'encapsulation formant un cadre étanche autour de son bord. Pour garantir la reproductibilité de la qualité du joint, la température de la cavité du moule - généralement comprise entre 30 °C et 40 °C - doit être stabilisée, par exemple par circulation d'un liquide de refroidissement.
La différence entre la température uniforme, assez élevée, de la vitre et la température modérée du moule qui vient en contact de la vitre en périphérie de celle-ci peut conduire à des tensions mécaniques internes indésirables, voire à des problèmes de casse de la vitre au moment de l'encapsulation.
Par ailleurs, le chauffage des vitres par des lampes infrarouge dans des fours ne permet pas immédiatement de se rendre compte de la défaillance d'une lampe. Un chauffage irrégulier aboutira ainsi à la fabrication de nombreuses pièces où le joint d'encapsulation n'adhère pas de manière satisfaisante à la vitre. La présente invention permet de surmonter cet inconvénient en garantissant une activation homogène du primaire.
Enfin, la présente invention permet de raccourcir sensiblement le temps de cycle du procédé en rendant superflue l'étape de refroidissement du vitrage jusqu'à température ambiante à la fin de l'étape de démoulage.
Le brevet US 5 544 458 divulgue un procédé d'encapsulation dans lequel la vitre recevant le joint polymère et le primaire sont chauffés localement au moyen d'une lampe infrarouge jusqu'à une température d'au moins 250 °F (environ 120 °C).
La présente demande propose une méthode de chauffage local encore améliorée par rapport à celle divulguée dans US 5 544 458. Dans le procédé de la présente invention on évite presque totalement le chauffage de la vitre sous-jacente en chauffant le primaire au moyen d'un flux d'air chaud à très haute température pendant une durée très courte. Le procédé de la présente invention est de ce fait plus rapide que ceux de l'état de la technique, plus économique en énergie, plus simple et moins coûteux à mettre en œuvre que celui décrit dans US 5 544 458. Par ailleurs, d'éventuelles tensions mécaniques internes de la vitre sont évitées grâce à quasi absence de chauffage de la vitre elle-même. La présente invention a plus particulièrement pour objet un procédé de fabrication de vitrages, de préférence de vitrages automobiles, comprenant a) la mise à disposition d'une vitre avec deux faces principales et une tranche, ayant une forme permettant, sans déformation additionnelle, de l'incorporer en tant que vitrage dans la carrosserie d'un véhicule, b) l'application, sur moins une face principale de la vitre le long du bord de celle-ci, d'une composition de primaire de manière à former, après séchage, une couche de primaire,
c) le chauffage de la couche de primaire de manière à activer la couche de primaire,
d) l'insertion de la vitre dans un moule d'encapsulation de manière à ce que la cavité du moule forme un cadre étanche autour du bord de la vitre portant la couche de primaire activée,
e) l'injection d'une composition d'encapsulation fluide dans la cavité du moule,
f) le durcissement de la composition d'encapsulation, et
g) le démoulage du vitrage,
caractérisé par le fait que l'étape (c) de chauffage comprend le chauffage sélectif de la couche de primaire jusqu'à une température comprise entre 60 et 90 °C, par exposition de la couche de primaire pendant moins de 12 secondes, à un flux d'air chaud qui est à une température comprise entre 180 °C et 280 °C, tandis que la température de la partie centrale de la vitre, non couverte par la couche de primaire, reste inchangée. Le terme vitre désigne dans la présente demande à la fois les vitres monolithiques formées d'une seule feuille de verre et les vitres feuilletées comprenant au moins deux feuilles de verre assemblées l'une à l'autre au moyen d'une feuille en polymère, généralement appelée « intercalaire de feuilletage ».
Les vitrages fabriqués par le procédé de la présente invention sont de préférence des vitrages automobiles, tels que des pare-brise, des vitrages latéraux, des lunettes arrière ou encore des toits vitrés. Ils ont généralement une forme bombée permettant de les incorporer, sans les déformer, dans la carrosserie d'un véhicule, de préférence d'un véhicule automobile. La composition de primaire liquide est appliquée sur au moins une face principale de la vitre, de préférence sur les deux faces principales et éventuellement aussi sur la tranche de celle-ci.
Cette application peut se faire manuellement ou automatiquement par pulvérisation ou par application au tampon.
Après application de la composition de primaire, on laisse le solvant contenu dans celle-ci s'évaporer de manière à former une couche de primaire. Cette couche de primaire couvre de préférence toute la zone où la matière d'encapsulation viendra au contact avec la vitre. Cette zone de contact entre la vitre et la matière d'encapsulation est située dans une zone périphérique de la vitre, près du bord de celle-ci.
Dans un mode de réalisation préféré du procédé de l'invention, cette zone périphérique de la vitre couverte par la couche de primaire s'étend, sans interruption, sur tout le bord de la vitre.
Sa largeur n'est pas forcément uniforme sur tout le pourtour, elle peut être plus large à certains endroits qu'à d'autres. De préférence la largeur de la zone périphérique de la vitre couverte par la couche de primaire varie entre 1 cm et 10 cm, de préférence entre 1 ,5 cm et 8 cm, en particulier entre 2 et 6 cm.
La zone périphérique couverte par la couche de primaire entoure une zone centrale qui ne viendra en contact ni avec la composition de primaire ni avec la matière d'encapsulation.
Cette zone centrale représente typiquement de 70 % à 98 % de la surface d'une face principale, de préférence de 80 % à 96 % et en particulier de 85 à 95 % de celle-ci.
La zone périphérique de la vitre couverte par la couche de primaire représente la partie complémentaire de la surface de la face principale de la vitre, c'est-à-dire typiquement de 3 à 30 %, de préférence de 4 à 20 % et plus préférentiellement de 5 à 15 % de celle-ci.
Le chauffage sélectif de la couche de primaire se fait au moyen d'un flux d'air chaud. La température de l'air chaud est de préférence comprise entre environ 200 °C et 280 °C, en particulier entre 220 °C et 270 °C.
Un tel flux d'air chaud peut être créé, par exemple par un ou plusieurs pistolets à chaleur fixes juxtaposés ou bien par un ou plusieurs pistolets à chaleur mobiles balayant la zone à chauffer et pilotés de préférence par un système automatique.
Dans un mode de réalisation préféré, le ou les pistolets à chaleur injectent le flux d'air chaud dans un dispositif de distribution qui comporte un canal de circulation d'air dont la forme est similaire, voire identique à celle de la zone à chauffer. Ce canal de circulation d'air comporte une pluralité d'ouvertures traversantes, de préférence espacées régulièrement, par lesquelles l'air chaud est dirigé vers la vitre.
D'autres modes de réalisation peuvent toutefois être envisagés à condition de permettre le chauffage rapide et sélectif de la couche de primaire sans chauffage de la vitre. On considère que l'outil de chauffage est suffisamment efficace et donc que le chauffage est suffisamment rapide lorsque la couche de primaire est portée de la température ambiante (20 °C) à la température d'activation (60 - 90 °C) en moins de 12 secondes, avantageusement en 3 à 12 secondes, de préférence en 4 à 10 secondes et en particulier en 5 à 8 secondes.
Bien entendu, un tel chauffage local et rapide n'a de sens que si l'étape de surmoulage de la matière d'encapsulation intervient rapidement après la fin du chauffage. En effet, si trop de temps s'écoule entre la fin du chauffage et le début de l'injection de masse fluide de polymère dans le moule la température de la vitre finira par s'uniformiser en dépit de la faible diffusivité du verre.
Par conséquent, la période comprise entre la fin de l'étape de chauffage et le début de l'étape d'injection d'une composition d'encapsulation dans la cavité du moule est de préférence comprise entre 1 et 80 secondes, mieux encore entre 5 et 50 secondes, et en particulier entre 10 et 20 secondes.
La composition d'encapsulation injectée dans la cavité du moule d'encapsulation peut être une composition thermodurcissable dont les composants réagissent les uns avec les autres après injection dans le moule, ou bien ce peut être une composition thermoplastique contenant un polymère plastifié et fluidifié par chauffage qui durci par refroidissement.
Les compositions d'encapsulation thermoplastiques sont préférées et on peut citer à titre d'exemples de polymères thermoplastiques particulièrement intéressants pour encapsulation les élastomères thermoplastiques (TPE), en particulier les élastomères thermoplastiques styréniques (TPE-S), et le poly(chlorure de vinyle) (PVC).
Les TPE-S utilisables dans la présente invention comprennent principalement les familles suivantes :
- SBS (styrène-butadiène-styrène) : copolymères séquencés comportant un bloc central de polybutadiène encadré par deux blocs de polystyrène,
- SEBS : (styrène-éthylène-butadiène-styrène) : copolymères obtenus par hydrogénation des SBS,
- SEPS (styrène-éthylène-propylène-styrène) : copolymères comportant un bloc central poly(éthylène-propylène) flanqué de deux blocs de polystyrène,
- SEEPS (styrène-éthylène-éthylène-propylène-styrène) :
copolymères obtenus par hydrogénation de copolymères styrène- butadiène/isoprène-styrène.
Ces polymères sont disponibles sur le marché en des qualités contenant des charges minérales, mais également sous forme de matériaux sans charges.
Dans la présente invention on utilisera des TPE essentiellement exempts de charges, ou contenant moins de 5 % de charges minérales, de préférence moins de 2 % de charges minérales.
Ils sont disponibles, par exemple, sous les dénominations commerciales suivantes : Dryflex (Hexpol TPE), Evoprene (AlphaGary), Sofprene (SOFTER), Laprene (SOFTER), Asaprene (Asahi Kasei), Nilflex
(Taroplast).
Ces produits peuvent contenir une certaine fraction de plastifiants, fluidifiants ou lubrifiants organiques qui est considérée dans la présente demande comme faisant partie de la fraction TPE-S de la composition thermoplastique.
La température de fusion des TPE-S est avantageusement comprise entre 180 °C et 210 °C, en particulier entre 190 °C et 200 °C.
A l'état fondu ils doivent être suffisamment fluides pour pouvoir être moulés par injection. Il est toutefois impossible de donner des indications précises concernant leur viscosité à l'état fondu car celle-ci dépend non seulement de la température mais également de la force de cisaillement à laquelle les polymères sont soumis. Les fournisseurs proposent généralement des qualités dites « pour moulage par injection ».

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de fabrication de vitrages automobiles, comprenant a) la mise à disposition d'une vitre avec deux faces principales et une tranche, ayant une forme permettant, sans déformation additionnelle, de l'incorporer en tant que vitrage dans la carrosserie d'un véhicule, b) l'application, sur moins une face principale de la vitre le long du bord de celle-ci, d'une composition de primaire de manière à former, après séchage, une couche de primaire,
c) le chauffage de la couche de primaire de manière à activer la couche de primaire,
d) l'insertion de la vitre dans un moule d'encapsulation de manière à ce que la cavité du moule forme un cadre étanche autour du bord de la vitre portant la couche de primaire activée,
e) l'injection d'une composition d'encapsulation fluide dans la cavité du moule,
f) le durcissement de la composition d'encapsulation, et
g) le démoulage du vitrage,
caractérisé par le fait que l'étape (c) de chauffage comprend le chauffage sélectif de la couche de primaire jusqu'à une température comprise entre 60 et 90 °C, par exposition de la couche de primaire pendant moins de 12 secondes, à un flux d'air chaud qui est à une température comprise entre 180 °C et 280 °C, tandis que la température de la partie centrale de la vitre, non couverte par la couche de primaire, reste inchangée.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que la durée d'exposition de la couche de primaire au flux d'air chaud est comprise entre 3 et 12 secondes, de préférence entre 4 et 10 secondes, en particulier entre 4 et 8 secondes .
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'air chaud est à une température comprise entre environ 200 °C et 280 °C, en particulier entre 220 °C et 270 °C.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la zone périphérique de la vitre couverte par la couche de primaire s'étend, sans interruption, sur tout le bord de la vitre.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la largeur de la zone périphérique de la vitre couverte par la couche de primaire est comprise entre 1 cm et 10 cm, de préférence entre 1 ,5 cm et 8 cm, en particulier entre 2 et 6 cm.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la zone périphérique de la vitre couverte par la couche de primaire représente de 3 à 30 %, de préférence de 4 à 20 % et plus préférentiellement de 5 à 15 % de la surface de la face principale de la vitre.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la période comprise entre la fin de l'étape de chauffage et le début de l'étape d'injection d'une composition d'encapsulation dans la cavité du moule est comprise entre 1 et 80 secondes, de préférence entre 5 et 50 secondes, en particulier entre 10 et 20 secondes.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la composition d'encapsulation comprend un élastomère thermoplastique styrénique (TPE-S) ou un poly(chlorure de vinyle) (PVC).
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