FR2754771A1 - Procede et dispositif de realisation d'un joint renfermant un insert et produit obtenu - Google Patents

Abstract

Vitrage, notamment vitrage automobile, équipé d'un joint obtenu par durcissement sous rayonnement micro-onde ou haute fréquence, lui-même équipé d'un insert qui modifie l'apport d'énergie dudit rayonnement dans la matière du joint; procédé de fabrication de ce vitrage et insert destiné à équiper le joint de ce vitrage.

Description

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE RÉALISATION D'UN JOINT
RENFERMANT UN INSERT ET PRODUIT OBTENU
L'invention concerne les techniques de dépôt d'un joint à la périphérie d'un objet, particulièrement d'un joint permettant la pose d'un vitrage dans une baie de carrosserie. Les techniques concernées sont celles de la polymérisation d'une suspension dite plastisol grâce à l'intervention d'un champ électromagnétique du type micro-onde ou haute fréquence (ci-après désignés tous deux par H.F.).

Dans une automobile moderne, les vitrages, particulièrement les parebrise et les lunettes arrières, sont en général fixés par collage. Pour coller un vitrage dans la baie d'une carrosserie, on procède en général en deux étapes la première étape, qui s'effectue le plus souvent dans l'atelier de fabrication du vitrage lui-même ou proche de celui-ci, consiste à déposer à la périphérie un joint en élastomère qui servira lors de la deuxième étape à guider ou à supporter un deuxième cordon d'une colle de pose qui, lorsqu'elle aura pris, permettra une fixation ferme et définitive du vitrage dans la baie.

Pour réaliser le premier joint en élastomère, on connaît de nombreuses techniques. II s'agit, par exemple, de l'encapsulation d'un polyuréthane de type RIM (Reaction Injection Molding) ou bien de l'encapsulation d'une matière thermoplastique qui, lorsqu'elle est prise, constitue un élastomère par exemple à base de PVC ; une autre technique classique est l'extrusion à la périphérie du vitrage directement sur le verre d'une matière qui elle aussi fournit un profilé en élastomère.

La technique dont il est question ici consiste à mouler directement sur le vitrage une matière fluide que l'on soumet ensuite à un champ électromagnétique pour la faire polymériser ou passer de l'état liquide à l'état solide directement in situ. Le fait que le matériau introduit dans le moule soit sous forme peu visqueuse permet d'utiliser des pressions faibles et, par conséquent, des moules eux-mêmes en élastomère. On utilise en général des moules en résine silicone. En général le moule enchâsse le bord du vitrage et, de part et d'autre du moule, sensiblement parallèlement au vitrage, on trouve deux électrodes auxquelles est appliqué le champ électromagnétique ou microonde. Le matériau qui servira à faire le joint est, par exemple, un plastisol PVC.

II s'agit d'une suspension de micro-particules de résine PVC dans un mélange de plastifiants additionnés de charges, colorants, stabilisants, etc. C'est un matériau polaire dont les caractéristiques physiques et diélectriques se prêtent particulièrement au chauffage par rayonnement électromagnétique haute fréquence. A température ambiante c'est un liquide visqueux, mais on peut aisément le couler dans un moule en silicone à basse pression. II peut être rapidement chauffé par H.F., notamment avec une fréquence de 27,12 MHz, car il a un facteur de perte de 0,3 à 0,5 pour une permittivité relative de 3,5 à 5,5. Son prix est très bas et permet donc la réalisation de joints qui sont très bon marché. D'autres matériaux peuvent être utilisés, ils sont généralement polaires mais il est également possible d'ajouter des charges à des matériaux non polaires.

La technique précédente a été décrite notamment dans la demande de brevet européen EP 0 436 438. Dans ce document, on décrivait la technique de base qui permet la réalisation de joints à partir de plastisol polymérisé sous
H.F. avec une particularité, celle de pouvoir insérer dans le moule lui-même, avant l'injection du plastisol, un corps étranger qui servira ensuite de jonc décoratif à la périphérie du vitrage lorsqu'il sera posé. Le but essentiel de l'insert décrit dans ce document est de constituer un élément décoratif. II est également prévu dans ce document qu'il puisse servir à améliorer l'étanchéité du joint, par exemple lorsqu'il est constitué d'une matière poreuse.

Dans ce même document, il est prévu que le matériau présentera avantageusement une tangente de l'angle de perte diélectrique inférieure ou égale à 1/1000 à la fréquence des micro-ondes ou des ondes haute fréquence.

II s'agit en effet d'éviter un échauffement du matériau de l'insert pendant le durcissement du joint.

Un autre document, la demande WO 95/10403 concerne également la même technique. II s'agissait dans cette demande de trouver le moyen d'améliorer la répartition des températures à l'intérieur du joint lorsqu'on utilise un champ électrique créé par deux électrodes planes parallèles de part et d'autre du vitrage et de son moule en silicone. Pour parvenir à ce résultat, on place un insert dans la matière du moule proprement dite, c'est-à-dire en général dans l'élastomère silicone qui le constitue. Le but de cet insert est de dévier les lignes du champ électrique de manière à ce qu'il se présente dans la cavité où le joint doit être polymérisé d'une manière la plus homogène possible.

La présente invention se donne pour tâche d'améliorer les techniques précédentes de manière à maîtriser parfaitement les gradients thermiques à l'intérieur du joint au cours de sa polymérisation sous l'effet des champs électromagnétiques H.F. ou micro-onde. En effet, les écarts de température ne sont pas souhaitables pour obtenir un joint de bonne qualité. Si, en certains endroits, en particulier sur les surfaces, la température est trop basse la prise du joint est incomplète et il risque de coller à la matière du moule ou même de se dégrader très rapidement au contact de n'importe quel objet après démoulage. En revanche, si en certains endroits, particulièrement à l'intérieur du joint, la température est trop élevée, à ce moment le plastisol à base de
PVC se dégrade de manière irréversible. L'invention concerne également un vitrage obtenu par ce procédé.

Selon l'invention, on propose un vitrage notamment un vitrage automobile équipé d'un joint obtenu par durcissement sous rayonnement micro-onde ou H.F. lui-même équipé d'un insert dans lequel l'insert modifie l'apport d'énergie dudit rayonnement dans la matière du joint.

Selon l'une des variantes de l'invention, L'insert provoque la déflexion du rayonnement notamment lorsqu'il comporte un élément fait d'une matière dont la permittivité relative s' diffère de celle de la matière d'origine du joint de plus de 5 % en plus ou en moins.

Selon une autre variante de l'invention, L'insert provoque l'absorption du rayonnement notamment lorsqu'il comporte un élément fait d'une matière dont le facteur de perte s" s'écarte de celui de la matière d'origine du joint de plus de 5 %.

Les deux techniques de l'invention qui peuvent d'ailleurs être combinées l'une avec l'autre grâce au choix de deux matières différentes pour constituer l'insert ou les inserts offrent une grande gamme de possibilités qui permettent, dans chaque cas de forme de joint, d'obtenir rapidement une température homogène dans l'ensemble du joint.

Au point de vue de la position géométrique de l'insert par rapport au joint, I'invention envisage trois possibilités ou bien l'insert est noyé entièrement dans la matière du joint, ou bien il affleure à la surface du joint.

L'invention prévoit également une troisième possibilité, c'est que l'insert soit au contact du joint mais déposé à la surface du verre notamment sous forme d'un dépôt émaillé. Ces trois possibilités montrent que l'effet esthétique n'est pas déterminant et que, au contraire, le résultat technique est indépendant de cet aspect esthétique.

L'invention propose également un procédé de fabrication d'un vitrage équipé d'un joint, notamment d'un vitrage automobile, conforme à ce qui a été décrit plus haut et qui comporte les étapes suivantes
a) mise en place du vitrage dans une partie d'un moule qui se raccorde aux surfaces du vitrage et dont la forme interne est celle à donner à l'extérieur du joint, le moule étant constitué essentiellement d'une matière perméable aux rayonnements haute fréquence ou micro-onde,
b) mise en place à l'intérieur de la cavité du moule d'un insert capable de modifier l'apport d'énergie du rayonnement H.F. ou micro-onde dans la matière du joint, I'insert pouvant être placé directement aux limites de la cavité, notamment à la surface du vitrage,
c) injection à l'intérieur de la cavité d'un fluide susceptible de durcir sous l'effet d'un rayonnement haute fréquence ou micro-onde,
d) application d'un rayonnement haute fréquence ou micro-onde à la matière du joint,
e) refroidissement du joint.

II est également prévu selon l'invention que l'étape b) du procédé soit effectuée, au moins pour partie, avant l'étape a), notamment dans le cas où l'insert comporte une couche de matière déposée à la surface du vitrage, telle qu'un émail.

L'invention protège également l'insert destiné à équiper le joint d'un vitrage, le joint durcissant par l'action de rayonnement haute fréquence ou micro-onde, L'insert étant situé au contact du joint et associé au vitrage.

Les figures et la description qui suivent permettront de comprendre le fonctionnement de l'invention et d'en saisir tous les avantages
. la figure 1 représente la coupe du bord d'un vitrage avec un joint et les courbes équipotentielles au moment où le plastisol vient de remplir la cavité du moule en silicone;
e la figure 2 représente le même joint au bout d'une minute d'application du champ H.F. avec ses isothermes;
. Ia figure 3 et la figure 4 montrent un joint avec un insert dont la fonction est de dévier et de concentrer le champ électromagnétique
les figures 5 et 6 présentent toujours le même joint mais cette fois-ci avec un insert dont la fonction est de dévier et de diluer le champ électromagnétique
les figures suivantes 7, 8 et 9 montrent une autre forme de joint
* sur la figure 7 on voit les courbes équipotentielles du champ électromagnétique
* sur la figure 8 on voit les gradients thermiques montrés par les courbes isothermes tels qu'ils sont obtenus sans insert;
* sur la figure 9 les mêmes gradients lorsqu'un insert absorbant de l'énergie électromagnétique est introduit dans le joint.

Comme on l'a dit plus haut, L'insert peut être situé dans le joint ou accolé au joint dépassant ou ne dépassant pas du joint. Sa géométrie, sa nature, son emplacement permettent d'agir sur l'apport de chaleur dans la matière du joint qui l'entoure sous l'effet diélectrothermique des hautes fréquences et permet d'homogénéiser l'état final thermique du joint en section et en périmètre.

La maîtrise des gradients thermiques à l'intérieur du joint que permet l'invention a pour conséquence la possibilité de réduire l'épaisseur des moules ce qui est important en particulier avec les élastomères silicone qui ont une conductivité thermique médiocre et un coût élevé.

L'insert peut être creux ou plein, de n'importe quel matériau ou d'assemblage de matériaux ; ses caractéristiques diélectriques et thermiques doivent seulement être appropriées au cas de figure que l'on souhaite réaliser.

Trois types de configuration peuvent se présente? : ou bien on souhaite dévier et concentrer les équipotentielles pour obtenir le chauffage du joint, ou bien on souhaite dévier et diluer les équipotentielles pour éviter un suréchauffement du joint, ou bien on souhaite simplement chauffer le joint à l'aide d'un insert qui est lui-même une source de chaleur.

Sur la figure 1 il faut imaginer, en parties haute et basse du carré de la figure, les électrodes non représentées qui sont par exemple des plaques d'aluminium et qui seront soumises au champ électrique haute fréquence ou micro-onde. A peu près centrée entre les électrodes, on voit la cavité du joint qui est limitée par les surfaces et le chant du vitrage 1 et par le moule notamment en élastomère silicone 2. La cavité 3 est remplie d'un plastisol qui est par exemple celui décrit dans la demande de brevet EP 0 436 438. Sur la figure, les lignes sensiblement parallèles aux parties haute et basse du carré constituent les équipotentielles du champ. On constate qu'au voisinage du verre celles-ci sont légèrement déviées.

Sur la figure 2, on a représenté l'état des isothermes après l'application d'un champ électrique qui fournit une puissance d'environ 20 kW. Les isothermes ont été tracées alors que l'application du champ durait depuis une minute environ. On constate qu'à l'intérieur du joint, les températures s'étagent depuis 660C jusqu'à 2300C. La température de 700C est trop faible pour obtenir une bonne gélification et celle de 2300C est déjà à la limite de ce qui peut être supporté par le plastisol sans qu'on constate de dégradations.

Afin d'obtenir une gélification homogène en tous points du joint, on a introduit un insert qui présentait un potentiel flottant. II est métallique, en effet le métal n'est traversé par le champ électrique qu'en surface. Cependant, un autre matériau est nécessaire pour supporter la partie métallique. On a donc un insert constitué de deux matériaux.

Sur la figure 3, L'insert noyé dans le joint est donc constitué de deux parties : une équerre 4 qui est en matière plastique, par exemple en polytétrafluoroéthylène (PTFE), et la partie métallique en 5 qui se trouve substituée au PTFE dans la hauteur de l'équerre. On voit très nettement sur la figure comment les lignes de champ sont déviées par le métal. On a ici de nouveau observé et représenté figure 4 les isothermes telles qu'elles apparaissent dans le joint avec le même champ que précédemment au bout d'environ 1 min. On voit, cette fois-ci, que les points à la température la plus basse du joint approchent de la température de 1000C qui est suffisante pour obtenir déjà une bonne solidification de la matière du joint tandis que les températures les plus élevées ne dépassent pas 2400 C. L'effet de l'insert mixte de la figure 3 est donc d'obtenir à la fois une déviation du champ pour l'écarter des zones où on avait précédemment une surchauffe et une concentration dans les zones qui, jusque là, étaient assez peu chauffées. C'est le cas de l'extrémité inférieure 6 du joint.

Sur la figure 5 on a représenté un insert qui a subi par rapport au précédent une légère modification. On a en effet augmenté le volume de la zone de l'angle droit de l'équerre dans une matière plastique telle que le PTFE.

Ce matériau a comme permittivité s" une valeur proche de zéro et on observe comme conséquence une très faible variation de la répartition des équipotentielles. Cependant la conséquence en est, figure 6, une répartition plus homogène des isothermes. La matière plastique de l'équerre avec un s" quasiment nul a pour conséquence que, dans cette zone, on a une très faible dissipation de chaleur. On s'apercoit que des zones qui étaient à 1 900C ou même 2600C sont respectivement ramenées à 1030C ou 151 0C au bout du même temps. On a obtenu ainsi un effet de dilution des équipotentielles et on a évité une surchauffe de la matière qui entoure la zone concernée.

Les figures suivantes représentent, on l'a vu, une autre forme de joint qui est nettement plus épaisse et, par conséquent, encore plus difficile à homogénéiser sans les moyens de l'invention.

Sur la figure 7, on voit les équipotentielles qui sont pratiquement toutes parallèles et sur la figure 8 la répartition des isothermes où l'on voit une zone supérieure très chaude au coeur de la matière à 2450C, une zone inférieure également assez chaude à environ 2220C et des extrémités du joint en surface qui ne sont pas assez chaudes pour obtenir une bonne gélification. Afin de cuire cette zone, on intègre dans le joint un insert qui s'échauffe plus rapidement que le joint lui-même et permet ainsi de transmettre sa chaleur au joint qui l'entoure. On n'a pas représenté les équipotentielles dans le cas de l'insert en question : elles sont peu différentes de celles de la figure 7.

Sur la figure 9, on a représenté en revanche les isothermes et, cette fois, on voit un effet très intéressant de l'insert absorbant la chaleur. On voit que les écarts de température qui allaient de 600C à 2450C sont maintenant réduits de 900C à 1 660C. La matière de l'insert qui doit s'échauffer plus que la matière qui l'entoure doit avoir, de préférence, un E" plus grand que celui du joint et/ou un E' plus petit que celui du joint. Les deux grandeurs qui définissent le comportement d'un matériau par rapport aux rayonnements haute fréquence ou aux micro-ondes sont la permittivité relative E' et le facteur de perte E".

C'est en jouant sur la valeur relative de ces deux grandeurs par rapport à la valeur qu'elles ont dans le matériau du joint que l'on peut faire jouer à l'insert les trois rôles différents qu'on a décrit précédemment, le premier rôle étant de dévier le champ pour concentrer l'énergie dans la zone de joint que l'on veut chauffer, le deuxième rôle étant d'absorber et/ou de dévier le champ pour le diluer dans la zone dont on veut éviter le suréchauffement ou la dégradation, le troisième rôle enfin consiste à chauffer en prenant l'insert comme source de chaleur soit en absorbant le champ, dans ce cas là E' de l'insert doit être inférieur à E' du joint, soit en restituant la chaleur avec E" de l'insert plus grand que E" du joint.

Une autre possibilité est que l'insert soit neutre du point de vue du champ à ce moment là E' de l'insert est égal à E' du joint et on restitue la chaleur grâce à E" de l'insert plus grand que E" du joint. Enfin on peut réfléchir le champ avec E' de l'insert supérieur à E' du joint et E" de l'insert supérieur à " du joint ou bien égal.

Bien entendu les gammes de variation des deux paramètres ' et " sont assez larges, il est difficile de préciser des valeurs pour ces constantes car, dans chaque cas, les valeurs à choisir dépendent des géométries des différents matériaux ainsi que de la fréquence appliquée H.F. ou micro-onde. On peut dire que préférentiellement ' et " doivent différer pour l'insert et pour le joint d'au moins 5 % en plus ou en moins pour obtenir un résultat significatif,
I'homme du métier procède par approximations successives (éventuellement grâce à des méthodes de simulation mathématiques) pour définir la valeur à retenir.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Vitrage, notamment vitrage automobile, équipé d'un joint obtenu par durcissement sous rayonnement micro-onde ou haute fréquence, lui-même équipé d'un insert caractérisé en ce que l'insert modifie l'apport d'énergie dudit rayonnement dans la matière du joint.

2. Vitrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'insert provoque la déflexion du rayonnement, notamment lorsqu'il comporte un élément fait d'une matière dont la permittivité relative ' diffère de celle de la matière d'origine du joint de plus de 5 % en plus ou en moins.

3. Vitrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'insert provoque l'absorption du rayonnement, notamment lorsqu'il comporte un élément fait d'une matière dont le facteur de pertes " " écarte de celui de la matière d'origine du joint de plus de 5 %.

4. Vitrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'insert est noyé dans la matière du joint.

5. Vitrage selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'insert affleure à la surface du joint.

6. Vitrage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'insert est placé à la surface du joint, notamment sous forme d'un dépôt émaillé sur la surface du verre.

7. Procédé de fabrication d'un vitrage équipé d'un joint, notamment d'un vitrage automobile, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes

a) mise en place du vitrage dans une partie d'un moule qui se raccorde aux surfaces du vitrage et dont la forme interne est celle à donner à l'extérieur du joint, le moule étant constitué essentiellement d'une matière perméable aux rayonnements H.F. ou micro-onde,

b) mise en place à l'intérieur de la cavité du moule d'un insert capable de modifier l'apport d'énergie du rayonnement haute fréquence ou micro-onde dans la matière du joint, L'insert pouvant être placé directement aux limites de la cavité, notamment à la surface du vitrage,

c) injection à l'intérieur de la cavité d'un fluide susceptible de durcir sous l'effet d'un rayonnement haute fréquence ou micro-onde,

d) application d'un rayonnement haute fréquence ou micro-onde à la matière du joint,

e) refroidissement du joint.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape b) du procédé est effectuée, au moins pour partie, avant l'étape a), notamment dans le cas où l'insert comporte une couche de matière déposée à la surface du vitrage, telle qu un émail.

9. Insert destiné à équiper le joint d'un vitrage, le joint durcissant par action de rayonnement H.F. ou micro-onde, caractérisé en ce que l'insert est situé au contact du joint et est associé au vitrage.