Métal ou plastique ? L'articulation du pied de support qui détermine la durée de vie d'un store

Un store dispose d'un seul point de fixation qui entre en action à chaque ouverture ou fermeture : l'articulation où le pied de support rejoint la barre avant. Aucun autre élément du store ne tourne aussi souvent, ni ne supporte de charge pendant sa rotation.

Avant d’apporter la réponse, il convient de poser les questions. Tout joint rotatif doit comporter un jeu, sans quoi il ne pourrait pas tourner ; qu’advient-il donc de ce jeu au fil des années ? C'est le revêtement en poudre qui protège l'aluminium ; que se passe-t-il donc lorsqu'il est appliqué sur une surface qui frotte contre une autre surface ? Le nylon est le matériau le plus résistant selon la fiche technique ; pourquoi n'est-il donc pas adapté à cet emplacement ? Et pourquoi une pièce que nul client ne verra jamais porterait-elle le nom d'une marque de matériau japonaise ?

Voici le premier volet d'une série consacrée aux éléments qui permettent d'évaluer un store.

Où se trouve l'articulation et à quoi sert-elle ?

Cette pièce constitue l'articulation pivotante entre le pied d'appui et la barre avant, et deux aspects de son emplacement sont importants. Lorsque l'auvent est replié, il est entièrement logé à l'intérieur du boîtier, à l'abri des regards et du soleil — ce qui correspond à l'état dans lequel le véhicule passe la majeure partie de sa durée de vie. Lorsque l'auvent est déployé, il se trouve directement sous la toile, avec le boîtier en aluminium de la barre avant devant lui.

Dans les deux cas, ces pièces ne sont que très peu exposées à la lumière directe du soleil. Ce simple fait contredit la plupart des idées reçues concernant les pièces en plastique d'un véhicule, et c'est la raison pour laquelle la discussion ci-dessous porte sur l'usure, la chaleur et l'humidité plutôt que sur les effets des intempéries.

Pourquoi cette articulation est en plastique et non en métal ?

Un joint rotatif doit présenter un jeu, car sans jeu, il ne peut pas tourner. Il s'agit là d'une question de mécanique plutôt que de précision d'usinage ; la véritable question n'est donc pas de savoir à quel point l'ajustement est serré, mais quel matériau se trouve de chaque côté de cet intervalle.

Si cette pièce était en aluminium thermolaqué, cela aurait deux conséquences. Le revêtement s'userait, car le thermolaquage est une finition destinée à protéger contre la corrosion et à améliorer l'aspect esthétique, plutôt qu'une surface résistante à l'usure ; sur une face qui tourne en frottement contre une autre, il s'use petit à petit jusqu'à ce que l'aluminium sous-jacent soit mis à nu. L'épaisseur de ce revêtement fait elle-même partie de l'ajustement ; ainsi, une fois qu'il a disparu, le jeu augmente et l'assemblage se desserre.

La deuxième conséquence est le bruit. Le frottement du métal contre le métal, à travers un jeu qui doit nécessairement exister, se traduit par le choc de deux surfaces métalliques à chaque fois que le véhicule passe sur une bosse. C'est la plainte la plus courante concernant les mécanismes rotatifs des véhicules, et c'est celle que l'utilisateur final remarque en premier.

Un plastique technique utilisé à cet endroit élimine ces deux problèmes. Son usure au contact de la pièce en acier correspondante est quasi nulle, son coefficient de frottement reste stable dans le temps, et il possède des propriétés d’amortissement : il absorbe ainsi les vibrations de la route au lieu de les transmettre, selon le même principe qui justifie l’utilisation du plastique dans les charnières de portières et les dispositifs de réglage des sièges des voitures. À cet endroit, le plastique ne constitue pas un recul par rapport au métal ; c’est même le plus fiable des deux. Mais le choix du plastique, voilà toute la question — et il s’agit en réalité de deux questions : lequel fonctionne, et lequel fonctionnera encore dans cinq ans ?.

La différence entre le plastique et le plastique technique

Ce que la plupart des gens entendent par “ plastique ”, c'est l'ABS et les matériaux similaires, cette famille de matières utilisées pour les boîtiers, les panneaux et les garnitures. Le POM, également appelé polyoxyméthylène ou acétal, appartient à une catégorie différente. Son utilisation industrielle principale concerne précisément ce type d'applications : engrenages, roulements, glissières et pièces rotatives soumises à des charges lors de leur mouvement.

L'ABS n'est pas adapté à une pièce soumise à des charges et à des rotations répétées ; dans ces conditions, une usure et une déformation apparaîtraient rapidement. Le POM est nettement plus cher que l'ABS en tant que matière première, mais ce coût est justifié par la fonction de cette pièce.

Quels sont les effets réels du vieillissement sur ce matériau ?

Les pièces en plastique ont la réputation de devenir cassantes avec le temps, et il est tout à fait légitime de s'interroger à ce sujet plutôt que de l'écarter d'emblée. Or, le mécanisme le plus courant à l'origine de cette fragilité ne s'applique pas ici. Les plastiques qui durcissent et se fissurent avec le temps le font généralement parce qu’ils perdent leur plastifiant : de nombreux matériaux tirent leur souplesse d’un additif qui s’évapore ou migre au fil du temps, laissant le matériau dur et sujet à la fissuration, ce qui est exactement ce qui est arrivé aux joints détériorés et aux canalisations en PVC fragiles que l’on retrouve souvent dans les véhicules anciens.

Le POM est intrinsèquement résistant et ne contient aucun plastifiant. Sa résistance provient de sa structure moléculaire plutôt que d’un additif susceptible de se dissiper, de sorte que ce mécanisme de vieillissement ne s’applique tout simplement pas. Trois autres propriétés sont déterminantes au fil des années : il s'agit d'un plastique technique à haute cristallinité, ce qui garantit la stabilité de ses propriétés mécaniques sans dérive ; son absorption d'eau est très faible, ce qui lui permet de ne pas subir les variations climatiques ; et il est autolubrifiant, ce qui évite l'utilisation d'un lubrifiant dont la perte entraînerait une baisse des performances.

L'industrie automobile teste ce matériau depuis des décennies : le POM est utilisé dans les enrouleurs de ceintures de sécurité, les lève-vitres et les mécanismes de réglage des sièges, où sa durée de vie doit correspondre à celle du véhicule. Si ce type de matériau devenait cassant au bout de quelques années, il ne serait pas utilisé dans ces applications. L'air marin chargé de sel ne l'attaque pas non plus, et le copolymère d'acétal résiste aux produits utilisés pour laver un auvent.

Pourquoi pas le nylon, qui est plus résistant en théorie ?

Il ne reste donc qu’une seule alternative sérieuse, et c’est celle qui est le plus souvent proposée. Le nylon est lui aussi un plastique technique, et sur le papier, il surpasse l’acétal en termes de résistance à la traction, de point de fusion et de coût. Le mot qui fait ici toute la différence est sec. Chacune de ces mesures est effectuée sur une barre qui vient de sortir du moule, et aucune pièce en service ne reste dans cet état.

Le nylon est hygroscopique : une fois installé, il absorbe en permanence l’humidité présente dans l’air et atteint un état d’équilibre au bout de quelques semaines, voire de quelques mois. L’acétal n’en absorbe pratiquement pas ; ses valeurs publiées correspondent donc à ses valeurs réelles.

Valeurs types publiées pour les qualités non chargées ; les qualités peuvent varier d'un cas à l'autre.

Il en découle trois points qu’il est utile de connaître. Une pièce en nylon altérée a perdu plus de la moitié du module de rigidité prévu dans les spécifications, et la console au niveau de ce raccord supporte une charge de flexion — c’est précisément pour cette raison qu’elle est nervurée. Son frottement contre l’acier varie en fonction de l’humidité, ce qui explique la différence entre un store qui s’ouvre de la même manière à chaque fois et un autre qui est plus lourd en août qu’il ne l’était en mars. Et sa fameuse résistance s’avère être relative : le nylon n’est plus résistant que l’acétal que lorsque la pièce est neuve, qu’elle a absorbé de l’humidité et qu’elle se trouve à une température modérée, ce qui n’est jamais le cas lorsqu’une réclamation est déposée.

Aucune de ces trois raisons n'explique pourquoi nous avons écarté le nylon. Chacune d'entre elles est réversible : il suffit de sécher la pièce pour que le problème disparaisse. Il en résulte deux problèmes qui ne se résolvent pas aussi facilement, et le premier d'entre eux se pose avant même que l'auvent ne soit utilisé.

Une pièce est achevée quel que soit l'endroit où elle aboutit

Le nylon doit être séché avant de pouvoir être moulé ; ainsi, une pièce en nylon sort de l'usine à l'état sec. Toutes les mesures effectuées lors du contrôle final sont prises dans cet état — le seul état dans lequel la pièce ne se trouvera plus jamais.

Dès qu’il est emballé, il absorbe l’humidité de l’air ambiant, et cet air n’est pas le nôtre. Une même référence peut se retrouver dans un appartement chauffé pendant un hiver nordique, lors d’un été sur la côte au Japon ou dans le Queensland, et dans toutes les conditions intermédiaires — et chacune de ces situations l’amène à un équilibre différent, et donc à une rigidité, une résistance et un toucher différents. Des mois après son départ de nos locaux, sans qu’aucun problème ne soit survenu.

Pour un fabricant, c’est là que réside la difficulté : un composant en nylon ne peut pas être entièrement validé par l’usine qui le fabrique, car la moitié de ses conditions d’utilisation dépend du climat dans lequel il sera utilisé par le client. Le tester ici revient à tester un cas parmi tant d’autres, et pour un distributeur, le taux de réclamations prend une dimension géographique. L’acétal ne se dilate pratiquement pas ; ainsi, la pièce qui passe le contrôle final est celle que le client reçoit, sur tous les marchés où nous livrons.

Tout cela relève toujours de la cohérence, et on peut s'adapter à la cohérence. Ce qui va suivre, en revanche, ne s'adapte pas.

Le seul processus de vieillissement qui ne peut être inversé

C'est là la raison principale, et le reste de la comparaison n'est que secondaire par rapport à celle-ci.

La structure moléculaire du nylon est maintenue par des liaisons amides, et ces liaisons sont rompues sous l’effet combiné de la chaleur et de l’eau. Il ne s’agit pas ici de l’absorption d’humidité décrite plus haut. Celle-ci est d’ordre physique et réversible. Ce phénomène est d’ordre chimique : les chaînes sont coupées, le poids moléculaire diminue, et rien ne permet de les reconstituer. Une pièce qui a subi ce phénomène est définitivement moins résistante que celle qui a été montée à l’origine, quelles que soient les conditions météorologiques ultérieures et quel que soit le degré de sécheresse de la saison.

En été, un boîtier fermé réunit toutes les conditions nécessaires à la réaction : la chaleur s'accumule dans une cavité hermétique, de la condensation se forme lors du refroidissement nocturne et la ventilation est insuffisante pour évacuer l'humidité. Cela correspond presque à la description d'un environnement que l'on créerait délibérément si l'on souhaitait faire vieillir un polyamide.

La chaîne principale de l'acétal est —CH₂—O—. Il n'y a aucune liaison hydrolysable nulle part dans cette substance., ce qui signifie que cette voie n'existe pas pour ce matériau — ni à petit rythme, ni à terme, ni dans un climat chaud.

Il convient d’être clair sur l’importance de cet aspect. La rigidité, le frottement et la résistance aux variations saisonnières sont des critères liés aux performances d’un matériau, et un concepteur compétent peut contourner chacun d’entre eux : ajouter une nervure, agrandir un jeu, choisir une nuance différente. L’hydrolyse, en revanche, n’est pas un critère de performance. Il s’agit de savoir si la pièce que vous avez validée sera toujours la même dans cinq ans, et il est impossible de contourner par la conception une liaison qui n’existe pas dès le départ.

Une partie que personne ne voit, décrite comme si on la voyait

En ce qui concerne l'acétal, il restait encore un choix à faire. Il se présente sous deux formes : l'homopolymère et le copolymère, l'homopolymère étant environ 10 % plus résistant. Il est toutefois moins résistant aux alcalis, à l'eau chaude, à une chaleur prolongée — ainsi qu'à l'hydrolyse décrite ci-dessus.

Un store est lavé à l'eau et avec des produits nettoyants, et l'intérieur du boîtier accumule de la chaleur en été. Ce sont précisément les conditions dans lesquelles l'homopolymère pose problème, contrairement au copolymère ; nous avons donc accepté de faire un petit compromis sur la résistance au profit de la stabilité, qui est essentielle sur plusieurs années d'utilisation.

Il s'agit du DURACON®, un copolymère d'acétal fabriqué par la société japonaise Daicel Corporation — produit depuis 1964, c'est l'une des marques d'acétal les plus anciennes au monde, au même titre que Celanese et BASF. Son coût est nettement supérieur à celui du POM domestique à usage général, et bien supérieur à celui de l'ABS.

Il s'agit d'une pièce interne. Un client ne la verra jamais, et aucune fiche technique de ce secteur ne la mentionne. Le fait d'utiliser un plastique technique japonais de premier choix dans un tel contexte est la meilleure preuve que nous pouvons donner de notre volonté de ne pas faire d'économies à ce niveau.

Le choix des matériaux doit être adapté au poste

Un joint pivotant, un profilé porteur et un tissu exposé aux intempéries répondent chacun à une question différente, et chacun mérite d'être évalué selon ses propres critères.

Ce principe s'applique dans les deux sens, et il convient de préciser dans quels cas il va à l'encontre de l'acétal. Sous un ensoleillement direct, la situation s'inverse : l'acétal se dégrade par un mécanisme de « dézippage » qu'un stabilisateur peut retarder mais ne peut interrompre une fois qu'il a commencé, tandis que la photo-oxydation du nylon peut être efficacement contrée. Pour les accessoires exposés à l'air libre — boucles d'arrimage, piquets de sol, pinces pour tissu —, le matériau approprié est le polyamide noir stabilisé aux UV, tandis que l'acétal ne convient pas. La même gamme de produits utilise les deux, et ce, à dessein.

Le joint décrit ici est la partie de l'auvent qui est la plus sollicitée et la moins visible, et c'est précisément pour cette raison qu'il mérite qu'on s'y attarde.