Brevet FR2616776A1 — publié le 19881223

COUCHE ADHESIVE UTILISEE DANS LA FABRICATION DE VITRAGES FEUILLETES, PROCEDE DE FABRICATION ET VITRAGES FEUILLETES COMPRENANT UNE TELLE COUCHE La présente invention concerne la fabrication de vitrages feuilletés en verre et/ou en matière plastique tels des vitrages feuil- letés de grandes dimensions comme des vitrages automobiles, de bâti- ments et de plus petites dimensions tels les masques, écrans, lunettes, etc... Plus particulièrement, l'invention concerne une nouvelle couche adhésive utilisée dans la fabrication de tels vitrages feuilletés. Elle concerne encore les vitrages feuilletés comprenant cette couche adhési- ve. L'utilisation d'une couche de polyuréthane en tant que couche adhésive dans les vitrages feuilletés est connue et décrite dans de nombreuses publications de brevets. Cette couche peut remplir la seule fonction de collage. Elle peut tenir en outre un rôle d'absorbeur d'énergie. Cette couche adhésive peut être utilisée pour assembler des feuilles de substances diverses en verre et/ou en matières plastiques. Selon les éléments a assembler et les utilisations envisagées pour les vitrages feuilletés on est amené à avoir une-adhésion plus ou moins forte entre les éléments à assembler et la couche intercalaire. Lorsqu'on désire une adhésion forte, il est généralement nécessaire de traiter les éléments a assembler à l'aide de primaire, afin d'augmenter l'adhésion naturelle de la couche de polyuréthane avec les feuilles de verre ou de matière plastique. Trouver un primaire convenable n'est pas aisé et lorsqu'il est trouvé, il ne s'applique généralement qu'à une couche de polyuri- 61 6776 thane bien spécifique. L'invention propose une couche intercalaire en polyuréthane utilisable dans les vitrages de sécurité décrits ci-dessus, qui présen- te d'excellentes propriétés d'adhésion avec les feuilles de verre et/ou de matière plastique composant les vitrages feuilletés. La couche selon l'invention est une couche de polyuréthane qui comporte, greffes radiochimiquement i sa surface, des monoméres et/ou des oligomères de l'acide acrylique ou de sels de cet acide acrylique. La présence de monomères et/ou d'oligomères de l'acide acry- lique ou de sels de cet acide i la surface de la couche de polyuréthane rend cette surface très hydrophyle et ses propriétés d'adhésion s'en trouvent améliorées. Un des problèmes rencontrés dans l'obtention de la couche de polyuréthane greffée de monomères ou d'oligomères, de l'acide acrylique ou de sels de cet acide est d'éviter la formation d'un polymère acrylique, en particulier d'un homopolymère d'acide acrylique i la sur- face du polyuréthane, qui détruirait au moins partiellement les bonnes propriétés d'adhésion du polyuréthane. Le- procédé de greffage selon l'invention, décrit par la suite résout ce problème. L'invention s'applique en particulier i des couches interca- laires en polyuréthane thermoplastique. Elle peut aussi s'appliquer i. des couches de polyuréthane obtenues par coulée réactive à température élevée, de l'ordre de 100 i 140 C, d'un composant polyol et d'un compo- sant isocyanate, ce procédé d'obtention procurant des réactions de ra- mification. De telles couches sont décrites par exemple dans la publication de brevet européen 0 133 090. La couche adhésive en polyuréthane est généralement formée à partir d'un composant isocyanate choisi parmi les isocyanates aliphatiques, cycloaliphatiques, aliphatiques-aromatiques non sensibles i la lumière et pouvant contenir des fonctions urées ou encore des biu- rets d'isocyanate, et d'un composant polyol comprenant au moins un po- lyol choisi parmi les polyétherpolyols ou les polyesterpolyols de masse moléculaire comprise entre 450 et 2000, les polycaprolactones de masse moléculaire comprise entre 500 et 2000, des polycarbonatepolyols et po- lyesterpolycarbonatepolyols de masse moléculaire comprise entre 1000 et 2000, des polybutadiènes i fonction hydroxyle ou carboxyle, associé le cas échéant i au moins un diol court de masse moléculaire comprise en- tre 50 et 200. Z 6 i 6776 On peut utiliser en particulier en tant qu'isocyanate par exemple les tsocyanates difonctionnels aliphatiques comme le 1,6hexanediisocyanate, le 2,2,4àtriméthyl-l,6-hexanediisocyanate, le 2,4"4.triméthyl-1,6.-hexanediisocyanate, le 1,3-bis (isocyanatométhyl) benzene, le bis-(4-isocyanatocyclohexyl)méthane, le bis-(3.-méthyl-4isocyanatocyclohexyl)méthane, le 2,2-bis-(4-isocyanatocyclohexyl) propane et le 3-isocyanatométhyl-3,5,5-triméthylcyclohexyl i socyanate, le p-phénylénediisocyanate et p-cyclohexyldiisocyanate. On utilise par exemple en tant que polyols des polyols obte- nus par réaction d'alcools polyfonctionnels avec des diacides aliphati- ques ou des éthers cycliques. Les alcools polyfonctionnels sont par exemple le 1,2-éthanediol (éthylèneglycoi), le 1,2-propanediol, le 1,3- propanediol, le 1,2-butanediol, le 1,4-butanediol, le 2,2-diméthyl-1,3- propanediol (néopentylglycol), le 1,6-hexanediol, le 2.méthyl-2,4- pentanediol, le 3-méthyl-2,4-pentanediol, le 2-éthyl-1,3-hexanediol, le 2,2,4-triméthyl-1,3-pentanediol, le diéthylèneglycol, le triéthylène- glycol, les polyéthylèneglycols, le dipropylèneglycol, le tripropylènem glycol, les polypropylèneglycols ou le 2,2-bis (hydroxyméthyl)1-1- propanol (trimethyloléthane), le 2,2-bis (hydroxyméthyl)-1-butanol (triméthylolpropane), le 1,2,4=butanetriol, le 1,2,6-hexanetriol, le 2,2bis (hydroxyméthyl)-1,3-propanediol (pentaerythritol) et le 1,2,3,4,5,6-hexanehexol (sorbitol), le cyclohexanediméthanol. Les diacides aliphatiques sont par exemple l'acide malonique, l'acide succinique, l'acide glutarique, l'acide adipique, l'acide subérique, et l'acide sébacique. Le composant polyol peut encore comprendre le cas échéant un agent réticulant de fonctionnalité supérieure i 2 tel un triol de masse moléculaire comprise entre 100 et 3000. L'invention concerne également un procédé pour la formation d'une couche de polyuréthane présentant des propriétés d'adhésion améliorées. Selon le procédé, on greffe de l'acide acrylique à la surface du polyuréthane par greffage radiochimique mettant en jeu un bombar- dement d'électrons. L'irradiation de la couche superficielle du polyu- réthane provoque notamment la rupture de chaines du polyuréthane et la formation de radicaux dont une partie peut ainsi réagir avec l'acide acrylique. De préférence, le procédé radiochimique utilise un bombarde- ment d'électrons afin de limiter l'action du rayonnement i la couche superficielle du polyuréthane. On s'est aperçu en effet, qu'un rayonne- ment par rayons X trop énergétique altérait les propriétés mécaniques de la couche de polyuréthane et qu'en outre, il provoquait unehomopo- lymérisation très rapide de l'acide acrylique. Un procédé préféré pour le greffage consiste à utiliser un rayonnement électronique de faible énergie dont la pénétration dans la couche de polyuréthane est limitée à environ 100 à 150 pm. En outre, pour éviter une pénétration trop rapide de l'acide acrylique lors de son dépôt sur la couche de polyuréthane, de préféren- ce on utilise une solution aqueuse dont la teneur en acide acrylique est inférieure à 20 % en poids et de préférence inférieure à 10 X en poids. La dilution de l'acide acrylique dans de l'eau présente aussi l'avantage de limiter la réaction d'homopolymérisation de l'acide acry- lique lors de l'irradiation au cas o cette irradiation suit le dépôt de la solution aqueuse d'acide acrylique sur la couche de polyuréthane. La couche de polyuréthane peut être irradiée au préalable, puis mise en présence de la solution aqueuse d'acide acrylique. De préférence, on dépose d'abord la solution aqueuse d'acide acrylique sur la couche de polyuréthane et la couche ainsi couverte est soumise à un rayonnement de faible énergie, avantageusement à un rayon- nement électronique de faible énergie pour les raisons évoquées précédemment. Lorsque la couche de polyuréthane a été irradiée et qu'elle comporte essentiellement à sa surface des monomères et oligomêres d'acide acrylique, on peut lui faire subir avantageusement un traites ment ultérieur par action d'une base telle que la soude ou la potasse, afin de transformer les groupes acides en carboxylates dont le caracté- re hydrophyle est plus accentué et qui présentent par conséquent des propriétés d'adhésion encore améliorées. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention appa- raitront dans la description suivante d'exemples de couches intercalai- res conformes à l'invention. EXEMPLE 1 Sur une feuille de polyétheruréthane, formée à partir d'un polytétraméthylène glycol de masse moléculaire d'environ 3200 (60 X en poids) et de diisocyanatodicyclohexylméthane (40 % en poids), on dépose une solution aqueuse à 5 % d'acide acrylique, à raison d'environ 0,5 g de solution pour 100 cm2 de surface a traiter. La feuille de polyuréthane est ensuite soumise i un rayonner ment électronique fonctionnant sous 170 kV et 1,8 mA. La dose reçue est d'environ 1 Mrad. La dose est la quantité d'énergie transférée i la matière qui s'exprime en unités d'énergie par unités de masse du matériau irradié (1 rad = 6,25.103 eV/g). Apres irradiation, la feuille est trempée dans une solution de soude i 1 % afin de transformer les groupes acides en carboxylates de sodium. La -feuille est utilisée en tant qu'intercalaire de deux feuilles de verre: le vitrage finalement obtenu présente une adhésion verrepolyuréthane élevée et fortement améliorée par rapport i l'adhésion sans traitement, comme montré dans l'exemple témoin 1. Les valeurs d'adhésion sont mesurées par la méthode du test de pelage qui consiste i exercer, sur une bande de 1 cm de large de la feuille de polyuréthane, une traction perpendiculaire i la surface du vitrage avec une vitesse de traction de 5 cm par minute, i une tempéra- ture de 20C. On note la force de traction moyenne. Elle est ici de 10 daN environ. EXEMPLE TEMOIN 1 La feuille de polyuréthane de l'exemple 1, non traitée selon l'invention par l'acide acrylique est assemblée sans utilisation d'un primaire avec deux feuilles de verre. L'adhésion mesurée verre-polyuréthane est très faible et in- férieure i 0,1 daN. EXEMPLE TEMOIN 2 La feuille de polyuréthane de l'exemple 1 non traitée selon l'invention par l'acide acrylique, mais avec un primaire de façon connue, i savoir du Y-aminopropyltriéthoxysilane. L'adhésion mesurée de 15 daN environ est comparable à celle obtenue avec le polyuréthane traité selon l'exemple 1. EXEMPLE 2 La feuille de polyuréthane greffée et traitée selon l'exemple 1 est utilisée en tant qu'intercalaire d'un vitrage verre-polyuréthane. polycarbonate. L'adhésion mesurée polycarbonate-polyuréthane est élevée. EXEMPLE 3 La feuille de polyuréthane greffée et traitée selon l'exemple 1 est utilisée en tant qu'intercalaire d'un vitrage feuilleté, formé de deux feuilles de polyméthacrylate de méthyle (PMMA) et de ladite couche intercalaire. La valeur d'adhésion mesurée PMMA-PU est plus élevée qu'avec la feuille de polyuréthane non traitée. EXEMPLE 4 On prépare un vitrage de la même manière que dans l'exemple 1. Sur la feuille de polyuréthane, on dépose une solution aqueu- se à 10 % d'acide acrylique, à raison de 0,5 g de solution pour 100 cm2 de surface à traiter. La feuille de polyuréthane est ensuite soumise à un rayonne- ment électronique fonctionnant sous 170 kV et 1,7 mA, en en présence d'oxygène afin d'inhiber la réaction d'homopolymérisation de l'acide acrylique. La dose absorbée est de 1 Mrad. Utilisée en tant qu'intercalaire entre deux feuilles de verre, la feuille de polyuréthane traitée montre des propriétés d'adhésion élevées. EXEMPLE 5 Sur une feuille de polyesteruréthane formée i partir d'un po- lycaprolactonediol et de diisocyanatodicyclohexylméthane, on dépose une solution aqueuse à 5 % d'acide acrylique à raison d'environ.0,5 g de solution pour 100 cm2 de surface à traiter. La feuille est soumise au même traitement que dans l'exemple 1, puis elle est assemblée aux deux feuilles de verre. L'adhésion verre-polyuréthane est améliorée par rapport à la valeur obtenue selon l'exemple témoin 3. EXEMPLE TEMOIN 3 La feuille de polyuréthane de l'exemple 5 est utilisée non traitée selon l'invention pour l'assemblage de deux feuilles de verre. L'adhésion verre-PU est plus faible qu'avec la feuille de po- lyuréthane traitée radiochimiquement. EXEMPLE 6 Une couche de polyuréthane obtenue par coulée réactive comme décrit dans la publication de brevet européen 0 133 090 d'un mélange d'un composant polyol formé de polytétraméthylineglycol de masse mole- culaire 1000, de butanediol-1,4- de polycaprolactonetriol, et d'un coma posant isocyanate formé de 3-isocyanatométhyl-3,5,5-triméthyl-cyclo- hexylisocyanate (IPDI) présentant des fonctions urées, est traitée comme dans l'exemple 1. Elle est associée i une feuille de verre. L'adhésion mesurée est am1lior&e par rapport i l'adhésion obtenue sans traitement. Le traitement selon l'invention d'une couche de polyuréthane intercalaire procure des adhésions comparables i celles obtenues avec des primaires d'adhésion, et permet le cas échéant leur suppression. REVENDICATIONS 1. Couche de polyuréthane utilisable dans les vitrages feuil- letés en tant que couche intercalaire, caractérisée en ce qu'elle comporte, greffés radiochimiquement à sa surface, des monomères et/ou des oligomères de l'acide acrylique ou de sels de cet acide acrylique. 2. Procédé de fabrication d'une couche de polyuréthane utili- sée en tant que couche intercalaire dans les vitrages feuilletés, ca- ractérisé en ce qu'on greffe de l'acide acrylique à la surface du polyuréthane par mise en présence de la couche de polyuréthane avec l'acide acrylique et greffage par action d'un bombardement d'électrons ou d'une émission de photons. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on greffe l'acide acrylique par un bombardement électronique de faible énergie. 4. Procédé selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la mise en présence de la couche de polyuréthane avec l'acide acrylique s'effectue par dépôt sur la couche de polyuréthane d'une so- lution aqueuse dont la teneur en acide acrylique est inférieure à 20 % et de préférence inférieure à 10 % en poids. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on dépose la solution aqueuse d'acide acrylique sur la couche de polyuré- thane et on soumet la couche ainsi couverte au bombardement électronique. 6. Procédé selon une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'après greffage de l'acide acrylique ou d'oligomères de cet acide à la surface de la couche de polyuréthane, on transforme les groupes acides en groupes carboxylates par action d'une base. 7. Vitrage feuilleté formé de feuilles de verre et/ou de ma- tière plastique, caractérisé en ce qu'il comporte une couche interca- laire en polyuréthane selon la revendication 1.