Brevet FR2637607A1 — publié le 19900413

La présente invention concerne un procédé pour rendre des glaces réalisées en matière plastique résistantes à l'abrasion. L'invention concerne également des glaces en matière plastique rendues résistantes à l'abrasion. On connait en particulier dans le domaine automobile, l'intérêt de réaliser des glaces transparentes en matière plastique plutôt qu'en verre pour réaliser des gains de poids et, s'agissant de glaces de projecteur, pour réaliser des formes compliquées, telles que, courbures, stries, avec une grande précision. Mais les matières plastiques utilisées, polycarbonate, polyméthymétacrylate entre autres, présentent une résistance à l'abrasion beaucoup plus faible que le verre. Aussi, pour rendre les glaces utilisables durablement, est-on obligé de prévoir un revêtement protecteur sur la surface externe de celles-ci. Le brevet FR-A-2 332 313 décrit des revêtements protecteurs résistants à l'abrasion pour surfaces de matières plastiques réalisés par polymérisation par plasma de composés organo-silanes. Le brevet-US-A-4 137 365 prévoit de traiter ensuite à l'oxygène, également par plasma, de tels revêtements, de manière à leur donner en surface une composition, et partant une dureté, s'approchant de celle de la silice. Mais, il en résulte une discontinuité dans la composition et surtout dans les caractéristiques physiques dans l'épaisseur de la glace plastique revêtue. En particulier la grande différence entre le coefficient de dilatation entre la couche durcissante du revêtement, et la matière thermo-plastique formant la glace, est la source de craquellements au niveau de l'interface lors des variations de température comme cela peut être le cas dans les glaces de projecteurs soumises habituellement à un échauffement important. Le brevet EP. 177 517 propose pour pallier cet inconvénient, un procédé permettant d'obtenir un revêtement protecteur de glace de dureté croissante de l'intérieur vers l'extérieur. Mais le procédé de ce brevet, outre qu'il est difficile à mettre en oeuvre et qu'il nécessite un soin particulier et délicat dans le dosage de la progressivité du durcissement du revêtement protecteur, nécessite pour que cette progressivité permette d'atteindre le résultat escompté, que l'épaisseur du revêtement protecteur ait une valeur importante, ce qui rend le procédé peu économique. Selon l'invention, le procédé pour rendre des glaces en matière plastique résistantes à l'abrasion est caractérisé en ce qu'il consiste à faire pénétrer la substance durcissante dans la glace, en proportion décroissante de l'extérieur vers l'intérieur de ladite glace. Avantageusement, on fait pénétrer la substance durcissante dans la glace par bombardement ionique. Le bombardement ionique est consécutif au dépôt par pulvérisation ou réaction sous vide de la substance durcissante sur la glace. Selon une variante, on fait pénétrer la substance durcissante dans la glace par l'évaporation de ladite substance assistée simultanément par le bombardement ionique. De préférence pour que le procédé donne de meilleurs résultats, la matière plastique qui compose la glace est choisie parmi le groupe formé par le polyméthylmétacrylate, ou à leurs dérivés et la substance durcissante est choisie parmi le groupe formé par la silice, alumine ou oxyde de zirconium et mélanges et - alliages de ces composants. On obtient par le procédé selon l'invention une imbrication, à la manière d'un alliage, de la substance durcissante dans la matière plastique de la glace qui décroît de l'extérieur vers l'intérieur créant une évolution progressive des caractéristiques physiques en particulier du coefficient de dilatation, ce qui permet d'obtenir une bonne tenue de la glace lors des variations de température de-toute nature. La description qui va suivre en regard des -10 dessins annexés fera mieux.comprendre comment l'invention peut être réalisée, dessins sur lesquels: - La figure 1 est une coupe longitudinale simplifiée d'un projecteur de véhicule automobile dont la glace en matière plastique est susceptible d'avoir subi le procédé conforme à l'invention; - La figure 2 est une vue frontale de la glace du projecteur de la figure 1 montrant particulièrement différentes zones munies de stries; - La figure 3 est une représentation schématique de l'installation de durcissement pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention; Les figures 4,5,6 montrent schématiquement une portion de la glace soumise aux phases successives d'un cycle de durcissement par le procédé conforme à l'invention; -- La figure 7 est une représentation schématique d'une variante de l'installation de durcissement; - La figure 8 représente schématiquement, une portion de la glace soumise à un cycle de durcissement mis en oeuvre par l'installation de la figure 7 selon une variante du procédé conforme à l'invention. Il est classique, pour les véhicules à carrosserie à formes avant fuyantes, d'utiliser des projecteurs ayant une forme s'accomodant au profil de la carrosserie, comme celui représenté sur la figure 1. Le projecteur comprend le réflecteur 1, supportant. la lampe 2, la glace avant 3 et, entre les deux, une pièce intermédiaire ou entretoise 4, donnant à la glace l'inclinaison appropriée aux formes de la carrosserie. La glace 3, comme représentée sur la figure 2, comporte sur sa face frontale interne différentes zones 3 munies de stries 3a, lesquelles sont de sections prismatiques ou non prismatiques qui font converger ou diverger les rayons lumineux émis par la lampe 2, suivant qu'on désire des concentrations de lumière dans une certaine partie du champ et des diminutions dans d'autres parties. On comprendra que l'obtention d'une telle glace en verre s'avère très difficile tant par sa forme que dans la précision des stries. Ces difficultés sont maintenant surmontées graâce à la réalisation -de ces glaces en matière plastique, auxquelles on a fait subir un traitement de durcissement tel que celui du procédé conforme à l'invention qui sera décrit ci-après. On choisi préférentiellement pour cela, des glaces dont la matière qui les compose est choisie parmi le groupe formé par le polycarbonate, polyméthylmétacrylate, ou à leurs dérivés. Une première installation pour la mise en oeuvre du procédé est représentée de manière simplifiée sur la figure 3. Elle comporte essentiellement une enceinte 10 raccordée à une pompe à vide (non représentée), un support de glaces & traiter 11, des canons à ions argon de conception connue 12 et 13 disposés dans l'enceinte, accolés à la paroi interne de celle-ci et un magnétron cylindrique 14 pour la pulvérisation de la substance durcissante sur lesdites glaces 3. Le support 11l est de manière connu constitué de plusieurs éléments 15, 16 montés en satellites et sur lesquels sont disposés les glaces 3, les surfaces à traiter vers l'extérieur. Les éléments 15, 16 tournent sur euxmêmes et autour d'un axe équidistant auxdits éléments et symbolisé par la flèche 17. Les différentes pressions devant régner dans l'enceinte au cours de la mise en oeuvre du procédé sont contrôlées par un dispositif de pression 22. L'enceinte 10 peut recevoir l'argon et au besoin de l'oxygène par une tubulure 18. Le durcissement des glaces peut se décomposer par les phrases successives suivantes: - descente en pression de la pression atmosphérique dans l'enceinte 10 à 10 - 10 mbar; -remontée en pression sous argon à 10 - 5. 10 mbar en présence de 4 à 6.10 mbar d'oxygène et pulvérisation de la substance durcissante en magnétron cylindrique 14, en RF (13,56 MHz) par exemple, pour obtenir une couche 19 de substance durcissante de 500 à 5000 A (Fig. 4); - redescente à nouveau en pression à 1 à 3.10 mbar et implantation de la couche 20 de substance durcissante par bombardement conique à 100-150 KeV. On pourra prendre comme substance durcissante, choisie parmi le groupe formé par la silice, aluminé ou oxydé de zirconium et mélanges et alliages de ces composants. Il est possible de déposer sur la glace ainsi traitée une seconde couche 21 de substance durcissante. Pour cela, on redescend en pression à 10 - 10 mbar et -z on remonte à une pression sous argon à 1 à 3.10 mbar -3 avec dopage en oxygène de 4 à 6.10 mbar de pression partielle après quoi, on pulvérise la substance durcissante pour obtenir une couche 20 de 0,5 à 54 m d'épaisseur (Fig. 6). Le cycle terminé, l'enceinte est remise à la pression atmosphérique. On prévoit la mise en oeuvre de moyens de modulation des caractéristiques des canons a ions-qui permettent de faire varier la pénétration de la substance durcissante dans la matière plastique de la glace. L'installation représentée sur la figure 7 varie de la précédente décrite précédemment en ce que le support de glace de projecteur se présente sous la forme d'un tambour rotatif 11A et l'on dispose outre des canons tf4 à ions 12A, 13A, de canons à électrons qui évaporent la substance durcissante de l'enceinte 10 de l'installation. La figure 8 montre schématiquement un cycle du durcissement des glaces plastiques obtenu par l'application dans cette dernière installation de la variante du procédé conforme à l'invention dont les phases successives sont les suivantes: - Après une descente en pression de l'enceinte, -4 _5 de la pression atmosphérique à 10 - 10 mbar, on remonte en pression sous argon à 10 - 5.10 mbar. On effectue ensuite une nouvelle descente en vide à l - 10 mbar. Simultanément, on opère l'évaporation de la substance durcissante (Si 02) que l'on bombarde aux canons à ions argon (0,5 a 5 KeV). Les masses et les vecteurs vitesse, à l'intérieur de l'enceinte, des ions argonAr et des particules de silice évaporées, étant différents, les ions argonAi-qui sont plus lourds et bien accélérés ont une énergie cinétique plus forte que les particules de silice. Il en résulte des chocs des ions contre les particules Si 02 dont les impacts font que l'énergie cinétique développée par lesdits ions est transmise aux particules de substance durcissante Si 02 qui pénètrent alors plus ou moins profondément dans l'épaisseur E de la glace plastique selon les impacts et les trajectoires qui leurs sont données. On aboutit, comme le montre les dernières vues du processus représenté sur la figure 8 au dépôt dans l'épaisseur E de la glace d'une couche de transition e dans laquelle les particules de silice sont plus ou moins espacées suivie d'une couche dure el de surface, e + el étant sensiblement égale à 0,5 à 5.Cm. La description donnée ici à titre d'exemple n'est nullement limitative mais bien au contraire des modifications pourraient être apportées à de tels procédés sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour rendre des glaces en matière plastique résistante à l'abrasion à l'aide d'une substance durcissante, caractérisé en ce qu'il consiste à faire pénétrer cette substance durcissante dans la glace, en proportion décroissante de l'extérieur vers l'intérieur de ladite glace dans le sens de son épaisseur. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à faire pénétrer la substance durcissante dans la glace par bombardement ionique. 3 - Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il consiste à déposer la substance durcissante sur la glace par pulvérisation cathodique ou réaction sous vide, avant le bombardement ionique. 4 - Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il consiste à faire pénétrer la substance durcissante dans la glace par l'évaporation de la substance durcissante assistée simultanément par le bombardement ionique. - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit bombardement ionique est réalisé au canon à ions. 6 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'évaporation de la substance durcissante est réalisée au canon à électrons. 7 - Glace en matière plastique dont la résistance à l'abrasion est obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle présente, dans au moins une tranche extérieure de son épaisseur, une imbrication de matière plastique et de substance durcissante. 8 - Glace en matière plastique selon la revendication 7, caractérisée en ce que ladite substance durcissante est, par rapport à la matière plastique de la glace, en proportion décroissante de l'extérieur vers l'intérieur de la glace. 9 - Glace selon la revendication 7, caractérisée en ce que la matière plastique qui compose la glace est choisie parmi le groupe formé par le polyméthylmétacrylate, ou à leurs dérivés et en ce que la substance durcissante'est choisie parmi le groupe formé par la-silice, alumine ou oxyde de zirconium et mélanges et alliages de ces composants. 10 - Glace selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce qu'une deuxième couche de substance durcissante est rapportée sur la première.