Brevet FR2805488A1 — publié le 20010831

PROCEDE DE FABRICATION DE PIECES OPTIQUES POUR DISPOSITIFS D'ECLAIRAGE OU DE SIGNALISATION DE VEHICULES AUTOMOBILES La présente invention concerne le domaine de la fabrication de pièces optiques pour l'éclairage ou la signalisation de véhicules automobiles, ainsi que pour l'éclairage en général (domestique, industriel, urbain, etc.). De manière plus précise, la présente invention concerne un procédé de fabrication de telles pièces optiques par injection, en une seule étape, dans un moule, d'une composition po- lo lymère à l'état fondu. Pour la fabrication de pièces optiques ou de pièces d'aspect, telles que des miroirs ou des masques, etc., on utilise pour la mise en oeuvre de tels procédés des polymères thermo- plastiques ou thermodurcissables. D'une manière générale, les pièces obtenues par la mise en oeuvre de l'un de ces pro- 1 5 cédés connus présentent de nombreux inconvénients. En particulier, selon le procédé d'injec- tion mis en oeuvre et la composition polymère utilisée, on observe le plus souvent un effet de dégazage du polymère constitutif de ces pièces et/ou des additifs utilisés. Les vapeurs de dégazage se condensent ensuite sur les parties les plus froides des dif- férentes pièces optiques d'éclairage, de réflexion ou de transmission de la lumière. Par exem- 2o ple, dans les projecteurs, les vapeurs de dégazage issues des miroirs réalisés par injection de résines polymères vont se condenser sur les glaces de ces projecteurs. Cette condensation produit, à la surface de ces pièces, un ternissement ou une irisation, tout à fait indésirable aus- si bien en ce qui concerne l'esthétique du projecteur que ses performances photométriques. Ce phénomène est souvent appelé selon la terminologie anglo-saxonne " fogging ". Corrélativement, le dégazage s'accompagne de la migration vers l'extérieur des pro- duits volatils, par exemple des additifs, et d'une dégradation du polymère principal, ce qui implique un vieillissement prématuré des pièces et la diminution de la résistance mécanique de celles-ci. Pour améliorer les propriétés mécaniques des pièces obtenues. ces polymères sont gé- néralement chargés, par exemple avec des charges minérales et/ou des charges fibreuses telles que des fibres de verre. Mais l'état de surface ou l'aspect des pièces ainsi obtenues n'est pas satisfaisant, notamment en ce qui concerne leur brillance, en particulier pour une utilisation de ces pièces en tant que miroirs. - 2 -2805488 Pour renmédier à ce type d'inconvénients, il est nécessaire d'avoir recours à des techni- ques relativement complexes telles que la technique d'injection/moulage " bi-natière ", par laquelle on injecte successivement une matière thermoplastique pour former une peau ayant de bonnes propriétés de surface, puis une matière thermodurcissable ou thermoplastique char- gée pour former une âme ayant de bonnes propriétés mécaniques (voirt par exemple les bre- vets français FR-A-2 758 128 et FR-A-2 643 849). Une autre solution consiste à améliorer l'état de surface de pièces injectées avec cer- tains thermoplastiques chargés, par mélange d'une faible quantité (10 à 15%7o en poids) de po- lytéréphtalate d'éthylène à ces thermoplastiques. On connaît par exemple du document EP-B-0 630 955 une composition de résine po- lyester contenant des charges, notamment des charges d'aluminium, et du document EP-A-0 947 763 un réflecteur qui nécessite une couche de matériau polyimide ou polyamide aromati- que déposée sous vide, dans le but d'améliorer les propriétés réfléchissantes. D'autres fornmu- lations sont disponibles sur le marché et contiennent des additifs liquides ou en solution (à la température ambiante), ou des composants solides, mais dont la tension de vapeur à la tempé- rature d'utilisation engendre un problème de dégazage avec condensation dans les zones les plus froides. On connaît également pour une utilisation dans le domaine de l'éclairage des copo- lyesters aromatiques du type polymère à cristal liquide (LCP ou Liquid Crystal Polyrner) qui contiennent des charges minérales permettant d'améliorer leurs propriétés mécaniques du produit fini. Cependant, les différentes qualités de LCP contenant des charges et disponibles sur le marché ne permettent pas d'obtenir les mêmes performances en réflexion qu'un réflec- teur réalisé par exemple en un matériau thermodurcissable, tel qu'un BMC (Bulk Moulding Compound ou Thermodur) ou une résine époxyde, ou en métal (tôle ou alliage) muni d'un vernis avant métallisation, ou encore en un thermoplastique amorphe sans charge, par exem- ple en Polyether imide (PEI), en Poly carbonate (PC), en Polyether Sulfone (PES), tout en ayant les propriétés mécaniques et thermiques requises dans ce type d'application. Encore une autre solution pour améliorer l'état de surface de certains polymères char- gés consiste à déposer sur les surfaces à protéger un vernis ou une couche de préparation (dé- 3o pôt de polymère sous vide) avant d'appliquer une couche métallique réfléchissante. Une telle couche de préparation, constituée d'un vernis, est connue dans la technique sous le nom de les phénomènes de dégazage de la matrice polymère. - 3- 2805488 La présente invention se place dans ce contexte et elle a pour but de proposer un pro- cédé de réalisation de pièces optiques - ne subissant pas le phénomène de dégazage, ou un très faible dégazage, - dont l'état de surface ne nécessite pas de couche de préparation avant la métallisation leur conférant par exemple un pouvoir réfléchissant élevé, - ces pièces optiques ayant par ailleurs les propriétés mécaniques désirées. La présente invention a donc pour objet un procédé de fabrication de pièces optiques pour dispositifs d'éclairage ou de signalisation de véhicules automobiles, par injection en une seule étape dans un moule d'une composition polymère, comportant les étapes suivantes - on chauffe la composition polymère pour qu'elle atteigne une première température pré- déterminée d'injection à laquelle elle est à l'état fondu, - on injecte la composition polymère dans une empreinte formée entre des parois d'un moule, - on refroidit les parois du moule à une deuxième température prédéterminée de refrioidis- sement, - on éjecte la pièce moulée et refroidie. Selon la présente invention, ce but est atteint par le fait que la composition polymère est une résine polyester polymère à cristal liquide (LCP) et qu'elle est essentiellement exempte de charges et d'additifs. Selon un mode de réalisation, la première température prédéterminée d'injection est comprise entre 320 C et 360 C. De préférence, la deuxième température prédéterminée de refrioidissement est com- prise entre 150 C et 250 C. Dans ce cas, il est avantageux que la deuxième température prédéterminée de refroi- dissement soit voisine de 220 C. Le procédé selon la présente invention permet, directement après l'étape d'éjection de la pièce moulée et refroidie, de procéder à l'étape supplémentaire de métallisation d'une sur- face de la pièce. Une telle métallisation peut être réalisée par une évaporation sous vide, par une pulvé- risation cathodique, ou par une électrolyse. Dans ce dernier cas, l'électrolyse peut comporter une attaque chimique suivie d'une activation, puis d'un dépôt chimique d'une couche de mé- tallisation, puis d'un dépôt électrolytique d'une ou plusieurs couches de métallisation. D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clai- renient de la description qui va maintenant être faite d'un exemple de réalisation donné à titre - 4- 2805488 non limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels: la Figure unique représente schématiquement en coupe longitudinale un exemple d'installation d'injection, pressage et moulage, pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention. On a représenté sur la Figure unique une installation I d'injection, pressage et mou- lage comprenant un cylindre d'injection 4, un moule 6 et une trémie 8. Le cylindre d'injection 4 comporte principalement un fourreau 10, une vis sans fin 12, des moyens de chauffage 14 et une buse 16. Une composition polymère à cristal liquide LCP, par exemple disponible dans le commerce sous l'appellation " ", essentiellement exempte de charges, minérales ou fibreuses, et d'additifs, est introduite dans la trémie 8 sous forme de granulés, et s'écoule de la trémie 8 dans le fourreau 10, puis est entraînée dans celui-ci grâce à la vis 12. La composition est acheminée dans le fourreau 10 en direction du moule 6. Grâce aux moyens de chauffage 14, disposés sur les parois du fourreau 10, la composition est chauffée et portée à l'état fondu, c'est à dire liquide ou pâteux. L'expression "essentiellement exempte de charges " signifie que la composition ne comporte pas de charges, ou en comporte dans une proportion très fl'aible, et en tout cas infé- rieure à I % en poids. Le moule comporte un poinçon 18 et une matrice 20. Le poinçon 18 et la matrice 20 sont assemblés de manière à ménager, dans une position particulière et précisément définie, 2o un espace entre eux définissant une empreinte de moulage 22. Si la matrice 20 est fixe, le poinçon 18 est mobile et inversement. Plus précisément, le poinçon 18 délimite l'empreinte 22 par une face convexe de moulage 24, et la matrice 20 dé- limite l'empreinte 22 par une face concave de moulage (26). Au cours d'une étape de remplissage, la composition à l'état fondu est injectée par la buse 16 dans l'empreinte 22. Conformément au procédé selon la présente invention, la tempé- rature d'injection au niveau du fourreau est comprise entre 320 C et 360 C. Vient ensuite une étape de refroidissement, pendant laquelle la température de la pièce se rapproche de celle du moule qui est refroidi par un agent réfrigérant à proximité de l'empreinte 22. Selon la présente invention. la température du moule est comprise entre 150 C et 250 C. De préférence, la 3) température du moule est voisine de 220 C. La pièce moulée et refroidie est alors suffisaim- ment rigide pour résister aux efforts de l'éjection, qui peuvent alors intervenir. Ces conditions de transformation sont telles qu'elles permettent d'avoir une fine peau en résine de polymère à cristal liquide avec un très bon état de surface. Comme on peut le voir sur la Figure unique, les pièces fabriquées, par exemple des réflecteurs, ont une épaisseur faible par rapport à leur longueur et/ou leur largeur. Typique- ment. l'épaisseur de telles pièces est inférieure au millimètre. Une fois éjectée, la pièce ainsi fabriquée peut être directement métallisée de façon à avoir les propriétés réflectrices voulues, sans qu'il soit besoin de déposer de couche de prépa- ration, telle qu'un " primer " ou une couche polymère déposée sous vide ou par un autre trai- temnent. Une telle métallisation peut être réalisée selon l'une des technologies utilisées dans la technique, comme par exemple une métallisation par évaporation sous vide, une métallisation I( par pulvérisation cathodique ou une métallisation par électrolyse (par exemple chromage). La métallisation par électrolyse peut comprendre une attaque chimique avec un bain acide, suivie d'une activation, puis d'un dépôt chimique d'une couche de métallisation, puis d'un dépôt électrolytique d'une ou plusieurs couches de métallisation. Les pièces obtenues selon le procédé qui vient d'être décrit étant essentiellement exemptes de charges et d'additifs, aucun phénomène de dégazage ne se produit lors de l'utilisation de ces pièces dans les conditions sévères régnant dans un dispositif d'éclairage. Les pièces obtenues ont les propriétés mécaniques voulues, et leur état de surface est tel qu'il ne requiert aucune couche de préparation préalable à une métallisation. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été décrit, mais elle est susceptible au contraire de recevoir de nombreuses variantes qui rentrent dans son cadre. C'est ainsi par exemple que la composition polymière de départ peut coim- prendre de très faibles doses d'un agent ignifugeant, qui n'est pas considéré commoe une charge ou un additif au sens de la présente invention. -6- 2805488 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de pièces optiques pour dispositifs d'éclairage ou de signali- sation de véhicules automobiles, par injection en une seule étape dans un moule d'une com- position polymère, comportant les étapes suivantes: - on chauffe la composition polymère pour qu'elle atteigne une première température pré- déterminée d'injection à laquelle elle est à l'état fondu, - on injecte la composition polymère dans une empreinte (22) formée entre des parois (24. 26) d'un moule, IO - on refroidit les parois (24, 26) du moule à une deuxième température prédéterminée de refroidissement, - on éjecte la pièce moulée et refroidie, le procédé étant caractérisé en ce que la composition polymère est une résine polyesther po- lymère à cristal liquide (LCP) et en ce qu'elle est essentiellement exempte de charges et d'additifs. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première température pré- déterminée d'injection est comprise entre 320 C et 360 C. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième température prédéterminée de refroidissement est comprise entre 150 C et 250 C. 2) 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la deuxième température prédéterminée de refroidissement est voisine de 220 C. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte. cli- rectement après l'étape d'éjection de la pièce moulée et refroidie, l'étape supplémentaire de métallisation d'une surface de la pièce. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape de métallisation est réalisée par une évaporation sous vide. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape de métallisation est réalisée par une pulvérisation cathodique. 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape de métallisation est réalisée par une électrolyse. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'électrolyse comporte une attaque chimique suivie d'une activation, puis d'un dépôt chimique d'une couche de métalli- sation, puis d'un dépôt électrolytique d'une ou plusieurs couches de métallisation. - 7- 2805488 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. caractérisé en ce que la composition polymère est une résine polyester polymère a cristal liquide (LCP) com- portant une proportion inférieure à 1% en poids de charges minérales ou fibreuses ou d'additifs.