Brevet FR2797215A1 — publié le 20010209

A Produit extrudé, multicouche et transparent, comprenant une couche en polycarbonate L'invention concerne un produit extrudé, multicouche et transparent, comprenant une couche en polycarbonate. Par produit extrudé, on entend dans l'ensemble de ce texte un produit pouvant avoir la forme d'une feuille, obtenue par coextrusion-calandrage ou coextrusionsoufflage, ou bien la forme d'un profilé, ou d'un tube ou d'un jonc, obtenu par coextrusion. Il est bien connu que le polycarbonate est un polymère qui, à l'état amorphe, a une excellente transparence, de l'ordre de 82 à 84 % de celle atteinte avec le polyméthacrylate de méthyle. Mais le polycarbonate est très sensible à la rayure, aux solvants et aux composés organiques gras. Afin de protéger le polycarbonate sans en affecter la transparence, il est connu d'y appliquer un vernis de protection. Mais cette opération supplémentaire, après la transformation du polycarbonate en un produit semi-fini, conduit à un produit final onéreux. La présente invention a pour objectif de pallier ces inconvénients, au moyen d'un produit multicouche transparent, comprenant une couche transparente en polycarbonate. Plus précisément, l'invention a pour objet un produit multicouche transparent, obtenu par coextrusion, et caractérisé en ce qu'il comprend au moins trois couches superposées et fixées entre elles, qui sont successivement: - une couche transparente en polycarbonate, - une couche intermédiaire transparente en une matière adhésive, - et une couche transparente en une matière thermoplastique choisie dans le groupe constitué par le -2- polyamide 10, le polyamide 11, le polyamide 12, le polyamide 13, ou un mélange desdits polyamides. De façon surprenante, le produit extrudé, multicouche et transparent, selon l'invention possède une transparence au moins égale à celle du polycarbonate, qui est maintenue à long terme, sous réserve de respecter des conditions normales d'utilisation de ce produit. Pour fabriquer un produit extrudé, multicouche et transparent, le déposant a été confronté à de multiples difficultés pour atteindre simultanément une adhérence satisfaisante entre les couches, une excellente transparence et un aspect de surface satisfaisant. Dans le IS cadre de l'invention, ces difficultés ont été surmontées grâce à la sélection et la combinaison des matières premières appropriées précitées et la sélection d'un procédé de fabrication, en l'occurrence l'extrusion. Avantageusement, le produit extrudé, multicouche et transparent, possède une épaisseur totale au moins égale ou supérieure à 200 pm, de préférence, au moins égale ou supérieure à 400 pm, encore mieux au moins égale ou supérieure à 500 pm. De préférence, la couche transparente fixée à la couche transparente en polycarbonate est formée de polyamide 11 ou de polyamide 12 ou bien encore d'un mélange de ces deux polyamides. La couche intermédiaire transparente en une matière adhésive a une épaisseur à une valeur qui varie de préférence de 20 pm à 50 pm, encore mieux d'environ 30 pm à environ 40 pm. De préférence, la matière adhésive constituant la couche intermédiaire a un indice de fluidité (M.F.I.), défini par -3 - la norme ASTM D-1238 (190 C), variant de 0,5 à 7 g en 10 minutes, encore mieux de 1 à 4 g en 10 minutes. De préférence, la matière adhésive constituant la couche intermédiaire a une température de fusion, définie par la norme ASTM D-3418 DSC, supérieure ou égale à 100 C, encore mieux qui varie de 100 C à 170 C. La matière adhésive constituant la couche intermédiaire est thermofusible et peut être choisie notamment parmi les composés adhésifs suivants: les copolymères d'éthylène et/ou de propylène avec au moins un comonomère polaire choisis parmi les familles de comonomères suivantes: - les monomères présentant une insaturation éthylène et au moins un groupe carboxylique, éventuellement estérifié, tel que l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, l'acide crotonique, l'anhydride maléique; - les esters vinyliques, tels que l'acétate de vinyle, le propionate de vinyle, le butyrate de vinyle; - les esters d'alkyle ou d'hydroxyalkyle en C1 à C8, d'acides carboxyliques insaturés, tels que l'acrylate de méthyle, l'acrylate d'éthyle, l'acrylate d'hydroxyéthyle, le méthacrylate de méthyle, le méthacrylate d'éthyle. Les copolymères précités peuvent également être modifiés par greffage au moyen, par exemple, d'acide acrylique ou d'anhydride maléique ou d'un autre monomère fonctionnel. Les meilleurs résultats en terme de transparence et d'adhérence ont été atteints quand la matière adhésive est à base de copolymère d'éthylène et d'anhydride maléique et/ou de copolymère de propylène et d'anhydride maléique. -4 - Les meilleurs résultats en terme de transparence et d'adhérence ont été obtenus lorsque la couche intermédiaire transparente en matière adhésive a une épaisseur de l'ordre de 30 à 40 pm, et est constituée de copolymère d'éthylène et d'anhydride maléique ou de copolymère de propylène et d'anhydride maléique, ces copolymères ayant une température de fusion (ASTM D-3418 DSC) variant de 100 à 170 C et un indice de fluidité (M.F.I: ASTM D-1238 (190 C) variant de 1 à 4 g en 10 minutes. Les produits extrudés comprenant une telle couche intermédiaire ont en effet atteint un niveau de transparence au moins égal à celui du polycarbonate et un niveau d'adhérence élevé supérieur à 10 Newton (NEF T 580001), et généralement compris entre 20 et 70 Newton. La présente invention n'est, bien entendu, pas limitée aux produits extrudés transparents à trois couches. Les produits extrudés, multicouches et transparents, selon la présente invention peuvent comprendre plus de trois couches superposées et fixées entre elles. Ainsi, entrent dans le domaine de l'invention des produits extrudés, transparents comprenant cinq couches transparentes superposées et fixées entre elles dans l'ordre suivant: couche de polyamide/couche en matière adhésive/couche en polycarbonate/couche en matière adhésive/couche de polyamide. Lorsque le produit extrudé selon la présente invention est une feuille multicouche transparente, elle peut être obtenue par un procédé de coextrusion-calandrage ou un procédé de coextrusion-soufflage. Par exemple, la fabrication d'une feuille transparente à trois couches, qui sont une couche en polycarbonate, une couche en une matière adhésive et une couche en polyamide, par extrusion-calandrage, comprend les principales étapes suivantes: -5 - a) le chargement des trois matières premières (polycarbonate, matière adhésive et polyamide) de façon séparée dans trois trémies indépendantes pour le dosage de chaque matière, b) coextrusion de chaque matière première simultanément respectivement dans une extrudeuse monovis, la coextrusion exigeant, dans le cas d'un tricouche, trois extrudeuses monovis, c) distribution des flux de matière première fondue dans une filière plate, permettant d'obtenir un produit intermédiaire multicouche, la couche centrale étant formée de la matière adhésive, d) calandrage et conjointement refroidissement du produit intermédiaire multicouche pour obtenir la feuille tricouche transparente conforme à la présente invention. Finalement, la feuille multicouche transparente selon l'invention peut être transformée pour lui donner des formes variées, par exemple par thermoformage, ou surmoulage ou découpe. Lorsque le produit extrudé selon la présente invention est un profilé, ou un tube ou un jonc, le procédé de fabrication comprend les principales étapes suivantes (pour un tricouche): a) le chargement des trois matières premières séparément dans des trémies indépendantes pour le dosage de chaque matière, b) coextrusion de chaque matière première simultanément, respectivement dans une extrudeuse monovis, la coextrusion exigeant, en conséquence, trois extrudeuses monovis dans le cas d'un tricouche, -6- c) distribution des flux de matière première dans une filière permettant d'obtenir un profilé (ou un tube, ou un jonc) multicouche, la couche intermédiaire étant formée de la matière adhésive, d) passage du profilé (ou tube, ou jonc) multicouche en sortie de la filière dans un conformateur (cet appareil est également connu sous le vocable de "calibreur refroidisseur"), e) éventuellement, transformation du profilé (ou tube, ou jonc) extrudé, multicouche et transparent, obtenue, par exemple par découpe, cintrage, etc. Le produit extrudé, multicouche et transparent, selon l'invention est utile dans de nombreux domaines techniques, tels que: - le secteur automobile, par exemple pour la protection des optiques de phare ou la décoration de l'habitacle d'un véhicule, - le secteur du bâtiment, par exemple en tant que vitres, - le secteur de la lunetterie, par exemple visières de casques, - le secteur du sport, par exemple en tant que décoraticn de la surface supérieure des skis, - le secteur de l'ameublement, - le secteur de l'électroménager, par exemple pour la décoration de l'enveloppe protectrice des organes d'un mécanisme d'appareils électroménagers, - etc. -7 - Un mode de réalisation particulier est ci-après donné à titre d'exemple. Cet exemple, non limitatif de la présente invention, décrit la fabrication d'une feuille multicouche et transparente, d'épaisseur totale de l'ordre de 630 pirm, par coextrusion-calandrage. Les matières premières utilisées sont les suivantes: - du polycarbonate, sous la forme de granulés, convenant à la fabrication d'une couche transparente, de préférence étuvé pour éliminer les traces d'humidité, du polyamide 11 ou 12, sous la forme de granulés, de préférence étuvé pour éliminer les traces d'humidité, - de la matière adhésive, sous la forme de granulés, à base de copolymère d'éthylène et d'anhydride maléique ou à base de copolymère de propylène et d'anhydride maléique, cette matière adhésive présentant un indice de fluidité (M.F.I.: ASTM D- 1238 - 190 C) variant de 1 à 4 g en 10 minutes et une température de fusion variant de 100 à 170 C. Les quantités de matières premières utilisées sont adaptées pour préparer une feuille transparente comprenant trois couches transparentes superposées et fixées entre elles, qui sont: - une couche externe en polycarbonate, de 300 pm d'épaisseur, - une couche centrale en matière adhésive, de 30 à 40 pm d'épaisseur, - une couche externe en polyamide 11 ou 12, de 300 pm d'épaisseur. Chaque matière première est chargée séparément dans une trémie, pesée puis introduite dans une extrudeuse monovis. -8- Les températures de l'extrudeuse prévue pour le polycarbonate et de celle prévue pour le polyamide 11 ou 12, varient de 220 à 250 C, tandis que la température de l'extrudeuse prévue pour la matière adhésive est inférieure aux valeurs précitées. La température de la filière plate, permettant de transformer les flux de matières premières fondues en un produit intermédiaire tricouche, est d'environ 220 C. En sortie de filière, le produit intermédiaire tricouche est calandré, entre des cylindres de calandrage chauffés à une température comprise entre 80 et 120 C. Enfin, la feuille tricouche, transparente obtenue est refroidie à l'air puis stockée. La transparence de cette feuille tricouche est au moins égale à celle du polycarbonate transparent. L'adhérence des couches entre elles de la feuille tricouche, transparente a été évaluée selon les conditions énoncées dans la norme NF T 58001. La feuille multicouche, transparente de cet exemple a permis d'atteindre un niveau d'adhérence extrêmement élevé, puisque qu'une force de 70 Newton a été nécessaire pour provoquer une rupture entre les couches en polycarbonate et en polyamide (11 ou 12). -9- REVENDICATIONS 1. Produit extrudé, multicouche et transparent, caractérisé en ce qu'il comprend au moins trois couches superposées et fixées entre elles, qui sont successivement: -une couche transparente en polycarbonate, -une couche intermédiaire transparente en une matière adhésive, -et une couche transparente en une matière thermoplastique choisie dans le groupe constitué par le polyamide 10, le polyamide 11, le polyamide 12, le polyamide 13, ou un mélange desdits polyamides. 2. Produit extrudé, multicouche et transparent, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on choisit le polyamide 11, ou le polyamide 12 ou un mélange de ces deux polyamides pour préparer la couche transparente en une matière thermoplastique. 3. Produit extrudé, multicouche et transparent, selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche intermédiaire varie de pm à 50 pm. 4. Produit extrudé, multicouche et transparent, selcn la revendication 3, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche intermédiaire est de l'ordre de 30 à environ 40 pm. 5. Produit extrudé, multicouche et transparent, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'indice de fluidité (MFI: ASTM D-1238 - f90 C) de la matière adhésive varie de 0,5 à 7 g en 10 minutes. - 10 - 6. Produit extrudé, multicouche et transparent, selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'indice de fluidité (MFI: ASTM D-1238 - 190 C) de la matière adhésive varie de 1 à 4 g en 10 minutes. 7. Produit extrudé, multicouche et transparent, selon la revendication 1, 5 ou 6, caractérisé en ce que la température de fusion de la matière adhésive est supérieure ou égale à 100 C. 8. Produit extrudé, multicouche et transparent, selon la revendication 7, caractérisé en ce que la température de fusion de la matière adhésive varie S15 de 100 C à 170 C. 9. Produit extrudé, multicouche et transparent, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière adhésive est choisie parmi les polymères suivants: les copolymères d'éthylène et d'acrylate modifié anhydride maléique; les copolymères d'éthylène et d'anhydride maléique; les copolymères de propylène et d'anhydride maléique. 10. Produit extrudé, multicouche et transparent, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche intermédiaire transparente en matière adhésive a une épaisseur de l'ordre de 30 à 40 pm, et est constituée de copolymère d'éthylène et d'anhydride maléique et/ou de copolymère de propylène et d'anhydride maléique, ces copolymères ayant une température de fusion (ASTM D-3418 DSC) variant de à 170 C et un indice de fluidité (MFI: ASTM D- 1238 - 190 C) variant de 1 à 4 g en 10 minutes. 11. Feuille multicouche et transparente, obtenue par coextrusioncalandrage, ayant une épaisseur totale -I I égale ou supérieure à 200 pm, caractérisée en ce que cette feuille correspond au produit extrudé défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 10. 12. Feuille multicouche et transparente, obtenue par coextrusionsoufflage, caractérisée en ce que cette feuille correspond au produit extrudé défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 10. 13. Profilé, tube ou jonc, multicouche et transparent, obtenu par coextrusion, caractérisé en ce que le profilé, le tube ou le jonc correspond au produit extrudé défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 10.