Brevet FR3035179A1 — publié le 20161021

-1 - Glace pour projecteur lumineux de véhicule automobile munie d'un revêtement de protection La présente invention concerne le domaine technique des projecteurs lumineux de véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention concerne une glace pour 5 projecteur lumineux de véhicule automobile. Un véhicule automobile comprend généralement des projecteurs lumineux formant divers feux d'éclairage ou de signalisation. Un projecteur lumineux comporte notamment une source de lumière, émettant un faisceau lumineux, et divers éléments optiques. Afin de protéger les éléments d'un projecteur lumineux à l'égard des 10 contraintes extérieures diverses, par exemple mécaniques ou météorologiques, il est connu d'équiper le projecteur lumineux d'une glace de protection, transparente au faisceau lumineux. Toutefois, cette glace n'apporte pas d'étanchéité complète à l'humidité. En effet, la glace n'empêche pas l'air, notamment l'air humide, de s'infiltrer dans le projecteur 15 lumineux. L'eau contenue dans l'air est ainsi susceptible de former des gouttes de condensation sur une surface interne de la glace, c'est-à-dire à l'intérieur du projecteur lumineux. Ces gouttes de condensation gênent localement le passage du faisceau lumineux à travers la glace, et réduisent ainsi la performance du feu. En coulant le long de la surface, les gouttes de condensation peuvent également y laisser des traces qui, 20 en plus d'être inesthétiques, réduisent également la performance du feu. De plus, ces gouttes absorbent une partie de l'énergie transportée par le faisceau lumineux, ce qui engendre une baisse de l'efficacité du feu. Pour pallier ce problème, il est connu de revêtir la surface interne de la glace avec un matériau hydrophile. On connait ainsi dans l'état de la technique une glace pour 25 projecteur lumineux de véhicule automobile comportant une surface interne recouverte au moins partiellement d'un revêtement hydrophile. Un tel revêtement a pour fonction de répartir la goutte de condensation sur toute la surface interne de la glace, de manière à ce que la goutte prenne la forme d'une couche d'eau d'épaisseur quasiment uniforme. Mais lorsque l'air est trop humide, le revêtement finit par saturer. Des 30 goulettes se forment alors et coulent le long de la surface interne de la glace, ce qui engendre les inconvénients évoqués plus haut. Par ailleurs, des problèmes de givrage surviennent lorsque la glace est à une température inférieure à 0°C et en contact d'air humide. L'eau contenue dans l'air se condense sur la surface interne de la glace, et est susceptible de geler, ce qui réduit 3035179 - 2 - davantage l'efficacité du feu. Une solution est de chauffer la glace à une température supérieure à 0°C, mais ceci engendre un surplus de consommation d'énergie et un délai d'attente pendant lequel on doit laisser la glace chauffer. Un but de l'invention est d'empêcher ou au moins de limiter la formation de gouttes 5 de condensation ou de givre sur une glace de projecteur lumineux pour véhicule automobile. A cet effet, on prévoit selon l'invention une glace pour projecteur lumineux de véhicule automobile comportant une surface dite interne recouverte au moins 10 partiellement d'un revêtement, caractérisée en ce que le revêtement comporte au moins une couche comprenant au moins un premier matériau hydrophile, le premier matériau hydrophile étant au moins partiellement fonctionnalisé avec des molécules hydrophobes. Ainsi, seules des petites gouttelettes de condensation peuvent se former sur le 15 premier matériau hydrophile fonctionnalisé par des molécules hydrophobes du revêtement, car les gouttes de taille plus importante se fractionnent ou coulent par gravité et ruissellent vers le bas du projecteur lumineux, du fait de l'hydrophobie des molécules hydrophobes. Les parties hydrophiles du revêtement absorbent les gouttelettes et répartissent l'eau de ces gouttelettes sur toute la surface hydrophile du 20 revêtement de manière connue en soi. On comprend ainsi qu'une grande partie de l'eau est évacuée par le matériau fonctionnalisé, les gouttelettes résiduelles étant absorbées et réparties sur toute la surface hydrophile du revêtement. On empêche aussi les saturations locales en eau. Avantageusement, le revêtement comporte au moins une bicouche comportant la 25 couche comprenant ledit premier matériau hydrophile et une autre couche comprenant au moins un deuxième matériau hydrophile. On augmente ainsi la quantité d'eau que peut accumuler le revêtement avant qu'il ne soit saturé en eau. Avantageusement, les premier et deuxième matériaux hydrophiles sont des 30 polymères. Avantageusement, les premier et deuxième matériaux hydrophiles sont différents. Avantageusement, le deuxième matériau hydrophile est au moins partiellement fonctionnalisé avec des molécules hydrophobes. Le fait que le premier matériau hydrophile, respectivement le deuxième matériau 35 hydrophile, soit au moins partiellement fonctionnalisé avec des molécules hydrophobes signifie qu'au moins une chaîne latérale du polymère formant le premier matériau hydrophile, respectivement le deuxième matériau hydrophile, a été fonctionnalisée par 3035179 - 3 - au moins une molécule hydrophobe. Selon une variante de réalisation, toutes les chaines latérales du polymère formant le premier matériau hydrophile sont fonctionnalisées par des molécules hydrophobes. De préférence, le revêtement comporte une superposition de plusieurs bicouches. On augmente ainsi la quantité d'eau que peut accumuler le revêtement avant qu'il ne soit saturé en eau. Avantageusement, le revêtement est stabilisé par réticulation entre les premier et deuxième matériaux hydrophiles. Avantageusement, le revêtement comporte entre 25 et 35 bicouches, identiques ou 10 différentes, et forme un film déposé sur la glace. Ce nombre de bicouches permet d'obtenir un bon compromis entre la tenue mécanique du revêtement, dont la longévité diminue lorsque le nombre de couches ou de bicouches augmente, et la quantité d'eau que peut accumuler le revêtement avant qu'il ne soit saturé en eau, cette quantité augmentant avec le nombre de couches ou de 15 bicouches. De préférence, le premier matériau hydrophile comprend de l'acide polyacrylique (PAA) et le deuxième matériau hydrophile comprend de l'alcool polyvinylique (PVA). Une bicouche comprenant ces matériaux présente une grande quantité de groupements hydroxyles et de groupements d'acide carboxylique libres qui facilitent 20 des réactions chimiques et thermiques. En l'espèce, ces matériaux peuvent faciliter le greffage de radicaux hydrophobes. Avantageusement, dans chaque bicouche, la couche la plus proche de la surface interne de la glace contient du PAA et l'autre couche contient du PVA. Avantageusement, le matériau hydrophile ou au moins l'un des matériaux 25 hydrophiles est fonctionnalisé par greffage, notamment par voie chimique, d'un radical comportant des groupements hydrophobes. Avantageusement, les molécules hydrophobes comprennent du polyéthylène glycol (PEG). De préférence, les molécules hydrophobes comprennent du polyéthylène glycol 30 méthyl éther. Ce matériau réagit aisément avec les groupements libres que présentent les bicouches comprenant du PAA et du PVA. Avantageusement, le matériau hydrophile ou au moins l'un parmi les premier et deuxième matériaux hydrophiles est un matériau super hydrophile. 35 Le revêtement est ainsi apte à mieux répartir l'eau dans le revêtement, de manière à éviter des saturations locales en eau. Avantageusement, le matériau hydrophile de la couche la plus éloignée de la 3035179 - 4 - surface interne de la glace est fonctionnalisé par les molécules hydrophobes. Ainsi, les gouttes de taille importante peuvent être évacuées par gravité ou fractionnées dès qu'elles entrent en contact avec le revêtement, sans qu'elles aient besoin de pénétrer par diffusion dans les couches internes du revêtement. On s'assure 5 de la sorte que des grandes quantités d'eau ne peuvent pas rapidement pénétrer dans le revêtement. Avantageusement, plusieurs des couches du revêtement sont fonctionnalisées par les molécules hydrophobes. On améliore ainsi la capacité du revêtement à évacuer l'eau. On prévoit également selon l'invention un projecteur lumineux de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte une glace telle que décrite précédemment. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un projecteur lumineux de véhicule automobile selon l'invention, et - la figure 2 est un schéma d'une glace du projecteur lumineux de la figure 1 selon l'invention. On a illustré en figure 1 un projecteur lumineux 2 pour véhicule automobile. Ce projecteur lumineux 2 comprend un boîtier 4 qui contient des sources de lumière 6 et des moyens optiques de projection 8, par exemple formés par une lentille de projection. Le boîtier 4 est fermé à une de ses extrémités par une glace de protection 10 destinée à protéger les éléments du projecteur lumineux 2 des contraintes extérieures, telles que les contraintes météorologiques, tout en permettant le passage de la lumière vers l'extérieur du projecteur lumineux 2. De ce fait, la glace 10 est transparente à la lumière qu'elle reçoit, émise par les sources de lumière 6. La glace 10 est par exemple réalisée dans matériau choisi parmi le silicone, le polycarbonate (PC), le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) et un verre. Le projecteur lumineux 2 fonctionne de la manière suivante. Les sources de lumière 6 émettent de la lumière vers la lentille de projection 8, qui projette la lumière en direction de la glace 10, éventuellement en passant au préalable par un système d'imagerie (non représenté). La lumière passe alors au travers de la glace 10 et illumine la scène devant le véhicule. Comme cela est visible sur la figure 1, la glace 10 comporte une surface dite interne 35 11, formant une partie d'une surface interne du projecteur lumineux 2, recouverte au moins partiellement d'un revêtement 12. La glace 10 munie de ce revêtement 12 est illustrée plus en détails sur la figure 2. 3035179 - 5 - Le revêtement 12 comporte au moins une couche comprenant au moins un premier matériau hydrophile. En l'espèce, le revêtement 12 est multicouche et comporte une superposition de plusieurs bicouches 13, chaque bicouche 13 étant formée par la superposition d'une première couche 14 comprenant le premier matériau hydrophile et 5 d'une deuxième couche 16 comprenant un deuxième matériau hydrophile. Les premier et deuxième matériaux hydrophiles sont différents. Les bicouches 13 sont destinées à absorber l'eau infiltrée dans le projecteur lumineux 2, par exemple à cause de l'air humide qui a pu pénétrer à l'intérieur du projecteur lumineux 2 qui n'est pas parfaitement étanche. Lorsqu'une gouttelette d'eau 10 entre en contact avec une couche hydrophile, la gouttelette est absorbée par la couche, qui l'étale alors sur toute la surface de la couche. Cela permet de répartir l'eau de la gouttelette sur une grande surface. Cela est avantageux car des accumulations locales d'eau peuvent former obstacle à la lumière passant à travers la glace 10. La quantité d'eau que peut accumuler le revêtement 12 avant qu'il ne soit saturé, qu'on dénomme 15 ici la capacité en eau du revêtement 12, augmente avec le nombre de couches hydrophiles que comprend le revêtement 12. Le revêtement 12 comporte entre 25 et 35 bicouches, ce qui forme un bon compromis entre la tenue mécanique du revêtement 12 et la capacité en eau du revêtement 12. On pourra toutefois prévoir de faire varier ce nombre de bicouches 13 20 au profit d'une meilleure tenue mécanique ou d'une meilleure capacité en eau. Le premier matériau hydrophile comprend de l'acide polyacrylique (PAA) et le deuxième matériau hydrophile comprend de l'alcool polyvinylique (PVA). La couche du revêtement 12 la plus éloignée de la surface interne 11 de la glace 10 comprend le deuxième matériau, à savoir le PVA. 25 Le PAA et le PVA sont des matériaux super hydrophiles. La super hydrophilie d'un matériau est mesurée par le test suivant. On prépare une couche plane horizontale du matériau à tester, et on pose une goutte d'eau à la surface de la couche. On mesure ensuite l'angle de mouillage de la goutte, c'est-à-dire l'angle pris entre la couche et la goutte à un point de contact entre la couche et la goutte. Si cet angle est supérieur ou 30 égal à 110°, on considère que le matériau dans lequel la couche est réalisée est super hydrophile. Les couches du revêtement 12 comprennent également des zones dans lesquelles les premier et deuxième matériaux hydrophiles sont au moins partiellement fonctionnalisés par des molécules hydrophobes. Cette fonctionnalisation peut être effectuée par réduction sélective de la fonction acide carboxylique des chaînes latérales du PAA, puis par réaction des molécules hydrophiles avec les couches du revêtement 12. Les zones sont symbolisées dans la figure 2 par des surépaisseurs 18, 3035179 - 6 - bien que ces molécules n'augmentent pas l'épaisseur du revêtement 12. Les molécules comprennent ici du polyéthylène glycol (PEG), tel que le polyéthylène glycol méthyl éther. On verra dans la suite quelle est la fonction de ces molécules hydrophobes, et pour quelle raison le choix de cette molécule est préféré. 5 On va maintenant décrire un procédé de dépôt du revêtement 12 sur la glace 10. On commence par déposer les couches comprenant les premier et deuxième matériaux hydrophiles, à savoir le PAA et le PVA. Ces couches sont déposées successivement de manière classique, dans des conditions acides, à un pH environ égal à 2 par exemple. Le revêtement multicouche ainsi obtenu est ensuite réticulé à 10 haute température afin de rendre le revêtement stable à un pH plus élevé. A cette étape, si on dote le revêtement de 30 bicouches, il présente une épaisseur environ égale à 1,6 pm par exemple, et possède déjà de bonnes propriétés contre la formation de condensation sur la glace 10. De plus, le revêtement présente alors un grand nombre de groupements hydroxyles et carboxyles qui procurent au revêtement une 15 affinité pour les réactions chimiques et thermiques qui pourraient donner au revêtement des fonctionnalités supplémentaires. Ensuite, on fonctionnalise au moins certaines des couches avec le PEG. On réticule dans un premier temps le revêtement à haute température, à 140°C, pendant 5 minutes. On forme ainsi des liaisons ester dans le revêtement qui stabilisent les 20 couches du revêtement, qui se présente alors sous forme de film. On fait par la suite réagir des molécules de polyéthylène glycol méthyl éther (PEG) dans un tampon alcalin, notamment un tampon phosphate salin, avec le film stabilisé à pH environ égal à 7,4, en présence de glutaraldéhyde. La réaction est effectuée pendant un temps suffisamment long, par exemple environ 20 minutes. Le greffage par des liaisons 25 covalentes du PEG est ainsi obtenu dans l'ensemble des couches du revêtement. De ce fait, non seulement la couche du revêtement la plus éloignée de la surface interne de la glace est fonctionnalisée par les molécules hydrophobes, mais au surplus plusieurs des couches internes du revêtement sont fonctionnalisées par les molécules hydrophobes. Il a été constaté lors de la mise en oeuvre du procédé que l'étape de 30 fonctionnalisation du revêtement au moyen des molécules hydrophobes n'augmentait pas son épaisseur. La glace 10 est ainsi revêtue selon l'invention. On va maintenant décrire en quoi la glace 10 munie du revêtement 12 permet de limiter la formation de gouttes de condensation sur la glace. 35 On suppose que de l'air humide a pénétré dans le boîtier 4 du projecteur lumineux 2. Des gouttes de condensation sont alors susceptibles de se former à la surface du revêtement 10. Les gouttes qui entrent en contact avec les molécules hydrophobes de 3035179 - 7 - la première couche du revêtement, à savoir celle la plus éloignée de la surface interne 11 de la glace 10, coulent par gravité vers le fond du boîtier 4 ou se fractionnent. On élimine ainsi les grandes quantités d'eau locales. En revanche, les petites gouttelettes peuvent adhérer à la première couche malgré la présence des molécules hydrophobes 5 dans les surépaisseurs 18. Ces petites gouttelettes sont absorbées par la première bicouche 13 grâce à l'hydrophilie des premier et deuxième matériaux qui forment les bicouches 13 du revêtement 12. L'eau est alors étalée sur toute la surface de la bicouche 13, ce qui permet d'éviter des saturations locales en eau. Ensuite, la bicouche 13 située sous la 10 première bicouche 13 absorbe en partie l'eau répartie dans la première bicouche 13, pour à son tour la répartir sur toute la surface. Ce phénomène se poursuit jusqu'à ce qu'il n'y ait plus d'eau à absorber à la surface du revêtement 12. En d'autres termes, l'eau diffuse dans le revêtement 12 en direction de la surface interne 11 de la glace 10 et se répartit dans chacune des bicouches 13 jusqu'à épuisement en eau. Dès lors que 15 le véhicule se trouve dans un environnement sec, l'eau accumulée dans le revêtement 12 s'évapore progressivement jusqu'à élimination de toute l'eau contenue dans le revêtement 12. En d'autres termes, le revêtement 12 forme un accumulateur d'eau. On a ainsi vu que le revêtement 12 est efficace pour limiter autant que possible la quantité d'eau qui pénètre dans le revêtement 12. Celui-ci est de plus efficace pour 20 améliorer la fonction anti-givre de la glace 10. En effet, d'une part, en limitant la quantité d'eau contenue dans le revêtement 12, on limite la quantité de glace qui est susceptible de se former à la surface de la glace 10. D'autre part, en évitant les saturations locales en eau, on évite par la même occasion la formation de blocs de glace ne s'étendant que sur une partie de la surface du revêtement 12. De tels blocs de 25 glace sont plus nuisibles quant à la propagation de la lumière à travers la glace 10 que des films d'eau gelée. La glace 10 reste donc transparente à température inférieure à 0°C. Enfin, la glace 10 sous forme de films est plus rapide à dégeler que la glace sous forme de blocs. Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans 30 sortir du cadre de celle-ci. On peut prévoir de remplacer les matériaux proposés ci-dessus par d'autres matériaux présentant des propriétés similaires. On peut déposer le revêtement sur la glace et la fonctionnaliser selon un autre procédé que celui décrit dans ce qui précède. 35 On peut modifier la configuration des couches du revêtement, notamment le nombre de couches. On peut fonctionnaliser de manière sélective le revêtement, par exemple pour placer 3035179 - 8 - un grand nombre molécules hydrophobes sous les points de rosée de la glace, c'est-à-dire les zones de la glace sur lesquelles les gouttes de condensation se forment préférentiellement. Ainsi, on optimise l'évacuation des gouttes d'eau de taille importante. REVENDICATIONS1. Glace (10) pour projecteur lumineux de véhicule automobile comportant une surface dite interne (11) recouverte au moins partiellement d'un revêtement (12), caractérisée en ce que le revêtement (12) comporte au moins une couche comprenant au moins un premier matériau hydrophile, le premier matériau hydrophile étant au moins partiellement fonctionnalisé avec des molécules hydrophobes. 2. Glace (10) selon la revendication 1, dans laquelle le revêtement (12) comporte au moins une bicouche comportant la couche comprenant ledit premier matériau hydrophile et une autre couche comprenant au moins un deuxième matériau 10 hydrophile. 3. Glace (10) selon la revendication précédente, dans laquelle les premier et deuxième matériaux hydrophiles sont différents. 15 4. Glace (10) selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, dans laquelle le deuxième matériau hydrophile est au moins partiellement fonctionnalisé avec des molécules hydrophobes. 5. Glace (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans laquelle le 20 revêtement (12) comporte une superposition de plusieurs bicouches (13). 6. Glace (10) selon la revendication précédente, dans laquelle le revêtement (12) comporte entre 25 et 35 bicouches (13). 25 7. Glace (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans laquelle le premier matériau hydrophile comprend de l'acide polyacrylique (PAA) et le deuxième matériau hydrophile comprend de l'alcool polyvinylique (PVA). 8. Glace (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle 30 les molécules hydrophobes comprennent du polyéthylène glycol (PEG). 9. Glace (10) selon la revendication précédente, dans laquelle les molécules hydrophobes comprennent du polyéthylène glycol méthyl éther. 35 10. Glace (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 3035179 -10- laquelle le matériau hydrophile ou au moins l'un parmi les premier et deuxième matériaux hydrophiles est un matériau super hydrophile. 11. Glace (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 5 laquelle la couche du revêtement (12) la plus éloignée de la surface interne (11) de la glace (10) est fonctionnalisée par les molécules hydrophobes. 12. Glace (10) selon la revendication 2, dans laquelle plusieurs des couches du revêtement (12) sont fonctionnalisées par les molécules hydrophobes. 13. Projecteur lumineux (2) de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte une glace (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes.10