Brevet FR3085380A1 — publié le 20200306

[0001] L'invention concerne une composition pour la fabrication d'objets dans le domaine de l'industrie automobile, et plus particulièrement une pièce de carrosserie de véhicule automobile comportant un élément transparent ou translucide. [0002] Un élément est qualifié de transparent lorsqu'il se laisse traverser par la lumière dans le domaine du visible. Un élément transparent permet de distinguer les objets nettement à travers son épaisseur. On considère qu'un élément est transparent lorsqu'il présente une transmittance supérieure ou égale à 85 %. Un élément est qualifié de translucide lorsqu'il se laisse traverser par la lumière dans le domaine du visible, mais sans permettre de distinguer nettement les objets. Un élément translucide 10 est un élément au travers duquel on voit flou. On considère qu'un élément ayant une transmittance supérieure ou égale à 50% environ et inférieure à 85 % est translucide. [0003] La transmittance ou transmission lumineuse d'un matériau est la fraction du flux lumineux le traversant. Ainsi la transmittance représente le rapport de l'intensité lumineuse transmise par le matériau sur l'intensité lumineuse incidente. 15 [0004] On connaît des éléments rapportés sur une pièce de carrosserie ayant notamment pour objet de rehausser une ligne ou de souligner une forme dans le but de renforcer l'image que le constructeur souhaite associer à son modèle de véhicule. [0005] A titre d'exemple, les baguettes chromées courant le long de la partie latérale du véhicule, les protections de bas de caisse, le logo de la marque, les 20 enjoliveurs de poignées de porte, les coques de rétroviseurs sont ces éléments de style dont le design fait l'objet d'un soin particulier de la part des concepteurs du véhicule. [0006] Dans le but de renforcer l'effet produit par ces éléments de carrosserie, il a été proposé de placer une source lumineuse derrière une surface de l'élément de carrosserie formée d'un matériau transparent. 25 [0007] La composition objet de l'invention peut être utilisée pour former un élément, en matériau transparent ou translucide qui pourrait être ajouté à toutes les pièces de carrosserie visibles de l'extérieur du véhicule, telles qu'un ouvrant, un pare-chocs, ou une calandre. [0008] On connaît des pièces de carrosserie issues de moulage de matière 30 plastique, et sur lesquelles un élément transparent est rapporté dans un logement prévu à cet effet. [0009] Ces éléments transparents présentent l'inconvénient de devoir être parfaitement adaptés au logement présent dans la pièce de carrosserie. De plus, l'assemblage de tels éléments optiques sur des pièces de carrosserie présente 35 l'inconvénient de mettre en évidence des jeux d'assemblage et des affleurements importants, incompatibles avec la qualité visuelle requise pour un véhicule automobile. Enfin, de tels éléments rapportés engendrent une complexité dans la gestion de 2 l'étanchéité. [00010] Pour éviter ces problèmes d'élément rapporté sur une pièce, on connaît également des pièces de carrosserie issues de moulage de matière plastique, surmoulant un ou plusieurs inserts. Ces inserts sont des pièces préformées incorporées 5 à, et/ou solidaires de ladite pièce moulée, qui servent en général à renforcer ladite pièce moulée et/ou servent à la fixation ultérieure d'éléments mécaniques. L'insert peut également être comoulé avec la pièce de carrosserie. [00011] Par ailleurs, la matière transparente utilisée pour fabriquer un élément transparent doit permettre une diffusion optimale de la lumière la traversant, tout en ayant une capacité à encaisser des chocs assez importante. Il a été proposé d'utiliser comme matières transparentes dans l'automobile le polycarbonate (PC) pour la fabrication de panneaux de carrosserie transparents de grande dimension et le PMMA (Polyméthacrylate de méthyle) pour la fabrication de pièces en zone optique, sur les phares et autour, hors zone de chocs. Les PC et PMMA existent en teinté pour réaliser un effet "fumé" permettant de dissimuler une fonction lumineuse une fois éteinte. [00012] Cependant, ces matières ne sont pas compatibles avec le polypropylène (PP). Or les pièces de carrosserie issues de moulage sont principalement fabriquées dans un matériau à base de polypropylène (PP). De ce fait, il n'y a pas suffisamment d'adhérence entre l'insert et la pièce en polypropylène et leur assemblage nécessite des moyens de fixation. [00013] Par ailleurs, le PMMA est peu résistant aux chocs et le PC nécessite un procédé de moulage complexe (système d'injection adapté, température de moulage élevée, et surtout un procédé de vernis à la coulée qui ne passe pas par les chaînes de peinture traditionnelles). [00014] Quant aux différents matériaux plastiques à base de polypropylène, ils sont opaques, et ne peuvent donc pas servir pour fabriquer un élément transparent. Classiquement, un panneau de carrosserie est fait en un matériau comprenant du polypropylène chargé en : - talc entre 0 et 30% afin d'obtenir un CTE (Coefficient of Thermal Expansion, 30 coefficient de dilatation thermique) adapté à son utilisation ; le CTE est un reflet de la tenue thermique du matériau, et - noir de carbone (environ 2%), pour lutter contre le vieillissement et maintenir la couleur). et comprend un élastomère. 35 L' incorporation de ces additifs le rend encore plus opaque. Actuellement, le recours au polypropylène empêche l'implémentation de toute signature lumineuse pour les pièces extérieures. 3 [00015] Par ailleurs, pour obtenir un aspect teinté, il est possible de recouvrir un panneau de carrosserie transparent d'un film de surmoulage ou avec un voile de peinture sur la face extérieure ou intérieure. Ceci implique cependant des étapes supplémentaires et complexes, et par conséquent des coûts supplémentaires. De plus, 5 ces techniques sont utilisables pour les panneaux en PC et polypropylène, mais le PMMA est trop fragile pour se voir appliquer de tels traitements. [00016] Enfin, on connaît des matériaux aussi transparents qu'un PC et moulables dans les mêmes conditions qu'un polypropylène ou un PMMA suivant les grades. Cependant ces matériaux sont cassants comme le PMMA et sont donc en l'état 10 difficilement utilisables dans cette application. [00017] L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Il existe en effet un besoin de disposer d'un matériau pouvant être utilisé pour former un élément qui pourrait être surmoulé ou comoulé dans une pièce de carrosserie en polypropylène, présentant de plus de bonnes qualités de transmission de la lumière, une bonne 15 résistance mécanique, et pouvant être teinté. [00018] C'est pourquoi la présente invention a pour objet une composition comprenant un mélange d'au moins i) de 75 % à 90 % en masse totale de la composition d'au moins un constituant choisi parmi : 20 - un matériau à base de polypropylène présentant une transmission lumineuse comprise entre 55 et 75 %, de préférence entre 58 et 65 %, notamment d'environ 60%; - une polyoléfine amorphe ; ii) de 0 à 20 % en masse par rapport à la masse totale de la composition d'au moins 25 un agent de réduction du coefficient de dilatation thermique, et iii) de 0 à 20 % en masse par rapport à la masse totale de la composition d'une polyoléfine copolymère élastomère ; à la condition que la concentration d'au moins un des constituants ii) et iii) soit différente de O. Dans l'exposé de la présente invention, les bornes indiquées sont incluses. [00019] La composition selon l'invention permet en particulier de fabriquer des inserts transparents ou translucides, compatibles avec le polypropylène, l'assemblage de l'insert transparent avec le corps principal de la pièce en polypropylène présentant la qualité visuelle requise et permettant une bonne gestion de l'étanchéité. Ces inserts transparents sont de plus capables d'encaisser des chocs assez importants et peuvent être teintés. [00020] Cette composition présente une viscosité (MFI, melt flow index) entre 10 et 4 60 g.10 min-1 à 230°C sur la matière avec un poids de 2,16 kg selon la norme ISO 1133-1 :2011. La température de transition vitreuse (Tg) de la matière formant cet élément transparent est inférieure ou égale à la température de transition vitreuse de la matière formant la pièce de carrosserie. 5 [00021] On entend par « matériau à base de polypropylène » un matériau comprenant au moins 90%, notamment 95 % et en particulier au moins 99% de polypropylène. Le matériau peut notamment être constitué à 100 % de polypropylène. [00022] Par polypropylène au sens de la présente invention on entend notamment : - Homopolymère : un seul motif dans la chaine polymère : -(CH(CH3)-CH2)-n (Motif A), 10 - Copolymère : la matière contient en outre des monomères de polyéthylène (PE) - (CH2-CH2)- (Motif B). Les motifs peuvent être distribués en blocs, par exemple : A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-A-A-A-A ; ils peuvent être distribués de façon aléatoire, par exemple : A-B-A-A-A-B-B-B-A-A-B- ; ils peuvent être distribués de façon périodique, ou alternée, par exemple : A-B-A-B-A-B- 15 A-B-A-B-A-B-A ; les polymères peuvent être greffés, par exemple : AAAAAAAAAAAAAA B-B-B-B-B-B-B-B-B. 20 [00023] Le matériau à base de polypropylène i) peut être une association d'un polypropylène et d'un agent nucléant ; l'agent nucléant permet d'obtenir des cristaux très fins et une matière translucide présentant une transmittance d'environ 70%. [00024] Les polyoléfines amorphes sont aussi appelées « polyoléfines copolymères cycliques ». Dans la présente invention, la polyoléfine amorphe peut être un cyclo25 oléfine-copolymère (COC), ou un cyclo-oléfine-polymère (COP), de formules générales développées présentées ci-après : [00025] De préférence, le constituant i) est présent au moins à 80 % en masse par 5 rapport à la masse totale de la composition, et préférentiellement au moins à 85 %. [00026] De préférence, l'agent de réduction du coefficient de dilatation thermique ii) constitue au moins 0,001 % par rapport à la masse totale de la composition, notamment au moins 1 %, en particulier au moins 5 % et encore plus particulièrement 5 au moins 10 % de la masse totale de la composition. [00027] Selon un mode de réalisation de l'invention, la composition contient un ou plusieurs agents de réduction du coefficient de dilatation thermique ii), en une quantité supérieure à 0 % en masse par rapport à la masse totale de la composition. [00028] Avantageusement, l'agent de réduction du coefficient de dilatation 10 thermique ii) est choisi parmi : - de la fibre de verre broyée d'une longueur inférieure ou égale à 80 pm, préférentiellement de 60 pm et d'un diamètre 8 à 15, préférentiellement de 13 pm, - un élastomère, de préférence de l'élastomère éthylène-octène, ou - leurs mélanges en toutes proportions. 15 [00029] Les compositions selon l'invention contenant de telles fibres de verre présentent des propriétés isotropes proches de celles du polymère et permettent l'obtention de matière qui ne sont pas opacifiées. [00030] La présence d'élastomère éthylène-octène permet l'obtention de matériau présentant une très bonne résistance aux chocs. 20 [00031] L'agent de réduction du coefficient de dilatation thermique ii) peut notamment être constitué d'un mélange de fibre de verre broyée et d'élastomère éthylène-octène, comprenant de la fibre de verre broyée à une concentration de 0,001 % à 99,999 % en masse par rapport à la masse dudit mélange, notamment de 1% à 99 %, en particulier de 5 à 95 %. Le mélange de fibre de verre broyée et d'élastomère 25 éthylène-octène peut comprendre de l'élastomère éthylène-octène à une concentration de 0,001 % à 99,999 % en masse par rapport à la masse du mélange, notamment de 1% à 99 %, en particulier de 5 à 95 %. Selon certains modes de réalisation de l'invention, la fibre de verre représente de 25 à 50 % en masse de la masse totale d'agent de réduction du coefficient de dilatation thermique et l'élastomère éthylène- 30 octène représente de 75 à 50 % en masse de la masse totale d'agent de réduction du coefficient de dilatation thermique. Selon d'autres modes de réalisation de l'invention, la fibre de verre représente de 75 à 50 % en masse de la masse totale d'agent de réduction du coefficient de dilatation thermique et l'élastomère éthylène-octène représente de 25 à 50 % en masse de la masse totale d'agent de réduction du 35 coefficient de dilatation thermique. [00032] De préférence, la polyoléfine copolymère élastomère iii) constitue au moins 0,001 % par rapport à la masse totale de la composition, notamment au moins 1 %, en 6 particulier au moins 5 °A., et encore plus particulièrement au moins 10 % de la masse totale de la composition. [00033] Avantageusement, la composition comprend un constituant ii) et un constituent iii). 5 [00034] La masse totale des constituants ii) et iii) dans la composition finale est généralement inférieure ou égale à 20 % par rapport à la masse totale de la composition, et peut représenter par exemple de 5 à 15 % de la composition. [00035] La composition peut être constituée du mélange des constituants i), ii) et iii). [00036] Avantageusement, la composition comprend en outre un additif anti ultra-10 violets (anti-UV). Cet additif anti-UV est par exemple du bis(2,2,6,6,-tetramethy1-4- piperidyl) sebacate. La présence de l'additif anti-UV prévient le jaunissement du polymère induit par l'exposition au soleil. [00037] Selon l'un des modes de réalisation, la composition comprend un additif diffusant pour la lumière. Un insert contenant un additif diffusant peut servir de guide de 15 lumière, c'est-à-dire de déflecteur de lumière mis devant une source de lumière. L'insert peut prendre par exemple la forme combinée d'une peau de pièce de carrosserie et d'un guide de lumière. Le guide de lumière fait donc partie de l'insert qui va être intégré sur la pièce de carrosserie, par surmoulage ou comoulage. [00038] De façon optionnelle, la composition comprend un agent de coloration. Il est 20 ainsi possible d'obtenir un insert transparent teinté dans la masse. Toutes les couleurs peuvent être envisagées. [00039] L'agent de coloration peut être un colorant. Un tel agent est soluble dans la matière, ce qui permet une bonne transmission de la lumière. Le colorant est par exemple de couleur bleue, ce qui peut compenser le jaunissement éventuellement 25 induit par un additif anti-UV. [00040] L'agent de coloration peut également être un pigment, par exemple du noir de carbone, à une concentration n'excédant pas 0,020 % par rapport à la masse totale de la composition, et de préférence de 0,015 %. [00041] L'invention a également pour objet un insert pour une pièce de carrosserie 30 de véhicule automobile, susceptible d'être obtenu à partir d'une composition selon l'invention ; un tel insert est ainsi fabriqué dans une composition telle que décrite ci-avant. [00042] L'insert peut en particulier être destiné à être surmoulé dans un corps principal de la pièce de carrosserie de véhicule automobile. 35 [00043] Alternativement, il peut être obtenu par comoulage avec le corps principal de la pièce de carrosserie de véhicule automobile. [00044] De façon avantageuse, l'insert comporte une surface destinée à être visible 7 depuis l'extérieur du véhicule et une surface opposée, au moins une desdites surfaces n'étant pas couverte par la matière plastique du corps principal, de préférence les deux surfaces n'étant pas couvertes par la matière plastique constituant la pièce de carrosserie. Si l'une des surfaces est couverte par la matière plastique constituant la 5 pièce de carrosserie, l'insert peut transmettre la lumière tout en étant éclairé latéralement. [00045] De façon optionnelle, la surface destinée à être visible depuis l'extérieur du véhicule est grainée. Le grainage ajoute de la diffraction, ce qui augmente la diffusion de la lumière. 10 [00046] De façon avantageuse, la surface destinée à être visible depuis l'extérieur du véhicule est recouverte d'un vernis de protection contre les rayures et les ultraviolets. [00047] L'invention a également pour objet une pièce de carrosserie de véhicule automobile comprenant l'insert présenté ci-avant. 15 [00048] L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une pièce de carrosserie de véhicule automobile, dans lequel on injecte en même temps : - dans une première portion d'un moule une composition telle que décrite ci-avant pour former un insert, et - dans une deuxième portion du moule une matière plastique à base de 20 polypropylène afin de former un corps principal de la pièce de carrosserie, de manière à ce que l'insert et le corps principal de la pièce de carrosserie soient comoulés. [00049] Comme les compositions selon l'invention sont compatibles avec le polypropylène, il y a suffisamment d'adhérence entre l'insert et le corps principal de la 25 pièce en polypropylène. Ainsi leur assemblage ne nécessite pas de moyen de fixation. Le procédé de comoulage permet d'obtenir un insert parfaitement adapté au corps principal de la pièce en polypropylène. Par ailleurs, cet assemblage est compatible avec la qualité visuelle requise pour un véhicule automobile. Enfin, un tel assemblage est caractérisé par une bonne étanchéité. 30 [00050] L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une pièce de carrosserie de véhicule automobile, dans lequel : - on réalise un insert en moulant par injection dans un premier moule une composition telle que décrite ci-avant ; - après démoulage, on dispose l'insert dans un second moule ; 35 - on injecte une matière plastique à base de polypropylène dans le second moule, afin de surmouler l'insert, tout en protégeant les deux surfaces de l'insert destinées à laisser passer la lumière. 8 [00051] Enfin, l'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une pièce de carrosserie de véhicule automobile, dans lequel : - on réalise un insert en moulant par injection, dans un moule comportant une cavité de moulage de l'insert délimitée par des cales mobiles, une composition telle que 5 décrite dans ce qui précède ; puis, après mouvement des cales ; - on injecte une matière plastique à base de polypropylène dans le moule, comportant une cavité de moulage d'un corps principal de la pièce, afin de surmouler l'insert, tout en protégeant les deux surfaces de l'insert destinées à laisser passer la lumière. 10 [00052] Ces procédés de surmoulage présentent des avantages similaires à ceux décrits pour le procédé de comoulage. Les inserts obtenus avec les compositions et procédés selon l'invention présentent une bonne résistance à l'impact et sont compatibles avec les pièces de carrosserie en polypropylène. Les compositions permettent la fabrication d'inserts transmettant la 15 lumière, avec un coefficient de transmission supérieur ou égal à 50 %, mesuré selon la norme NF EN ISO 13468-1 de novembre 1996 ou NF EN ISO 13468-2 de juillet 2006 et notamment de l'ordre de 85%. Les inserts selon l'invention contiennent au moins 75 % en masse de polypropylène ou polyoléfine amorphe. 20 [00053] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la figure 1 annexée, qui est fournie à titre d'exemple et ne présente aucun caractère limitatif. La figure 1 illustre un exemple de véhicule automobile comportant un ensemble de pièces de carrosserie selon l'invention, comprenant des inserts selon l'invention, fabriqués dans une composition selon l'invention. 25 [00054] Selon les exemples de la figure 1, la pièce 10 de carrosserie peut être un pare-chocs avant ou arrière (non visible sur la figure), un hayon, un toit, une portière ou encore une aile de véhicule automobile 40. [00055] La pièce de carrosserie 10 comporte une zone destinée à laisser passer, au moins partiellement, la lumière issue d'une source lumineuse placée derrière ladite 30 zone. [00056] A cette fin, la pièce 10 comporte au niveau de cette zone un élément 20 transparent ou translucide. [00057] L'élément 20 transparent ou translucide peut être surmoulé dans le corps principal 30 de la pièce 10 ; il constitue alors un insert 20 surmoulé. Il peut également 35 être obtenu par comoulage avec le corps principal 30 de la pièce 10. [00058] L'insert 20 comporte une surface destinée à être visible depuis l'extérieur du véhicule 40 (surface tournée vers l'extérieur du véhicule) et une surface opposée 9 (surface tournée vers l'intérieur du véhicule). L'insert 20 est partiellement surmoulé, ou comoulé, de façon à ce qu'au moins une des deux surfaces (de préférence la surface destinée à être visible) ne soit pas entièrement recouverte par la matière du corps principal 30, afin de laisser passer au moins une partie de la lumière. Toutefois, la 5 surface opposée (surface tournée vers l'intérieur du véhicule) peut être recouverte directement ou indirectement par la matière du corps principal 30. [00059] Le corps principal 30 est réalisé en une matière plastique à base de polypropylène. Cette matière est opaque. [00060] L'insert 20, surmoulé ou comoulé, est transparent ou translucide, et il a été 10 fabriqué dans une composition selon l'invention. [00061] L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme REVENDICATIONS1. Composition caractérisée en ce qu'elle comprend LIn mélange d'au moins i) de 75 % à 90 % en masse totale de la composition d'un constituant choisi parmi : - un matériau à base de polypropylène présentant une transmission lumineuse comprise entre 55 et 75 %, - une polyoléfine amorphe, et ii) de 0 à 20 % en masse totale de la composition d'au moins un agent de réduction du coefficient de dilatation thermique, et de 0 à 20 % en masse totale de la composition d'une polyoléfine copolymère élastomère, à la condition que la concentration d'au moins un des constituants ii) et iii) soit différente de 0. 2. Composition selon la revendication précédente, dans laquelle la polyoléfine amorphe est un cyclo-oléfine-copolymère (COC) ou un cyclo-oléfine-polymère (COR). 3. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'agent de réduction du coefficient de dilatation thermique ii) est choisi parmi - de la fibre de verre broyée d'une longueur inférieure ou égale à 80 pm et d'un diamètre de 8 à 15 pm, préférentiellement de 13 pm, - de l'élastomère éthylène-octene, ou - leurs mélanges en toutes proportions. 4. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un additif anti-LIV. 5. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre an additif diffusant pour la lumière. 6. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un agent de coloration. 7. insert (20) pour une pièce (10) de carrosserie de véhicule automobile (40), 30 fabriqué à partir dune composition selon l'une quelconque des revendications précédentes. 8, Insert (20) selon la revendication précédente, destiné à être surmoulé dans un corps principal (30) de la pièce (10) de carrosserie de véhicule automobile (40). 9. Insert (20) selon la revendication 7, obtenu par comoulage avec le corps principal 35 (30) de la pièce (10) de carrosserie de véhicule automobile (40), 10. insert (20) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, comportant une surface destinée à être visible depuis l'extérieur du véhicule (40) et une surface 11 opposée, au moins une desdites surfaces n'étant pas couverte par la matière plastique du corps principal (30), de préférence les deux surfaces n'étant pas couvertes par la matière plastique du corps principal (30). 11. Insert (20) selon la revendication précédente, dans lequel la surface destinée à 5 être visible depuis l'extérieur du véhicule (40) est recouverte d'un vernis de protection contre les rayures et/ou les ultra-violets. 12. Pièce (10) de carrosserie de véhicule automobile (40) comprenant l'insert (20) selon l'une quelconque des revendications 7 à 11. 13. Procédé de fabrication d'une pièce (10) de carrosserie de véhicule automobile 10 (40), dans lequel on injecte en même temps : - dans une première portion d'un moule une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 pour former un insert (20), et - dans une deuxième portion du moule une matière plastique à base de polypropylène afin de former un corps principal (30) de la pièce (10) de carrosserie, 15 de manière à ce que l'insert (20) et la pièce (10) de carrosserie soient comoulés. 14. Procédé de fabrication d'une pièce (10) de carrosserie de véhicule automobile (40), dans lequel : - on réalise un insert (20) en moulant par injection dans un premier moule une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ; 20 - on dispose l'insert (20) dans un second moule ; - on injecte une matière plastique à base de polypropylène dans le second moule, afin de surmouler l'insert (20), tout en protégeant les deux surfaces de l'insert (20) destinées à laisser passer la lumière. 15. Procédé de fabrication d'une pièce (10) de carrosserie de véhicule automobile 25 (40), dans lequel : - on réalise un insert (20) en moulant par injection, dans un moule comportant une cavité de moulage de l'insert (20) délimitée par des cales mobiles, une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ; puis, après mouvement des cales ; - on injecte une matière plastique à base de polypropylène dans le moule, 30 comportant une cavité de moulage d'un corps principal (30) de la pièce (10), afin de surmouler l'insert (20), tout en protégeant les deux surfaces de l'insert (20) destinées à laisser passer la lumière.