[0001] La présente invention a trait à un procédé d'application d'un vernis comprenant un
solvant ou non sur une pièce, notamment un réflecteur de projecteur de véhicule.
[0002] La majorité des compositions de base formant vernis qui sont appliquées sur des pièces,
de type réflecteurs de projecteurs de véhicule fabriqués à partir de mélanges à mouler
solides tels que BMC, CIC..., contiennent d'importantes quantités de solvants. La
présence de ces solvants est estimée nécessaire pour réduire la viscosité des produits
appliqués et améliorer les performances d'application, par exemple par pulvérisation.
Au cours de la pulvérisation puis pendant la période de désolvatation, les solvants
s'évaporent, en tout ou partie. De la viscosité des produits utilisés et de la nature
et de la concentration résiduelle des solvants dépend le temps pendant lequel les
bulles d'air piégées peuvent s'échapper et le film de vernis se tendre. Plus le temps
de désolvatation est important plus les risques de coulure du vernis sur la surface
des pièces s'accroissent, occasionnant de nombreux rebuts.
[0003] Aussi la Demanderesse s'est fixé en particulier comme objectif d'assurer d'excellentes
performances à l'application d'un vernis sur des pièces de type réflecteurs de projecteurs
de véhicule tout en limitant ses propensions à couler sur la surface après application
et sans réduire les qualités d'aspect du film de revêtement de base.
[0004] Cet objectif est atteint par la présente invention qui procure un procédé d'application
d'un vernis comprenant un solvant ou non sur une pièce, notamment un réflecteur de
projecteur de véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes consistant
à (i) choisir un vernis présentant une viscosité à température ambiante d'environ
500 mPa.s à environ 2000 mPa.s et une viscosité à la température d'application inférieure
à environ 200 mPa.s avec une viscosité sensiblement indépendante de la variation de
la température dans la gamme d'application (ii) chauffer la surface de la pièce avant
l'étape de mouillage du vernis à une température choisie θp1, (iii) chauffer le vernis
au moment de l'application à une température choisie θv et (iv) maintenir la pièce
pendant la réalisation du tendu à une température choisie θp
2 et une durée choisie tp
2.
[0005] Les vernis comprenant un solvant ou non sont généralement constitués par des résines
dont la viscosité est directement liée à la température.
[0006] Le procédé conforme à l'invention qui peut être mis en oeuvre indifféremment dans
le cas d'un vernis avec ou sans solvant permet, par le choix de températures appropriées
de vernis, de garantir une excellente performance à l'application, notamment par pulvérisation.
Le choix des températures de pièce à vernir avant l'application et pendant le tendu,
permet en outre de contrôler et d'optimiser en particulier la mouillabilité et la
« mobilité » du vernis. A ces températures choisies, la viscosité du vernis atteint
pratiquement sa valeur optimale. Appliqué sur une surface chaude, d'une part une excellente
mouillabilité est obtenue et d'autre part le débullage du vernis est accéléré. Au
refroidissement, la viscosité augmentant rapidement, les risques de coulure sont réduits.
[0007] De préférence, l'étape (ii) du procédé selon l'invention consiste à chauffer par
rayonnement, convection ou conduction, par exemple grâce à un outil de mise en forme
et l'étape (iv) consiste à chauffer par rayonnement ou convection. Ce type de chauffage
permet d'assurer un tendu correct soit une surface optique la plus lisse possible.
[0008] Selon un premier mode de réalisation, le vernis étant avec solvant, θv est d'environ
20°C à environ 40°C, θp
1 est d'environ 20°C à environ 50°C, et θp
2 et tp
2 d'environ 20°C à environ 50 °C et environ 0,5 min à 3 min, respectivement.
[0009] Par comparaison avec les procédés avec solvant(s) traditionnels, où le solvant représente
de manière classique d'environ 20 % à environ 75 % en poids de la composition globale
de vernis, le solvant ne représente pas plus de 10 % en poids de la composition globale
du vernis mis en oeuvre dans le procédé de l'invention. Les temps de désolvatation
du procédé conforme à l'invention sont donc nettement diminués, ce qui abaisse fortement
son coût.
[0010] Selon un deuxième mode de réalisation du procédé de l'invention, le vernis étant
sans solvant, la température θv est d'environ 40°C à environ 60°C, la température
θp
1 est d'environ 70°C à environ 110°C, la température θp
2 est d'environ 50°C à environ 90°C et la durée tp
2 est d'environ 0,5 min à environ 1,5 min.
[0011] Un des avantages majeurs de ce mode de réalisation est d'abord de simplifier les
formulations de vernis et d'opérer en l'absence de solvants. Outre leur caractère
volatile, les solvants présentent un niveau de toxicité plus ou moins acceptable ainsi
qu'un risque d'inflammabilité marqué. Ces contraintes nécessitent habituellement la
mise en place d'installations de traitement des volatiles ainsi que d'équipements
anti-déflagrants dans toutes les zones concernées. Ce mode de réalisation permet donc
de réaliser des économies d'investissement et d'exploitation par la simplification
des installations, car seule la zone d'application est équipée en anti-déflagrants
par nécessité de nettoyage du matériel. Il présente en outre l'avantage de mettre
les installations en conformité avec les normes de respect de l'environnement toujours
plus strictes.
[0012] Les caractéristiques complémentaires ou alternatives du procédé selon l'invention
sont les suivantes :
* le vernis est appliqué par aspersion sous pression (« airless »), au pistolet à
air comprimé ou électrostatique ; de manière avantageuse le pistolet est équipé d'une
boucle de circulation thermorégulée : ce qui permet d'abaisser la viscosité du vernis
et d'avoir une température θv et un débit de vernis constants au moment de la pulvérisation
au pistolet. Sans cette boucle, comme le pistolet fonctionne par intermittence, se
posent des problèmes de contrôle de température ; l'épaisseur de la couche de vernis
est obtenue en un seul passage du pistolet : le vernis se dépose parfaitement sur
la pièce, il n'y a pas de retouche à faire ; lorsque le vernis appliqué au pistolet
est un vernis sans solvant, cela permet des variations d'épaisseurs importantes compatibles
avec la géométrie complexe de la surface à couvrir, ce qui augmente la robustesse
du procédé ; à épaisseur identique, deux passages de pistolet sont en général nécessaires
dans le cas d'un vernis avec solvant.
* le vernis est un vernis UV : comparé aux vernis dits thermiques, les vernis UV assurent
un gain de temps certain car une fois l'aspect recherché obtenu ce dernier est « figé
» pratiquement instantanément comparé aux durées de l'ordre de 5 min à 10 min nécessaires
avec les vernis thermiques, durées pendant lesquelles l'atmosphère des installations
doit rester très propre « hors poussière ».
* appliqué sur une pièce telle qu'un BMC, le procédé comporte une étape de prétraitement
par rayonnement UV d'environ 1 J/cm2 à environ 4 J/cm2 avec une puissance maximale d'environ 130 mW à environ 250 mW, mesurée dans la bande
UVA et dans un plan sensiblement perpendiculaire au rayonnement moyen de la zone d'éclairage
UV. L'efficacité de traitement de la surface de la pièce et l'adhérence du vernis
sur le BMC sont ainsi garanties.
* le procédé comporte une étape de polymérisation par rayonnement UV entre environ
4 J/cm2 et environ 8 J/cm2, de préférence d'environ 2 J/cm2 à environ 4 J/cm2 avec une puissance d'environ 80 mW à environ 200 mW, mesurée dans la bande UVA, et
dans un plan sensiblement perpendiculaire au rayonnement moyen de la zone d'éclairage
UV. On obtient ainsi une surface brillante, tendue, apte à être métallisée.
* il est prévu une optimisation de l'orientation du rayonnement de chaque émetteur
ou la mise en mouvement de la pièce à traiter, ce qui permet de garantir un éclairement
homogène quelle que soit la complexité de la surface insolée ; dans la pratique les
émetteurs sont inclinés pour prendre en compte l'orientation des faces de la pièce
;
* à l'étape de polymérisation UV, la température de vernis θp2 étant élevée, le vernis est plus réactif. Cette augmentation de réactivité permet
de réduire de façon notable le nombre d'émetteurs UV tout en polymérisant des zones
généralement difficiles à insoler ;
* le procédé comporte une étape de mise en rotation de la pièce selon un axe horizontal
au cours de l'étape de tendu et/ou de polymérisation, ce qui permet d'éviter les coulures
et d'augmenter à l'application l'épaisseur maximale de la couche déposée et ce quelle
que soit la forme de la pièce à traiter. Ainsi est augmentée la robustesse du procédé
d'application.
[0013] La présente invention va maintenant être décrite de manière plus détaillée dans ses
caractéristiques générales puis à l'aide d'un exemple de réalisation donné à titre
illustratif et non limitatif.
[0014] De manière générale après moulage par injection d'une pièce en matière thermodurcissable,
un procédé d'application d'un vernis UV comprend les étapes classiques de lavage à
l'eau de la pièce, séchage, prétraitement UV, application du vernis chauffé ou étape
dite de « mouillage », « tendu », polymérisation UV et métallisation.
[0015] Le procédé selon l'invention peut s'appliquer à toute pièce capable de supporter
des températures transitoires jusqu'à environ 110°C.
[0016] Dans le cas des réflecteurs pour projecteurs de véhicule, comme pièces en matière
thermodurcissable utiles dans le procédé de l'invention, on peut citer les mélanges
à mouler solide ou BMC pour « bulk molding compounds » (ou leurs variantes telles
que CIC, pour « continuous impregnated compounds », TMC, pour « thick molding compounds
» ou encore SMC pour « sheet molding compounds ») qui sont des compositions à base
de résine polyester insaturée renforcée en fibres de verre. Des pièces en résines
phénoliques, vinyliques ou époxydes ou encore des mélamines urée-formol peuvent également
convenir.
[0017] Comme vernis UV, utiles dans le procédé de l'invention on peut citer les compositions
comprenant de manière classique une résine acrylique ou un mélange de résines acryliques
et éventuellement un ou plusieurs solvants.
[0018] Les résines acryliques mises en oeuvre dans le procédé selon l'invention peuvent
comprendre un ou plusieurs des composés suivants :
- polymères ou copolymères d'esters de l'acide acrylique tels que des oligomères acrylate
multifonctionnels, par exemple de type époxy acrylate, uréthanne acrylate aliphatique
ou aromatique, polyester acrylate, acrylique acrylate ; ces composés sont typiquement
des liquides visqueux présentant à 25°C une viscosité d'environ plusieurs milliers
à environ plus d'un million de centipoise (cP), présentent en général de 2 à 6 groupes
acrylates par molécule et possèdent un poids moléculaire d'environ 500 à environ 20000,
- monomères acrylates multifonctionnels possédant en général de 1 à 4 groupes acrylate
par molécule et un poids moléculaire d'environ 150 à environ 500, leur viscosité à
25°C étant d'environ 5 à environ 200 cP,
- l'hexanedioldiacrylate (HDDA), le tripropylèneglycoldiacrylate (TPGDA), le triéthylèneglycoldiacrylate
(TEGDA) et le dipropylèneglycoldiacrylate (DPGDA) et des monomères du type acide acrylique,
- un ou plusieurs photo-initiateurs du type arylcétones, par exemple la benzophénone,
l'hydroxycyclohexylphénylcétone (HCPK), la 2,2-diméthoxy-1,2-diphénylméthan-1-one
;
- Un ou plusieurs agents tensioactifs du type alkylpolysiloxane tel que le diméthylpolysiloxane
ou encore le méthacrylatesiloxane, un polyethersiloxane ou polyestersiloxane.
- D'autres additifs peuvent être ajoutés aux composés précédents, comme par exemple
un ou plusieurs agents antimousse, promoteurs d'adhérence, agents thixotropes, stabilisants,
colorants, etc.
[0019] Lorsqu'ils sont présents dans la mise en oeuvre du procédé de l'invention, les solvants
appropriés sont par exemple les solvants de type ester, tels que par exemple l'acétate
d'éthyle l'acétate de vinyle ou de butyle ou encore de type ester de glycol tel le
méthoxypropylèneacétate (MPA) ou, de type cétone, tels que par exemple la méthylisobutylcétone
(MIBK) ou la méthyléthylcétone (MEK) ou encore de type alcool tels que l'alcool butylique
ou encore de type aromatique tels que le toluène, xylènes par exemple.
EXEMPLE 1
Procédé d'application d'un vernis avec solvant sur pièces BMC
[0020] Les étapes caractéristiques essentielles du procédé selon l'invention sont les suivantes
:
- nature du vernis : résine acrylique comportant de l'acétate de vinyle à raison de
5% en poids de la composition globale du vernis) ; le vernis présentant une viscosité
à température ambiante d'environ 500 mPa.s à 2000 mPa.s et une viscosité à la température
d'application inférieure à environ 200 mPa.s avec une viscosité sensiblement indépendante
de la variation de la température dans la gamme d'application ;
- prétraitement UV (Dose : 4 J/cm2 ; puissance : 160 mW/cm2, mesurée en UVA) ;
- chauffage des pièces à 40°C avant mouillage;
- chauffage du vernis (température de pulvérisation au pistolet à air comprimé avec
boucle de thermorégulation: 35 °C) ;
- maintien de la température pendant le tendu (température de « flash off» : 35°C pendant
1 min ; pièces en rotation : 2 RPM) ;
- polymérisation UV (Dose 6 J/cm2 ; puissance 160 mW/cm2, mesurée en UVA)
- aluminiage
[0021] L'épaisseur de la couche de vernis obtenue est de l'ordre de 10 à 25 µm. La gamme
d'application ci-dessus permet la production d'une pièce présentant les qualités optiques
nécessaires à un réflecteur de phare de véhicule automobile (le brillant, le tendu
et le respect de la surface optique).
EXEMPLE 2
Procédé d'application d'un vernis sans solvant sur pièces BMC
[0022] Les étapes caractéristiques essentielles du procédé selon l'invention sont les suivantes
:
- nature du vernis : résine acrylique (% de volatiles inférieur à 1%) ; le vernis présentant
une viscosité à température ambiante d'environ 500 mPa.s à 2000 mPa.s et une viscosité
à la température d'application inférieure à environ 200 mPa.s avec une viscosité sensiblement
indépendante de la variation de la température dans la gamme d'application ;
- chauffage ou maintien des pièces à 90°C
- prétraitement UV (Dose : 2 J/cm2 ; puissance : 160 mW/cm2, mesurée en UVA) ;
- chauffage ou maintien des pièces à 90°C avant mouillage ;
- chauffage du vernis (température de pulvérisation au pistolet à air comprimé avec
boucle de thermorégulation: 45 °C ;
- maintien de la température pendant le tendu (température de « flash off» : 70°C pendant
1,5 min ; pièces en rotation : 2 RPM) ;
- polymérisation UV (Dose 2 J/cm2 ; puissance 160 mW/cm2, mesurée en UVA) ;
- aluminiage
[0023] On constate qu'ayant contrôlé la température de surface, selon le procédé de l'invention
on assure la maîtrise de la mouillabilité et de l'étalement.
[0024] Le choix de la température de flash-off permet de maîtriser l'aspect de la surface
(tendu, débullage, coulure).
[0025] Les propriétés de tenue thermique (30 min à 200°C) et de tenue à la chaleur humide
(7 jours à 70°C et 95% d'humidité résiduelle) sont telles qu'après les essais l'aspect
de la métallisation reste inchangé.
[0026] L'épaisseur de la couche de revêtement de base obtenue est d'environ 10 µm au minimum
et peut atteindre environ 15 µm à environ 50 µm en un seul passage de pistolet.
[0027] Outre les excellentes performances mentionnées ci-dessus que permet d'atteindre le
procédé selon l'invention, ce dernier conduit très avantageusement à une simplification
notable des installations. Une réduction drastique de la pollution et des coûts de
retraitement des fumées, en termes d'investissements et de maintenance, est aussi
assurée.
1. Procédé d'application d'un vernis comprenant un solvant ou non sur une pièce, notamment
un réflecteur de projecteur de véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes consistant à (i) choisir un vernis présentant une
viscosité à température ambiante d'environ 500 mPa.s à 2000 mPa.s et une viscosité
à la température d'application inférieure à environ 200 mPa.s avec une viscosité sensiblement
indépendante de la variation de la température dans la gamme d'application (ii) chauffer
la surface de la pièce avant l'étape de mouillage du vernis à une température choisie
θp1, (iii) chauffer le vernis au moment de l'application à une température choisie θv
et (iv) maintenir la pièce pendant la réalisation du tendu à une température choisie
θp2 et une durée choisie tp2.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (ii) consiste à chauffer par rayonnement, convection ou conduction et l'étape
(iv) consiste à chauffer par rayonnement ou convection.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le vernis comprenant un solvant, θv est d'environ 20°C à environ 40°C, θp1 est d'environ
20°C à environ 50°C, et θp2 et tp2 d'environ 20°C à environ 50 °C et environ 0,5 min
à 3 min, respectivement.
4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que vernis étant sans solvant, la température θv est d'environ 40°C à environ 60°C, la
température θp1 est d'environ 70°C à environ 110°C, la température θp2 est d'environ 50°C à environ 90°C et la durée tp2 est d'environ 0,5 min à environ 1,5 min.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'application est réalisée par aspersion sous pression (« airless »), au pistolet
à air comprimé ou électrostatique.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le pistolet à air comprimé est équipé d'une boucle de circulation thermorégulée.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le vernis est un vernis UV.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est appliqué sur une pièce telle qu'un BMC et en ce qu'il comporte une étape de prétraitement par rayonnement UV d'environ 1 J/cm2 à environ 4 J/cm2 avec une puissance maximale d'environ 130 mW à environ 250 mW, mesurée dans la bande
UVA et dans un plan sensiblement perpendiculaire au rayonnement moyen de la zone d'éclairage
UV.
9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de polymérisation par rayonnement UV d'environ 2 J/cm2 à environ 4 J/cm2 avec une puissance d'environ 80 mW à environ 200 mW, mesurée dans la bande UVA, et
dans un plan sensiblement perpendiculaire au rayonnement moyen de la zone d'éclairage
UV.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une étape de mise en rotation de la pièce selon un axe horizontal au cours
de l'étape de tendu et/ou de polymérisation.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de vernis est obtenue en un seul passage du pistolet.