CH668063A5

CH668063A5 - Procede de fabrication d'un film presentant un revetement resistant a l'abrasion, film ainsi obtenu et composition de revetement pour la mise en oeuvre du procede.

Info

Publication number: CH668063A5
Application number: CH1821/85A
Authority: CH
Inventors: William P Hodnett
Original assignee: Martin Processing Co Inc
Priority date: 1984-08-21
Filing date: 1985-04-29
Publication date: 1988-11-30
Also published as: FR2569373B1; SE8501855D0; ZA852796B; FR2569373A1; FI79340C; FI851615A0; AU4109085A; KR860001846A; GB2163441A; DE3514282A1; GB8510224D0; DE3514282C2; NO851424L; JPS6162571A; FI79340B; NL8501135A; BE903099A; US4557980A; ES542387A0; IT8503425A0

Description

DESCRIPTION

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'une structure formant un film présentant un revêtement résistant à l'abrasion dont la capacité d'absorber les infrarouges est considérablement réduite, ainsi qu'un film présentant un revêtement résistant

à l'abrasion dont la capacité d'absorber les infrarouges est considérablement réduite, tel qu'obtenu au moyen dudit procédé. L'invention a également pour objet une composition de revêtement, durcissant sous l'effet de radiations, pour la mise en œuvre dudit procédé.

Les revêtements de substrat résistant à l'abrasion sont connus de l'homme de l'art. Ces revêtements sont habituellement résistants aux • éraflures et à l'action des solvants chimiques et organiques. On provoque généralement le durcissement de ces revêtements par un chauffage ou par des radiations.

Les systèmes qui font appel à un traitement thermique requièrent l'élimination des solvants et l'emploi d'une source de chaleur. Il sont polluants pour l'environnement et consomment beaucoup d'énergie. Leur utilisation est naturellement exclue lorsque l'on a affaire à des matériaux sensibles à la chaleur. En outre, ils sont difficiles à mettre en œuvre en continu, parce qu'ils se prêtent mal à des opérations continues rapides. En fait, on utilise tout simplement des étuves pour effectuer la polymérisation qui permet d'obtenir des films résistant à l'abrasion.

Il a été trouvé que les systèmes utilisant des radiations pour faire durcir les revêtements éliminent les problèmes liés aux systèmes utilisant la chaleur. Comparés aux systèmes utilisant la chaleur, les systèmes utilisant des radiations ont l'avantage de réduire les coûts énergétiques et les problèmes de pollution, ainsi que de réduire les températures et les durées de traitement.

Des revêtements épais que l'on fait durcir par des radiations sont connus de l'homme de l'art. On sait qu'un mélange d'un premier monomère choisi dans le groupe composé des triacrylates et des té-traacrylates avec un second monomère ayant un groupe N-vinyl-imide peut être durci par une exposition à des radiations. Ces revêtements ont été appliqués sur divers substrats. Habituellement, ces revêtements ont une épaisseur allant de 1 à 25 microns. Il faut des revêtements plutôt épais pour avoir une résistance maximale à l'abrasion. Or, ces revêtements plus épais sont inadéquats pour certaines applications.

Le brevet US 4 308 119 décrit une composition de revêtement qui durcit sous l'effet de radiations et que l'on peut appliquer sur une variété de substrats. Cette composition de revêtement comprend un polyacrylate de pentaérythritol ou un polyméthacrylate de pentaérythritol, par exemple le tétraacrylate de pentaérythritol, un ester de cellulose et un photo-initiateur. Des revêtements épais sont obtenus par le procédé du brevet en question (de l'ordre de 2,5 à 8 microns), même lorsque le produit est appliqué par projection.

Une technique antérieure utilise une feuille de contrôle d'énergie composite. Cette feuille comporte une couche métallique réfléchissante semi-transparente qui est appliquée sur une feuille polyméri-que d'une certaine tenue et qui est protégée par une couche polymé-rique transparente. Les polymères que l'on peut utiliser pour constituer la couche polymérique sont le polyéthylène, le polypropylène et le polyacrylonitrile. Toutefois, les polymères qui sont peu transparents aux radiations infrarouges et qui les absorbent conviennent peu pour cet usage. L'épaisseur de la couche polymérique doit être d'environ 10 microns si on veut avoir une bonne résistance à l'abrasion. Lorsque la couche protectrice est appliquée à l'aide d'un solvant, on obtient habituellement des épaisseurs allant de 5 à 15 microns, mais des épaisseurs allant jusqu'à 25 ou 50 microns peuvent aussi être obtenues. Lorsque l'épaisseur de la couche protectrice devient inférieure à 10 microns, la résistance à l'abrasion diminue d'une manière nette.

La présente invention concerne une formulation pour un revêtement d'une qualité supérieure, une méthode d'application de cette formulation et un produit obtenu par cette méthode qui éliminent les inconvénients de l'art antérieur. Le revêtement de l'invention présente une résistance à l'abrasion optimale et une capacité d'absorption des infrarouges minimale, ce qui procure un film ou une structure isolante d'une qualité supérieure que l'on peut utiliser sur des vitres par exemple.

La présente invention concerne premièrement un procédé pour la fabrication d'une structure formant un film présentant un revête5

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ment résistant à l'abrasion dont la capacité d'absorber les infrarouges est considérablement réduite, comme défini à la revendication 1. Les films ainsi obtenus peuvent être utilisés sur des vitres conventionnelles. Le revêtement comprend un mélange de monomères capables de polymériser sous l'effet de radiations. Ces monomères incluent un monomère triacrylique ou tétraacrylique et l'acide acrylique. L'épaisseur du revêtement après la polymérisation se situe entre 1 et 2,5 microns. L'utilisation de l'acide acrylique et l'épaisseur particulière du revêtement sont des paramètres critiques de la présente invention, qui permettent d'obtenir un revêtement isolant présentant une résistance à l'abrasion optimale et une capacité d'absorption des infrarouges minimale.

La présente invention décrit une composition de revêtement qui durcit sous l'effet de radiations, et qui consiste en un mélange de monomères capables de polymériser sous l'effet de radiations, ce mélange incluant un monomère triacrylique ou tétraacrylique et l'acide acrylique pour donner un film d'une épaisseur située entre 1 et 2,5 microns lorsqu'il adhère après sa polymérisation à une surface métallique. Une fois durci par exposition à des radiations, le revêtement constitue une protection résistant à l'abrasion qui a une capacité d'absorption des infrarouges très faible, et qui — compte tenu de son épaisseur — a une très bonne résistance aux intempéries.

Le procédé de fabrication du film de la présente invention consiste à préparer une composition de revêtement comportant un mélange de monomères triacryliques ou tétraacryliques et d'acide acrylique capables de polymériser par exposition à des radiations, à appliquer ce mélange sur un substrat de manière que le substrat soit revêtu d'un film d'une épaisseur comprise entre 1 et 2,5 microns après la polymérisation, et à faire polymériser le revêtement pour obtenir une structure formant un film. D'une manière générale, le revêtement qui durcit par exposition à des radiations et le procédé de sa fabrication éliminent les inconvénients de l'art antérieur notés plus haut. Les autres paramètres de fabrication du revêtement de la présente invention sont conventionnels et bien connus de l'homme de l'art.

Les traits caractéristiques de la présente invention sont décrits à l'aide des dessins en annexe, où l'on trouvera une représentation schématique du film obtenu au moyen du procédé de la présente invention. Cette description est uniquement donnée à titre d'illustration et ne doit pas être considérée comme susceptible de limiter le domaine d'application de la présente invention.

La fig. 1 représente un film pour vitre conventionnel,

la fig. 2 représente un film pour vitre de l'art antérieur,

la fig. 3 représente le nouveau film de la présente invention.

Ces figures permettent de comparer les films pour vitre connus avec le film de la présente invention représenté sur la dernière figure. La couche métallisée n'a pas été représentée à l'échelle.

Une structure conventionnelle est représentée sur la fig. 1. Cette structure comporte un revêtement conventionnel en polyester d'une épaisseur de 12,7 microns adhérant à une couche réfléchissante. Lorsque cette structure est soumise à des radiations infrarouges à la température ambiante, environ 30% de ces radiations infrarouges de température ambiante sont réfléchies. La fig. 2 montre une structure de l'art antérieur utilisant un revêtement de polyéthylène, de poly-propylène ou de polyacrylonitrile d'une épaisseur de 5 à 50 microns. Habituellement, on utilise un film de polypropylène de 12,7 microns et dont la résistance à l'abrasion est nettement plus basse que celle du revêtement de la présente invention. La fig. 3 montre un revêtement acrylique réalisé selon la présente invention (composition acrylique ou revêtement acrylique dans la suite du texte) qui a une épaisseur située entre 1 et 2,5 microns, et qui a une résistance à l'abrasion améliorée par comparaison avec les structures représentées sur les autres figures. Environ 60-65% des radiations infrarouges sont réfléchies.

Les figures montrent que les résultats sont meilleurs avec la présente invention. Dans les films connus, on utilise, pour avoir une bonne isolation et une bonne résistance à l'abrasion, des revêtements épais d'un matériau absorbant les infrarouges. Par opposition à ces revêtements connus, la présente invention utilise de faibles épaisseurs de matériaux absorbant fortement les infrarouges pour obtenir des revêtements présentant une résistance optimale à l'abrasion et des propriétés isolantes améliorées.

Comme cela a été dit plus haut, la formulation de revêtement durcissant sous l'effet de radiations de la présente invention a des avantages sur l'art antérieur. Le revêtement de la présente invention, qui peut être utilisé pour protéger une couche métallique, a une résistance à l'abrasion qui est environ 4 fois meilleure que celle de revêtements en polyester qui ont une résistance à l'abrasion nettement meilleure que les revêtements en polyéthylène, propylène ou polyacrylonitrile de l'art antérieur. Le revêtement est un revêtement acrylique, qui est plus résistant à la lumière ultraviolette que les autres revêtements connus. La transparence optique du revêtement de la présente invention est meilleure que celle des revêtements en polyéthylène de l'art antérieur qui ont un aspect quelque peu laiteux.

Comme la formulation de revêtement de la présente invention est une composition qui durcit sous l'effet de radiations, des couches fines de cette formulation acrylique permettent d'atteindre des niveaux de réticulation extrêmement élevés. C'est pour cela que l'on peut préparer avec cette formulation des couches très fines qui ont une haute résistance à l'abrasion. Comparée avec les formulations de l'art antérieur utilisant le polyéthylène, le polypropylène ou le polyacrylonitrile, la composition acrylique de la présente invention absorbe fortement les radiations infrarouges à la température ambiante. Cependant, en contrôlant soigneusement l'épaisseur du revêtement (qui doit se situer après la polymérisation entre 1 et 2,5 microns), la présente invention permet d'avoir une résistance à l'abrasion améliorée et une absorption des infrarouges faible. Il a été trouvé que l'épaisseur optimale pour le film est de 1,8 micron.

Le traitement thermique des revêtements acryliques ou autres ne permet pas d'atteindre le niveau de réticulation élevé et la résistance à l'abrasion obtenus lorsque le durcissement est effectué en utilisant des radiations, sauf si ce traitement thermique est effectué à haute température et pendant une durée excessivement longue. Cette contrainte est un inconvénient important pour l'utilisation des procédés thermiques dans les fabrications continues. Les systèmes uréthanne et époxyde absorbent moins les infrarouges que le système de la présente invention, mais de tels systèmes sont nettement moins résistants à l'abrasion.

Le revêtement de la présente invention, qui est résistant à l'abrasion et présente une capacité optimale d'absorption des infrarouges bien qu'il fasse appel à des composantes absorbant fortement les infrarouges, est obtenu par une copolymérisation d'un monomère triacrylique ou tétraacrylique avec de l'acide acrylique.

L'acrylate utilisé est de préférence le triacrylate de pentaérythritol ou le tétraacrylate de pentaérythritol. Une description détaillée de ces acrylates est donnée dans le brevet US 4319811 qui est donné ici à titre de référence. Une méthode conventionnelle pour le mélange de ces monomères est donnée dans ce brevet.

L'acide acrylique est une composante critique du système de revêtement: il permet de préparer des systèmes de revêtement qui, comparés aux systèmes connus, ont les propriétés rhéologiques souhaitées et donnent des films très fins ayant une grande transparence optique et de très bonnes qualités d'adhésion.

La préparation du système de revêtement est conventionnelle. Aucune réaction chimique n'intervient dans la préparation du mélange. La concentration en tri- ou tétraacrylate est d'au moins 50% environ. La concentration en acide acrylique est d'au moins 10% environ. Toutes les concentrations dans le mélange sont données en poids.

Les revêtements de la présente invention ont une adhésion et une résistance chimique améliorées. En particulier, les revêtements de la présente invention ont des propriétés d'adhésion aux substrats métalliques améliorées lorsqu'on les compare à des revêtements connus. D'autres propriétés désirables découlent de la finesse du revêtement, en particulier une stabilité améliorée aux radiations ultraviolettes. Bien que l'on utilise de l'acide acrylique dans le système, on obtient

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un revêtement qui a une grande transparence optique et une grande résistance à l'abrasion. L'acide acrylique est bien connu pour réduire la résistance à l'abrasion et augmenter l'adhésion de tels revêtements. Il est clair que l'addition d'acide acrylique à la formulation est un facteur critique qui permet de fabriquer des revêtements fins qui ont de très bonnes qualités d'adhésion et de résistance à l'abrasion.

Un autre paramètre critique de la présente invention est l'épaisseur du revêtement appliqué sur le substrat. L'épaisseur du revêtement après la polymérisation est située entre 1 et 2,5 microns, ce qui est nettement plus bas que les revêtements connus ayant une bonne résistance à l'abrasion. L'épaisseur préférée pour le revêtement après la polymérisation est d'environ 1,8 micron. L'épaisseur est critique: en effet, quand on augmente cette épaisseur, on augmente l'absorption des infrarouges de température ambiante, puisque le matériau utilisé absorbe fortement ces infrarouges. Dans l'art antérieur, on avait au contraire augmenté l'épaisseur des revêtements pour les rendre plus solides et plus résistants à l'abrasion.

Le système peut naturellement être complété avec des ingrédients conventionnels, tels que des photo-initiateurs. Des additifs connus de l'homme de l'art, comme les pigments, les agents mouillants, les colorants, peuvent être inclus dans la formulation pour y conférer certaines propriétés fonctionnelles ou esthétiques. Le revêtement peut aussi contenir des agents de surface, des agents pour contrôler la fluidité, ainsi que des agents d'étalement, des pigments et des colorants organiques ou minéraux, des charges, des plastifiants, des lubrifiants, des agents absorbant les ultraviolets, des stabilisants et des agents de renforcement comme l'alumine, la silice, l'argile, le talc, le verre en poudre, les métaux en poudre, le noir de carbone, les fibres de verre. La composition de revêtement peut aussi contenir un inhibiteur de polymérisation.

Le revêtement protecteur de la présente invention peut être appliqué sur une variété de substrats comprenant les métaux, les oxydes métalliques, les nitrures métalliques et d'autres dérivés métalliques et alliages qui peuvent être métallisés sous vide, par exemple l'aluminium, l'acier, le cuivre, l'étain, l'argent, l'or, l'oxyde de titane, l'oxyde d'étain, l'oxyde d'indium, le nitrure de titane, l'indium, et des couches multiples de ces composés. D'autres substrats comprennent le verre, la fibre de verre et les fibres optiques en verre. Parmi les substrats plastiques, le polyester, le polycarbonate et le chlorure de polyvinyle sont des substrats qui peuvent utilement recevoir le revêtement de l'invention. Tout revêtement qui peut être métallisé sous vide peut recevoir le revêtement de l'invention. Le substrat peut aussi être une combinaison des substrats énumérés plus haut. Le ' substrat peut aussi comporter une ou plusieurs couches de substrat, par exemple une couche d'argent prise entre deux couches d'oxyde métallique. L'épaisseur totale des couches et des combinaisons de couches peut aller d'environ 5 à 100 microns pour les couches métalliques ou les combinaisons de métal et de dérivés métalliques.

Le revêtement peut être appliqué par des techniques conventionnelles, telles que l'immersion, la rotation, la projection, l'application en rideau et l'application par gravure et par rouleau.-De préférence, le revêtement est appliqué en utilisant la méthode conventionnelle par gravure ou par rouleau qui permet d'appliquer les revêtements fins améliorés de la présente invention.

Dans le procédé de la présente invention, des méthodes conventionnelles sont utilisées pour durcir le revêtement au moyen de radiations. Ces méthodes sont fondées sur l'emploi de radiations ultraviolettes ou de faisceaux d'électrons qui provoquent la polymérisation par la formation de radicaux libres.

Le procédé de la présente invention comporte les étapes suivantes: premièrement, on applique une composition de revêtement comprenant un mélange de monomères polymérisant sous l'effet des radiations mentionnées plus haut et comprenant de l'acide acrylique sur un substrat, en utilisant les méthodes mentionnées plus haut. Dans cette étape critique, le revêtement est appliqué en une couche telle que l'épaisseur du revêtement après la polymérisation soit située entre 1 et 2,5 microns. Ensuite, le revêtement est polymérisé pour obtenir une structure formant un film. Le substrat peut être métallique ou non métallique. La structure formant un film est utilisée comme un film de vitre conventionnel.

Normalement, le monomère triacrylique ou tétraacrylique est 5 ajouté au monomère acide acrylique de manière à avoir les concentrations mentionnées plus haut. Ce revêtement est appliqué sur un substrat qui peut être métallique ou non métallique en utilisant, par exemple, une méthode conventionnelle de revêtement direct de gravure. Cette méthode utilise un cylindre gravé qui tourne dans un io bain de revêtement d'une manière continue. L'excès de revêtement est enlevé de la surface du cylindre doseur en utilisant les méthodes conventionnelles ou par angle inverse. Le cylindre est continuellement en contact avec le substrat et le mélange de revêtement des cellules du cylindre gravé et transféré d'une manière continue sur ce 15 substrat à enduire. Le revêtement est alors polymérisé sur le substrat au moyen de radiations d'une manière connue. Naturellement, le processus se fait normalement en continu, mais on peut aussi le mettre en œuvre d'une manière discontinue.

Une couche première peut être incluse entre le revêtement et le 20 substrat. Cette couche première peut être composée par exemple d'une résine de polyester qui absorbe fortement les infrarouges. Le but de cette couche première est essentiellement d'améliorer l'adhésion du revêtement au substrat.

25 EXEMPLES

Les exemples qui suivent sont destinés à illustrer la formulation, le procédé de son application et le produit obtenu selon la présente invention. Bien que l'on décrive ci-dessous la fabrication de films pour les vitres, cette fabrication est donnée à titre purement illustra-30 tif de l'objet préféré de l'invention et ne doit pas être considérée comme limitant le domaine d'application de la présente invention.

Exemple 1:

Cet exemple montre la variation de l'émittance en fonction de 35 l'épaisseur du revêtement pour trois types de revêtement protecteur. Par définition, la somme de la réflectance infrarouge et de l'émittance d'une surface ou d'un système réfléchissant les infrarouges est égale à 1. Les infrarouges considérés (4 à 40 microns de longueur d'onde) sont réfléchis par la couche métallique protégée par la 40 couche perméable aux infrarouges. L'émittance totale d'un système (métal et revêtement protecteur) peut être considérée comme étant la combinaison de l'absorption par la couche métallique et par la couche protectrice. Plus la valeur totale de l'émittance est faible,

plus le système est efficace pour réfléchir les infrarouges. Plus la ré-« flectance infrarouge est importante, plus le système est efficace pour réduire les pertes de chaleur, parce que les infrarouges qui ne sont pas réfléchis vers l'intérieur de la pièce sont absorbés par le reste de la fenêtre et transférés vers l'air plus froid à l'extérieur. La relation suivante résume ces considérations:

so % réflectance infrarouge d'un système =

[1 — (émittance totale du système)] x 100 Ces résultats montrent que c'est le revêtement acrylique qui est le plus absorbant des trois revêtements pour une épaisseur donnée. Cependant, le système acrylique de la présente invention compense cet 55 inconvénient par une résistance à l'abrasion améliorée, si bien qu'une épaisseur de 1,8 micron donne une réflectance infrarouge qui est meilleure que celle des films «conventionnels» où la couche protectrice consiste en un film de polyéthylènetéréphtalate de 12,7 microns (c'est-à-dire 62% contre 35%).

60 Le revêtement de l'exemple 1 a été préparé en combinant 70 parties de tétraacrylate de pentaérythritol avec 25 parties d'acide acrylique. Le tétraacrylate de pentaérythritol doit être chauffé à environ 38° C parce que le monomère est normalement solide à la température ambiante. Lorsque le tétraacrylate de pentaérythritol 65 est complètement liquéfié, l'acide acrylique est ajouté et l'ensemble est soigneusement mélangé pour avoir une préparation homogène. Le photo-initiateur (hydroxy-l-cyclohexylphénylcétone) est ajouté et le mélange est poursuivi jusqu'à ce que le photo-initiateur soit com-

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plètement dissous (on n'ajoute pas de photo-initiateur à un système dont on provoque la polymérisation par un faisceau d'électrons). Le photo-initiateur est ajouté à raison de 3 à 8 parties en poids. Le mélange est poursuivi jusqu'à ce que les ingrédients soient complètement dissous dans le mélange de revêtement. Le mélange de revêtement est filtré et appliqué sur le côté métallique d'un film de poly-éthylènetéréphtalate métallisé sous vide par gravure directe et polymérisé par des radiations ultraviolettes pour obtenir le revêtement acrylique de l'exemple 1. Les résultats sont donnés dans le tableau suivant et dans le graphique I:

Tableau I

Valeur de l'émittance totale combinée pour trois revêtements protecteurs (les trois revêtements sont appliqués sur une couche métallisée ayant une émittance — 0,14)

Type de revêtement

Epaisseur

Emittance protecteur du revêtement totale

protecteur

(microns)

1. Polypropylène lamellaire

12,7

0,35

2. Polyester lamellaire

12,7

0,65

(polyéthylènetéréphtalate)

3. Revêtement acrylique

0,9

0,25

(durci par radiations)

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Le revêtement acrylique de l'exemple 1 a été appliqué avec succès sur différentes surfaces métallisées sous vide comprenant des métaux, des alliages de métaux et des oxydes métalliques. Dans ces métaux, on inclut l'aluminium, le cuivre, le titane, l'argent, les alliages d'acier et les alliages de chrome. Dans les oxydes métalliques, on inclut l'oxyde de titane, l'oxyde d'indium, l'oxyde d'alliage d'indium et l'oxyde d'étain. Le film métallisé sous vide de l'exemple 1 est métallisé de manière que la transmission de la lumière visible soit de 18-20%. Il en résulte une surface métallique ayant une émittance totale d'environ 0,14.

Exemple 2:

Cet exemple montre la variation du changement de la valeur de l'opacité en fonction de l'épaisseur pour le revêtement acrylique de l'exemple 1. Les revêtements protecteurs acryliques étaient appliqués sur des films de polyéthylènetéréphtalate de 50,8 microns. Les changements dans les valeurs de l'opacité pour les revêtements des épaisseurs considérées peuvent être mesurés d'une manière plus sûre lorsque le revêtement est appliqué sur des films non métallisés. Les échantillons de revêtements acryliques étaient soumis à une abrasion sur un appareil d'abrasion Tabor décrit dans ASTM D 1004-56 (roues CS-10, charge de 1000 g par roue, 100 cycles). Les mesures d'opacité étaient effectuées en utilisant l'appareil pour la mesure de l'opacité conventionnelle de Hunter. Les mesures d'épaisseur étaient effectuées en utilisant un appareil de mesure de films fins à stylet conventionnel.

Les résultats sont donnés dans le tableau qui suit et dans le graphique II:

Tableau II

Changement moyen des valeurs de l'opacité pour un film de polyéthylènetéréphtalate portant le revêtement de l'exemple I

Epaisseur

Changement dans la du revêtement valeur de l'opacité

(microns)

(%)

0,0

77

(polypropylène 12,7 microns

sans revêtement)

0,0

58

(polyéthylènetéréphtalate 12,7 microns

sans revêtement)

0,5 (acrylique)

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1,0 (acrylique)

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1,8 (acrylique)

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2,5 (acrylique)

8

3,0 (acrylique)

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Les résultats montrent que 1,8 micron est l'épaisseur optimale pour les revêtements de la présente invention, cela pour plusieurs raisons:

1. les résultats de l'exemple 1 montrent que 1,8 micron est une épaisseur optimale;

2. la pente de la courbe donnée dans le graphique II montre que, pour des épaisseurs inférieures à 1,8 micron, le changement de la valeur de l'opacité augmente rapidement;

3. les tests de vieillissement UVCON de l'exemple 5 donnés plus loin montrent qu'une épaisseur de revêtement de 1 micron est l'épaisseur minimale pour assurer une protection adéquate du métal;

4. les essais de l'exemple 4 faits avec la laine d'acier 0000 donnés plus loin montrent qu'une épaisseur de revêtement de 1 micron est l'épaisseur minimale qui procure un avantage significatif au point de vue résistance à l'abrasion par rapport au film de polyéthylènetéréphtalate qui est le revêtement protecteur de métal utilisé dans les structures formant un film pour les vitres «conventionnelles»;

5. les revêtements fins ayant un indice de réfraction voisin de 1,5 donnent lieu à des couleurs d'interférence lorsque leur épaisseur est inférieure à 1 micron et qu'ils revêtent des surfaces métallisées. Cet effet est similaire à celui que l'on observe avec une fine couche d'huile flottant sur de l'eau. De légères différences dans l'épaisseur du revêtement peuvent alors produire des couleurs qui sont inacceptables d'un point de vue esthétique pour des films destinés à des vitres;

6. les revêtements ayant une épaisseur supérieure à 2,5 microns ne réduisent pas d'une manière significative le changement dans la valeur de l'opacité. En outre, les revêtements plutôt épais sont plus chers et provoquent des ondulations des films pour vitre, ce qui provoque des difficultés de manipulation pour les installateurs de ces films.

Exemple 3:

Cet exemple montre la différence dans l'adhérence entre deux revêtements de formulations acryliques de l'exemple 1 appliqués sur une couche d'aluminium couvrant un film de polyéthylènetéréphtalate de 50,8 microns. Les résultats sont donnés dans le tableau qui

SUlt ( Tableau en tête de la colonne suivante)

Les tests utilisés pour évaluer l'adhésion sont décrits ci-dessous: Test d'entaille en «X»- bande adhésive:

Dans ce test, un «X» est tracé sur le revêtement avec la pointe d'un couteau-rasoir. Une bande Scotch 810 est appliquée sur la croix tracée sur le revêtement. La bande est enlevée à la main par un rapide mouvement effectué dans le plan du revêtement. L'enlève-

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Tableau III

Revêtement

Test d'entaille en «X» -bande adhésive

Test d'adhésion par roulement

Acrylique (~20% d'acide acrylique)

Acrylique (~20% de N-vinylpyrrolidone)

Passe Négatif

Passe Négatif ment de quantité de revêtement supérieure à des traces est considéré comme un résultat négatif du test.

Test d'adhésion par roulement:

Dans ce test, l'échantillon avec son revêtement est placé entre le pouce et l'index et plié sur lui-même à 180° (le côté de l'échantillon portant le revêtement est en contact avec les doigts). Dans cette position, l'échantillon avec son revêtement est roulé en avant et en arrière entre les doigts (la pression exercée par les doigts est modérée à forte) dix fois, tout en maintenant l'échantillon plié à 180°. Tout écaillement visible du revêtement ou toute perte d'adhésion au métal est considéré(e) comme un résultat négatif du test.

Exemple 4:

Cet exemple montre la différence de résistance aux éraflures par la laine d'acier 0000 entre les trois systèmes de l'exemple 1. Dans cet essai, on frotte un tampon en laine d'acier 0000 (avec juste assez de pression pour causer des éraflures sur les deux surfaces) sur l'interface d'un échantillon plié. De cette manière, on peut comparer directement la résistance aux éraflures par la laine d'acier des deux surfaces. La surface ayant la meilleure résistance aux éraflures est celle qui présente le plus petit nombre d'éraflures. Les résultats de ce test appliqués aux trois systèmes de l'exemple 1 sont donnés dans le tableau qui suit:

Tableau IV

Surface-1

Surface-2

Résultats

Polypropylène

Polyester

Acrylique (exemple 1)

Polyester Polyester Polyester

Le polypropylène est très fortement éraflé

Les deux surfaces présentent un nombre égal d'éraflures

La surface acrylique a moins d'éraflures

Pour la compréhension de ces résultats, voir le diagramme. Exemple 5:

Cet exemple compare la résistance d'une couche acrylique protégeant un métal à une simulation d'un vieillissement externe avec celle d'une couche protectrice en polypropylène. Les deux couches protectrices ont été exposées à des cycles successifs de radiations ultraviolettes et de condensation d'humidité. Les échantillons étaient soumis à un vieillissement accéléré de 144 heures dans un appareil Atlas UVCON avec des cycles de 8 heures aux ultraviolets à 60° C, suivis de cycles de 4 heures de condensation d'humidité à 40° C. Les résultats sont donnés dans le tableau qui suit:

Tableau V

Description de la couche de protection

Résultats après 144 heures d'exposition

Revêtement acrylique

(exemple 1)

Couche protectrice en polypropylène

Pas de changement visible

La couche protectrice montrait des signes de craquelure et de séparation

Exemple 6:

Cet exemple montre la différence entre la formulation acrylique sans acide acrylique et la formulation acrylique avec 20% d'acide acrylique. Les tests ont été effectués avec l'appareil de Tabor sur des revêtements recouvrant un film de polyéthylènetéréphtalate de 12,7 microns (ICI 442):

Tableau VI

Epaisseur du

Opacité

revêtement

(microns)

(%)

Acrylique (avec ~20% de

N-vinylpyrrolidone)

1,0

15

Acrylique (avec ~20% d'acide

acrylique)

1,0

25

Acrylique (avec ~20% de

N-vinylpyrrolidone)

1,8

6

Acrylique (avec ~20% d'acide

acrylique)

1,8

15

Cet exemple montre que l'addition d'environ 20% d'acide acrylique à la formulation réduit la résistance à l'abrasion (c'est-à-dire augmente le changement dans la valeur de l'opacité) pour des revêtements de la même épaisseur.

Il n'a pas été prévu de limiter la présente invention aux formes d'exécution spécifiques décrites ci-dessus. Il est admis que d'autres changements peuvent être faits dans la formulation et la méthode d'application décrites ci-dessus sans sortir du domaine d'application de la présente invention. Ce domaine d'application est prévu pour couvrir toutes les autres formes d'exécution, modifications et alternatives de la présente invention.

6

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

R

3 feuilles dessins

Claims

668 063

2

REVENDICATIONS

1. Procédé pour la fabrication d'une structure formant un film présentant un revêtement résistant à l'abrasion dont la capacité d'absorber les infrarouges est considérablement réduite, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer sur un substrat une composition de revêtement composée d'un mélange de monomères polymérisant sous l'effet de radiations qui comprend un monomère triacrylique ou tétraacrylique et de l'acide acrylique, à donner à la couche appliquée une épaisseur telle que le revêtement ait une épaisseur comprise entre 1 et 2,5 microns après la polymérisation, enfin à soumettre le revêtement à une polymérisation par des radiations.
2. Procédé selon la revendication 1, où l'épaisseur du revêtement après polymérisation est d'environ 1,8 micron.
3. Procédé selon la revendication 1, où une couche première est appliquée entre la couche de revêtement et le substrat.
4. Procédé selon la revendication 3, où la couche première comprend une résine de polyester.
5. Procédé selon la revendication 1, où la polymérisation est effectuée en utilisant des radiations ultraviolettes.
6. Procédé selon la revendication 1, où la polymérisation est effectuée en utilisant les radiations d'un faisceau d'électrons induisant la formation de radicaux libres.
7. Procédé selon la revendication 1, où le monomère tétraacrylique est le tétraacrylate de pentaérythritol.
8. Procédé selon la revendication 1, où la concentration en monomère triacrylique ou tétraacrylique est égale au moins à 50% du mélange en poids.
9. Procédé selon la revendication 1, où la concentration en acide acrylique est égale au moins à 10% du mélange en poids.
10. Procédé selon la revendication 1, où le substrat comporte une ou plusieurs couches.
11. Procédé selon la revendication 10, où le substrat est une couche d'argent se trouvant entre deux couches d'oxyde métallique.
12. Procédé selon la revendication 1, où le substrat est en aluminium.
13. Film présentant un revêtement résistant à l'abrasion dont la capacité d'absorber les infrarouges est considérablement réduite, obtenu par le moyen du procédé selon la revendication 1.
14. Film pour vitre selon la revendication 13, où la composition de revêtement comprend un mélange de polymères contenant des motifs de tétraacrylate de pentaérythritol à une concentration égale à au moins 50% du mélange en poids et des motifs d'acide acrylique à une concentration égale à au moins 10% du mélange en poids, et un substrat métallique adhérant à la composition de revêtement et au film de la vitre.
15. Ensemble formé d'une vitre et d'un film selon la revendication 14.
16. Composition de revêtement durcissant sous l'effet de radiations, pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle se compose d'un mélange de monomères polymérisant sous l'effet de radiations qui comprend un monomère triacrylique ou tétraacrylique et de l'acide acrylique.
17. Composition selon la revendication 16, où le monomère tétraacrylique est le tétraacrylate de pentaérythritol.
18. Composition selon la revendication 16, où la concentration en monomère triacrylique ou tétraacrylique est égale à au moins 50% du mélange en poids.
19. Composition selon la revendication 16, où la concentration en acide acrylique est égale à au moins 10% du mélange en poids.