EP3153769A1 - Procede de realisation d'un motif decoratif sur un composant en materiau polymere synthetique metallise - Google Patents

Procede de realisation d'un motif decoratif sur un composant en materiau polymere synthetique metallise Download PDF

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EP3153769A1
EP3153769A1 EP16190268.9A EP16190268A EP3153769A1 EP 3153769 A1 EP3153769 A1 EP 3153769A1 EP 16190268 A EP16190268 A EP 16190268A EP 3153769 A1 EP3153769 A1 EP 3153769A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
laser
zone
zones
scan
polymer material
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16190268.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Erwan FAOUCHER
François GRATECAP
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Vision SAS
Original Assignee
Valeo Vision SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Vision SAS filed Critical Valeo Vision SAS
Publication of EP3153769A1 publication Critical patent/EP3153769A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/24—Ablative recording, e.g. by burning marks; Spark recording
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
    • B41M5/267—Marking of plastic artifacts, e.g. with laser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/50—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by aesthetic components not otherwise provided for, e.g. decorative trim, partition walls or covers

Definitions

  • the present invention relates to a method of producing a decorative pattern on a component made of metallized synthetic polymer material.
  • This method is more particularly adapted to the production of decorative patterns on a component of a lighting and / or automotive signaling device, in particular on masks or pedestals for a searchlight or fire of motor vehicles.
  • These patterns are obtained, according to a first method, by marking the manufacturing mold, thus causing a lack of flexibility and a risk of mold wear.
  • the mold can easily wear out or be contaminated by impurities.
  • a second method is to use an ink deposit (screen printing) on the piece to decorate.
  • Such a solution poses problems of resistance of the ink during the life of the piece as well as resistance to ultraviolet rays.
  • a third method is to add inserts such as decorative films IMD (In Mold Decoration in English). Such a solution is expensive and causes problems related to the thermoforming of the film.
  • these aesthetic components of lighting devices and / or automotive signaling are generally metallized, that is to say coated with a metal layer on their surface.
  • vacuum evaporation metallization machines or sputtering vacuum metallization machines are generally used.
  • a layer of aluminum is usually deposited, usually between 30 and 200 nm thick.
  • Infrared lasers are commonly used, such as a fiber laser (1.050 ⁇ m), a CO2 laser (1.06 ⁇ m), or an Nd: YAG or related laser (1.064 ⁇ m).
  • the production lines of lighting and / or signaling devices are therefore equipped with laser ablation units making it possible to produce different types of decorative patterns, by acting on the drawing of the ablation of the metallized layer which reveals the native surface.
  • synthetic polymer material serving as a support for depositing this metallized layer.
  • the synthetic polymer material predominantly used to make the masks and metallized bases of lighting devices and intended to be ablated is a black tinted polycarbonate which is transparent to infrared radiation, that is to say, it has a transmission coefficient of at least 25%, generally greater than 50% and advantageously greater than 85% in the wavelengths of the targeted laser radiation. This is to minimize the impact of direct exposure of the material to Fiber, CO2 or Nd: YAG laser radiation.
  • One solution could be to change the type of laser, for example using an excimer laser whose wavelengths are in UV and for which the material considered has a transmission rate of less than 10%. This implies, however, to modify the laser treatment units on the production lines and the investment of an additional laser, complementary in emission wavelengths, to that deployed to carry out the ablation.
  • the present invention aims to provide a method of producing a decorative pattern on a synthetic polymer component and in particular a component of a lighting device and / or automotive signaling allowing the realization of low-cost precise patterns on parts such as masks or pedestals without using a mold with a particular marking, marking ink or inserts such as films or pieces of carbon fiber fabrics.
  • the present invention proposes for this purpose a method of producing a decorative pattern by means of laser radiation on the surface of a component made of synthetic polymer material, which surface is previously coated with a layer of a metallic material.
  • This method is remarkable in that the synthetic polymeric material is transparent to said laser radiation, i.e. has a transmission coefficient of at least 25% in the wavelength of said radiation, and in that said method comprises a step of exposing at least a first zone of the metallized surface to a laser beam scan, the amount of total energy delivered on said surface in said at least first zone is at least 20% greater than that necessary to achieve ablation of said metal layer without degradation of the surface of said material, so as to provoke on the at least a first zone simultaneously the disappearance of the metal layer and a change in the state of the surface of the material.
  • the amount of energy applied is at least 25% higher, advantageously at least 33% higher, preferably at least 50%, preferably at least 75%, more preferably at least 90%.
  • the method comprises an additional step of exposing at least a portion of the at least first zone previously devoid of its metal layer to a second laser scanning, so as to generate at least a second textured zone , different in appearance from the first zone.
  • the first scan having modified the surface state of the material, it also modifies the absorption properties of the laser radiation used on the surface, which makes it possible to create additional texturing on the altered surface areas.
  • the parameters of the first scan on a first zone of the surface when it is followed by a second scan are different from the parameters of said first scan when only the step of the first scan is performed on a first given zone. This provides more varied texture effects and adapted to the decorative pattern that is desired.
  • the method comprises a step of ablation of the metallized surface by exposure to a laser beam scan, in order to generate at least a third zone on the surface of the material.
  • the decorative pattern can thus have surface areas laid bare and smooth, without texturing.
  • the ablation step is performed after the steps of producing the at least one first zone and / or at least one second zone. This avoids any material projections related to the first scan on adjacent areas that have previously been exposed. However, if the parameters of the second scan and those of the ablation scan are identical, then the ablation step can be performed concomitantly with that of the second scan of the creation of the second zones.
  • At least one fourth metallized zone is preserved on the surface of the material. It is thus possible to create an even larger variety of patterns.
  • the laser scanning is performed with a laser emitting radiation in the infrared.
  • the laser is preferentially taken from: fiber laser, Nd: YAG laser or a related laser, CO2 laser.
  • the synthetic polymer material is a translucent polymer colored by an organic dye such that the transmission coefficient is at least 25% for wavelengths greater than 800 nm, the synthetic polymer material being taken from: a polycarbonate, modified polycarbonate, polycarbonate copolymer or polyamide 6.
  • the organic dye comprises an anthraquinone.
  • the metal layer is a layer of a metal selected from the following group: aluminum, copper, stainless steel, chrome, gold, silver.
  • the metal is aluminum.
  • the decorative pattern is a raster pattern reproducing the appearance of a weave, resulting from a combination of at least a plurality of second areas and third areas of rectangular shape.
  • the raster pattern reproducing the appearance of a weave results from a combination of at least a plurality of first zones, second zones and third zones.
  • the decorative pattern is a pattern reproducing the appearance of a grained leather, resulting from a combination of a plurality of second zones and third zones in the form of dots.
  • the subject of the invention is also a device for lighting and / or signaling a motor vehicle that is remarkable in that it comprises a component made of synthetic polymer material that is transparent to infrared radiation and that has at least traces of metallization of its surface, said component being coated with a decorative pattern obtained according to the method of the invention as described above.
  • said component is a mask or a base.
  • the figure 1 schematically represents a headlamp 1 which is an automobile lighting device comprising a component which is a mask 4 having decorative patterns 7 obtained by the method according to the invention.
  • the projector 1 comprises in particular a housing 2, a protective glass 3, said mask 4, elliptical lighting module lenses 5.
  • the mask 4 has two orifices 6 for the elliptical lighting module lenses 5.
  • the housing 2, the protective glass 3 and the mask 4 are made of thermoplastic synthetic polymer material by injection.
  • the mask 4 includes three surfaces having a decorative pattern 7.
  • the mask 4 is obtained by injection of a black mass-dyed thermoplastic material.
  • the mask 4 is then entirely metallized by an aluminum layer. For example, vacuum deposition metallization will be carried out.
  • the decorative patterns are then produced by exposing certain areas of the surface of the mask material 4 to laser radiation, the remainder of the surface remaining metallized.
  • the synthetic polymer material of the mask 4 is transparent to said laser radiation, that is to say has a transmission coefficient of at least 25% in the wavelength of said radiation.
  • the transmission coefficient is greater than 50%, preferably 85%.
  • the laser scanning is performed with a laser emitting radiation in the infrared.
  • the laser is taken from: fiber laser, CO2 laser, Nd: YAG laser or related.
  • the laser used is a Q-Switch Nd: YVO4 pulse laser, adjusted to 10W of average power.
  • the material used is a Lexan HF1110R black stained polycarbonate, color 71257 (Sabic).
  • the transmission curve of this black-tinted polymer has a band-pass profile, with a zero transmission coefficient in the wavelength region of the visible range and then a sudden, almost vertical transition between 700 and 750 nm to reach a plateau. at over 85% transmission, close to 90% in the 1000-1100 nm zone.
  • Small rectangular sample plates (approximately 3cm by 12cm) were made of this material and then metallized under vacuum in order to coat them with an aluminum layer.
  • the decorative patterns made according to the invention may combine: first and second zones; first and third zones; first and fourth zones; second and third zones; second and fourth zones; first and second and third zones; first and second and fourth zones; first and third and fourth zones; second and third and fourth zones; finally, the four types of zones.
  • a first pattern 7 that can be produced by the process according to the invention is a woven pattern, in particular of the carbon fiber type.
  • This pattern consists of series of second zones in the form of rectangle 9 arranged diagonally and offset, each diagonal series being connected by strips 8 corresponding to the first zones.
  • the rectangles 9 and the strips 8 enclose series of third zones which take the form of series of rectangles 10 exposing the native surface of the support material, oriented perpendicularly to the rectangles 9 of the second zones, so as to form mixed chevrons with a branch formed of a rectangle 9 and the other branch of a rectangle 10.
  • the third areas of the rectangles 10 are black, the second areas 9 are ash gray and the first remaining areas 8 are darker matte gray.
  • the laser has been parameterized according to a hatched sweep, with a spacing spacing of 70 micrometers.
  • the beam diameter is about 100 micrometers.
  • the first ablation scan according to the invention which makes it possible to obtain the first zones 8, which emerge dull gray, has for essential modification of parameterization a reduction of the scanning speed by a factor greater than 10, for example of approximately 13.
  • a slight decrease (about 10%) of the average power of the laser and a 50% increase in pulse frequency were also applied. It has been estimated that this parameter change leads to delivering a total energy amount more than 15 times greater than that delivered for conventional ablation.
  • the first scan differs essentially from that applied for conventional ablation in that the scanning is performed at a resolution of 600 dots per inch (DPI) instead of hatching. A moderate drop (about 25%) of the average laser power was also performed. It has been evaluated that this parameter change leads to a total energy quantity approximately 2 times greater than that delivered for conventional ablation.
  • the second scan was performed with the same parameters as those of conventional ablation. An examination of the surface with a scanning electron microscope also makes it possible to differentiate the roughness of the different zones: with reference to the figure 4 where the magnification is 25x, the ablated areas 10 appear smooth, the first areas 8 emerge matte with slight texturing and the second areas 9 present a marked relief.
  • the figure 5 is a close-up magnification at 400x of a second zone 9: there is clearly distinguishable patterns of melting rim type and craters 11, whose size varies between 5 and 30 microns in diameter.
  • a second pattern 7 achievable by the method according to the invention is a pattern of grained leather type.
  • this pattern is obtained by a non-repetitive distribution of points corresponding to second 9 or third zones 10.
  • the second zones emerge as circular spots of about 60 ⁇ m in diameter provided with a melting ring, while the surface of the third ablated zones is smooth.
  • the exemplary embodiments were carried out on a black tinted polycarbonate matrix.
  • the product is available under the trade name Lexan HF1110R, color 71257 (Sabic). Other grades of polycarbonate containing this dye are available.
  • the transmission curve of this tinted polymer exhibits a band-pass type profile, with a zero transmission coefficient in the wavelength region of the visible range and then a sudden, almost vertical transition between 700 and 750 nm to reach a plateau. more than 85%, close to 90% in the 1000-1100 nm zone.
  • the translucent polymer is polycarbonate or a modified polycarbonate or a polycarbonate copolymer or a polyamide 6.
  • a perinone having a color index CI 564 120, Solvent Red 135, at a concentration in the range of about 100 nm, will be used as dyes, in combination with one of the translucent polymers listed above.
  • 0.05% by weight to 1% by weight, preferably 0.08 to 0.25% by weight, and an anthraquinone having a color index CI 61,565, Solvent Green 3 has a concentration in the range of 0.05% by weight to 1% by weight, preferably from 0.08 to 0.25% by weight.
  • a perinone with color index CI 564 120 Solvent Red 135, at a concentration in the range of 0.05 wt.% To 1 wt.%, Preferably 0.1 wt.% To 0.25 wt.% And phthalocyanine having a color number C 74 260, Pigment Green 7, at a concentration in the range of from 0.05% by weight to 1% by weight, preferably 0.1% by weight to 0.25% by weight and an anthraquinone having a color number CI 615 290, Solvent Blue 97, at a concentration in the range of 0.05% by weight to 1% by weight, preferably 0.1% by weight to 0.25% by weight are used as colorants in the preparation the polymer was colored lambda exclusion wavelength co 800 nm.
  • Such material compositions are described in the patent document EP1529081 . In the infrared spectral range of 700 nm (or 800 nm respectively) at 3000 nm, these material compositions absorb less than 60% and transmit at least 25% incident light flux.
  • the present invention makes it possible in particular to produce masks, pedestals or screens that are metallized and decorated, in particular for equipping lighting and / or signaling devices for motor vehicles.

Abstract

L'invention concerne un procédé de réalisation d'un motif décoratif (7) au moyen d'un rayonnement laser sur la surface d'un composant en matériau polymère synthétique, surface revêtue au préalable d'une couche d'un matériau métallique caractérisé en ce que le matériau polymère synthétique est transparent audit rayonnement laser, c'est-à-dire présente un coefficient de transmission d'au moins 25% dans la longueur d'onde dudit rayonnement, et en ce que ledit procédé comporte une étape d'exposition d'au moins une première zone (8) de la surface métallisée à un balayage par rayonnement laser dont la quantité d'énergie totale délivrée sur ladite surface dans ladite au moins première zone (8) est supérieure d'au moins 20% à celle nécessaire pour réaliser l'ablation de ladite couche métallique sans dégradation de la surface dudit matériau, de sorte à provoquer sur la au moins une première zone (8) simultanément la disparation de la couche métallique et une modification de l'état de la surface du matériau.

Description

    Domaine technique
  • La présente invention concerne un procédé de réalisation d'un motif décoratif sur un composant en matériau polymère synthétique métallisé.
  • Ce procédé est plus particulièrement adapté à la réalisation de motifs décoratifs sur un composant d'un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation automobile, en particulier sur des masques ou des socles pour projecteur ou feu de véhicules automobiles.
    • Technique antérieure
  • Très souvent, les constructeurs automobiles exigent la présence de motifs particuliers sur des dispositifs d'éclairage ou de signalisation. Ces motifs précis et indélébiles sur certaines pièces telles que le masque du projecteur ou le socle du feu ont la plupart du temps un but exclusivement esthétique.
  • Ces motifs sont obtenus, selon une première méthode, par marquage du moule de fabrication, entraînant ainsi un manque de flexibilité et un risque d'usure du moule. Le moule peut facilement s'user ou être contaminé par des impuretés.
  • Une deuxième méthode consiste à utiliser un dépôt d'encres (sérigraphie) sur la pièce à décorer. Une telle solution pose des problèmes de tenue de l'encre au cours de la vie de la pièce ainsi que de résistance aux rayons ultraviolets.
  • Une troisième méthode consiste à ajouter des inserts tels que des films décoratifs du type IMD (In Mold Decoration en anglais). Une telle solution est coûteuse et pose des problèmes liés au thermoformage du film.
  • Dans le cas particulier de la réalisation de motifs de fibre de carbone, imitant l'aspect d'un tissage en fibre de carbone, les deux premières solutions exposées n'aboutissent pas à un résultat convaincant, l'imitation étant trop grossière. Une solution consiste alors à appliquer sur les pièces de vrais morceaux de tissage en fibre de carbone, solution fort couteuse tant pour la matière elle-même que pour sa mise en oeuvre.
  • En outre, ces composants à caractère esthétique des dispositifs d'éclairage et/ou signalisation automobile sont généralement métallisés, c'est-à-dire revêtus d'une couche de métal sur leur surface. Pour réaliser cette couche de métal, on utilise généralement des machines de métallisation sous vide par évaporation, ou des machines de métallisation sous vide par pulvérisation cathodique. Pour des raisons de cout et d'aspect, on dépose habituellement une couche d'aluminium, d'une épaisseur généralement comprise entre 30 et 200 nm.
  • Si l'on souhaite réaliser un motif décoratif sur ces pièces métallisées, il faut donc, par un procédé de métallisation sélective, enlever la couche de métal déposée ou empêcher sa déposition sur certaines zones choisies en recourant à un masquage pendant l'étape de métallisation.
  • Ainsi, il est connu, par exemple de EP1426236 , de procéder à l'ablation de cette couche métallique par ablation laser. On utilise couramment des lasers dont les longueurs d'ondes sont situées dans les infrarouges, tel un laser à fibre (1,050 µm), un laser CO2 (1,06 µm) ou un laser Nd :YAG ou apparenté (1,064 µm).
  • Les lignes de production de dispositifs d'éclairage et/ou signalisation sont donc équipées d'unités d'ablation laser permettant de réaliser différents types de motifs décoratifs, en jouant sur le dessin de l'ablation de la couche métallisée qui révèle la surface native du matériau polymère synthétique servant de support au dépôt de cette couche métallisée.
  • Toutefois, une difficulté supplémentaire a été relevée par le demandeur : le matériau polymère synthétique majoritairement employé pour réaliser les masques et socles métallisés de dispositifs d'éclairage et destinés à subir une ablation est un polycarbonate teinté noir qui est transparent au rayonnement infrarouge, c'est-à-dire qu'il a une coefficient de transmission d'au moins 25%, généralement supérieur à 50% et avantageusement supérieur à 85% dans les longueurs d'ondes des rayonnements laser visés. Ceci afin de minimiser l'impact d'une exposition directe du matériau à un rayonnement laser à fibres, CO2 ou Nd:YAG. Si cela est particulièrement avantageux dans le cadre d'un procédé d'ablation de la couche métallique déposée sur une surface en polycarbonate teinté noir, en ce qu'il favorise l'obtention d'une surface mise à nu avec un risque faible, voire minime, de l'endommager en cas d'exposition directe de la surface au rayonnement laser et favorise ainsi la préservation d'un aspect intact de la surface mise à nu, on comprend bien que cela pose un problème pour créer un motif sur la surface dégagée après ablation, par exposition directe au rayonnement laser.
  • Une solution pourrait être de changer de type de laser, par exemple d'utiliser un laser excimère dont les longueurs d'ondes sont en UV et pour lesquelles le matériau considéré présente un taux de transmission inférieur à 10%. Cela implique toutefois de modifier les unités de traitement laser sur les chaines de production et l'investissement d'un laser supplémentaire, complémentaire en longueurs d'ondes d'émission, à celui déployé pour réaliser l'ablation.
  • La présente invention vise à fournir un procédé de réalisation d'un motif décoratif sur un composant en polymère synthétique et notamment un composant d'un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation automobile permettant la réalisation à bas coût de motifs précis sur des pièces telles que les masques ou socles sans utiliser de moule avec un marquage particulier, d'encre de marquage ou d'inserts tels que des films ou des pièces de tissus en fibre de carbone.
    • Résumé de l'invention
  • La présente invention propose à cet effet un procédé de réalisation d'un motif décoratif au moyen d'un rayonnement laser sur la surface d'un composant en matériau polymère synthétique, surface revêtue au préalable d'une couche d'un matériau métallique.
  • Ce procédé est remarquable en ce que le matériau polymère synthétique est transparent audit rayonnement laser, c'est-à-dire présente un coefficient de transmission d'au moins 25% dans la longueur d'onde dudit rayonnement, et en ce que ledit procédé comporte une étape d'exposition d'au moins une première zone de la surface métallisée à un balayage par rayonnement laser dont la quantité d'énergie totale délivrée sur ladite surface dans ladite au moins première zone est supérieure d'au moins 20% à celle nécessaire pour réaliser l'ablation de ladite couche métallique sans dégradation de la surface dudit matériau, de sorte à provoquer sur la au moins une première zone simultanément la disparation de la couche métallique et une modification de l'état de la surface du matériau.
  • Ainsi, en appliquant une quantité d'énergie supérieure d'un moins 20% à celle nécessaire à l'obtention de la stricte ablation de la couche métallique, on génère un effet thermique suffisamment fort pour obtenir un échauffement significatif de la surface sous-jacente à la couche métallique avant évaporation de ladite couche et ainsi une modification de l'état de surface, notamment par brûlure de la matière avec texturation liée à la formation de microbulles d'ébullition, correspondant à un effet de moussage, voire une fusion superficielle du matériau. En fonction de la quantité d'énergie appliquée, on obtiendra un effet de surface plus ou moins marqué, allant jusqu'à des changements de coloration.
  • De préférence, la quantité d'énergie appliquée est au moins 25% supérieure, avantageusement au moins 33% supérieure, de manière préférée d'au moins 50%, préférentiellement d'au moins 75%, plus préférentiellement d'au moins 90%.
  • Selon une autre caractéristique, le procédé comporte une étape additionnelle d'exposition d'au moins une partie de la au moins première zone précédemment dépourvue de sa couche métallique à un second balayage par rayonnement laser, de sorte à générer au moins une seconde zone texturée, d'aspect différent de la première zone. On comprend que le premier balayage ayant modifié l'état de surface du matériau, il modifie également en surface les propriétés d'absorption au rayonnement laser utilisé, ce qui permet de créer une texturation supplémentaire sur les zones de surface altérée.
  • Selon les paramètres de balayage, différents effets peuvent être obtenus, notamment une surface mate, non lisse et non brillante. L'application d'un second balayage sur la surface exposée et texturée par le premier balayage permet de donner un grain marqué à la surface ainsi traitée. En outre, on va également pouvoir modifier la couleur perçue, par exemple créer des zones en nuances de gris lorsque la couleur native du polymère synthétique est noire.
  • Selon une variante, les paramètres du premier balayage sur une première zone de la surface lorsqu'il est suivi d'un second balayage sont différents des paramètres dudit premier balayage lorsque seule l'étape du premier balayage est effectuée sur une première zone donnée. On obtient ainsi des effets de texture plus variés et adaptés au motif décoratif que l'on souhaite obtenir.
  • Selon une autre caractéristique, le procédé comporte une étape d'ablation de la surface métallisée par exposition à un balayage par rayonnement laser, afin de générer au moins une troisième zone à la surface du matériau. Le motif décoratif peut donc ainsi comporter des zones de surface mise à nu et lisse, sans texturation.
  • De préférence, l'étape d'ablation est réalisée après les étapes de réalisation de la au moins une première zone et/ou au moins une seconde zone. On évite ainsi les éventuelles projections de matière liées au premier balayage sur des zones adjacentes qui auraient été mise à nu préalablement. Toutefois, si les paramètres du second balayage et ceux du balayage d'ablation sont identiques, alors l'étape d'ablation peut être réalisée concomitamment à celle du second balayage de la création des secondes zones.
  • Selon une autre caractéristique, au moins une quatrième zone métallisée est préservée à la surface du matériau. On peut ainsi créer une variété encore plus importante de motifs.
  • Selon une variante, le balayage laser est réalisé avec un laser émettant un rayonnement dans les infrarouges.
  • Ainsi, le laser est préférentiellement pris parmi : laser à fibres, laser Nd:YAG ou apparenté, laser CO2.
  • Selon cette variante, le matériau polymère synthétique est un polymère translucide coloré par un colorant organique tel que le coefficient de transmission est d'au moins 25% pour les longueurs d'ondes supérieures à 800 nm, le matériau polymère synthétique étant pris parmi : un polycarbonate, un polycarbonate modifié, un copolymère de polycarbonate ou un polyamide 6.
  • Avantageusement le colorant organique comprend une anthraquinone.
  • Selon une autre caractéristique, la couche métallique est une couche d'un métal pris parmi le groupe suivant : aluminium, cuivre, acier inoxydable, chrome, or, argent. De préférence et avantageusement pour une application à des dispositifs d'éclairage et/ou signalisation de véhicule automobile, le métal est de l'aluminium.
  • Selon une autre caractéristique, le motif décoratif est un motif tramé reproduisant l'aspect d'un tissage, résultant d'une combinaison d'au moins une pluralité de secondes zones et troisièmes zones de forme rectangulaire.
  • Avantageusement, le motif tramé reproduisant l'aspect d'un tissage résulte d'une combinaison d'au moins une pluralité de premières zones, secondes zones et troisièmes zones.
  • Selon une autre caractéristique, le motif décoratif est un motif reproduisant l'aspect d'un cuir grainé, résultant d'une combinaison d'une pluralité de secondes zones et troisièmes zones sous forme de points.
  • L'invention a également pour objet un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation de véhicule automobile remarquable en ce qu'il comporte un composant en matériau polymère synthétique transparent à un rayonnement infrarouge et comportant au moins des traces de métallisation de sa surface, ledit composant étant revêtu d'un motif décoratif obtenu selon le procédé de l'invention tel que décrit précédemment.
  • De préférence, ledit composant est un masque ou un socle.
    • Brève description des figures :
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lumière de la description d'une réalisation de l'invention effectuée ci-dessous, à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
    • la figure 1 est une vue schématique d'un projecteur de véhicule comportant un masque ayant des motifs décoratifs réalisés selon le procédé selon l'invention,
    • la figure 2 est une vue au microscope optique d'un premier exemple de réalisation de motif selon l'invention,
    • la figure 3 est un agrandissement de la vue de la figure 2,
    • la figure 4 est une vue au microscope optique à balayage de la figure 3,
    • la figure 5 est une vue de détail de la figure 4,
    • la figure 6 est une vue au microscope optique d'un second exemple de réalisation de motif selon l'invention,
    • la figure 7 est un agrandissement de la vue de la figure 6,
    • la figure 8 est une vue de détail au microscope optique à balayage de la figure 7.
    Description détaillée de l'invention
  • La figure 1 représente schématiquement un projecteur 1 qui est un dispositif d'éclairage automobile comportant un composant qui est un masque 4 ayant des motifs décoratifs 7 obtenus par le procédé selon l'invention.
  • Le projecteur 1 comporte notamment un boîtier 2, une glace de protection 3, ledit masque 4, des lentilles de modules elliptiques d'éclairage 5. Le masque 4 comporte deux orifices 6 pour les lentilles de modules elliptiques d'éclairage 5.
  • Le boîtier 2, la glace de protection 3 et le masque 4 sont réalisés en matière polymère synthétique thermoplastique par injection.
  • Le masque 4 inclut trois surfaces comportant un motif décoratif 7. Le masque 4 est obtenu par injection d'une matière thermoplastique teintée masse noire. Le masque 4 est ensuite entièrement métallisé par une couche d'aluminium. Par exemple, on procédera à une métallisation par dépôt sous vide.
  • On procède ensuite à la réalisation de motifs décoratifs par exposition de certaines zones de la surface du matériau du masque 4 à un rayonnement laser, le reste de la surface restant métallisé.
  • Selon l'invention, le matériau polymère synthétique du masque 4 est transparent audit rayonnement laser, c'est-à-dire présente un coefficient de transmission d'au moins 25% dans la longueur d'onde dudit rayonnement. Avantageusement, le coefficient de transmission est supérieur à 50%, préférentiellement à 85%.
  • Selon une autre caractéristique, le balayage laser est réalisé avec un laser émettant un rayonnement dans les infrarouges. A cette fin, le laser est pris parmi : laser à fibre, laser CO2, laser Nd :YAG ou apparenté.
  • Pour les exemples de réalisation de motifs tels qu'illustrés aux figures 2 à 8, le laser mis en oeuvre est un laser à impulsions Q-Switch Nd :YVO4, ajusté à 10W de puissance moyenne.
  • Le matériau utilisé est un polycarbonate teinté noir de référence Lexan HF1110R, couleur 71257 (Sabic). La courbe de transmission de ce polymère teinté noir présente un profil de type passe bande, avec un coefficient de transmission nul dans la zone des longueurs d'ondes du domaine visible puis une transition brutale, quasi verticale entre 700 et 750 nm pour rejoindre un plateau à plus de 85% de transmission, proche de 90% dans la zone 1000-1100 nm.
  • On a réalisé des plaques d'échantillonnage rectangulaires de petites dimensions (environ 3cm par 12cm) dans cette matière puis on les a métallisées sous vide afin de les revêtir d'une couche d'aluminium.
  • Enfin, on les a soumises à un balayage laser piloté afin de réaliser un motif prédéfini, combinant différents aspects de surface du matériau.
  • Par exemple, le motif défini est converti en une image en niveaux de gris auxquels on affecte un état de surface parmi les quatre types de zones d'état de surface selon l'invention :
    • Une première zone sur laquelle un premier balayage dont la quantité d'énergie totale délivrée est supérieure d'au moins 20% à celle nécessaire pour réaliser l'ablation classique de la couche métallique, c'est-à-dire sans dégradation de la surface du matériau ;
    • Une seconde zone qui correspond à une première zone sur laquelle un second balayage est effectué, afin de conférer un aspect texturé supplémentaire ;
    • Une troisième zone où le balayage appliqué est celui d'une ablation classique de la couche métallique, sans dégradation de la surface revêtue ;
    • Une quatrième zone où le revêtement métallique est laissé intact et où le laser est donc éteint.
  • Les motifs décoratifs réalisés selon l'invention pourront combiner : premières et deuxièmes zones ; premières et troisièmes zones ; premières et quatrièmes zones ; secondes et troisièmes zones ; secondes et quatrièmes zones ; premières et deuxièmes et troisièmes zones ; premières et deuxièmes et quatrièmes zones ; premières et troisièmes et quatrièmes zones ; secondes et troisièmes et quatrièmes zones ; enfin, les quatre types de zones.
  • En référence aux figures 2 et 3, un premier motif 7 réalisable par le procédé selon l'invention est un motif tramé de type tissage, en particulier de type fibres de carbone.
  • Ce motif consiste en des séries de secondes zones prenant la forme de rectangle 9 disposés en diagonale et décalés, chaque série en diagonale étant reliée par des bandes 8 correspondant à des premières zones. Les rectangles 9 et les bandes 8 encadrent des séries de troisièmes zones qui prennent la forme de séries de rectangles 10 exposant la surface native du matériau support, orientés perpendiculairement aux rectangles 9 des secondes zones, de sorte à former des chevrons mixtes, avec une branche formée d'un rectangle 9 et l'autre branche d'un rectangle 10.
  • En référence à la figure 3, les troisièmes zones que sont les rectangles 10 sont noires, les secondes zones formées par les rectangles 9 sont gris cendre et les premières zones restantes formés par les bandes 8 sont d'un gris mat plus foncé.
  • Pour réaliser l'ablation classique de la couche métallique, et obtenir les troisièmes zones 10, le laser a été paramétré selon un balayage en hachuré, avec un espacement interligne de 70 micromètres. Le diamètre du faisceau est d'environ 100 micromètres.
  • Le premier balayage d'ablation selon l'invention qui permet d'obtenir les premières zones 8, qui ressortent gris mat, a pour modification essentielle de paramétrage une réduction de la vitesse de balayage d'un facteur supérieur à 10, par exemple d'environ 13. Une baisse légère (environ 10%) de la puissance moyenne du laser et une hausse de 50 % de la fréquence des impulsions ont également été appliqués. On a évalué que cette modification de paramètre conduit à délivrer une quantité d'énergie totale plus de 15 fois supérieure à celle délivrée pour l'ablation classique.
  • Pour la réalisation des secondes zones 9, le premier balayage diffère essentiellement de celui appliqué pour l'ablation classique en ce que le balayage est réalisé selon une résolution à 600 dots per inch (DPI) au lieu du hachurage. Une baisse modérée (environ 25%) de la puissance moyenne du laser a également été effectuée. On a évalué que cette modification de paramètre conduit à délivrer une quantité d'énergie totale environ 2 fois supérieure à celle délivrée pour l'ablation classique. Le second balayage a été réalisé avec les mêmes paramètres que ceux de l'ablation classique.
    Un examen de la surface au microscope électronique à balayage permet en outre de différencier la rugosité des différentes zones : en référence à la figure 4, où le grossissement est de 25x, les zones ablatées 10 apparaissent lisses, les premières zones 8 ressortent mattes avec une légère texturation et les secondes zones 9 présentes un relief marqué. La figure 5 est un gros plan en grossissement à 400x d'une seconde zone 9 : on distingue clairement des motifs de type bourrelets de fusion et des cratères 11, dont la taille varie entre 5 et 30 µm de diamètre.
  • En référence à la figure 6, un second motif 7 réalisable par le procédé selon l'invention est un motif de type cuir grainé.
  • Comme cela ressort de la figure 7 qui est une vue de détail de la figure 6, avec un grossissement de 40x, ce motif est obtenu par une distribution non répétitive de points correspondant à des secondes 9 ou troisièmes zones 10.
    Au microscope électronique à balayage, les secondes zones ressortent sous la forme de taches 12 circulaires de 60µm de diamètre environ munies d'une couronne de fusion, tandis que la surface des troisièmes zones ablatées est lisse.
  • Une autre caractéristique intéressante ressort d'une observation de la surface d'un matériau traité selon l'invention avec un microscope électronique à balayage (MEB) équipé d'un système de microanalyse à dispersion d'énergie, permettant de détecter les éléments chimiques à partir du Bore. En effet, dans les premières et troisièmes zones, on décèle encore des traces d'aluminium, avec une répartition très diffuse tandis que ce dernier a quasiment disparu dans les secondes zones ; dans celles-ci, c'est l'élément carbone qui prédomine nettement. Le contraste de répartition C-Al entre les secondes zones sur lesquelles un second balayage a été effectué et les autres zones est très marqué.
  • Les exemples de réalisation ont été effectués sur une matrice en polycarbonate teintée noir. Le produit est disponible sous la référence commerciale Lexan HF1110R, couleur 71257 (Sabic). D'autres grades de polycarbonate comportant ce colorant sont disponibles. La courbe de transmission de ce polymère teinté présente un profil de type passe bande, avec un coefficient de transmission nul dans la zone des longueurs d'ondes du domaine visible puis une transition brutale, quasi verticale entre 700 et 750 nm pour rejoindre un plateau à plus de 85%, proche de 90% dans la zone 1000-1100 nm.
  • Dans le cadre de la présente invention, on pourra mettre en oeuvre d'autres polymères translucides qui sont colorés par un colorant tel que la totalité de la lumière dans la plage spectrale visible jusqu'à une longueur d'onde d'exclusion iambdaco dans l'intervalle limite entre la plage spectrale de la lumière visible et la plage spectrale du proche infrarouge et seulement une partie de la lumière dans la plage spectrale de l'infrarouge proche et intermédiaire de manière ascendante à partir de la longueur d'onde d'exclusion lambdaco précitée sont absorbés par le polymère coloré.
  • En particulier, le polymère translucide est polycarbonate ou un polycarbonate modifié ou un copolymère de polycarbonate ou bien un polyamide 6.
  • Par exemple, pour préparer un polymère coloré à la longueur d'onde d'exclusion lambdaco = 700 nm, on utilisera comme colorants, en association avec un des polymères translucides énumérés ci-avant, une périnone ayant un indice de couleur C.I. 564 120, Solvent Red 135, à une concentration comprise dans l'intervalle de 0,05 % en masse à 1 % en masse, préférentiellement de 0,08 à 0,25% en masse, et une anthraquinone ayant un indice de couleur C.I. 61 565, Solvent Green 3, a une concentration comprise dans l'intervalle de 0,05 % en masse à 1 % en masse, préférentiellement de 0,08 à 0,25% en masse.
  • Autre exemple, pour préparer un polymère coloré à la longueur d'onde d'exclusion lambdaco = 800 nm, on utilisera comme colorants, en association avec un des polymères translucides énumérés ci-avant, une périnone ayant un indice de couleur C.I. 564 120, Solvent Red 135, à une concentration comprise dans l'intervalle de 0,05 % en masse à 1 % en masse, préférentiellement 0,1 %en masse à 0,25 % en masse et une phtalocyanine ayant un indice de couleur C.I. 74 260, Pigment Green 7, à une concentration comprise dans l'intervalle de de 0,05 % en masse à 1 % en masse, préférentiellement 0,1 %en masse à 0,25 % en masse et une anthraquinone ayant un indice de couleur C.I. 615 290, Solvent Blue 97, à une concentration comprise dans l'intervalle de 0,05 % en masse à 1 % en masse, préférentiellement 0,1 %en masse à 0,25 % en masse sont utilisées comme colorants dans la préparation du polymère colore a la longueur d'onde d'exclusion lambdaco = 800 nm.
  • De telles compositions de matériau sont décrites dans le document de brevet EP1529081 . Dans la plage spectrale infrarouge de 700 nm (ou 800 nm respectivement) à 3000 nm, ces compositions de matériau absorbent moins de 60 % et transmettent au moins 25 % du flux lumineux incident.
  • On comprend bien que les motifs donnés à titre d'illustration ne sont que des exemples non limitatifs des possibilités de réalisation de motifs par le procédé selon l'invention.
    • Application industrielle
  • La présente invention permet en particulier de réaliser des masques, socles ou écrans métallisés et décorés, notamment pour équiper des dispositifs d'éclairage et /ou de signalisation de véhicules automobiles.

Claims (16)

  1. Procédé de réalisation d'un motif décoratif (7) au moyen d'un rayonnement laser sur la surface d'un composant en matériau polymère synthétique, surface revêtue au préalable d'une couche d'un matériau métallique caractérisé en ce que le matériau polymère synthétique est transparent audit rayonnement laser, c'est-à-dire présente un coefficient de transmission d'au moins 25% dans la longueur d'onde dudit rayonnement, et en ce que ledit procédé comporte une étape d'exposition d'au moins une première zone (8) de la surface métallisée à un balayage par rayonnement laser dont la quantité d'énergie totale délivrée sur ladite surface dans ladite au moins première zone (8) est supérieure d'au moins 20% à celle nécessaire pour réaliser l'ablation de ladite couche métallique sans dégradation de la surface dudit matériau, de sorte à provoquer sur la au moins une première zone (8) simultanément la disparation de la couche métallique et une modification de l'état de la surface du matériau.
  2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une étape additionnelle d'exposition d'au moins une partie de la au moins première zone précédemment dépourvue de sa couche métallique à un second balayage par rayonnement laser, de sorte à générer au moins une seconde zone (9) texturée, d'aspect différent de la première zone (8).
  3. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que les paramètres du premier balayage sur une première zone de la surface lorsqu'il est suivi d'un second balayage sont différents des paramètres dudit premier balayage lorsque seule l'étape du premier balayage est effectuée sur une première zone donnée.
  4. Procédé selon l'une des revendication précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'ablation de la surface métallisée par exposition à un balayage par rayonnement laser, afin de générer au moins une troisième zone (10) à la surface du matériau.
  5. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'étape d'ablation est réalisée après les étapes de réalisation de la au moins une première zone et/ou au moins une seconde zone.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que au moins une quatrième zone métallisée est préservée à la surface du matériau.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le balayage laser est réalisé avec un laser émettant un rayonnement dans les infrarouges.
  8. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que laser est pris parmi : laser à fibres, laser Nd:YAG ou apparenté, laser CO2.
  9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le matériau polymère synthétique est un polymère translucide coloré par un colorant organique tel que le coefficient de transmission est d'au moins 25% pour les longueurs d'ondes supérieures à 800 nm, le matériau polymère synthétique étant pris parmi : un polycarbonate, un polycarbonate modifié, un copolymère de polycarbonate ou un polyamide 6.
  10. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le colorant organique comprend une anthraquinone.
  11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé ce que la couche métallique est une couche d'un métal pris parmi le groupe suivant : aluminium, cuivre, acier inoxydable, chrome, or, argent.
  12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à11, caractérisé ce que le motif décoratif (7) est un motif tramé reproduisant l'aspect d'un tissage, résultant d'une combinaison d'au moins une pluralité de secondes zones (9) et troisièmes zones (10) de forme rectangulaire.
  13. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé ce que le motif tramé reproduisant l'aspect d'un tissage, résultant d'une combinaison d'au moins une pluralité de premières zones (8), secondes zones (9) et troisièmes zones (10).
  14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à11, caractérisé ce que le motif décoratif (7) est un motif reproduisant l'aspect d'un cuir grainé, résultant d'une combinaison d'une pluralité de secondes zones (9) et troisièmes zones (10) sous forme de points.
  15. Dispositif (1) d'éclairage et/ou de signalisation de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un composant en matériau polymère synthétique transparent à un rayonnement infrarouge et comportant au moins des traces de métallisation de sa surface, ledit composant étant revêtu d'un motif décoratif (7) obtenu selon le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  16. Dispositif (1) d'éclairage et/ou de signalisation de véhicule automobile selon la revendication précédente caractérisé en ce ledit composant est un masque (4) ou un socle.
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