FR2694641A1 - Matériau photodispersant et son procédé de fabrication. - Google Patents
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Abstract
On prépare un matériau photodispersant en mélangeant et en dispersant des particules d'un matériau transparent dans une matrice élastomère transparente. Cette matrice présente une température de transition vitreuse inférieure à la température ambiante, et l'indice de réfraction du matériau transparent est différent de celui de la matrice.
Description
"Matériau photodispersant et son procédé de fabrication"
La présente invention concerne un matériau dispersant effica-
cement la lumière, et en particulier un matériau photodispersant desti-
né à être utilisé en combinaison avec un tuyau souple phototransmet-
teur, ainsi qu'un procédé de fabrication de ce matériau.
Les matériaux photodispersants connus, permettant de trans-
mettre et de disperser efficacement de la lumière, englobent des élé-
ments photodispersants tels que les fibres optiques plastiques, les dis-
positifs d'éclairage et les matériaux photodispersants des systèmes de
dispersion par métal.
On prépare un élément photodispersant typique de fibre opti-
que plastique en mettant une ou plusieurs fibres optiques plastiques
sous forme d'un ruban et en pratiquant des entailles sur la surface ex-
térieure de ce ruban, par exemple avec une lime, grâce à quoi la lumiè-
re qui tombe sur l'une des extrémités du ruban (fibre ou fibres) sort du
ruban par ces entailles en se dispersant Mais les propriétés de disper-
sion d'un tel élément photodispersant dépendent largement de la répar-
tition des entailles, et la quantité de lumière dispersée produite par un tel élément varie largement Pour augmenter la quantité de lumière dispersée, il faut augmenter la quantité de lumière incidente On peut y parvenir, par exemple, en augmentant le diamètre des fibres Mais plus le diamètre d'une fibre optique plastique est grand, moins elle est
flexible Dans l'état actuel de la technique, la limite supérieure du dia-
mètre vaut environ 3 min Ceci limite la quantité de lumière incidente,
et par conséquent, la quantité de lumière dispersée.
Dans les demandes de brevets japonais Nos JP-A-
80910/1989 et JP-A-80912/1989, on décrit des dispositifs d'éclairage
se présentant sous la forme d'un tube photodispersant à coeur liquide.
Ce tube photodispersant comporte une gaine ayant la forme d'un élé-
ment tubulaire flexible creux, rempli d'un liquide de coeur dont l'indi-
ce de réfraction est plus élevé que celui de la gaine, les ouvertures opposées de la gaine étant fermées par des fenêtres La lumière tombe
sur l'une des extrémités ou sur les deux extrémités du tube photodis-
persant, et la lumière est dispersée par diffusion à l'interface
coeur/gaine et/ou par diffusion Rayleigh au sein du liquide de coeur.
Ce dispositif d'éclairage peut présenter un diamètre relativement
grand, sans que sa flexibilité soit sacrifiée Une grande surface effica-
ce de réception de lumière permet une incidence et une émergence ef-
ficaces de la lumière Le caractère économique de ce dispositif repré-
sente un autre de ses avantages.
Mais indépendamment de ces avantages, il existe, dans le dis-
positif d'éclairage mentionné ci-dessus, un risque de rupture ou de fis-
suration de la gaine et, par conséquent, de fuite du liquide de coeur en cours d'utilisation, ce qui conduirait à une perte importante de lumière émise L'émission de lumière par diffusion au niveau de l'interface coeur/gaine et/ou par diffusion Rayleigh dans le liquide de coeur se caractérise généralement par une faible intensité lumineuse, et une puissante source de lumière est donc nécessaire pour augmenter la
quantité de lumière émise.
Les matériaux photodispersants d'un système de dispersion par métal sont préparés par dispersion de particules métallisées (par exemple des perles de verre métallisées par évaporation de métaux
comme de l'aluminium), de paillettes métalliques ou de particules mé-
talliques dans des résines transparentes La lumière se disperse par ré-
flexion sur les surfaces métalliques Toutefois, les métaux présentent
généralement un pouvoir de réflexion d'environ 90 à 95 %, et la lumiè-
re perd de son intensité après plusieurs réflexions Comme un grand nombre de réflexions se produisent jusqu'à ce que la lumière sorte du
matériau photodispersant, l'intensité de la lumière est nettement rédui-
te lorsque celle-ci apparaît sous forme de lumière dispersée Quant aux
directions de dispersion, il se produit le plus souvent une rétrodisper-
sion et il est difficile d'éclairer tout un objet dans un large domaine.
Par conséquent, l'un des buts de la présente invention est de
fournir un matériau photodispersant qui soit flexible, facile à manipu-
ler, facile à mettre en oeuvre et peu coûteux à fabriquer et qui disperse la lumière avec une efficacité élevée Un autre but de la présente in-
vention est de fournir un procédé de préparation de ce matériau.
La demanderesse a trouvé que, en mélangeant et dispersant, dans une matrice élastomère transparente présentant une température
de transition vitreuse inférieure à la température ambiante, un maté-
riau transparent présentant un indice de réfraction différent de celui de la matrice; ou en mélangeant et dispersant, dans un monomère capable
de se polymériser en un élastomère transparent présentant une tempé-
rature de transition vitreuse inférieure à la température ambiante, un
matériau transparent présentant un indice de réfraction différent de ce-
lui de l'élastomère transparent, et en provoquant la polymérisation du monomère; ou encore en mélangeant et dispersant, dans une matrice
élastomère transparente présentant une température de transition vi-
treuse inférieure à la température ambiante, un monomère qui peut se
polymériser en un polymère présentant un indice de réfraction diffé-
rent de celui de l'élastomère transparent, et en provoquant la
polymérisation de ce monomère, on obtient un matériau photodisper-
sant comprenant une matrice élastomère transparente présentant une
température de transition vitreuse inférieure à la température ambian-
te, et dans laquelle sont dispersées des particules d'un matériau trans-
parent présentant un indice de réfraction différent de celui de la matri-
ce Comme ce matériau photodispersant présente une structure optique ment inhomogène, de type "archipel", la lumière qui pénètre dans le matériau photodispersant est dispersée au niveau des interfaces situées entre les matériaux transparents présentant des indices de réfraction différents, en raison de phénomènes de réfraction et de réflexion de la
lumière, et ce, sans pertes importantes par absorption, puisque le ma-
tériau photodispersant est entièrement formé de matériaux transpa-
rents Ainsi, la lumière incidente est efficacement dispersée Comme le matériau photodispersant est formé principalement de la matrice élastomère présentant une température de transition vitreuse inférieure
à la température ambiante, il est parfaitement flexible et facile à mani-
puler et à mettre en oeuvre à la température ambiante.
Le terme "particules" désigne ici des particules de matériaux transparents ayant la forme de sphères, d'ellipsoïdes, de barreaux, de plaquettes, ou toute autre forme souhaitée.
Dans la présente description, l'expression "inférieure à la
température ambiante" est utilisée avec le sens "inférieure ou égale à
la température ambiante".
La présente demanderesse a également trouvé que, en faisant
polymériser au moins deux monomères distincts présentant des réacti-
vités différentes (par exemple des vitesses de réaction différentes) et capables de former des polymères transparents présentant des indices de réfraction différents, au moins l'un de ces polymères constituant
une matrice élastomère présentant une température de transition vi-
treuse inférieure à la température ambiante, on obtient un matériau
photodispersant, constitué de polymères transparents optiquement in-
homogènes Puisque le monomère secondaire, qui est mélangé avec le
monomère de base formant la matrice, présente une réactivité différen-
te (par exemple une vitesse de réaction différente) de celle du monomère de base, ce monomère secondaire subit, dans une mesure importante, une homopolymérisation ou une copolymérisation en blocs avec le monomère de base Les monomères respectifs forment des
structures cohésives éparpillées sur les chaînes polymères respectives.
La lumière pénétrant dans un tel matériau photodispersant est disper-
sée au niveau des interfaces situées entre les structures cohésives pré-
sentant des indices de réfraction différents, en raison des phénomènes de réfraction et de réflexion de la lumière, mais ceci sans pertes par
absorption, puisque le matériau photodispersant est entièrement cons-
titué de matériaux transparents Ainsi, la lumière incidente est effica-
cement dispersée Puisque le matériau photodispersant est constitué principalement de la matrice élastomère présentant une température de
transition vitreuse inférieure à la température ambiante, il est parfaite-
ment flexible et facile à manipuler et à mettre en oeuvre à la tempéra-
ture ambiante.
Selon un premier aspect de l'invention, on fournit un maté-
riau photodispersant comprenant une matrice élastomère transparente
et des particules d'un matériau transparent dispersées dedans La ma-
trice élastomère transparente présente une température de transition
vitreuse inférieure à la température ambiante, et le matériau transpa-
rent des particules présente un indice de réfraction différent de celui
de la matrice.
Le matériau photodispersant définit plus haut peut être prépa-
ré de diverses manières.
Selon un second aspect de l'invention, on prépare un matériau
photodispersant en mélangeant et dispersant des particules d'un maté-
riau transparent dans une matrice élastomère transparente.
Selon un troisième aspect de l'invention, on prépare un maté-
riau photodispersant en mélangeant et dispersant un matériau transpa-
rent dans un monomère et en provoquant la polymérisation de ce monomère Celui-ci doit se polymériser en un élastomère transparent
présentant une température de transition vitreuse inférieure à la tempé-
rature ambiante Le matériau transparent présente un indice de réfrac-
tion différent de celui de l'élastomère transparent.
Selon un quatrième aspect de l'invention, on prépare un maté-
riau photodispersant en mélangeant et dispersant un monomère dans une matrice élastomère transparente, et en provoquant la polymérisation du monomère L'élastomère transparent présente une
température de transition vitreuse inférieure à la température ambian-
te Le monomère doit se polymériser en un polymère présentant un in-
dice de réfraction différent de celui de l'élastomère transparent.
Selon un cinquième aspect de l'invention, on prépare un ma-
tériau photodispersant en faisant polymériser au moins deux monomè-
res distincts présentant des réactivités différentes et capables de for-
mer des polymères transparents présentant des indices de réfraction
différents, au moins l'un des polymères formant une matrice élastomè-
re présentant une température de transition vitreuse inférieure à la
température ambiante, ce qui permet de former un matériau photodis-
persant constitué de polymères transparents optiquement inhomogènes.
Le matériau photodispersant de la présente invention com-
prend une matrice élastomère transparente et des particules d'un maté-
riau transparent dispersées dedans La matrice élastomère transparente présente une température de transition vitreuse (Tv) inférieure à la température ambiante (TA), et le matériau transparent des particules
présente un indice de réfraction différent de celui de la matrice.
La matrice élastomère transparente peut être choisie parmi
les polymères transparents présentant une Tv inférieure à la tempéra-
ture ambiante (Tv < TA) Des exemples de tels polymères englobent poly(acétate de vinyle), copolymères poly(éthylène/acétate de vinyle),
copolymères poly(éthylène/alcool vinylique), caoutchouc polyisoprè-
ne, caoutchouc polybutadiène, copolymères de styrène et de butadiène, caoutchouc copolymère à blocs styrène/butadiène/styrène, caoutchouc copolymère à blocs styrène/butadiène, caoutchouc copolymère à blocs
styrène/isoprène/styrène, caoutchouc copolymère à blocs styrène/iso-
prène, caoutchouc copolymère styrène/éthylène/butylène/styrène, caoutchouc butyl, caoutchouc butyl halogéné, caoutchouc chloroprène, caoutchouc acrylique, EPDM, copolymères d'acrylonitrile et de butadiène, caoutchouc fluoré, caoutchouc fluoré thermoplastique, caoutchouc silicone, polybutène et polymères et copolymères d'esters
acrylates Les polymères que l'on préfere sont Ies polymères et copoly-
mères d'esters acrylates, pour lesquels Tv < TA, en raison de leur
transparence Des exemples du résidu d'alcool constituant l'ester acy-
late englobent les radicaux alkyle, tels que méthyle, éthyle, butyle,
propyle, stéaryle et lauryle, ainsi que les radicaux 2-hexyle, cyclo-
hexyle, tétrahydrofurfuryle, aminoéthyle, 2-hydroxyéthyle, 3-hydroxy-
propyle, 3-chloro-2-hydroxypropyle, et trifluoroéthyle On peut égale-
ment utiliser des esters de l'acide acrylique et de polyols comme
l'éthylèneglycol, le triéthylèneglycol, le polyéthylèneglycol et le tri-
méthylolpropane I 1 est possible d'utiliser, en combinaison avec le
monomère mentionné ci-dessus, un monomère supplémentaire mono-
fonctionnel ou polyfonctionnel qui forme lui-même un polymère pour lequel Tv > TA, à condition que pour le copolymère résultant, Tv < TA Des exemples de tels monomères supplémentaires sont les dérivés de type ester méthacrylate, qui peuvent comporter les résidus d'alcools
mentionnés plus haut On peut également utiliser des monomères viny-
liques polymérisables, y compris le styrène, le divinylbenzène, l'ct-mé-
thylstyrène, l'acétate de vinyle, la méthyl-vinyl-cétone, la phényl-vi-
nyl-cétone, et le benzoate de vinyle Dans la mise en oeuvre de la pré-
sente invention, on peut même utiliser comme matrice un polymère pour lequel Tv < TA, pouvu qu'ont l'ait dissous ou fait gonfler dans un plastifiant, une huile ou un solvant, de façon à ce que Tv < TA. Dans la matrice élastomère transparente sont dispersées des particules transparentes présentant un indice de réfraction différent de celui de la matrice élastomère transparente Cette dispersion présente
une structure optiquement inhomogène et constitue un matériau photo-
dispersant L'élastomère transparent présente un indice de réfraction n 1 et les particules ou agglomérats transparents présentent un indice de réfraction N 2 De préférence, la différence entre N 1 et N 2 vaut au moins
0,005, et mieux encore au moins 0,01, lorsque le matériau photodis-
persant doit présenter une certaine luminance, et surtout au moins 0,03 lorsqu'il lui faut une luminance relativement élevée La dispersion de
la lumière serait insuffisante si la différence était inférieure à 0,005.
La limite supérieure de la différence entre N 1 et N 2 vaut de préférence 2 Si cette différence est supérieure à 2, la dispersion de la lumière peut être trop importante et la compatibilité entre la matrice et les
particules peut être amoindrie, ce qui donne des matériaux photodis-
persants non satisfaisants N'importe lequel de N 1 et N 2 peut être supé-
rieur à l'autre, mais on préfère que N 1 soit supérieur à N 2.
Les particules de matériaux transparents dispersées dans la matrice élastomère transparente peuvent être en un matériau organique
ou minéral Des exemples de matériaux minéraux englobent poudre, fi-
bres et perles de verre quartzeux, de verres à composants multiples, de saphir ou de quartz Des exemples de matériaux organiques englobent
polyamides, polystyrène, poly(méthacrylate de méthyle), polycarbona-
tes, poly(chlorure de vinyle), poly(chlorure de vinylidène), poly(acéta-
te de vinyle), copolymères poly(éthylène/acétate de vinyle), poly(al-
cool vinylique), copolymères poly(éthylène/alcool vinylique), résines fluorées, résines silicones, caoutchouc polyisoprène, caoutchouc polybutadiène, copolymères de styrène et de butadiène, caoutchouc
butyl, caoutchouc butyl halogéné, caoutchouc chloroprène, caout-
chouc acrylique, EPDM, copolymère d'acrylonitrile et de butadiène, caoutchouc fluoré, caoutchouc silicone, résine ABS, résine
copolymère d'acrylonitrile et de styrène, terpolymères acrylonitri-
le/EPDM/styrène, copolymères de styrène et de méthacrylate de mé-
thyle, résine méthacrylique, résine époxy, poly(méthyl-pentène), rési-
ne de carbonate d'allyl-diglycol, résine de spirane, polyoléfine amorphe, poly(ester allylique), résine polysulfone, poly(allyl-sulfone), poly(éther sulfone), poly(éther imide), polyimide, poly(téréphthalate d'éthylène), poly(ester-carbonate) de phthalate de diallyle, paraffine, polybutène et polyisobutylène, sous forme de poudre, de fibres ou de
perles.
Quand on disperse le matériau transparent dans la matrice élastomère transparente, on peut disperser le matériau transparent sous forme liquide ou en masse dans la matrice élastomère transparente, par exemple par malaxage ou broyage Le matériau transparent liquide
peut être choisi parmi les liquides transparents organiques ou miné-
raux, par exemple de l'huile de silicone, de l'huile fluorée, de la paraf-
fine liquide, de l'éthylèneglycol, du polybutène ou du polyisobutylène.
Les particules de matériau transparent présentent une taille (distance
parcourue par la lumière le long de l'axe d'incidence) qui vaut de pré-
férence de 0,1 à 50 fois, mieux encore de 0,5 à 20 fois et surtout de 2 à 10 fois la longueur d'onde de la lumière incidente Si la taille des
particules vaut moins de 0,1 fois Ia longueur d'onde de la lumière inci-
dente, la diffusion Rayleigh a tendance à devenir prédominante, de sorte que la dispersion de la lumière devient plus faible et dépend de sa longueur d'onde Si la dimension de particules vaut plus de 50 fois la longueur d'onde de la lumière incidente, les particules de matériau transparent ont tendance à s'agglomérer, au détriment des capacités de
dispersion de la lumière.
La quantité de particules de matériau transparent mélangées représente de préférence d'environ 0,005 à 50 parties en poids, et en particulier de 0,01 à 10 parties en poids, pour 100 parties en poids de
matrice élastomère transparente.
On peut préparer le matériau photodispersant mentionné ci-
dessus en mélangeant et dispersant, dans une matrice élastomère trans-
parente pour laquelle Tv < TA, des particules d'un matériau transpa-
rent dont l'indice de réfraction est différent de celui de la matrice Les techniques de mélange utilisées ici englobent le mélange au moyen
d'un mélangeur ou d'une extrudeuse, la coulée dans un solvant, la dif-
fusion par gonflement, ou des techniques similaires.
On peut également préparer le matériau photodispersant en mélangeant et dispersant, dans un monomère capable de se polymériser
en un élastomère transparent pour lequel Tv < TA, un matériau trans-
parent dont l'indice de réfraction est différent de celui de l'élastomère
transparent, et en provoquant la polymérisation du monomère Ou en-
core, on peut préparer le matériau photodispersant en mélangeant et dispersant, dans une matrice élastomère transparente pour laquelle TV
< TA, un monomère capable de se polymériser en un polymère présen-
tant un indice de réfraction différent de celui de l'élastomère transpa-
rent, et en provoquant la polymérisation du monomère Le monomère
utilisé ici peut être un monomère unique ou un mélange de deux mono-
mères ou plus, capables de former un copolymère La polymérisation
du monomère peut s'effectuer de façon classique.
il est préférable, afin d'en améliorer la résistance à la chaleur
et la résistance aux agents chimiques, de soumettre le matériau photo-
dispersant à une réticulation, si on le souhaite, pour en fixer l'état de
dispersion Cette réticulation peut s'effectuer sous l'action de la cha-
leur, d'un rayonnement ultraviolet, d'un faisceau d'électrons ou d'un rayonnement gamma Les particules ou les agglomérats de matériau
transparent, ou la matrice élastomère transparente, peuvent être réticu-
lés avant l'opération de dispersion Il est également possible de former d'abord le matériau photodispersant et de le soumettre ensuite à une réticulation. Le procédé de préparation d'un matériau photodispersant ne
se limite pas à ceux mentionnés plus haut Par exemple, on peut égale-
ment faire polymériser deux monomères ou plus dont les réactivités
sont différentes, par exemple dont les vitesses de réaction sont diffé-
rentes Plus précisément, on peut faire polymériser au moins deux mo-
nomères distincts dont les réactivités sont différentes et qui sont capa-
bles de former des polymères transparents présentant des indices de réfraction différents, au moins l'un de ces polymères (provenant d'un
monomère de base) constituant une matrice élastomère dont la tempé-
rature de transition vitreuse est inférieure à la température ambiante.
On forme ainsi un matériau photodispersant constitué de polymères
transparents optiquement inhomogènes.
Le monomère de base qui forme la matrice du matériau pho- todispersant peut être choisi parmi les monomères dont la polymérisation donne des élastomères ou des polymères transparents
pour lesquels Tv < TA Le polymère en question peut être soit un ho-
mopolymère, soit un copolymère Le monomère utilisé ici peut donc être soit un monomère unique, soit un mélange de deux monomères ou
plus, capables de former un copolymère ou un élastomère transparent.
Pour des raisons de transparence, les monomères de base que l'on préfèere sont les esters acrylates qui forment des polymères (y compris homopolymères et copolymères) pour lesquels Tv < TA Des exemples du résidu d'alcool constituant l'ester acrylate englobent les radicaux alkyle, tels que méthyle, éthyle, butyle, propyle, stéaryle et
lauryle, ainsi que les radicaux 2-hexyle, cyclohexyle, tétrahydrofurfu-
ryle, aminoéthyle, 2-hydroxyéthyle, 3-hydroxypropyle, 3-chloro-2-hy-
droxypropyle, et trifluoroéthyle On peut également utiliser des esters
de l'acide acrylique et de polyols comme l'éthylèneglycol, Ie triéthylè-
neglycol, le polyéthylèneglycol et le triméthylolpropane Il est possi-
ble d'utiliser, en combinaison avec le monomère mentionné ci-dessus, un monomère supplémentaire monofonctionnel ou polyfonctionnel qui forme luimême un polymère pour lequel Tv > TA, à condition que
pour le copolymère résultant, Tv < TA Des exemples de tels monomè-
res supplémentaires sont les dérivés de type ester méthacrylate, qui peuvent comporter les résidus d'alcools mentionnés plus haut On peut
également utiliser des monomères vinyliques polymérisables, y com-
pris le styrène, le divinylbenzène, l'ac-méthylstyrène, l'acétate de vinyle, la méthyl-vinyl-cétone, la phényl-vinyl-cétone, et le benzoate
de vinyle.
Conjointement avec le monomère de base, on fait polymériser un second monomère pour former, avec la matrice polymère provenant
du monomère de base, une structure optiquement inhomogène Ce se-
cond monomère, qui forme un polymère dont l'indice de réfraction est l 1 différent de celui de la matrice polymère, peut être tout monomère souhaité, mais il s'agit de préférence de dérivés de type acrylate ou méthacrylate, tels que ceux mentionnés plus haut à propos du monomère de base Le polymère ayant un indice de réfraction différent de celui de la matrice polymère englobe homopolymères et copolymè-
res Les copolymères englobent ceux formés avec le monomère de ba-
* se Le second monomère doit être choisi parmi les monomères dont la réactivité, par exemple la vitesse de réaction, est différente de celle du monomère de base, et qui, lorsqu'ils sont polymérisés, forment une structure optiquement inhomogène avec la matrice polymère provenant
du monomère de base.
La matrice polymère provenant du monomère de base possède un indice de réfraction N 1 et le polymère qui provient du second monomère et qui forme une structure optiquement inhomogène avec la
matrice possède un indice de réfraction N 2 De préférence, la différen-
ce entre N 1 et N 2 vaut au moins 0,005, et mieux encore au moins 0,01,
lorsque le matériau photodispersant doit présenter une certaine lumi-
nance, et surtout au moins 0,03 lorsqu'il lui faut une luminance relati-
vement élevée La dispersion de la lumière serait insuffisante si la dif-
férence était inférieure à 0,005 La Iimite supérieure de la différence entre N 1 et N 2 vaut de préférence 2 N'importe lequel de ni et N 2 peut être supérieur à l'autre, mais on préfere que N 1 soit supérieur à N 2 Par conséquent, il faut choisir le monomère de base et le second monomère
en tenant compte de cette différence d'indice de réfraction.
Dans la mise en pratique de l'invention, on fait polymériser
les monomères selon n'importe quelle technique souhaitée, par exem-
ple polymérisation par voie thermique, photopolymérisation ou
polymérisation par exposition à un faisceau d'électrons, à un rayonne-
ment gamma ou à un plasma.
Dans le cas d'une polymérisation par voie thermique, on peut utiliser, en des quantités appropriées, des catalyseurs classiques bien
connus Des exemples de catalyseurs englobent les peroxydes organi-
ques, comme 2,5-diméthylhexane-2,5-dihydroperoxyde, 2,5-diméthyl-
2,5-di(t-butylperoxy)hexyne-3, peroxyde de di-t-butyle, peroxyde de t-
butyle et de cumyle, 2,5-diméthyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane, per-
oxyde de dicumyle, l, oc'-bis(t-butylperoxy)isopropylbenzène', 4,4-
bis(t-butylperoxy)valerate de n-butyle, 2,2-bis(t-butylperoxy)butane,
1,1-bis(t-butylperoxy)cyclohexane, 1,1-bis(t-butylperoxy)-3,3,5-trimé-
thylcyclohexane, perbenzoate de t-butyle et peroxyde de benzoyle, des composés azoiques comme l'azo-bis(isobutyronitrile) et l'azo-bis(cy-
clohexane-carbonitrile), et des persulfates comme le persulfate de po-
tassium, le persulfate de sodium et le persulfate d'ammonium.
On utilise également des catalyseurs pour une photopolyméri-
sation Sont utiles les catalyseurs qui engendrent des radicaux directe-
ment ou indirectement après exposition à la lumière, par exemple la benzoine, la benzophénone, l'éther méthylique de benzoïne, l'éther éthylique de benzoine, l'éther propylique de benzoine, l'éther isobuty-
lique de benzoine, le dibenzyle, le 5-nitroacénaphtène, l'hexachlorocy-
clopentadiène, le p-nitrodiphényle, la p-nitroaniline, la 2,4,6trinitroa-
niline, la 1,2-benzanthraquinone, et la 3-méthyl-1,3-diaza-1,9-benzan-
throne. La polymérisation par exposition à un faisceau d'électrons, à
un rayonnement gamma ou à un plasma se déroule sans catalyseur.
Quant on fait polymériser le monomère de base et le second monomère, on utilise de préférence, pour cent parties en poids du monomère de base, de préférence de 0,005 à 50 parties en poids, et en
particulier de 0,01 à 10 parties en poids du second monomère.
Il est nécessaire que le matériau photodispersant de la pré-
sente invention ait une structure optiquement inhomogène, par exem-
ple une structure dans laquelle une phase constituée de particules ayant la forme de sphères, d'ellipsoïdes, de barreaux, de plaquettes ou autre est dispersée dans une matrice, à la façon d'un archipel dans la
mer, ou une structure lamellaire dans Iaquelle des plaques sont sépa-
rées par des couches de matrice.
Il est préférable, afin d'en améliorer la résistance à la chaleur
et la résistance aux agents chimiques, de soumettre le matériau photo-
dispersant à une réticulation, si on le souhaite, pour en fixer l'état de
dispersion Cette réticulation peut s'effectuer sous l'action de la cha-
leur, d'un rayonnement ultraviolet, d'un faisceau d'électrons ou d'un
rayonnement gamma.
Le matériau photodispersant de la présente invention peut
être mis sous n'importe quelle forme souhaitée, y compris fibre, bar-
reau, film, plaque, lentille, tube, coin, cône et dôme Sous l'une ou l'autre de ces formes, on peut l'utiliser en combinaison avec une gaine de transmission de lumière ou un guide d'onde optique. Le matériau photodispersant de la présente invention peut
être utilisé dans diverses applications, et typiquement dans des dispo-
sitifs d'éclairage et des éléments photoprojecteurs pour automobiles, par exemple lampes permettant de lire des cartes, lampes d'habitacle,
plafonniers, lampes de coffre, éclairage du tableau de bord (par exem-
ple lumières pour les compteurs, les jauges et les dispositifs à commu-
tation), lampes de boîte à gants, lampes de cendrier, lampes éclairant les trous de serrure, lampes éclairant les plaques minéralogiques (à
l'avant et à l'arrière), lampes éclairant les emblèmes, lumière d'anten-
ne, lumières de coins, dispositifs d'éclairage pour les pare-chocs et les protections latérales De la lumière provenant d'une lampe spéciale ou d'une source de lumière existant dans l'automobile, comme les feux de
route ou les feux de position, est guidée, à travers une gaine transmet-
tant la lumière, jusqu'à un objet en le matériau photodispersant de l'in-
vention, o la lumière dispersée émerge au dehors.
En outre, l'invention peut également être appliquée, sous for-
me de plans lumineux, dans des tours et des panneaux publicitaires, des murs et des plafonds lumineux, et des machines commerciales
(comme lumière de fond), et sous forme de barreaux lumineux, inté-
grés dans des patères de cabines, des mains-courantes et des cadres de bicyclettes, ainsi que dans des lampes de bureau et des lampes de plancher D'autres applications utiles englobent des tuyaux utilisés dans la marine, des indicateurs de sortie d'urgence, des indicateurs de
métrage sur des parcours de golf et des repères utilisés dans des pisci-
nes et dans des stades Utilisée pour disperser un rayonnement
ultraviolet, l'invention peut être appliquée dans des lampes d'incuba-
tion utilisées dans des cuves de culture biologique, ainsi que pour la stérilisation et la purification de l'eau dans les étangs, les piscines et
les installations de filtration d'eau.
EXEMPLES
Les exemples de la présente invention donnés ci-dessous sont illustratifs et non limitatifs Les parties sont toutes des parties en poids.
Exemple 1
Caoutchouc de méthylphénylsilicone (indice de réfraction 1,50) Perles de verre (diamètre 10 pum, indice de réfraction 1,60) parties parties On mélange ces composants dans un mélangeur et on les moule par extrusion en un barreau de 10 mmn de diamètre On introduit
de la lumière dans le barreau photodispersant, à l'une de ses extrémrni-
tés, et l'on constate que la lumière diffuse uniformément à partir du barreau Ce barreau photodispersant est parfaitement flexible et peut
être courbé de n'importe quelle façon souhaitée.
Exernmple 2 Caoutchouc de méthylphénylsilicone (indice de réfraction 1, 50) Polystyrène indice de réfraction 1,60) parties parties On mélange ces composants dans un mélangeur et on les moule par extrusion en un barreau de 10 mm de diamètre On introduit
de la lumière dans le barreau photodispersant, à l'une de ses extrémi-
tés, et l'on constate que la lumière diffuse uniformément à partir du barreau Ce barreau photodispersant est parfaitement flexible et peut
être courbé de n'importe quelle façon souhaitée.
Exeinmple 3 Acrylate de n-butyle 100 parties Polystyrène 0,2 partie Peroxyde de benzoyle 0,2 partie On mélange de l'acrylate de n-butyle (monomère acrylique) qui se polymérisera en un homopolymère pour lequel Tv < TA, et un polystyrène dont l'indice de réfraction est différent de celui du monomère acrylique, de façon à former une dispersion On incorpore
le peroxyde de benzoyle au mélange liquide obtenu On fait polyméri-
ser ce mélange liquide à 90 C pendant 96 heures.
Exenmple 4 On reprend le mode opératoire de l'exemple 3, sauf que l'on
utilise de l'acrylate de 2-éthyl-hexyle à la place de l'acrylate de n-bu-
tyle, et du poly(méthacrylate de méthyle) à la place du polystyrène.
Exemple 5
On reprend le protocole de l'exemple 3, sauf que l'on utilise
du méthacrylate de stéaryle à la place de l'acrylate de n-butyle.
Exempnl Ie 6 On reprend le mode opératoire de l'exemple 3, sauf que l'on utilise du méthacrylate de lauryle à la place de l'acrylate de n-butyle,
et un polystyrène oligomère à la place du polystyrène.
Exemple 7
Caoutchouc méthylphénylsilicone (indice de réfraction 1,50) 100 parties Méthacrylate de méthyle 0,1 partie Azo-bis(isobutyronitrile) 0, 2 partie On broie ces composants dans un broyeur à rouleaux, et on
les moule par extrusion en un barreau de 10 mm de diamètre On ex-
pose ce barreau à la lumière d'une lampe à UV, pour faire polymériser
le méthacrylate de méthyle.
Exemple 8
A la suite d'une exposition à un faisceau d'électrons, les ma-
tériaux photodispersants préparés dans les exemples 1 à 7 se transfor-
ment en des matériaux insolubles dans les solvants Mais leur flexibi-
lité et leur capacité de disperser la lumière restent pratiquement in-
changées par rapport à celles qu'ils présentaient avant d'être exposés
au faisceau d'électrons.
On façonne les matériaux photodispersants préparés selon les exemples 3 à 7 en barreaux de 10 mm de diamètre On introduit de la lumière dans ces barreaux à l'une de leurs extrémités, et on constate
que, sur une longueur de 1 mm, la lumière diffuse uniformément à par-
tir des barreaux Ces barreaux photodispersants sont parfaitement flexibles et peuvent être courbés pour prendre n'importe quelle forme souhaitée. Exenmple 9 Acrylate de butyle (Ml) 100 parties Méthacrylate de cyclohexyle (M 2) 25 parties n-butyl-mercaptan 0,2 partie Azo-bis(isobutyronitril) 0,2 partie On fait polymériser, à 70 C pendant 96 heures, un mélange
Iiquide de ces composants, c'est-à-dire un mélange constitué principa-
lement d'un monomère acrylique (M 1) qui se polymérise en un homo-
polymère pour lequel Tv < TA et d'un autre monomère (M 2) dont l'in-
dice de réfraction et la vitesse de réaction sont différents de ceux du
monomère acrylique.
Exemple 10
On reprend le mode opératoire de polymérisation de l'exem-
ple 9, sauf que l'on utilise de l'acrylate de 2-éthyl-hexyle pour MI et
du méthacrylate de cyclohexyle pour M 2.
Exeinvle Il
On reprend le mode opératoire de polymérisation de l'exem-
ple 9, sauf que l'on utilise du méthacrylate de stéaryle pour MI et du
triméthacrylate de triméthylolpropane pour M 2.
Exein 2 le 12
On reprend le mode opératoire de polymérisation de l'exem-
ple 9, sauf que l'on utilise du méthacrylate de lauryle pour MI et du
triméthacrylate de triméthylolpropane pour M 2.
On façonne les matériaux photodispersants préparés selon les exemples 9 à 12 en barreaux de 10 mm de diamètre On introduit de la lumière dans ces barreaux à l'une de leurs extrémités, et on constate
que, sur une longueur de 1 mm, la lumière diffuse uniformément à par-
tir des barreaux Ces barreaux photodispersants sont parfaitement flexibles et peuvent être courbés pour prendre n'importe quelle forme souhaitée.
A la suite d'une exposition à un faisceau d'électrons, les ma-
tériaux photodispersants préparés dans les exemples 9 à 10 se transfor-
ment en des matériaux insolubles dans les solvants Mais leur flexibi-
lité et leur capacité de disperser la lumière restent pratiquement in-
changées par rapport à celles qu'ils présentaient avant d'être exposés
au faisceau d'électrons.
Selon la présente invention, on obtient un matériau photodis-
persant qui est flexible et facile à manipuler et à mettre en oeuvre, qui disperse efficacement la lumière et qui convient pour être utilisé avec un tuyau de transmission de lumière Ce matériau photodispersant peut
être fabriqué de façon simple et pour un faible coût.
On vient de décrire quelques modes préférés de réalisation de l'invention, mais de nombreuses modifications et variantes peuvent y être apportées à la lumière des enseignements donnés ci-dessus Il doit donc être clair que l'on peut mettre l'invention en pratique d'une façon autre que celle décrite spécifiquement, sans pour autant sortir de son cadre.
Claims (4)
1 Matériau photodispersant, comprenant une matrice élasto-
mère transparente dont la température de transition vitreuse est infé-
rieure à la température ambiante, et dispersées dedans, des particules d'un matériau transparent dont l'indice de réfraction est différent de celui de la matrice.
2 Procédé de préparation d'un matériau photodispersant, comprenant l'étape consistant à mélanger des particules d'un matériau
transparent avec une matrice élastomère transparente, de façon à dis-
perser les particules dans la matrice, ledit élastomère ayant une tempé-
rature de transition vitreuse inférieure à la température ambiante et le-
dit matériau transparent ayant un indice de réfraction différent de ce-
lui de la matrice.
3 Procédé de préparation d'un matériau photodispersant com-
prenant les étapes consistant à mélanger un matériau transparent avec un monomère pour disperser le matériau transparent dans le monomère, ledit monomère pouvant se polymériser en un élastomère transparent dont la température de transition vitreuse est inférieure à la température ambiante, et ledit matériau transparent ayant un indice
de réfraction différent de celui de l'élastomère transparent, et à provo-
quer la polymérisation du monomère.
4 Procédé de préparation d'un matériau photodispersant, comprenant les étapes consistant à mélanger un monomère avec une matrice élastomère transparente pour disperser le monomère dans la matrice, ledit élastomère transparent présentant une température de transition vitreuse inférieure à la température ambiante et ledit
monomère pouvant se polymériser en un polymère dont l'indice de ré-
fraction est différent de celui de l'élastomère transparent, et à provo-
quer la polymérisation du monomère.
Procédé de préparation d'un matériau photodispersant com-
prenant l'étape consistant à faire polymériser au moins deux monomè-
res distincts présentant des réactivités différentes et pouvant former
des polymères transparents dont les indices de réfraction sont diffé-
rents, au moins l'un de ces polymères formant une matrice élastomère
dont la température de transition vitreuse est inférieure à la tempéra-
ture ambiante, ce qui fait que l'on forme un matériau photodispersant
constitué de polymères transparents optiquement inhomogènes.
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Effective date: 20060428 |