FR3041564A1 - METHOD FOR PRODUCING A DECORATIVE PATTERN ON A METALLIC SYNTHETIC POLYMER MATERIAL COMPONENT - Google Patents
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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.The invention relates to a method for producing a decorative pattern (7) 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 characterized in the synthetic polymer 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 area (8) of the metallized surface to a laser beam scan, the total amount of energy delivered on said surface in said at least first area (8) is at least 20% greater than that necessary to achieve the ablation of said metal layer without degradation of the surface of said material, so as to cause on the at least one first zone (8) simultaneously the disappearance of the metal layer and a change in the state of the surface of the material.
Description
PROCEDE DE REALISATION D’UN MOTIF DECORATIF SUR UN COMPOSANT EN MATERIAU POLYMERE SYNTHETIQUE METALLISEMETHOD FOR PRODUCING A DECORATIVE PATTERN ON A METALLIC SYNTHETIC POLYMER MATERIAL COMPONENT
Domaine techniqueTechnical area
La présente invention concerne un procédé de réalisation d'un motif décoratif sur un composant en matériau polymère synthétique métallisé.The present invention relates to a method of producing a decorative pattern on a component made of metallized synthetic polymer material.
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.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.
Technique antérieurePrior art
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.Very often, car manufacturers require the presence of special patterns on lighting or signaling devices. These precise and indelible motifs on certain parts such as the projector mask or the base of the fire have mostly an exclusively aesthetic purpose.
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.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.
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.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.
Une troisième méthode consiste à ajouter des inserts tels que des films décoratifs du type IMD (In Mold Décoration en anglais). Une telle solution est coûteuse et pose des problèmes liés au thermoformage du film.A third method is to add inserts such as decorative films of the type IMD (In Mold Decoration in English). Such a solution is expensive and causes problems related to the thermoforming of the 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 coûteuse tant pour la matière elle-même que pour sa mise en œuvre.In the particular case of producing carbon fiber patterns, imitating the appearance of a carbon fiber weave, the first two solutions exposed do not lead to a convincing result, imitation being too coarse. One solution is then to apply on the pieces of real pieces of weaving carbon fiber, very expensive solution both for the material itself and for its implementation.
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 coût et d’aspect, on dépose habituellement une couche d’aluminium, d’une épaisseur généralement comprise entre 30 et 200 nm.In addition, 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. To achieve this metal layer, vacuum evaporation metallization machines or sputtering vacuum metallization machines are generally used. For reasons of cost and appearance, usually a layer of aluminum is deposited, usually between 30 and 200 nm thick.
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.If it is desired to make a decorative pattern on these metallized parts, it is therefore necessary, by a selective metallization process, to remove the layer of deposited metal or to prevent its deposition on certain selected zones by resorting to a masking during the metallization step .
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 pm), un laser C02 (1,06 pm) ou un laser Nd :YAG ou apparenté (1,064 pm).Thus, it is known, for example EP1426236, to proceed to the ablation of this metal layer by laser ablation. Infrared lasers are commonly used, such as a fiber laser (1.050 μm), a CO 2 laser (1.06 μm), or an Nd: YAG or related laser (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.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.
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, C02 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.However, an additional difficulty has been noted by the applicant: 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. If this is particularly advantageous in the context of a method of ablation of the metal layer deposited on a black-tinted polycarbonate surface, in that it promotes the obtaining of a bare surface with a low risk, or even minimal, damaging it in case of direct exposure of the surface to the laser radiation and thus promotes the preservation of an intact appearance of the exposed surface, it is understood that this poses a problem to create a pattern on the surface released after ablation, by direct exposure to laser radiation.
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 chaînes de production et l’investissement d’un laser supplémentaire, complémentaire en longueurs d’ondes d’émission, à celui déployé pour réaliser l’ablation.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 perform the 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’inventionThe 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. Summary of the 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.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.
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.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 the ablation of said metal layer without degradation of the surface of said material, so as to cause on the at least one first zone simultaneously the disappearance of the metal layer and a change in the state of the surface of the material.
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.Thus, by applying a quantity of energy that is less than 20% greater than that required to obtain the strict ablation of the metal layer, a thermal effect is generated which is strong enough to obtain a significant heating of the underlying surface. to the metal layer before evaporation of said layer and thus a modification of the surface state, in particular by burning of the material with texturing related to the formation of boiling microbubbles, corresponding to a foaming effect, or even a superficial melting of the material. Depending on the amount of energy applied, there will be a more or less pronounced surface effect, up to color changes.
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%.Preferably, 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%.
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.According to another characteristic, 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. It will be understood that 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.
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.Depending on the scanning parameters, different effects can be obtained, including a matte, non-smooth and non-glossy surface. The application of a second scan on the exposed and textured surface by the first scan makes it possible to give a marked grain to the surface thus treated. In addition, it will also be possible to modify the perceived color, for example creating zones in shades of gray when the native color of the synthetic polymer is black.
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.According to one variant, 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.
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.According to another characteristic, 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.
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.Preferably, 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.
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.According to another characteristic, 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.
Selon une variante, le balayage laser est réalisé avec un laser émettant un rayonnement dans les infrarouges.According to a variant, the laser scanning is performed with a laser emitting radiation in the infrared.
Ainsi, le laser est préférentiellement pris parmi : laser à fibres, laser Nd:YAG ou apparenté, laser C02.Thus, the laser is preferentially taken from: fiber laser, Nd: YAG laser or a related laser, CO2 laser.
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.According to this variant, 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.
Avantageusement le colorant organique comprend une anthraquinone.Advantageously, the organic dye comprises an 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.According to another characteristic, the metal layer is a layer of a metal selected from the following group: aluminum, copper, stainless steel, chrome, gold, silver. Preferably and advantageously for application to lighting and / or signaling devices of a motor vehicle, the metal is aluminum.
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.According to another characteristic, 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.
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.Advantageously, 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.
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.According to another characteristic, 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.
De préférence, ledit composant est un masque ou un socle.Preferably, said component is a mask or a base.
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.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES: Other advantages and characteristics of the invention will become apparent in the light of the description of an embodiment of the invention given below, by way of illustration and without limitation, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 is a schematic view of a vehicle headlamp comprising a mask having decorative motifs produced according to the method according to the invention; - FIG. 2 is an optical microscope view of a first embodiment of a pattern according to FIG. 3 is an enlarged view of FIG. 2, FIG. 4 is a scanning optical microscope view of FIG. 3, FIG. 5 is a detailed view of FIG. 4, FIG. FIG. 6 is an optical microscope view of a second exemplary embodiment of a pattern according to the invention; FIG. 7 is an enlargement of the view of FIG. 6; FIG. 8 is a detail view under a microscope. op scan tick of Figure 7.
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the 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.Figure 1 schematically shows a projector 1 which is an automotive lighting device comprising a component which is a mask 4 having decorative patterns 7 obtained by the method according to the 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.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.
Le boîtier 2, la glace de protection 3 et le masque 4 sont réalisés en matière polymère synthétique thermoplastique par injection.The housing 2, the protective glass 3 and the mask 4 are made of thermoplastic synthetic polymer material by 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.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.
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.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.
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%.According to the invention, 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. Advantageously, the transmission coefficient is greater than 50%, preferably 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 C02, laser Nd :YAG ou apparenté.According to another characteristic, the laser scanning is performed with a laser emitting radiation in the infrared. For this purpose, the laser is taken from: fiber laser, CO2 laser, Nd: YAG laser or related laser.
Pour les exemples de réalisation de motifs tels qu’illustrés aux figures 2 à 8, le laser mis en œuvre est un laser à impulsions Q-Switch Nd :YV04, ajusté à 10W de puissance moyenne.For the exemplary embodiments of patterns as illustrated in FIGS. 2 to 8, the laser used is a Q-Switch Nd: YV04 pulse laser, adjusted to 10W of average power.
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.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.
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.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.
Enfin, on les a soumises à un balayage laser piloté afin de réaliser un motif prédéfini, combinant différents aspects de surface du matériau.Finally, they were subjected to a controlled laser scanning to achieve a predefined pattern, combining different surface aspects of the material.
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.For example, the defined pattern is converted into a grayscale image to which a surface state is assigned among the four types of surface state zones according to the invention: a first zone on which a first scan whose quantity delivered total energy is at least 20% greater than that required to achieve conventional ablation of the metal layer, that is to say without degradation of the surface of the material; - A second zone which corresponds to a first zone on which a second scan is performed, in order to confer an additional textured appearance; - A third zone where the scanning applied is that of a conventional ablation of the metal layer, without degradation of the coated surface; - A fourth zone where the metal coating is left intact and where the laser is thus extinguished.
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.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.
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.With reference to FIGS. 2 and 3, 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.
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.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.
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.With reference to FIG. 3, the third zones that are the rectangles 10 are black, the second zones formed by the rectangles 9 are ash gray and the first remaining zones formed by the strips 8 are of a darker matt gray.
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.To carry out the conventional ablation of the metal layer, and to obtain the third zones 10, the laser has been parameterized according to a hatched sweep, with a spacing spacing of 70 micrometers. The beam diameter is about 100 micrometers.
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.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.
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.For the realization of the second zones 9, 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.
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 pm de diamètre.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 FIG. 4, where the magnification is 25 ×, the ablated zones 10 appear smooth, the first zones 8 emerge matte with a slight texturing and the second zones 9 present a marked relief. Figure 5 is a close-up magnification at 400x of a second zone 9: there are clearly distinguishable patterns of melting-type and craters 11, whose size varies between 5 and 30 pm in diameter.
En référence à la figure 6, un second motif 7 réalisable par le procédé selon l’invention est un motif de type cuir grainé.Referring to Figure 6, a second pattern 7 achievable by the method according to the invention is a pattern of grained leather type.
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.As is apparent from FIG. 7, which is a detail view of FIG. 6, with a magnification of 40 ×, this pattern is obtained by a non-repetitive distribution of points corresponding to second 9 or third zones 10.
Au microscope électronique à balayage, les secondes zones ressortent sous la forme de taches 12 circulaires de 60pm de diamètre environ munies d’une couronne de fusion, tandis que la surface des troisièmes zones ablatées est lisse.In the scanning electron microscope, the second areas emerge as circular spots about 60 μm in diameter with a fused ring, while the surface of the third ablated areas is smooth.
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-AI entre les secondes zones sur lesquelles un second balayage a été effectué et les autres zones est très marqué.Another interesting characteristic emerges from an observation of the surface of a material treated according to the invention with a scanning electron microscope (SEM) equipped with a system of microanalysis with energy dispersion, making it possible to detect the chemical elements at from the Bore. In fact, in the first and third zones, traces of aluminum are still detected, with a very diffuse distribution whereas the latter has almost disappeared in the second zones; in these, it is the carbon element which predominates clearly. The distribution contrast C-AI between the second zones on which a second scan has been made and the other zones is very marked.
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.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.
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 lambdaco 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.In the context of the present invention, it will be possible to use other translucent polymers which are stained with a dye such as all of the light in the visible spectral range up to a lambdaco exclusion wavelength in the region. limit interval between the spectral range of visible light and the spectral range of the near infrared and only a part of the light in the spectral range of the near and intermediate infrared upwardly from the exclusion wavelength The aforementioned lambdaco are absorbed by the colored polymer.
En particulier, le polymère translucide est polycarbonate ou un polycarbonate modifié ou un copolymère de polycarbonate ou bien un polyamide 6.In particular, the translucent polymer is polycarbonate or a modified polycarbonate or a polycarbonate copolymer or a 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.l. 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.l. 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.For example, to prepare a colored polymer at the exclusion wavelength lambdaco = 700 nm, a perinone having a color index C.I. will be used as dyes, in combination with one of the translucent polymers listed above. 564 120, Solvent Red 135, at a concentration in the range of 0.05% by weight to 1% by weight, preferably 0.08 to 0.25% by weight, and an anthraquinone having a color index C.I. 61,565, Solvent Green 3, has a concentration ranging from 0.05% by weight to 1% by weight, preferably from 0.08 to 0.25% by weight.
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.l. 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.l. 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.l. 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.In another example, to prepare a colored polymer at the exclusion wavelength lambdaco = 800 nm, a perinone having a color index C.I. will be used as dyes, in combination with one of the translucent polymers listed above. 564 120, Solvent Red 135, 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 and a phthalocyanine having a color number Cl 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 Cl color 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 of colored polymer at the exclusion wavelength 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.Such material compositions are described in 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.
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.It is understood that the reasons given by way of illustration are only non-limiting examples of the design possibilities of the method according to the invention.
Application industrielleIndustrial application
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.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.
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