Amélioration de la responsabilité solidaire dans les polycarbonates par traitement au plasma

Fig. 1 : Traitement au plasma à pression atmosphérique d'une plaque en polycarbonate

Fig. 2 (à gauche) : Gouttes d'eau sur PC sans traitement par plasma à pression atmosphérique, (à droite) : Gouttes d'eau sur PC après traitement par plasma à pression atmosphérique ; Effets d'un traitement par plasma à pression atmosphérique du polycarbonate : Lors d'une pré-expérience, une réduction significative de l'angle de contact avec l'eau est observée = cela laisse penser à une amélioration de la mouillabilité comme condition préalable à une adhérence de liaison avec des couches de réaction.

Un nouveau projet de recherche au Centre des plastiques de Leipzig (KUZ) étudie comment vernir des surfaces en polycarbonate (PC) hautement transparentes et sensibles aux rayures. L'objectif est d'obtenir une peinture directe avec des laques réactives « auto-cicatrisantes » sans solvants, avec une bonne adhérence à l'adhérence.

Les polycarbonates de qualité hautement transparente occupent une part de marché croissante dans le domaine des composants optiques. Un point clé du marché est l'industrie automobile. Par exemple, le remplacement des vitres en verre par des matériaux en plastique permet de réduire le poids du véhicule, ce qui constitue une solution pour diminuer la consommation de carburant. Un inconvénient de l'utilisation quotidienne de pièces moulées en PC et d'éléments de design est leur surface sensible aux rayures, nécessitant souvent l'application de couches de protection en peinture lors d'étapes ultérieures.

Laques réactives « auto-cicatrisantes » pour surfaces sensibles

Pour réduire la susceptibilité aux rayures des surfaces en plastique dans l'habitacle automobile, une autre approche se dessine. Étant donné que les surfaces de pièces moulées recouvertes de couches dures ne peuvent pas résister durablement aux sollicitations dans l'intérieur du véhicule, la solution alternative de revêtement avec des laques réactives « auto-cicatrisantes » à base de polyuréthane (PUR) ou de polyuréa (PUA) offre des avantages évidents.

Défis de la peinture directe dans l'outil avec le PC

Pour une mise en œuvre technologique réussie, le procédé établi de « peinture directe dans l'outil » est envisagé. Actuellement, des plastiques suffisamment polaires, comme par exemple les mélanges PC/ABS, les types SAN et ASA, ainsi que certains polyester, sont durablement vernis en surface par peinture directe dans l'outil d'injection. En revanche, selon des études menées au KUZ, diverses masses de PC ne conviennent pas encore comme substrats moulés pour la peinture directe dans l'outil avec des laques réactives PUR ou PUA sans solvants. L'application de telles pièces moulées en PC vernis échoue jusqu'à présent en raison d'une adhérence de couche insuffisante, qui, dans diverses conditions climatiques proches de l'usage, conduit rapidement à la défaillance de l'interface entre le substrat et la laque réactive.

Traitement au plasma à pression atmosphérique pour améliorer l'adhérence

Dans le cadre du projet de recherche « PC-AdPro2RIM », il est expérimentalement étudié comment traiter en surface des pièces moulées en polycarbonate, encore fraîches, dans l'outil d'injection par plasma à pression atmosphérique, et comment les qualifier pour le processus de « peinture directe dans l'outil » avec des laques PUR ou PUA sans VOC. Il s'agit de démontrer la présence de groupes chimiques réactifs créés par le traitement au plasma par des réactions de coloration sélectives, et, pour la première fois, de fournir des indications sur la nature, la densité de remplissage et l'homogénéité de l'activation de surface. En faisant varier les paramètres du traitement au plasma, l'objectif est d'adapter de manière optimale l'activation de surface aux différentes exigences des laques transparentes PUR ou PUA sans solvants.

Objectif du projet de recherche

La solution visée se concentre sur la fabrication de produits de consommation haut de gamme et d'éléments de design. L'application des résultats de la recherche ne se limite pas à la seule peinture et à la finition de pièces moulées en PC. Il est tout à fait envisageable et souhaitable de transposer cette technologie à d'autres thermoplastiques techniquement importants mais difficiles à peindre directement, comme par exemple le PMMA, le COC, etc. Les marchés cibles pour la mise en œuvre des résultats de la recherche et développement dans la production comprennent principalement :

- L'industrie de la sous-traitance automobile et les OEM,
- Les fabricants de technologies grand public haut de gamme,
- Les entreprises de transformation par injection.

Contact : Jens Müller, Tél. 0341 4941605, mueller@kuz-leipzig.de
Financeur : BMWi, FKZ : 49MF200040