COMPOSITION A BASE DE RESINES THERMOPLASTIQUES

POUR LA REALISATION DE PEAUX MONOCOUCHE OU COMPOSITES A ASPECT MOUCHETE POUR PARTIES D'HABITACLE DE VEHICULE ET SON PROCEDE D'OBTENTION.

La présente invention se rapporte aux compositions à base de résines thermoplastiques, permettant la réalisation de "peaux" monocouche ou multicouches (dites structures composites), présentant un aspect moucheté, de type matrice/inclusions.

Les peaux multicouches ou structures composites comprennent une couche extérieure qui peut être réalisée selon l'invention et au moins une couche intérieure qui peut être aussi réalisée selon l'invention ou selon un procédé usuel; ces peaux comprennent une matrice et des inclusions; ces peaux monocouches ou multicouches sont utilisées pour les parties d'habitacle des véhicules automobiles, tels qu'en particulier les planches de bord équipées d'airbags apparents (à volets séparés) ou intégrés (appelés aussi airbags invisibles par le conducteur et les passagers), les consoles centrales et les habillages ou panneaux de portes.

L'invention a aussi pour objet le procédé de fabrication de ces compositions, notamment sous forme de poudres obtenues par mélange. Art antérieur : II est connu dans le domaine technique de fabrication des tableaux de bord de véhicule automobile, d'utiliser les peaux de ceux-ci réalisées classiquement notamment par la technique de moulage par écoulement de poudre sur moule chaud, soit par rotomoulage, soit par « slush-moulding » (en abrégé slush) ou embouage.

Ces tableaux de bord comprennent en général une "peau" externe imitation cuir qui donne l'aspect extérieur (en particulier la couleur, le motif, l'aspect au toucher) ; classiquement les principaux matériaux utilisés sont les résines thermoplastiques telles que le polychlorure de vinyle (PVC), les polyuréthanes thermoplastiques (TPU), et les polyoléfines thermoplastiques (TPO). Un matériau à base de mousse, en général en polyuréthane ou en PVC expansé, est utilisé en sous-couche pour apporter des propriétés de souplesse et d'isolation phonique et thermique.

La peau externe est soumise aux agressions extérieures : rayures, rayonnement UV, température, solvants, etc. Dans certains cas, la "peau" peut être réalisée pour apporter des propriétés particulières d'aspect, en particulier: décoration, couleur, toucher ou de résistance au vieillissement ou à l'abrasion. En outre, les peaux monocouche ou multicouches doivent respecter le cahier des charges des constructeurs de véhicules automobiles, en particulier les exigences en matière d'ouverture d'airbag intégré ou

non, c'est-à-dire l'ouverture en un laps de temps très court sans projection de particules pour des températures classiquement comprises entre -40 ⁰ C et + 80 ⁰ C.

Il existe plusieurs technologies pour réaliser des peaux composites ayant une surface modifiée, obtenues par l'application d'au moins une couche de revêtement sur la surface d'un moule, dans une pré-étape de fabrication d'une peau.

En particulier, le procédé appelé « in mold painting » (IMP) (peinture dans le moule), tel que décrit dans le brevet EP 0 912 312 de la demanderesse, comprend les étapes suivantes :

1 ) dépôt sur la surface d'un moule d'une composition A comprenant au moins un plastifiant et éventuellement un ou plusieurs agents modifiants, choisis notamment parmi les pigments de coloration ou les paillettes décoratives,

2) dépôt ensuite sur le moule totalement ou partiellement revêtu en 1 ), d'une composition B comprenant une résine thermoplastique,

3) chauffage progressif du moule pour permettre l'absorption de la composition A par la couche de la composition B, puis chauffage rapide jusqu'à la gélification de la résine thermoplastique.

Cependant, un tel procédé ne permet pas d'obtenir une hétérogénéité satisfaisante de coloration, dite à aspect moucheté (ou chiné ou sablé), à la surface de la peau obtenue. La demanderesse a mis au point une nouvelle composition à base de résines thermoplastiques pour la réalisation, notamment par « slush molding », d'une peau monocouche ou multicouches colorée avec aspect moucheté contrôlé, ainsi que son procédé d'obtention.

Selon un premier objet, l'invention se rapporte à une composition à base de résines thermoplastiques avec aspect moucheté comprenant :

- de 10 à 99 % en poids d'un compound nommé (( matrice » d'une résine thermoplastique résine de polychlorure de vinyle (PVC), de 0,5 à 90 % en poids d'au moins un compound nommé « inclusion » d'une résine thermoplastique renfermant au moins un pigment de coloration,

- de 0,5 à 20 % en poids d'agents de mouchetage choisis parmi des pigments de coloration, des particules métalliques ou des paillettes décoratives, des billes de verres, des particules polymériques.

Selon un deuxième objet, l'invention se rapporte à un procédé d'obtention d'une composition avec aspect moucheté comprenant les étapes suivantes : une première étape de réalisation d'un compound à base de résine PVC nommé « matrice »,

une deuxième étape de réalisation d'un ou plusieurs compounds à base de résine PVC nommé « inclusion », par mélange d'au moins un pigment de coloration avec la résine PVC, une étape dite de « mouchetage» (ou « sablage »), qui consiste à mélanger à taux approprié le ou les compound(s) « matrice », avec le ou les compound(s)

« inclusion » et avec un ou plusieurs agents de mouchetage choisis parmi des pigments, des particules métalliques, des billes de verres, ou des particules polymériques.

Selon un troisième objet, l'invention se rapporte à une composition obtenue par le procédé précédent.

Selon un quatrième objet, l'invention se rapporte aussi à l'utilisation de la composition décrite ci-dessus pour la fabrication d'une couche d'une peau monocouche ou multicouche avec aspect moucheté pour les parties d'habitacle de véhicules automobiles. Selon un cinquième objet, l'invention se rapporte à un procédé de réalisation d'une peau d'une couche de peau d'une planche de bord comprenant : le dépôt de la composition définie précédemment à la surface d'un moule de forme et,

- la fusion de cette composition placée dans le moule de manière qu'il soit transformé en un objet souple qui est retiré du moule.

La composition selon l'invention :

L'invention concerne une composition à base de résines thermoplastiques, pour la réalisation d'une couche d'une peau monocouche ou multicouches, avec effet moucheté, notamment par « slush molding », caractérisée en ce qu'elle comprend :

- de 10 à 99 % en poids d'un compound nommé « matrice » d'une résine thermoplastique résine de polychlorure de vinyle (PVC),

- de 0,5 à 90 % en poids d'au moins un compound nommé « inclusion » d'une résine thermoplastique renfermant au moins un pigment de coloration, - de 0,5 à 20 % en poids d'agents de mouchetage choisis parmi des pigments de coloration, des particules métalliques ou des paillettes décoratives, des billes de verres ou des particules polymériques.

Le pourcentage de compounds d'inclusions et d'agents de mouchetage peut, par exemple, être compris dans la gamme allant de 1 à 50% en poids de la composition. Le comoound « matrice » :

Selon l'invention, le compound nommé « matrice » comprend essentiellement une résine thermoplastique choisie parmi le polychlorure de vinyle (PVC) ou un mélange de

PVC et d'un polymère compatible choisi parmi les copolymères ou terpolymères chlorure de vinyle et acétate de vinyle (VC/VA) ou chlorure de vinyle et dérivé acrylique (VC/DA), les polyuréthanes thermoplastiques (TPU), les polyétheresters thermoplastiques, les copolymères éthylène/monomère vinyiique (EVA), les terpolymères éthylène/ monomère vinylique/carbonyle, les élastomères acryliques processables à l'état fondu, les copolymères à blocs polyamide et à blocs polyéther ou polyétherblockamides, les polyéthylènes chlorés ou chlorosulfonés, les polymères éthylène/(méth)acrylate d'alkyle ou acide (méth)acrylique fonctionnalisés ou non, les polymères core-shell type MBS, les terpolymères bloc SBM, le PVDF et les résines polyamides en poudre . Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la résine thermoplastique utilisée est un polychlorure de vinyle (PVC) de Kwert compris entre 50 et 80.

Selon un mode de réalisation, la résine thermoplastique est du polychlorure de vinyle (PVC) obtenu par un procédé en suspension ou en micro-suspension, mais du PVC fabriqué en émulsion ou en masse peut aussi être utilisé. Un exemple de copolymère VC/VA est Lacovyl® de Arkema, un exemple de copolymère VC/DA est Vinnolit® de Vinnolit, un exemple de TPU est Estane® de Goodrich, un exemple de polyétherester thermoplastique est Hytrel® de DuPont, un exemple de polyétherblockamide est Pebax® de Arkema, un exemple d'EVA est Evatane® d' Arkema, un exemple de terpolymère éthylène/ monomère vinylique/carbonyle est Elvaloy® de DuPont, des exemples de polymères éthylène/(méth)acrylate d'alkyle ou acide (méth)acrylique fonctionnalisés ou non sont Lotryl®, Lotader® et Orevac® de Arkema, un exemple de polyéthylènes chlorés ou chlorosulfonés est Tyrin® de DuPont, un exemple d'élastomère acrylique processable à l'état fondu est Alcryn® de Apa, un exemple de résines polyamides en poudre est Orgasol® de Arkema. Ces polymères compatibles avec le PVC, dits « alliés », présentent de bonnes propriétés à froid, et sont susceptibles de conférer une fragilité appropriée aux couches les renfermant.

Selon l'invention, des mélanges appropriés de résines thermoplastiques comprennent des résines PVC et des copolymères ou terpolymères chlorure de vinyle et acétate de vinyle (VC/VA) ou chlorure de vinyle et dérivé acrylique (VC/DA), ainsi que des résines PVC et des polyuréthanes thermoplastiques (TPU). Ces différentes résines peuvent être mélangées entre elles dans de larges proportions.

Le compound « matrice » peut comprendre en outre au moins un additif choisi parmi des plastifiants, des agents de stabilisation thermique ou des anti UV, des agents antioxydants, des additifs de mise en oeuvre, des lubrifiants, des charges, des pigments de coloration appelés ci-après pigments matriciels.

Selon un mode de réalisation, le ou les plastifiant(s) utilisé(s) est (sont) de nature monomérique et/ou polymérique, et est(sont) choisi(s) en particulier parmi les azélates, trimellitates, sébaçates, adipates, polyadipates, phtalates, polyphtalates, citrates, benzoates, tallates, glutarates, fumarates, maléates, oléates, palmitates et acétates. Le compound « Matrice » selon l'invention concerne également des mélanges de plastifiant (s) polymérique (s) et de plastifiant(s) monomérique(s), tels que décrits ci- dessus, dans des proportions très larges.

Selon un mode de réalisation, le rapport en poids des plastifiants et de la résine est d'au moins 60/100. Comme agent de stabilisation thermique, on peut citer à titre d'exemple les sels métalliques notamment ceux de calcium, de zinc, d'étain ; les complexes à base d'aluminium, de potassium ou de sodium.

Les agents anti-UV peuvent être choisis parmi les benzotriazoles et les cyanoacrylates. Les pigments de coloration utilisés peuvent aussi bien être organiques, que minéraux. On peut citer à titre d'exemple, le dioxyde de titane, le pigment rouge cromo BRN de CIBA, le pigment bleu GLSM, le jaune lrgaiithe BRM et l'orange thiosol GL.

Selon un mode de réalisation préférentiel, les pigments de coloration, les charges, les lubrifiants, les stabilisants UV, les stabilisants thermiques, les additifs de mise en oeuvre et les anti-oxydants, à des taux compris de préférence entre 3 et 10 % en poids par rapport à la résine thermoplastique. Le compound « inclusion »:

Selon l'invention, le compound « inclusion » comprend au moins :

- une résine thermoplastique choisie parmi le polychlorure de vinyle (PVC) ou un mélange de PVC et d'un polymère compatible choisi parmi les copolymères ou terpolymères chlorure de vinyle et acétate de vinyle (VC/VA) ou chlorure de vinyle et dérivé acrylique (VC/DA), les polyuréthanes thermoplastiques (TPU), les polyétheresters thermoplastiques, les copolymères éthylène/monomère vinylique

(EVA), les terpolymères éthylène/ monomère vinylique/carbonyle, les élastomères acryliques processables à l'état fondu, les copolymères à blocs polyamide et à blocs polyéther ou polyétherblockamides, les polyéthylènes chlorés ou chlorosulfonés, les polymères éthylène/(méth)acrylate d'alkyle ou acide (méth)acrylique fonctionnalisés ou non, les polymères core-shell type MBS, les terpolymères bloc SBM, le PVDF et les résines polyamides en poudre, - et au moins un pigment de coloration, dit pigment d'inclusion, de couleur différente des pigments matriciels éventuellement présents dans le compound « matrice ».

La résine thermoplastique du compound « inclusion » peut être de nature identique ou différente du compound « matrice ».

Le compound « inclusion » peut comprendre en outre au moins un additif choisi parmi des plastifiants, des agents de stabilisation thermique ou des anti UV, des agents antioxydants, des additifs de mise en œuvre, des lubrifiants ou des charges. Les agents de moυchetaae :

Les agents de mouchetage (ou de chinage) selon l'invention sont choisis pour obtenir des effets spéciaux sur le produit fini, tels que des effets nacrés, métallisés, phosphorescents, fluorescents, thermochromiques, interférentiels, granités ou des touchers spéciaux, tels que des touchers « soft ». Ils ont une taille comprise dans la gamme allant de 40 à 200 μm, et plus préférentiellement dans la gamme allant de 50 à 120 μm. Ils sont choisis parmi les pigments de coloration, les particules métalliques ou les paillettes décoratives, des billes de verres ou des particules polymériques.

L'invention a aussi pour objet le procédé de préparation de la composition selon l'invention pour l'obtention d'une composition sous la forme de poudre (notamment un compound en PVC plastifié) transformable notamment par les techniques classiques de « slush-moulding », pour la production de « peaux » destinées aux parties d'habitacle de véhicules automobiles. Le procédé selon l'invention de préparation de la composition ci-dessus :

Le procédé selon l'invention d'obtention d'une composition d'aspect moucheté, comprend les étapes suivantes :

- une première étape de réalisation d'un compound à base de résine PVC, nommé « matrice » tel que défini précédemment, - une deuxième étape de réalisation d'au moins un compound à base de résine PVC nommé « inclusion », tel que défini précédemment, par mélange d'au moins un pigment de coloration avec la résine PVC,

- une étape dite de « mouchetage» (ou « chinage » ou « sablage »), qui consiste à mélanger à taux approprié le ou les compound (s) « matrice » avec le ou les compound(s) « inclusion », et avec un ou plusieurs agents de mouchetage, choisis parmi des pigments de coloration, des particules métalliques, des billes de verres, des particules polymériques, préférentiellement de densité équivalente à celle du matériau constituant la matrice.

Les différentes étapes sont réalisées à l'aide de l'outillage approprié, suivant un procédé de mélange spécifique et usuel, et avec les paramètres de mise en œuvre appropriés. La réalisation des compounds « matrice » et « inclusion » est bien connue de l'homme du métier. Ces compounds « matrice » et « inclusion » se présentent sous la

forme de poudres de densité bien définie (en moyenne la densité d'un compound de résine PVC est de l ,20g/cm ³ ), de granulométrie moyenne comprise entre 100 et 200 μm et ayant une coulabilité adaptée au procédé « slush-moulding », mis en oeuvre pour l'obtention des peaux. Les agents de mouchetage et le ou les compounds d'inclusion sont préférentiellement de densité équivalente au compound « matrice ».

Le pourcentage de compounds d'inclusions et d'agents de mouchetage peut, par exemple, être compris dans la gamme allant de 1 à 50% en poids de la composition, suivant l'effet recherché. La présente invention a aussi pour objet l'utilisation de la composition selon l'invention, pour l'obtention d'une couche de peau ou structure composite, pour les parties d'habitacle de véhicules automobiles, telles que les planches de bord, les consoles centrales et les habillages ou panneaux de portes.

La présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'une couche de peau monocouche ou muiticouches (structure composite), notamment pour une planche de bord, comprenant le dépôt de la composition définie ci-dessus à la surface d'un moule de forme et, la fusion de cette composition placée dans le moule de manière qu'il soit transformé en un objet souple qui est retiré du moule. Cette composition peut être déposée sur le moule suivant les techniques usuelles de moulage comme le rotomoulage et le « slush moulding » ou l'embouage. Selon un mode préféré de l'invention, le procédé utilisé est l'embouage.

Les couches de peau ou structure composite obtenues selon l'invention présentent un bel aspect moucheté. Elles présentent une hétérogénéité contrôlée de teinte, et d'effet. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée.

EXEMPLES :

1) Exemple 1 de réalisation d'une composition mouchetée couleur avec billes de verre selon l'invention : On prépare un échantillon industriel de l'ordre de 200kg de poudre pour « slush moulding » dans un coloris défini et nommé « Bordeaux Sablé ». Ce coloris consiste en une matrice PVC de couleur Bordeaux, mouchetée (ou chinée ou sablée) par une poudre PVC de couleur beige.

Etape 1 : réalisation de la poudre PVC matrice (compound « matrice ») pour « slush moulding » de couleur Bordeaux suivant le procédé de compoundage classique .

Pourcentage des différents composants exprimé en poids : - résine PVC : 50,

- plastifiants (dont notamment du trioctyl trimellitates (TOTM)) : 40,

- additifs dont pigments de coloration : 10. (6 pigments différents utilisés).

Le contrôle des propriétés majeures de la poudre donne les résultats suivants : masse volumique apparente de l'ordre de ό50g/L, couleur : caractérisation sur l'une des échelles existantes, comme par exemple l'échelle

CIELab, coulabilité : de l'ordre de 40 s suivant la norme ISO 6186, Méthode A, Ouverture 10mm, stabilité thermique : Rouge Congo à 220 ⁰ C de l'ordre de 50 minutes, granulométrie : répartition gaussienne de granulométrie moyenne avoisinant les 170μm . Etape 2 : Réalisation de la poudre PVC inclusion pour « slush moulding »,

(compound « inclusion ») de couleur beige suivant le procédé de compoundage classique.

Le pourcentage en poids des différents composants est identique à celui de l'étape 1, seule la nature et la quantité des pigments de coloration change. Le contrôle des propriétés majeures de la poudre donne sensiblement les mêmes valeurs que pour l'étape 1 sauf pour la couleur.

Etape 3 : mouchetage de la poudre Bordeaux par une quantité comprise entre 5 et 7 pcr (parts pour cent de résine), soit 7 % de la composition, de poudre beige, et 2,5 pcr de billes de verre de diamètre compris entre 90 et 100 microns vendus par la société Sovitec sous la référence AG 215 afin d'atteindre l'effet défini par le client.

Le contrôle de la coulabilité de la poudre donne une valeur de 40 secondes et on procède à l'évaluation visuelle de l'effet obtenu.

Les illustrations des poudres et peaux obtenues sont représentées sur les figures suivantes : La figure 1 montre l'aspect de la poudre obtenue après mélange et avant le traitement

« slush moulding ».

La figure 2 montre l'aspect moucheté de la peau obtenue après le traitement « slush moulding » de la poudre dans un moule.

Les différences de teinte sont dues en particulier au grain à la surface du moule et au procédé de « slush moulding », en particulier le chauffage du moule.

2) Exemple 2 de réalisation de composition mouchetée avec pigment de coloration couleur selon l'invention :

On prépare de nouveaux échantillons en suivant le même procédé que pour l'exemple 1, avec les différences suivantes dans les étapes de mélange:

- A : 100 pcr de poudre PVC matrice blanche (pigment utilisé : ηO2)

- B : 66,7 pcr de poudre PVC inclusion beige (4 pigments différents utilisés),

- C : 28,6 pcr de poudre PVC inclusion grise claire (4 pigments différents utilisés), et

- D : 3,7 pcr de pigments de coloration noire .

Chacune des poudres A, B et C possède une composition similaire à celle des poudres de l'exemple 1 . On procède aux mélanges successifs avec la poudre blanche (compound « matrice ») formant la matrice, des différentes poudres inclusion beige, grise (compound «inclusion ») et du pigment de coloration noire (agent de mouchetage).

Les résultats de coloration et de mouchetage de la peau obtenue par slush moulding de la poudre finale ci-dessus, sont visibles sur la photo de la Figure 3 ; on constate deux zones distinctes d'aspect différent(plus lisse à droite), séparés par une ligne centrale verticale, qui correspondent à un état de surface (grainage) différent de la surface du moule utilisé pour l'obtention de la peau.

3) EXEMPLE 3 DE RéALISATION D'UNE COMPOSITION MOUCHETéE « MéTALLISéE » SELON L'INVENTION :

On prépare de nouveaux échantillons en suivant le même procédé que pour l'exemple 1 , avec les différences suivantes dans les étapes de mélange:

A : 33 pcr de poudre PVC matrice bleu indigo (5 pigments différents utilisés), B : 33 pcr de poudre PVC inclusion bordeau, - C : 33 pcr de poudre PVC inclusion grise claire, et

D : 2,5 pcr d'un pigment métal (particules métalliques) vendu sous la référence Magna Pearl 5000.

Chacune des poudres A, B et C possède une composition similaire à celle des poudres de l'exemple 1. On procède aux mélanges successifs avec la poudre bleue (compound « matrice ») formant la matrice, des différentes poudres inclusion bordeau, grise (compound «inclusion ») et des particules métalliques (agents de mouchetage).

Les résultats de coloration et l'aspect moucheté de la peau obtenue à partir de la poudre, par slush moulding, sont visibles sur la photo de la figure 4.