Le vitrage polycarbonate

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Description détaillée

Le Polycarbonate (PC), plus spécifiquement le polycarbonate de bisphénol A, est un plastique transparent utilisé pour fabriquer des vitres incassables, des lunettes légères, et autres objets de ce type. Il est appelé polycarbonate parce qu'il fait partie des thermoplastiques polymères ayant des groupes fonctionnels liés entre eux par des groupes carbonate dans une longue chaîne moléculaire. Il est issu de la polycondensation du bisphénol A et d'un carbonate ou du phosgène (chlorure de carbonyle). Ce procédé de fabrication est le plus courant et reste à ce jour le plus utilisé par les principaux producteurs, mais la réglementation et les applications orientent la technologie vers une résine plus pure et plus propre en phosgène résiduel. Les résines polycarbonates produites sont, soit utilisées directement, soit conditionnées sous forme de granulés avec les additifs adéquats en fonction des propriétés recherchées pour une application spécifique. L'emploi de ces additifs dans la formulation est de plus en plus réglementé par rapport à la santé et à la sécurité.

Il est facilement travaillé, moulé, et thermoformé. En tant que tels, ces plastiques sont couramment utilisés dans l'industrie chimique moderne.
Dans l'automobile, le polycarbonate est employé comme produit de remplacement du verre silicaté (verre traditionnel à base de silice) pour les verres diffuseurs des phares, pour le vitrage de toit, pour les vitres latérales qu'on ne peut pas baisser et il peut être laminé pour fabriquer du "verre" résistant aux balles.

Les raisons de cet intérêt pour les vitres en polycarbonate sont multiples. Le matériau est plus léger, offre une sécurité accrue du fait de sa résistance supérieure au verre et permet de créer de toutes nouvelles opportunités de style pour les véhicules.
Le polycarbonate permet des pièces impossibles à fabriquer auparavant. Des caractéristiques telles que le vitrage coloré, des angles vifs, des rayons ou des formes complexes.

Le moulage des éléments de chauffage / dégivrage et des antennes dans le vitrage en PC est également possible en utilisant des circuits préimprimés dans le moule.
Les propriétés supérieures d'isolation thermique du PC offrent des avantages significatifs qui aident à optimiser la température de l'habitacle, réduisant ainsi l'utilisation de la climatisation.

Les limites du matériau
C'est un matériau polyvalent, mais les applications à l'automobile ont été ralentis du fait de sa sensibilité aux UV et sa tendance à se rayer facilement, ce qui le rend moins résistant aux intempéries que le verre.
Et, en raison de sa sensibilité à la fissuration sous contrainte, son utilisation est limitée à des applications à faible contrainte. Un pare-brise en PC impose une autre conception de carrosserie pour que le véhicule conserve la rigidité désirée en cas d'accident, le pare-brise en verre silicaté feuilleté quant à lui étant justement devenu un élément porteur de la carrosserie toujours plus important. Il assure à lui seul 30% de la rigidité du véhicule.

Le manque de résistance au frottement de résidus de sable, aux projections de pierres et à la pression de l'essuie-glace joue aussi contre l'utilisation des polycarbonates pour les pare-brises.
Les applications restreintes pour le pare-brise, qui représentent un bon 20% des surfaces vitrées automobiles, freine les opportunités pour le PC. Cependant, les pare-brises en polycarbonate sont utilisés sur certaines voitures de police et des machines forestières afin de fournir une protection de premier ordre.
Dans le cas de verres de projecteurs en PC, on utilise exclusivement des gicleurs haute pression pour le nettoyage des projecteurs, pas d'essuie-glaces. Lorsque des additifs sont ajoutés à l'eau, par exemple de l'antigel ou des agents nettoyants, il faut respecter les instructions figurant dans le manuel de bord de la voiture. Des agents trop agressifs ou non-adaptés peuvent endommager les verres en plastique. Les verres en plastique ne doivent jamais être nettoyés à sec (risque de rayures). Les portiques de lavage automatiques ne représentent cependant aucun problème.

Quel futur pour ce matériau ?
Pour obtenir une résistance aux intempéries comparable à celle du verre, plusieurs solutions sont envisagées :

• La société BAYER a mis au point un vernis résistant aux rayures. Partant de là, les plasturgistes proposent des polycarbonates recouverts de ce vernis.
• La technologie de revêtement dur de polysiloxane par plasma utilisé pour la BMW i8 sur les vitres latérales en PC moulées par injection à deux composants (2K).
• Les progrès dans la formulation des additifs progressent pour bloquer ou absorber les rayonnements. Récemment, une résine de vitrage PC colorée avec des additifs absorbant les infrarouges a été développée pour le toit d'une Bugatti et des résines avec une formulation infrarouge, ont permis de réduire l'utilisation du chauffage, de la ventilation et de la climatisation à 7,1% en hiver et 6,3% en été, ce qui réduit considérablement les émissions de CO2.
• Le constructeur japonnais Teijin Limited a dévoilé, en juin 2017, le premier pare-brise sans pilier en résine de polycarbonate au monde pour équiper son véhicule électrique Tommykaira ZZ .
• La mondialisation des équipementiers automobiles et le transfert de technologie entre les régions imposent la nécessité d'une standardisation de l'utilisation des matériaux. L'harmonisation des normes réglementaires au niveau mondial reste donc primordiale pour favoriser le remplacement du verre par le polycarbonate.

Dans l'imaginaire de certains designers, la vitre supplantera la tôle et permettra aux passagers une vue intégrale du paysage. Mais une surface de verre plus grande augmente la masse du véhicule, ce qui est en contradiction avec les efforts visant à réduire la consommation de carburant. Un changement de matériau de fabrication des vitres offre un grand potentiel de réduction de masse.

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Méthodes et pratiques

Pour la rénovation des optiques de phares en cas de ternissement, jaunissement, variable selon les conditions climatiques (exposition prolongée aux UV et infrarouges), ou de rayures, il y a deux types de réparation :

• Le ponçage, polissage, lustrage :

  • Poncer en mode orbital avec une gamme complète d'abrasifs du plus gros au plus fin (à sec au P500 et P800, puis à l'eau au Trizact P1000 et Trizact P3000), afin d'éliminer au maximum les défauts de surface.
  • Polir la surface pour des rayures de ponçage sur le polycarbonate lors des opérations de rénovation. Il doit être utilisé avec une mousse de polissage montée sur une lustreuse en mode rotatif (1500 à 2000 tr/mn).
  • Lustrer pour redonner toute la clarté et la transparence aux surfaces en polycarbonate lors des opérations de rénovation. Il doit être utilisé avec une mousse montée sur une lustreuse en mode rotatif (environ 2000 tr/mn).

   

  

• Le ponçage-polissage, revernissage :

  • Mettre des gants en latex pour éviter les traces.
  • Poncer les rayures avec une ponceuse orbitale grain 150.
  • Utiliser ensuite du grain 240 pour adoucir les rayures du 150 et pour enlever la résine de tout l'optique.
  • Appliquer un guide de ponçage (aérosol ou poudre).
  • Continuer à adoucir avec du 400 (ou 500).
  • Continuer à adoucir avec du 800 puis du 1000.
  • Appliquer encore un guide de ponçage.
  • Adoucir avec le 2400, 3600, 6000, 12000 à l'eau.
  • Bien essuyer l'optique, le dégraisser, passer le tampon d'essuyage.
  • Appliquer 2 couches de résine « optiques ».
  
  • Bien faire sécher avec appareil onde courte (si possible).
  • 10 min plus tard, ôter la peau d'orange avec du 1500 puis  du 3600 à l'eau.
  • Enfin lustrer avec le polish optique n°1 (pour la transparence) et finir avec le n°2 (pour la brillance).

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Impact sur les compétences en atelier

• Connaître les abrasifs, l'outillage spécifique et les techniques de ponçage des optiques de phare.
• Connaître les produits de lustrage, l'outillage approprié et les techniques de lustrage.
• Connaître les vernis spécifiques, le matériel d'application et des techniques d'application.
• Savoir rénover un optique par ponçage/lustrage.
• Savoir rénover un optique avec application d'un vernis.

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Exemple d’outillage approprié

Mallette pour restauration d'optique VBSA avec gamme d'abrasifs et lustrants en version électrique.

 

Mallette pour restauration d'optique 3M avec gamme d'abrasifs et lustrants en version pneumatique.