ARRK CODÉVELOPPE UNE RÉSINE TRANSPARENTE, RÉSISTANTE AU JAUNISSEMENT UV - ARRK

ARRK CODÉVELOPPE UNE RÉSINE TRANSPARENTE, RÉSISTANTE AU JAUNISSEMENT UV

Lunettes fabriquées en résine polyuréthane transparente résistante au jaunissement UV

ARRK ET ACOMON, SOCIÉTÉS SOEURS DU GROUPE MITSUI CHEMICALS: LA FORCE D’UN GROUPE PLURIDISCIPLINAIRE

ACOMON est une société italienne, spécialiste en production de monomères optiques. Elle intègre la division “Santé” de Mitsui Chemicals en 2011. À son tour, ARRK rejoint le groupe en 2018. Fort de ces acquisitions successives, Mitsui Chemicals entend créer des synergies entre ses filiales. C’est ainsi qu’ARRK, spécialiste du prototypage rapide et production de petites séries va s’appuyer sur l’expertise d’ACOMON en formulation de résines polyurethane (PU) pour élargir ses débouchés commerciaux dans les applications optiques. Ensemble, ARRK et ACOMON ont collaboré au développement d’une résine transparente innovante, résistante au jaunissement causé par le rayonnement UV.

UN PROCESSUS DE CODÉVELOPPEMENT ITÉRATIF

L’élaboration de la résine transparente RAVolution™ LH s’est déroulée sur  3 années, ralentie par la pandémie covid-19. ACOMON a pris pour postulat de départ sa résine RAVolution™ F4. Elle a reformulé sa composition chimique pour la conformer aux exigences du process “Coulée sous vide” et au contexte de délais très courts en vigueur en prototypage rapide.

Par rapport aux conditions habituelles d’utilisation de la résine RAVolution™ F4, ACOMON s’est confrontée au challenge de réduire la durée de mélange des composants, puis d’écourter la phase polymérisation de 20-40 heures à 3 heures. Nous avons consacré plusieurs mois au test de vieillissement de la résine, dont 4 en environnement extérieur.

L’intérêt de cette collaboration pour ACOMON est d’avoir pu tester ses nouvelles matières en conditions réelles de production. Pour ARRK, le bénéfice majeur est de pouvoir proposer aujourd’hui à ses clients une résine transparente aux performances améliorées, et inédite sur le marché.

Lentille transparente coulee sous vide en résine RAVolution™ LH
Lentille transparente coulée sous vide en résine RAVolution™ LH
Processus Recherche & Développement de la résine PU

UNE RÉSINE TRANSPARENTE INNOVANTE, IDÉALE POUR LES APPLICATIONS OPTIQUES

Une résine PU transparente, résistante au jaunissement UV

Test d’absorption des rayonnements UV-A et B

Courbe noire: résine RAVolution™ LH. Courbe rouge: résine PU concurrente

La résine RAVolution™ LH n’absorbe pas les radiations UV-A (longueur d’onde comprise entre 315 et 400 nm). Elle offre une très bonne transparence. Son taux de transmission est supérieur à 92 %.

Test d'absorption des rayonnements UV-A et B de la résine transparente

Test de la résine RAVolution™ LH en conditions réelles d’utilisation (toiture de bâtiment)

Courbe noire: résine RAVolution LH. Courbe rouge: résine PU concurrente

L’index de jaunissement de la résine RAVolution™ LH est inférieur à 0,3. On mesure un bref jaunissement de la matière dans ses premiers jours d’utilisation. Il atteint son maximum le 10è jour et recule à partir du 84è jour. L’aspect de la matière est stable sur la durée.

Test de la résine RAVolution™ LH en conditions réelles d’utilisation - toiture de bâtiment

Une résine PU aux propriétés physico-mécaniques intéressantes

Outre les excellentes propriétés de transparence et de faible jaunissement, la résine RAVolution™ LH présente pour caractéristiques :

  • Indice de réfraction : 1,513
  • Forte résistance à l’impact:
    • Dureté = 98 Shore D
    • Module de flexion: 3300 MPa
  • Haute resistance thermique: polymère thermodurcissable
  • Résine transparente incolore. Coloration dans la masse et degradé dip-dye
  • Matière légère. Densité = 1,1 g / cm3

Qu’est-ce que l’indice de réfraction (IR) ?

L’indice de réfraction d’une lentille mesure la façon dont la lumière est diffusée à travers celle-ci, c’est-à-dire sa capacité à dévier la lumière de sa trajectoire d’origine. Une lentille à IR élevé apporte une forte correction, ce qui permet de réduire l’épaisseur du matériau et donc le poids du produit.

Prototypes de lunettes en résine polyuréthane transparente Modele teinté à gauche Modele incolore a droite
Prototypes de lunettes en résine transparente RAVolution ™ LH: modèle teinté (gauche), modèle incolore (droite). Test sur un produit du marché

Démultiplier les possibilités d’applications optiques

Andrea Vecchione, Responsable R&D chez ACOMON, spécialiste en synthèse des polymères transparents
Andrea Vecchione, Responsable R&D chez ACOMON

Andrea Vecchione, Responsable R&D chez ACOMON, spécialiste en synthèse des polymères transparents, precise:

“Notre résine RAVolution™ LH est très prometteuse. La stabilité de ses propriétés, en particulier la transparence aux UVs, suscite l’intérêt des industriels pour des prototypes de pièces optiques dans le médical, l’automobile, l’électronique et même le secteur solaire !”

Une résine PU pertinente pour les productions de séries

Chez ARRK, nous observons que nos clients s’attendent de plus en plus souvent à utiliser les prototypes en produits finaux. La stabilité dans le temps des propriétés des matières devient alors un enjeu. Les produits transparents qui ne jaunissent pas voient évidemment leur durée de vie s’étendre sur plusieurs années.

La résine PU RAVolution™ LH a été testée et adaptée au procédé de fabrication Coulée sous Vide. Grâce à la composition chimique unique, la process est moins agressif pour le moule silicone par rapport aux résines concurrentes. Ceci permet d’augmenter le nombre de cycles d’utilisation des moules silicone jusqu’à 25.

En espaçant leur renouvellement, on abaisse le prix unitaire des pièces dupliquées sous vide. Suivant la taille du moule et celle des pièces (jusqu’à 2,30 m chez ARRK), il est possible de fournir des séries de plusieurs centaines voire milliers de pièces.

Moule silicone multi-empreinte pour duplication sous vide de séries de 6 pièces transparentes. Application médicale
Moule silicone multi-empreinte pour duplication sous vide de séries de 6 pièces transparentes. Application médicale

Une résine polyuréthane transparente exclusivement disponible chez ARRK

Aujourd’hui la résine transparente RAVolution™ LH est exclusivement proposée au clients ARRK. Elle est référencée dans le portfolio de matières compatibles avec la technologie Coulée sous vide. Le procédé de fabrication est fonctionnel et maîtrisé en intégralité par notre site français: fabrication du master suivie du moule silicone, puis coulée des pièces, finitions et expédition. Par conséquent, ARRK est en capacité de livrer les lots de quelques unités en 2-3 semaines.

VERS UNE VERSION ÉCOLOGIQUE DE LA RÉSINE TRANSPARENTE RAVOLUTION

Andrea conclut:

« La demande du marché pour les matières dites “écologiques”, quoique plus chères, est en forte croissance. Leur mise sur le marché est plus longue car assujettie à un processus de certification.

Il existe 2 axes de développement d’une résine “verte”. Chez Acomon, depuis notre site certifié ISO 9001 et 14001, nous sommes capables de travailler sur les 2 options :
Andrea Vecchione, Responsable R&D chez ACOMON
Andrea Vecchione, Responsable R&D chez ACOMON

1. Élaborer une formule chimique composée de 30% d’ingrédients biosourcés (maïs par exemple). Ils sont plus coûteux mais déjà disponibles sur le marché.

2. Concevoir une matière dont le process global de fabrication soit sobre énergétiquement, c’est à dire qu’il réduise les émissions de CO2 par rapport à la résine conventionnelle.

Aujourd’hui, nous nous orientons nos recherches vers le modèle n°2 plébiscité par nos clients. »

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