Brevet FR2431923A1 — publié le 19800222

La présente invention concerne l'industrie de l'imprimerie et en particulier un dispositif de durcissement des encres photodurcissables, plus couramment appelées encres ultraviolettes. Ces encres, lorsque des rayons ultraviolets leur sont transmis, durcissent en prenant un état terminé sec", On connaît déjà dans ce domaine l'utilisation d'une source lumineuse rectiligne de forte intensité, habituellement un tube a vapeurs de mercure qui transmet à la fois des rayons infrarouges et ultraviolets. Lorsqu'une feuille imprimée continue ou non passe sous la source rectiligne, elle est balayée par celle-ci et les rayons provenant de la source durcissent (sèchent) l'encre portée par le support. Comme les lampes à vapeurs de mercure (tubes) fournissent les radiations voulues, on les préfère à d'autres sources de rayons ultraviolets. Les lampes a vapeurs de mercure fonctionnent cependant à une température qui dépasse 4509C et, lorsqu'elles fonctionnent,elles dégagent beaucoup de chaleur. Cette dernière pose un problème pour le durcissement des encres ultraviolettes étant donné l'effet nuisible de la chaleur sur le support de l'image imprimée. Les feuilles de matière de support forment des ondulations sous l'action de la chaleur et, lorsqu'elles ne passent pas sous la lampe avec une vitesse convenable, elles peuvent même subir un grillage, une carbonisation ou mème une inflammation du fait de la surchauffe. Les perfectionnements connus destinés à résoudre ce problème de l'échauffement ont mis en oeuvre une avance continue vitesse élevée. Un dispositif connu comprend un ou plusieurs tubes a vapeurs de mercure ayant chacun un réflecteur qui entoure partiellement la lampe du côté opposé à celui qui est tourné vers la matière imprimée. Cette dernière reçoit donc a la fois les rayons directs et les rayons re- fléchis. Ces derniers sont concentrés par le réflecteur et forment une bande étroite de radiations de forte intensité, à une distance réglée de la source lumineuse. Lors de l'utilisation de cet appareil, il est indispensable que la matière imprimée soit toujours mobile et se déplace une vitesse qui ne lui permet pas d'atteindre la température d'inflammation. Cet appareil permet le durcissement des encres de toute épaisseur. Le problème posé par cet appareil est le maintien de la vitesse voulue d'avance. Lors de l'utilisation d'une telle vitesse élevée, un ralentissement momentané ou un coincement provoque la formation d'un produit brûlé et inutilisable. On a aussi essayé de remédier à cet inconvénient de diverses manières. Ainsi, on a cherché à réduire la chaleur dégagée par la lampe tout en conservant simultanément l'in densité des rayons ultraviolets. On a considéré que la chaleur était nuisible au durcissement de l'encre alors que les rayons ultraviolets étaient essentiels à ce phénomène. Ainsi, dans un appareil connu, une source lumineuse est logée dans un réflecteur, comme décrit précédemment, mais le trajet de tous les rayons directs et réfléchis est recoupé par une barrière transparente. Celle-ci est formée d'une matière transparente qui entoure un courant de liquide de refroidissement. Ainsi, la source lumineuse est placée à l'intérieur de deux tubes concentriques transparents et de l'eau circule dans la zone annulaire Dans un autre mode de réalisation, l'embouchure du réflecteur est totalement fermée par deux tubes disposés côte à côte et dans lesquels de l'eau circule, ou par un tube de forme rectangulaire placé sur l'embouchure du réflecteur et dans lequel de l'eau circule. Cet appareil fonctionne efficacement pour le traitement des encres sous forme de couches minces. Cette dernière expression indique que l'épaisseur de l'encre est de l'ordre de 5 à 10 microns, c'est-à-dire que cette épaisseur correspond à celle qui est obtenue au cours de procédés d'impression tels que la lithographie. L'appareil ne convient pas du tout lorsque la couche d'encre a une épaisseur de l'ordre de 15 à 127 microns, c'està-dire couramment utilisée dans le domaine de la sérigraphie. Le durcissement de l'encre est au mieux réalisé uniquement en surface dans le cas de travaux de sérigraphie, mais le durcissement en profondeur n'est pas possible. L'encre est donc dure en surface mais molle en-dessous. Une exposition prolongée n'a pas d'effets appréciables sur la profondeur du durcissement. Etant donné les inconvénients de l'appareil précitez l'invention concerne un appareil permettant le durcissement (séchage) convenable des couches d'encre appliquées par sérigraphie. Plus précisément, l'invention concerne un appareil qui comprend un boîtier dans lequel une matière imprimée par sérigraphie est transportée au-dessous d'une source lumineuse linéaire émettant à la fois les rayons ultraviolets et infrarouges. Un réflecteur entoure partiellement la source lumineuse et renvoie les rayons ultraviolets et infrarouges vers le transporteur, et un conduit transparent dans lequel circule un liquide de refroidissement est disposé entre la source lumineuse et le transporteur. La quantité de radiations traversant le liquide de refroidissement est réglée dans une plage donnant un durcissement efficace. L'expérience indique que l'intensité des rayons ultravliets plus que leur quantité, est un facteur primordial-pour l'obtention d'une pénétration suffisant au durcissement de l'encre.En outre, il est essentie que certaines radiations non filtres parviennent sur la feuill ce phénomène indiquant que certains rayons infrarouges sont nécessaires à un durcissement convenable de l'encre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement une lampe à vapeurs de mercure, derrière laquelle est disposé un réflecteur et disposée à une première distance d'une feuille imprimée passant dans la zone d'irradiation ;; - la figure 2 représente l'arrangement de la figure 1, avec de l'eau qui circule dans un conduit transparent placé au-dessous du point de focalisation des rayons afin que la chaleur représentée par les ondes infrarouges soit absorbée - la figure 3 représente l'arrangement de la figure 2 dans lequel le conduit est. aligne sur le point de focalisation - la figure 4 représente l'arrangement de la figure 2 dans lequel le conduit se trouve au-dessus du point de focalisation ;; - la figure 5 est un schéma d'un arrangement connu - la figure 6 est une perspective d'un appareil selon l'invention - la figure 7 est une coupe schématique de l'appareil de la figure 6 - la figure 8 est une vue schématique en plan de l'appareil de la figure 7, suivantles flèches 8, représentant le banc d'aspiration et le radiateur - la figure 9 est un schéma du système de refroidissement par eau faisant partie du radiateur ; et - la figure 10 est une vue schématique de bout représentant divers éléments de l'appareil de la figure 6. Sur les figures 1 à 5, la référence 13 désigne des rayons réfléchis non filtrés, la référence 14 des rayons directs non filtrés, la référence 15 des rayons directs filtrés et la référence 16 des rayons réfléchis filtrés. La figure 1 représente une lampe 10 à vapeurs de mercure et un réflecteur 11, placé dans un boîtier 12, les rayons étant focalisés à une distance de 103 mm du centre de la lampe 10 et de 76,2 mm du réflecteur 11. Les rayons réfléchis 13 et directs 14 ont un trajet ininterrompu jusqu'à la surface imprimée de la matière20, représenté à une distance de 130 mm du centre de la lampe et de 204 mm de la base du réflecteur. Les durcissements obtenus juste après exposition à une lampe de durcissement sont indiqués dans la suite dans le cas de l'impression par sérigraphie d'un revêtement photodurcissable blanc (d'environ 25 microns d'épaisseur) placé sur une matière revêtue en surface, à l'aide d'une toile de "Nylon" nO 200S-GT revêtue d'une émulsion photographique directe: - vitesse maximale du transporteur donnant une adhérence acceptable de l'encre sur la matière 47,9 m/min - vitesse maximale du transporteur pour ltessai de collage postérieur de résine 35,7 m/min - température du support : 490C à 17,4 m/min 65,60C à 6,7 m/min - rayons 16 réfléchis et filtrés : 0 % - rayons 15 directs et filtrés : 0 % La figure 2 représente la même configuration que la figure 1, mais un tube 17 de 40 mm de diamètre (par exemple de quartz, de "Vycor", de "Pyrex", etc.) est placé de manière que son centre se trouve à 166 mm du centre de la lampe et à 140 mm du réflecteur 11. Ce tube a un liquide de filtrage infrarouge qui circule à l'intérieur (par exemple due l'eau). Le centre de la lampe 10, le point 21 de focalisation des rayons réfléchis et le centre du tube sont alignés suivant une droite perpendiculaire à la surface de la matière 20.La répétition de l'essai donne les résultats suivants - vitesse maximale du transporteur pour une adhérence acceptable de l'encre au support 47,9 m/min - vitesse maximale du transporteur pour l'essai de collage postérieur de résine 30,5 m/min - température de la matière 46 C à 17,4 m/m 600C à 6,7 m/mi - rayons 16 réfléchis et filtrés 50 % - rayons 15 directs et filtrés 13 * - rayons 14 directs et non filtrés 87 * La figure 3 représente la même configuration que la figure 2 mais le tube 17 se trouve à une nouvelle position telle que le centre du tube et celui de la lampe sont séparés par 90 mm, la distance séparant le centre du tube de la base du récepteur étant de 63,5 mm.La répétition de l'essai précité donne les résultats suivants - vitesse maximale du transporteur pour une adhérence acceptable de l'encre au support 35,7 m/min - vitesse maximale du transporteur pour l'essai de collage postérieur de résine 11,6 m/min - température du support 390C à 17,4 m/mi 43,30C à 6,7 m/m - rayons 16 réfléchis et filtrés 100 % - rayons 15 directs et filtrés 23,5 % - rayons 14 directs et non filtrés 76,5 % La figure 4 représente la même configuration que la figure 3, mais le tube 17 se trouve à une nouvelle position, telle que les centres du tube et de la lampe sont à 65 mm et le centre du tube et la base du réflecteur sont sépares par 38,2 mm.La répétition de l'essai donne les résultats suivants - vitesse maximale du transporteur pour une adhérence acceptable de l'encre au support : pas d'adhérence à 1,5 m/min - vitesse maximale du transporteur pour l'essai de collage postérieur de résine 6,7 m/min - température du support : moins de 37,80C à 17,4 m/min 43,30C à 6,7 m/min - rayons 16 réfléchis et filtrés 100 % - rayons 15 directs et filtrés 30,5 % - rayons 14 directs et non filtrés 69,5 % La figure 5 représente une lampe 10 à vapeurs de mercure ayant un réflecteur 11 et deux tubes 19 de quartz placés au-dessous de la lampe dans le réflecteur, de l'eau de refroidissement circulant dans les tubes 19 qui ferment comple- tement le côté du réflecteur tourné vers la matière imprimée. I1 n'y a pas d'adhérence bien que la matière imprimée soit fixe sous la lampe. - rayons 16 réfléchis et filtrés 100 % - rayons 15 directs et filtrés 100 % Les essais réalisés a diverses hauteurs, pour une encre donnée sont alors entrepris et donnent les résultats suivants RESULTATS D'ESSAI Essai 1 Eassai 2 Essai 3 Essai 4 Essai 5 Essai 6 Essai 7 (appareil de (appareil de la figure 1) la figure 5) Adhérence acceptable à (m/min) 47,9 46,6 45,4 35,7 1,5 0,46 0 (pas d'adhérence) Résultat acceptable à l'essai de collage de résine à (m/min) 35,7 33,5 30,5 11,6 6,7 2,7 0 Température du support à 17,4 m/min 49 C 48 C 46 C 39 C 37,8 C Température du support à 6,7 m/min 65,6 C 63 C 60 C 43,3 C 41 Rayons directs non filtrés 100 % 95 % 87 % 76,5 % 69,5 % 50 % 0 N.B. La température de 37,8 C est la plus basse qui peut être mesurée facilement avec l'appareil disponible. Les résultants qui précèdent montrent clairement que, lorsque les rayons directs non filtrés diminuent (par élévation du tube 17), la température de la matière diminue et les propriétés de durcissement des radiations (intensité) diminuent. Les résultats montrent qu'un certain filtrage est nécessaire à la suppression de la surchauffe qui provoque un retrait de la matière, des ondulations à la surface de l'encre et souvent une inflammation lorsque la matière ne se déplace pas de façon continue dans la zone de séchage (durcissement). En outre, plus le réflecteur de la lampe et le tube contenant le liquide de refroidissement sont proches de la matière et plus la composante formée par les rayons directs non filtrés est intense, le durcissement étant accru mais posant alors des problèmes de surchauffe. Les expériences indiquent donc les principales caractéristiques de l'invention qui sont les suivantes (1) Une partie de l'énergie de la source lumineuse mais non la totalité doit être filtrée afin que la chaleur soit réduite. (2) La quantité d'énergie directe non filtrée donnant un durcissement satisfaisant de l'encre (adhérence et collage) à des températures et des vitesses acceptables, est comprise entre 50 et 95 %, et (3) Le centre de la lampe et celui du tube de circulation de liquide de refroidissement sont de préférence séparés par 52 à 180 mm, et la surface du support imprimé est avantageusement à une distance de 100 à 240 mm du centre de la lampe, pour une source de lumière ultraviolette fournissant 80 (ç/cm linéaire. L'invention concerne essentiellement un procédé et un app il. Le procédé concerne le séchage d'une encre photodurcissable, celle-ci étant imprimée sur une feuille de matière,et il comprend le transport de la feuille de matière imprimée portant l'encre photodurcissable, dans une zone de développement placée au-dessous d'une source li néaire de lumière ultraviolette, l'axe de la source faisant un angle avec la direction de déplacement du transporteur, un réflecteur étant disposé derrière la source linéaire afin que les rayons ultraviolets directs et réfléchis soutent dirigés vers la feuille, un filtre transparent formant un radiateur et destiné à absorber les rayons infrarouges étant placé entre la feuille et la source de lumière ultraviolette afin qu'il filtre 5 a 50 % des rayons directs de la source ultraviolette. L'appareil selon l'invention comprend un boitier, un trasporteur d'une feuille de matière, dans-le boîtier, un dispositif d'aspiration de la feuille au contact du transporteur lorsque la feuille passe dans le boîtier, une source linéaire de lumière ultraviolette placée au-dessus du transporteur dans le boitier, l'axe de la source faisant un angle avec la direction de déplacement du transporteur, un réflecteur des rayons ultraviolets de la source vers le transporteur, et un filtre formant radiateur, retenant les rayons infrarouges et placé au-dessus du transporteur et au-dessous de la source ultraviolette afin que 5 à 50 ides rayons directs de la source ultraviolette qui frapperaient normalement le transporteur. dans le boîtier traversent le filtre. L'appareil représenté sur les figures 6 à 10 comprend un boîtier 21 dans lequel est disposé un transporteur sans fin 22 ; des ouvertures 23 en forme de fentes, disposées entre le transporteur 22 et des panneaux 24 de protection du boîtier, permettent l'entrée et la sortie d'une feuille imprimée. Un banc 25 d'aspiration est placé dans le boîtier 21 juste au-dessous du transporteur 22 et maintient la feuille contre le transporteur lorsqu'elle se trouve dans la zone importante délimitée au Un filtre transparent formant radiateur, destine à filtrer les rayons infrarouges, est placé au-dessus du transporteur et a la forme d'un serpentin 30' de refroidissement frmé d'un tube de verre réfractaire ayant deux branches 33 reliées par un raccord 32 en U. L'eau de refroidissement est conservée dans un réservoir 33 ayant un dispositif associé 34 de refroidissement par échange thermique. L'eau est pompée par unie pompe 35 dans une branche 31. Le serpentin 30' est évacué par un collecteur 39 comprenant deux déversoirs 40 (une extrémité d'entrée d'un tube d'alimentation revient au réservoir) au-dessus de l'autre extrémité 38 de la branche 31 afin que l'évacuation ne puisse être telle que le serpentin n'est plus rempli, et une sortie O assure aussi l'évacuation d'air. L'autre élément principal de l'appareil est la source de chaleur qui comprend deux lampes 41 à vapeurs de mercure portées par un châssis 42 afin qu'elles se trouvent juste audessus des branches 31 du serpentin, parallèlement a cellesci et à une hauteur prédéterminée au-dessus. Un ensemble réflecteur 43 est associé à chaque lampe 41. Chaque ensemble 41 comprend un réflecteur semi-circulaire 44 qui renvoie sur le transporteur les rayons qui ne lui parviendraient pas normalement. Un capot arrière 45 est disposé autour du réfleoteur et permet une circulation d'air de refroidissement entre lui-même et l'arrière du réflecteur 44. L'air est aspiré par les deux extrémités du capot 45 à l'aide d'une tuyauterie centrale 46 d'évacuation reliée à un ventilateur 30 d'azpira- tion. L'air, en suivant le trajet indiqué, circule alors qu il est le plus froid au-dessus des extrémités de connexion des tubes à l'alimentation, c'est-à-dire au-dessus des zones les plus chaudes. Le boîtier est dans une condition légèrement désé quilibrée, c'est-à-dire que l'air est en légère dépression et est aspiré à l'intérieur par un ventilateur 47, par l'inter médiaire d'un filtre 48, et est évacué par le ventilateur 30 après refroidissement des tubes, l'air étant aussi évacué par le ventilateur 29 après passage dans le banc 25 formant table d'aspiration. L'équilibre entre l'air entrant et l'air sortant st obtenu à i r aide de la cloison 28 du conduit rejoignant ie ventilateur 29. Lors du fonctionnement des tubes, il se forme constamment de l'ozone qui est évacué par les ventilateurs 29 et 30. Les distances séparant le centre de la lampe 41 du réflecteur, la lampe du serpentin et le serpentin de la feuille sont prédéterminées en fonction des considérations théoriques indiquées précédemment. plusieurs caractéristiques particulières peuvent être aussi incorporées a l'appareil. Les capots 24 ont des flasques 48 qui ont une finition noire mate permettant le piégeage de la lumière, les faces internes 50 des capots 24 étant réfléchissantes, l'angle des capots étant tel qu'ils collectent au maximum les rayons dispersés et les renvoient vers le transporteur. La situation ideale correspond à la formation par le boîtier d'un piège à lumière pratiquement complet, ne permettait pratiquement aucune sortie de lumière ultraviolette. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif et au procédé qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de séchage d'une encre photodurcissable imprimée sur une feuille, ledit procéde étant caractérisé en ce qu'il comprend le transport de la feuille dans une zone de développement délimitée au-dessous d'une source linéaire de lumière ultraviolette, l'axe de la source faisant angle avec la direction de transport, un réflecteur étant placé derrière la source linéaire afin que les-rayons ultraviolets directs et réfléchis soient dirigés vers la feuille, un filtre transparent, formant radiateur et filtrant les rayons infrarouges étant placé entre la feuille et la source de lumière ultraviolette afin qu'il filtre 5 à 50 % de latotalité des rayons directs provenant de la source. 2. Appareil de sechage d'une encre photodurcissable imprimée sur une feuille, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier, un transporteur de feuille, dans le bottier, un dispositif d'aspiration placé dans le boîtier et destiné à maintenir la feuille au contact du transporteur lorsque la feuille traverse le bottier, une source de lumière ultraviolette placée au-dessus du transporteur dans le boîtier, l'axe de la source faisant un angle avec la direction de déplacement du transporteur, un réflecteur destiné à renvoyer les rayons ultraviolets de la source lumineuse vers le transporteur, et un filtre des rayons infrarouges, formant radiateur et placé au-dessus du transporteur et au-dessous de la source de lumière ultraviolette afin que 5 à 50 % des rayons directs de la source de lumière ultraviolette qui parviendraient normalement sur le transporteur à l'intérieur du bottier traversent le filtre formant radiateur. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filtre formant radiateur est un tube transparent dans lequel un fluide de refroidissement circule de façon continue. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que lefluidede refroidissement est de l'eau. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'eau est maintenue à un certain niveau par un déversoir afin que le tube transparent reste totalement rempli. 6. Appareil selon la revendication 4, caractérise en ce que le filtre comprend un piège à air empêchant l'entrée d'air dans le fluide de refroidissement. 7. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un échangeur destiné $ retirer la chaleur du fluide de refroidissement. 8. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif destine à introduire de l'air de refroidissement dans un conduit associé à la source de lumière ultraviolette. 9. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la distance séparant la source de lumière ultraviolette du filtre formant radiateur est comprise entre 52 à 180 mm, et la distance entre le filtre formant radiateur et le transporteu: est de 100 à 240 mm, lorsque la source de lumière ultraviolette est une lampe à vapeurs de mercure ayant une puissance de 80 W/@ linéaire. 10. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs sources de lumière ultraviolette as sociées chacune à un filtre formant radiateur 11. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bottier est maintenu en dépression.