Brevet FR2631584A1 — publié le 19891124

La présente invention-concerne un nouveau procédé d'impression sérigraphique permettant d'accroitre le champ d'application de la sérigraphie et notamment d'imprimer des matériaux non poreux, par exemple un métal, dans les conditions les plus contraignantes dtune liaison définitive de ce matériau non poreux avec un ou plusieurs matériaux fragiles et sensibles à la chaleur. La sérigraphie est un procédé très connu consistant à faire transiter l'encre au travers d'un écran de soie tendu sur un cadre, dont la trame est colmatée à la cire sur toutes les parties ne devant pas être imprimées. La très grande précision, la qualité dtimpression, et la souplesse de la sérigraphie, sont des avantages suffisants pour expliquer la large utilisation actuelle de cette technique d'impression, mais ces avantages ne doivent pas en faire oublier certains inconvénients: - Cadences très lentes et peu concurrentielles sans séchage d'appoint. Les matériaux non poreux, par exemple le métal, n'absorbant pas l'encre, il faut s'abstenir de manipuler et empiler les objets imprimés pendant tout le temps que dure le séchage de l'encre, pour éviter les bavures inévitables. - Cadences très fortes et très concurrentielles avec séchage d'appoint aux Ultra-Violets, mais inadaptation à certains supports, dont les supports métalliques, et particulièrement l'acier inoxydable poli. - Cadences très fortes et très concurrentielles avec séchage d'appoint à l'air chaud, mais inadaptation à certains supports, dont les supports mixtes résistant différemment à la chaleur. La temps rature de destruction est atteinte pour les colles, matériaux plastiques et autres matériaux sensibles à la chaleur, avant que l'encre n 'ait atteint un séchage suffisant pour adhérer au métal. - Séparation de ltopération de sérigraphie des autres opérations de transfert, manipulation, et emballage. L'impossibilité de saisir un objet sérigraphié sans risque de bavure avant séchage complet a imposé jusqu'à ce jour de ne pas mener simultanément à l'opération de séchage les opérations de transfert, manipulation et emballage. Le procédé, objet de la présente invention, entend corriger les inconvénients précités et élargir le champ d'application de la sérigraphie en conservant ses avantages indéniables de précision et qualité d'impression. Le procédé contrôle mieux le choix et la quantité d'encre pour en permettre un durcissement non pas total mais partiel, insuffisant pour un transfert manuel ou une manipulation manuelle, mais suffisant pour un transfert mécanique ou une manipulation mécanique. Le procédé adapte les flux de température aux conditions limites exigées par les matériaux les plus sensibles à la chaleur, en faisant varier les vitesses de défilement et durées de séchage selon le niveau de température critique imposé. Le procédé intègre les phases de transfert et/ou manipulation phase mécaniques et d'emballage, ave les phases de séchage-refroidissement pour diminuer les temps de parcours par utilisation des temps masqués, pour diminuer les coûtes et encombrements des équipements, pour diminuer les risques de pollution, de bavures et d'éraflures des objets sérigraphiés, et pour augmenter la fiabilité et la compétitivité du nouveau mode d'impression sérigraphique. Le procédé d'impression sérigraphique pour composants métalliques d'objets sensibles à la chaleur, objet de la présente invention est caractérisé par la succession des six phases suivantes: 1) Présentation de l'objet composite sensible à la chaleur et ayant une partie métallique à imprimer sous un écran de soie caractérisé par son matériau et sa trame, apte à ne se laisser traverser que par une très faible quantité d'encre capable d'adhérer rapidement au métal à la température limite supportable par le matériau le plus sensible à la chaleur. 2) Dépôt de l'encre sur l'objet, caractérisé par l'aptitude de l'encre à traverser l'écran précité et sécher rapidement sur la partie métallique tout en respectant l'intégrité de l'objet et due l'écran. 3) Première phase de séchage d'appoint caractérisée par la confrontation de l'objet fratchement encré, d'une part avec un front de température égal à la température limite supportable par le matériau le plus sensible à la chaleur et, d'autre part, avec une ventilation forcée ou autre traitement apte à faciliter l'évaporation réglementaire des solvants inclus dans l'encre. 4) Seconde phase de séchage d'appoint, caractérisée par le maintien, d'une part de la température au niveau limite supportable par le matériau le plus sensible à la chaleur pendant une durée variable de 2 à 5 minutes ets d'autre part, de la ventilation ou autre moyen d'évaporation des solvants précités. 5) Troisième phase de séchage d'appoint, caractérisée par la diminution régulière et progressive de la température, avec ou sans apport de froid, jusqu'à une température de 150 à 250 C permettant la manipulation et l'emballage, et caractérisée par le temps variable du parcours précité évoluant selon un rapport proportionnel entre la vitesse de défilement et la longueur du parcours de l'objet soumis aux conditions de séchage précitées. 6) Quatrième phase de séchage d'appoint, caractérisée par la poursuite du séchage et de l'abaissement de la température pendant les opérations de transfert et emballage. La phase 1 de présentation de l'objet peut se faire sur un équipement séparé ou intégré aux autres équipements utilisés pendant les autres phases, la présentation de l'objet à imprimer pouvant être manuelle ou automatisée, à l'unité ou en groupe, située de préférence mais non nécessairement à l'entrée de la machine à encrer, et pouvant se faire dans n'importe quelle position permettant l'encrage. La phase 2 d'encrage de l'objet peut se faire avec toutes les encres dont les quantités déposées au travers de l'écran requis permettent le séchage respectant l'intégrité de l'objet et de l'écran. A titre d'exemple non restrictif, l'encre déposée au travers dtun écran calandré ayant 160 à 165 fils au pouce, a une fluidité suffisante pour que la quantité déposée sur la partie métallique puisse sécher avec une durée inférieure ou égale à 2 ou 3 minutes et avec une température inférieure ou égale à 800 C. la phase 3 de premier séchage d'appoint peut se faire par tous moyens isolés ou conjugués permettant l'évaporation des solvants, la montée en température de l'atmosphère dans laquelle est plongé l'objet tout nouvellement encré, et le réglage de la température au niveau maximal admissible par le matériau le plus sensible à la chaleur. Les moyens précités comprennent aussi bien les produits chimiques constitutifs de l'encre (solvants volatils, etc...) ou de l'atmos phère (gaz variés, vide, etc...), que les équipements (générateurs UV, IR, air chaud, etc...) aptes à élever et moduler au niveau requis la température de l'atmosphère précitée et/ou faciliter la polymérisation de l'encre déposée en phase 2. A titre d'exemple non restrictif, l'objet encré en phase 2, dès son entrée dans une étuve ventilée, est confronté à un air chauffé au niveau maximal de température admissible de 420 C pour l'impression sérigraphique de cassettes chargées de bandes magnétiques. La phase 4 de second séchage d'appoint peut se faire par tous moyens isolés ou conjugués permettant la poursuite de l'évaporation des solvants, le maintien du niveau de température de la phase 3, et la poursuite du travail de polymérisation de l'encre déposée en phase 2. A tertre non restrictif, les moyens mis en oeuvre en phase 3 sont réutilisés, et les conditions de séchage de la phase 3 sont maintenues pendant 2 à 5 minutes, pour l'impression sérigraphique de cassettes chargées de bandes magnétiques. La phase 5 de troisième séchage d'appoint peut se faire par tous moyens isolés ou conjugués permettant la poursuite de l'évaporation des solvants, la poursuite de la polymérisation de l'encre déposée en phase 2, puis la diminution régulière et progressive de la température limite des phases 3 et 4, avec ou sans apport de froid, jusqu'à un niveau de dureté de l'encre autorisant le transfert et l'emballage des objets sérigraphiés.Tous moyens isolés ou conjugués sont utilisés pour asservir la vitesse de défilement à la longueur de parcours de l'objet encré en phase 2. Tous- moyens isolés ou conjugués sont utilisés pour aménager les parcours de défilement de l'objet pendant les phases 3, 4, et 5, tant en largeur que longueur et hauteur, sur des plans simples ou multiples, horizontaux ou in clinés, droits ou courbes, à surface pleine, perforée ou ajourée, avec sustentation par coussin d'air, avancement par glissement direct ou indirect, par rouleaux, bandes, tapis, chaînes, crochets, etc...A tître non restrictif, les moyens mis en oeuvre en phases 3 et 4 sont réutilisés, et la tKmpérature abaissée jusqu'à 150-250 C pour l'impression sérigraphique de cassettes chargées de bandes magnétiques. La phase 6 de quatrième séchage d'appoint peut se faire par tous moyens isolés ou conjugués permettant la poursuite de la polyméri sation de l'encre déposée en phase 2 et ttabaissement de température de la phase 5, pendant le transfert et l'emballage des objets tout nouvellement sérigraphiés. La phase 6 permet de réduire le temps de parcours des phases 1 à 5 et l'apport de froid éventuel de la phase 5, sans diminuer les temps de parcours requis, par réduction du parcours global ou augmentation de la vitesse de défilement. La phase 6 permet de cumuler les avantages précités avec les avantages d'un transfert et d'un emballage totalement mécanisés, moins exigeants quant au niveau de dureté et de refroidissement de l'encre que les transfertset emballages manuels.La phase 6, grandement souhaitable pour des raisons de coût, d'encombrements de matériels, et de compétitivité, peut être éventuellement dissociée des autres phases 3 à 5 en les pénalisant. L'impression séFigraphique de mécanismes de fermeture métalliques de cassettes plastiques remplies de bandes magnétiques vierges permet, à titre d'exemple non restrictif, de mieux comprendre les conditions d'application du procédé. Les bandes magnétiques ne pouvant supporter une chaleur supérieure à 420 C, il est décidé de définir les temps de séchage par rapport à une longueur de parcours déterminée en modulant la vitesse de défilement d'une cassette sérigraphiée. En phase 1, plusieurs cassettes sont stockées dans un mécanisme chargé de les présenter à l'unité ou par groupe(s) sous un écran de sérigraphie porteur du message sélectionné. En phase 2, la mise en contact de la cassette avec l'écran ayant une trame calandrée de 160 à 165 fils au pouce, permet de déposer une encre ayant une aptitude à adhérer au métal et une fluidité suffisante pour que la quantité déposée sur la partie métallique paisse sécher comme requis, pendant les phases 3 à 6. En phase 3, la cassette rentre dans une étuve ventilée dont l'air chaud est maintenu à 420 G, température limite supportable par la bande magnétique. L'air chaud en mouvement accélère l'évaporation des solvants et amorce la polymérisation de l'encre. En phase 4, la cassette poursuit son avance dans l'étuve en étant maintenue à la température limite de 42 C pendant 2 à 5 minutes. En phase 5, la cassette poursuit son avance dans l'étuve en se rapprochant de la sortie de cette étuve et en s'éloignant de la source de chaleur de façon à ce que la température diminue régulièrement jusqu'à la température ambiante rêgnant hors de l'étuve, par exemple 180 C, le parcours de refroidissement se pratiquant avec une vitesse de défilement suffisante pour être achevé en 6 à 15 minutes, sans apport de froid. En phase 6, la cassette poursuit son avance hors de l'étuve, vers le poste d'emballage. Le transfert et la mise en boite sont mécanisés, sans aucune opération manuelle. Les deux opérations se déroulent directement à la température ambiante précitée de 180 C, sans apport de froid, alors que ceci deviendrait indispensable pour une température ambiante supérieure à 250 C qui gênerait le séchage en empêchant l'encre d'acquérir une dureté suffisante pour supporter les contraintes mécaniques du transfert et de la mise en boite. Le séchage et le refroidissement se poursuivent alors dans l'emballage, sans aucune contrainte de temps et d'immobilisation des équipements de sérigraphie. Le nouveau procédé d'impression sérigraphique concerne tous les objets dont l'un des matériaux est métallique et l'un des autres matériaux supporte mal la chaleur. La décoration et la personnalisation publicitaire ou non d'objets entièrement montés et achevés doivent particulièrement bénéficier des avantages du nouveau procédé et des équipements y référant. RsvZDICATIONS 1) Procédé d'impression sérigraphique pour composants métalliques d'objets sensibles à la chaleur, caractérisé par la succession des six phases suivantes: - Présentation de l'objet composite sensible à la chaleur et ayant une partie métallique à imprimer sous un écran de soie caractérisé par son matériau et sa trame, apte à ne se laisser traverser que par une très faible quantité d'encre capable d'adhérer rapidement au métal à la température limite supportable par le matériau le plus sensible à la chaleur. - Dépôt de l'encre sur l'objet, caractérisé par l'aptitude de l'encre à traverser l'écran précité et sécher rapidement sur la partie métallique tout en respectant l'intégrité de l'objet et de l'écran. - Première phase de séchage d'appoint caractérisée par la confrontation de l'objet fraîchement encré, d'une part avec un front de température égal à la température limite supportable par le matériau le plus sensible à la chaleur et, d'autre part, avec une ventilation forcée ou autre traitement apte à faciliter l'évaporation réglementaire des solvants inclus dans l'encre. - Seconde phase de séchage d'appoint, caractérisée par-le maintien, d'une part de la température au niveau limite supportable par le matériau le plus sensible à la chaleur pendant une durée variable de 2 à 5 minutes et, d'autre part, de la ventilation ou autre moyen d'évaporation des solvants précités. - Troisième phase de séchage d'appoint, caractérisée par la diminution régulière et progressive de la température, avec ou sans apport de froid, jusqu'à une température de 150 à 250 C permettant la manipulation et l'emballage, et caractérisée par le temps variable du parcours précité évoluant selon un rapport proportionnel entre la vitesse de défilement et la longueur du parcours de l'objet soumis aux conditions de séchage précitées. - Quatrième phase de séchage d'appoint, caractérisée par la poursuite du séchage et de l'abaissement de la température pendant les opérations de transfert et emballage. 2) Procédé selon la Revendication 1, caractérisé en ce que la phase 1 de présentation de l'objet peut se faire sur un équipement séparé ou intégré aux autres équipements utilisés pendant les autres phases, la présentation de l'objet à imprimer pouvant entre manuelle ou automatisée, à l'unité ou en groupeS située de préférence mais non nécessairement à l'entrée de la machine à encrer, et pouvant se faire dans n'importe quelle position permettant l'encrage. 3) Procédé selon les Revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la phase 2 d'encrage de l'objet peut se faire avec toutes les encres dont les quantités déposées au travers de l'écran requis permettent le séchage respectant l'intégrité de l'objet et de l'écran. A titre d'exemple non restrictif, l'encre déposée au travers d'un écran calandré ayant 16o à 165 fils au pouce, a une fluidité suffisante pour que la quantité déposée sur la partie métallique puisse sécher avec une durée inférieure ou égale à 2 ou 3 minutes et avec une température inférieure ou égale à 800 C. 4) Procédé selon les Revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la phase 3 de premier séchage d'appoint peut se faire par tous moyens isolés ou conjugués permettant l'évaporation des solvants, la montée en température de l'atmosphère dans laquelle est plongé l'objet tout nouvellement encré, et le réglage de la température au niveau maximal admissible par le matériau le plus sensible à la chaleur. Les moyens précités comprennent aussi bien les produits chimiques constitutifs de l'encre (solvants volatils, etc...) ou de l'atmosphère (gaz variés, vide, etc...), que les équipements (générateurs W -IR, air chaud, etc...) aptes à élever et moduler au niveau requis la température de l'atmosphère-précitée et/ou faciliter la polymérisation de l'encre déposée en phase 2. A tertre d'exemple non restric- tif, l'objet encré en phase 2, dès son entrée dans une étuve ventilée, est confronté à un air chauffé au niveau maximal de température admissible de 42 O C pour l'impression sérigraphique de cassettes chargées de bandes magnétiques. 5) Procédé selon l'une quelconque des revendications prFcé- dentes, caractérisé en ce que la phase 4 de second séchage d'appoint peut se faire par tous moyens isolés ou conjugués permettant la poursuite de l'évaporation des solvants, le maintien du niveau de température de la phase 3, et la poursuite du travail de polymérisation de l'encre déposée en phase 2. A tître non restrictif, les moyens mis en oeuvre en phase 3 sont réutilisés, et les conditions de séchage de la phase 3 sont maintenues pendant 2 à 5 minutes, pour l'impression sérigraphique de cassettes chargées de bandes magnétiques. 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la phase 5 de troisième séchage d'appoint peut se faire par tous moyens isolés ou conjugués permettant la poursuite de ltévaporation des solvants, la poursuite de la polymérisation de l'encre déposée en phase 2, puis la diminution régulière et progressive de la température limite des phases 3 et 4, avec ou sans apport de froid, jusqu'à un niveau de dureté de l'encre autorisant le transfert et ltembållage des objets sérigraphiés. Tous moyens isolés ou conjugués sont utilisés pour asservir la vitesse de défilement à la longueur de parcours de l'objet encré en phase 2. Tous moyens isolés ou conjugués sont utilisés pour aménager les parcours de défilement de l'objet pendant les phases 3, 4, et 5, tant en largeur que longueur et hauteur, sur des plans simples ou multiples, horizontaux ou inclinés, droits ou courbes, à surface pleine, perforée ou ajourée, avec sustentation par coussin d'air, avancement par glissement direct ou indirect, par rouleaux, bandes, tapis, chaînes, crochets, etc... A titre non restrictif, les moyens mis en oeuvre en phases 3 et 4 sont réutilisés, et la température abaissée jusqu'a 150-250 C pour l'impression sérigraphique de cassettes chargées de bandes magnétiques. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la phase 6 de quatrième séchage d'appoint peut se faire par tous moyens isolés ou conjugués permettant la poursuite de la polymérisation de l'encre déposée en phase 2 et l'abaissement dé température de la phase 5, pendant le transfert et l'emballage des objets tout nouvellement sérigraphiés, caractérisé en ce que la phase 6 permet de réduire le temps de parcours des phases 1 à 5 et l'apport de froid éventuel de la phase 5, sans diminuer les temps de parcours requis par réduction du parcours global ou augmentation de la vitesse de défilement, et caractérisé en ce que la phase 6 permet de cumuler les avantages précités avec les avantages d'un transfert et d'un emballage totalement mécanisés, moins exigeants quant au niveau de dureté et de refroidissement de l'encre que les transferts et emballages manuels. La phase 6, grandement souhaitable pour des raisons de coût, d'encombrements de matériels, et de compétitivité, peut être éventuellement dissociée des autres phases 3 à 5 en les pénalisant. 8) Equipements isolés ou conjugués permettant de mettre en oeuvre le procédé décrit dans les Revendications 1 à 7, en totalité ou en partie(s).