Brevet FR2627433A1 — publié le 19890825

Procédé de confection de masques et caches résistant à la gravure profonde par jet de particules abrasives La présente invention concerne un procédé de réalisation de masques et caches résistant à l'action du jet de sable ou autres abrasifs et permettant, par érosion profonde des parties des surfaces traitées non protegées suivant l'invention, la réa lisation de motifs ou inscriptions en relief. Ce procédé peut enparticulier être, avec bénéfice, employé à la décoration d'objets en verre ou céramique tels que bouteilles, flacons, vases ou autres, de sorte à grandement valoriser leur aspect et leur conférer à coût modique une valeur esthétique jusqu'ici réservée aux articles onéreux réalisés en petites séries suivant certaines techniques connues. Deux catégories de ces techniques traditionnelles peuvent être en effet distinguées,selon qu'elles font ou non appel au moyen sérigraphique de réalisation des caches et masques nécessaires. Une première manière consiste à reproduire sur un film plastique adhésive les contours du motif désiré,lequel est alors après découpe précise collé sur la surface de l'objet à décorer qui est soumis à l'action de sablage. Ce procédé fournit un masque résistant propre à conduire au relief désiré. Il ne permet cependant pas la création de dessins d'une grande finesse et précision. 11 est lent, délicat de mise en oeuvre, donc réserve aux productions unitaires ou très petites séries et coûteux. Un second procédé utilise la sérigraphie de sorte à reproduire, au moyen d'un enduit convenable, le motif désiré à la surface de l'objet à décorer. Le masque ainsi classiquement obtenu est d'épaisseur faible (inférieur à 50 microns) ; l'enduit considéré -qénéralement à base de bitume bien que soient parfois cités des vernis ou peintures- est de résistance limitée à l'abrasion, La simple application de ce procédé ne permet que l'obtention d'un relief faible avant destruction du masque sous impact et s'applique essentiellement dans le seul cadre d'opérations de dépolissage. Notons qu'une de ses variantes peut-être conduite de manière indirecte par reproduction des motifs sur un support papier lequel est ensuite contrecollé à la surface de l'objet à décorer. Ne sont ici encore réalisables que des gravures de faible profondeur et les vignettes ainsi obtenues ne présentent en aucun cas une résistance à l'abrasion tel le que soit possible, par érosion intense et prolongez des parties non masquées, la création des effets de relief profond recherchés. Le but de l'invention est de proposer un procédé de reproduction de motifs ou inscriptions sous forme de masques ou caches de nature et caractéristiques telles/qu'une très grande résistance au jet d'abrasif en voie séche peut en être attendue sans obération de la finesse des détails recherchés et qu'ainsi l'on peut ,)procéder à l'enlévement,par érosion, d'épaisseurs de matière considérables aux endroits de la surface des objets à graver non protéges suivant l'invention sans que soient en rien altérées les parties masquées de cette surface. Les motifs ou inscriptions considérés apparaissent de la sorte gravés en profond relief dès lors qu'il est procédé à l'élimination des masques par simples pelage, brossage, lavage ou calcination. A cet effet, I'invention consiste en la réalisation de masques et caches bénéficiant de trois propriétés complémentaires qui leur conférent la tenue requise aux conditions très sévères, -Pression élevée : 4 à 7 bar/action prolongée : 1 à 5 mn-, de la gravure au jet de sable en voie séche permettant la réalisation d'effets de gravure profonde et raisonnablement peu coûteuse : - resistance propre de leur matériau constitutif, de par sa souplesse, à l'abrasion : une bonne absorption de l'énergie des particules incidentes est fondamentale et transforme en impacts élastiques bénins sur les masques ce qui serait en leur absence chocs brisants et érodants. - leur bonne adhérence vis à vis des substrats qu'ils protègent de manière à ne pas donner lieu à décollementsous l'action mécanique et thermique du jet de sable. - leur épaisseur est notable et telle qu'elle permet aux deux propriétés qui précédent de donner toute leur mesure : préservation d'un seuil d'élasticité de la couche mécaniquement absorbante, absence de déformaton de celle-ci susceptible sous impact d'initier son enlèvement intempestif. Doivent être considérés comme propres,par nature, à constituer des masques efficaces suivant l'invention, des substances de type Plastisol ou émulsion PVC gélifiables à chaud, expansibles ou non, des polyméres synthétiques (silanes, uréthanes) dans la mesure de la compatibilité des conditions opératoire et de leur type de réticulation, toutes matières dont la rhéologie doit en outre s'accorder avec les contraintes propres à l'aspect sérigraphique du procédé. L'invention a en effet également pour objet le moyen de reproduction de motifs ou inscriptions sous la forme des masques et caches considérés. Dérivé de ceux classiques du type sérigraphie, le procédé retenu d'application des matières idoines se caractérise par ltépaisseur du déport recherché et se distingue en ce sens des procédés habituels par l'épaisseur du pochoir réalisé. Des variantes directe et indirectes du procédé conformes à l'invention sont mises en oeuvre suivant la géométrie des formes d'objets à traiter, l'emplacement désiré des motifs ou inscriptions sur le substrat ainsi que la nature de l'effet souhaité et la taille des séries envisagées. D'autre caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemple, de différents modes de réalisation et d'emploi des pochoirs et substances propres à permettre la réalisation de motifs ou inscriptions sous forme des masques et caches conformes à l'invention. La méthode considérée fait appel à un écran dont le pochoir, obtenu à partir de produits du commerce connus tels que les DIRASOL HV et DIRASOL 948 de la société SERICOL, est de forte épaisseur. II peut être réalisé par enduction, sur un tissu sérigraphique à larges mai 1 les, d'un film d'épaisseur calibrée d'une émulsion photosensible à viscosité élevée en un ou préférentiellement plusieurs applications et séchages successifs, à l'aide avantageuse d'un enducteur manuel à ouverture calibrée, jusqu'à obtention d'un film sec d'épaisseur voulue : 200 à 300 m;crorrrPtires supérieur à 100 microrn?#resen relation avec l'enducteur choisi, l'extrait sec de l'émulsion et ses caractéristiques rhéologiques. Suivant une autre manière de procéder, le pochoir est constitué par superposition de films capillaires photosensibles du commerce d'épaisseur connue. Après chaque opération de montage d'un film sur le tissu sérigraphique, il est procédé à séchage puis enlèvement de son support et par humidification ou emploi d'une solution spécifique telle que le n0 14 de la société ULANO, au contrecollage d'un film supplémentaire. Le processus est répété jusqu'à épaisseur désirée. Il est ainsi possible de superposer 4 OL 5 films capillaires ou plus, successi fs,d'épa i sseur notable (40 à 80.microns) Dans les deux cas, les opérations qui suivent sont celles limitatives de l'épaisseur maximum du pochoir à obtenir - l'insolation fait appel à des lampes de forte puissance (2 à 7 KW) disposées à faible distance et pour des durées d'exposition de 5 à 60 minutes suivant l'épaisseur considérée. - le dépouillement final à l'eau tiède sous pression s'avéré d'autant plus délicat que ltépaisseur du pochoir,donc le temps d'insolationisont importants. Notons qu'il est possible, par exposition successive de chacune des deux faces de l'écran,de réduire la durée totale d'exposition et de faciliter le dépouillement tout en permettant l'emploi de lampes à puissance réduite du type HPR 125 watt. Une grande précision est ici requise quant au positionnement des typons ou dessins originaux. En tout état de cause, un résultat satisfaisant de par la finesse des traits révélés et le bon débouchage des mailles du tissu est ainsi obtenu, suivant les deux méthodes citées,à partir d'une couche sensible d'épaisseur 300 microns. Une troisième variante,moins classique,de réalisation du pochoir,peut également faire appel au procédé IMAGECURE de la société COATES FRANCE qui, aux films et émulsions photosensibles habituels, substitue un produit spécifique réticulable aux rayons UV et dont un emploi original est ici effectué. Selon une dernière façon, un pochoir peut également être, par photogravure, réalisé au moyen d'un feuillard métallique par la suite contrecollé sur un tamis de propriétés choisies. Cette méthode fournit matière à création de masques d'épaisseur encore accrue mais rigides et elle est réservé aux reproductions directes sur substrats plans ou aux applications de type indirect. L'écran ainsi confectionné suivant l'une des manières décrites est mis en oeuvre au cours de l'un des processus direct ou indirects de reproduction à la surface des objets à graver des motifs et inscriptions dont il est porteur. Réservé au substrats de formes simples n'engendrant pas de tension esessive du tamis employé (cylindres, plans, cones), le processus de reproduction direct préserve toute l'aptitude du procédé sérigraphique classique à l'obtention de rendements élevés. Il permet d'opérer le report, sur les surfaces traitées, des éléments graphiques désirés sous forme d'un dépôt des substances retenues, lequel est d'épaisseur fonction de celle du pochoir employé. Des dépôts selon l'invention, d'épaisseur 100 à 150 microns et 200 à 250 microns, sont ainsi réalisés à partir de pochoirs de 200 et 300 microns, suivant la forme des objets à graver et les tensions correspondantes de l'écran. Des diverses matières pouvant avec un bonheur variable être de la sorte reportées en couche épaisse par sérigraphie sur les substrats, certaines sont réticulables à température ambiante dès lors que le catalyseur ou réticulant leur est préalablement incorporé. A d'autres, dont les plus avantageux et propres à permettre le développement de toutes les potentialités du procédé, un traitement thermique de gélification doit être appliqué de sorte à leur conférer l'ensemble des propriétés requises quant aux masques efficaces suivant l'invention. Ce sont les encres plastisols ordinairement dédiées à l'impression des textiles et tout particulièrement leurs versions gÉ#flantes, ainsi que les émulsions PVC de même propriété. Ce sont également, pures ou formulées à l'aide des encres plastisols précédentes,des encres de protection de soudure pelables dont la vocation est habituellement l'industrie du circuit imprimé citons par exemple les séries SD 2950 de la société PETERS. Les objets à graver sont ainsi, après sérigraphie, soumis à un étuvage de 5 à 20 minutes à une température de 120 à 1800 c, à l'issue duquel il peuvent avec succès subir les actions de sablage déjà décrites. Des reliefs de plusieurs millimètres peuvent de la sorte être atteints. Dans le cadre d'un premier processus indirect, l'écran précédemment réalisé trouve son emploi lors d'opérations de sérigraphie à plat vouées à la fabrication de vignettes, lesquelles seront par la suite collées à la surface des objets à graver. Plus onéreuse que celle directe, une telle méthode trouve de façon avantageuse son application à la décoration de surfaces gauches génératrices de tensions et donc difficilement justiciables d'une sérigraphie directe. Elle s'impose également quand des cyclessuccessifs d'opérations de pose de masques /sablage doivent être opérés, comme par exemple lors de la gravure d'objets constitués de couches superposées de couleur différente que des actions localisées d'érosion mettent en évidence de sorte à fournir des effets de superpositions de motifs colorés de façon distincte. Elle peut être, avec profit, complémentaire de la précédente. Un tel processus indirect se décrit comme suit - réalisation sérigraphique à plat des motifs épais, sur un support souple de faible résistance à l'abrasion tel qu'un papier mince, à l'aide des mêmes substances mises en oeuvre par le processus direct. Ces motifs sont, avec leur support, étuvé dans les conditions déjà citées. - sans qu'il doive être procédé à découpe, les vignettes ainsi conçues sont collées sur les substrats à traiter. L'emploi d'une colle ordinaire friable soluble à l'eau est ici recommandée puisque facilitant leur élimination ultérieure par lavage. - sous l'action progressive du jet de sable, le support encollé est d'abord et rapidement usé découvrant les zones du substrat à graver non dissimulées par les substances masquantes. Leur attaque intense et profonde peut ensuite et à volonté être menée à terme jusqu'à relief désiré avec une grande sécurité de résultat. - L'élimination des motifs protecteurs, par simple lavage ou brossage peut, le cas échéantJêtre précédéed'un polissage chimique de sorte à restituer aux parties sablées un toucher de surface moins poreux. L'excellente adhérence des masques employés en permet en effet l'exécution sans altération des zones protégées. Un second processus indirect de création de caches suivant l'invention se distingue du premier par l'emploi d'un support intermédiaire dur ou antiadhérent tel qu'une plaque de verre ou un papier siliconé par exemple. Les motifs sérigraphiés sur de telles surfaces peuvent, après gélification ou réticulation et compte tenu de leur grande cohésion interne, en être détachés et se voir transporter sur les objets à graver où ils sont fixés au moyen d'une colle ou préférentiellement d'un adhésif transfert à faible cohésion tel que la référence Y 909 de la société 3 M FRANCHE. Ce dernier produit permet en particulier l'adhésivage direct des motifs sur certains supports intermédiaires et leur transfert sur les substrats définitifs. La description qui précéde permet de distinguer deux directions majeures d'application du procédé suivant l'invention - réalisation d'objets et contenants (flacons, bouteilles), à l'aspect grandement valorisé de par l'éxécution de dessins et inscriptions d'estilente finesse gravés dans l'épaisseur même de leur paroi et ce, de manière industrielle et peu onéreuse, au moyen de machines à cadence élevée aptes à accomplir les opérations requises de sérigraphie, sablage, polissage et autres déjà énumérées ainsi que leur enchainement. Il s'agit là de la variante directe du Procédé. - réalisation d'objets dont la facture, de très haut niveau, est due à l'application indirecte du procédé ou une combinaison des deux aspects de celui-ci. Bien que plus lente de mise en oeuvre, elle trouve tout son intérêt dans le traitement de petites séries et notamment d'articles constitués de couches successives de couleur et opacité différentes (cristal ou verre chemisé par exemple) et qui, de manière sélective,sont l'une après l'autre revêtues de masques adaptés puis découvertes par abrasion de la précédente. Ce mode de mise en oeuvre du procédé doit trouver l'un préférentiel de ses champs d'application dans le domaine des contenants ou objets de luxe. Dans les deux cas, le procédé suivant l'invention se révéle d'adoption simple et peu coûteuses, fiable et reproductible quant aux résultats fournis. REVENDICATIONS 1. Procédé de confection de masques et caches épais résistant à la gravure profonde par jet de particules abrasives, caractérisé en ce que lesdits masques et caches sont réalisés sous la forme d'une couche épaisse de substances gélifiées et/ou réticulées, appliquée sur la surface des objets à soumettre au jet de particules abrasives. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits masques et caches sont réalisés et appliqués simultanément sur la surface des objets par une méthode sérigraphoque. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les masques et caches sont tout d'abord réalisés sur un support souple par une méthode sérigraphique, puis les vignettes ainsi obtenues sont appliquées et fixées sur la surface des objets. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le support souple est de faible résistance à l'abrasion, tel qu'un papier mince et est fixé par collage sur lesdits objets. 5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les masques et caches sont tout d'abord réalisés, par une méthode sérigraphique, sur un support intermédiaire dur ou antiadhérent, tel qu'une plaque de verre ou un papier siliconé, puis détachés dudit support pour être fixés sur la surface des objets. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la fixation sur les objets s'effectue à l'aide d'un adhésif transfert à faible cohésion permettant l'adhésivage direct des masques et caches sur certains supports intermédiaires et leur transfert sur les substrats définitifs. 7. Procédé selon l'une des revendications 2, 3 et 5, caractérisé en ce que l'on réalise l'écran sérigraphique par enduction du tissu sérigraphique d'une émulsion photosensible à viscosité élevée, en une ou plusieurs opérations d'application et séchage, de façon à obtenir un film d'épaisseur calibrée supérieure à 100 micromètres et, de préférence, comprise entre 200 et 300 micromètres. 8. Procédé selon l'une des revendications 2,3 et 5, caractérisé en ce que l'on réalise l'écran sérigraphique par superposition de films capillaires photosensibles d'épaisseur connue, de façon à obtenir une épaisseur finale supérieure à 100micromètres et de préférence comprise entre 200 et 300 micromètres. 9. Procédé selon l'une des revendications 2,3 et 5, caractérisé en ce que l'on réalise l'écran sérigraphique par collage, sur un tamis, d'un pochoir métallique obtenu par photogravure et d'épaisseur supérieure à 100 micromètres et, de préférence, comprise entre 200 et 300 micromètres. 10. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les substances gélifiées et/ou réticulées sont choisies dans le groupe comprenant les plastisols, les émulsions PVC, les encres gonflantes, les polymères de s lane et d'uréthane, les enduits réserves de soudure.